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集灌路分離式立交橋位于廈漳高速公路廈門段,原橋名為官林頭互通I-1橋,為左右幅分離的鋼筋混凝土矮墩連續(xù)剛構(gòu)箱梁,橋跨組合為(20.5+2×21.5+20.5)m,全長88.30m。單幅上部結(jié)構(gòu)采用單箱三室混凝土箱梁,梁高1m,頂寬12.5m,底寬6.5m,腹板厚0.40m,頂?shù)装搴?.25m。下部結(jié)構(gòu)采用薄壁墩、單排3根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ),墩梁固結(jié)。橋址區(qū)基巖埋深大于40m,基礎(chǔ)按摩擦樁設(shè)計。該橋于1997-07月竣工通車,檢測發(fā)現(xiàn)該橋混凝土保護層厚度與設(shè)計值相比偏薄,梁體出現(xiàn)結(jié)構(gòu)受力的橫向裂縫,加固后粘貼的玻纖布老化,局部出現(xiàn)脫落,技術(shù)評定為三類橋。改擴建需要將原有橋梁拼寬至8車道。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:(1)設(shè)計荷載,老橋為汽—超20,掛—120;拼寬新梁為公路Ⅰ級;(2)設(shè)計車速為120km/h;(3)橋面寬度:老橋總寬26.0m,雙向4車道,擴建后的橋梁總寬為42.0m,雙向8車道,在老橋兩側(cè)各拼寬8.0m。(4)地震基本烈度為Ⅶ度。
2擴建方案
根據(jù)老橋現(xiàn)狀調(diào)查、橋梁檢測報告及靜、動力荷載試驗結(jié)果,經(jīng)過綜合分析,認(rèn)為老橋經(jīng)加固后可以繼續(xù)正常運營。橋梁擴建方案為:保留老橋并采取一定的加固措施,新建結(jié)構(gòu)類型相同或相近的新橋,通過翼緣板濕接縫連接新老橋梁,最后形成雙向8車道的橋梁結(jié)構(gòu)。
2.1結(jié)構(gòu)體系分析
鑒于老橋采用墩梁固結(jié)矮墩連續(xù)剛構(gòu)體系,在同跨徑橋梁中比較少見,為考察箱梁病害是否結(jié)構(gòu)體系的問題,是否需要利用體系轉(zhuǎn)換來改善當(dāng)前結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),拼寬新橋采用何種結(jié)構(gòu)形式比較有利,對如下2種不同結(jié)構(gòu)體系進行分析比較:體系1:維持原有結(jié)構(gòu)體系不變,進行加固、拼寬;體系2:解除2個邊墩的墩梁固結(jié),維持中墩固結(jié),進行加固、拼寬。采用midasCivil程序,以老橋為例,建立結(jié)構(gòu)體系對比計算模型,主要考察箱梁邊跨跨中截面、中跨跨中截面、邊墩墩頂截面、中墩墩頂截面的面內(nèi)彎矩以及邊墩墩底推力的差異。體系1與體系2計算結(jié)果的比值為1.012~1.112,結(jié)構(gòu)體系的影響對橋梁上部箱梁結(jié)構(gòu)受力影響并不顯著。因此,老橋加固以及新橋設(shè)計仍然采用原有的矮墩連續(xù)剛構(gòu)體系,以避免老橋因體系變化導(dǎo)致次生病害產(chǎn)生,并保證活載作用下新老橋橫向變形比較一致。
2.2新橋結(jié)構(gòu)
新橋采用與老橋相同的跨徑及上下部結(jié)構(gòu),以保證外觀一致且變形協(xié)調(diào)。橋跨組合為20.5m+2×21.5m+20.5m,全長88.30m。上部結(jié)構(gòu)采用單箱雙室混凝土箱梁,梁高1m,頂寬8.0m,底寬5.5m,腹板厚0.40m,頂?shù)装搴?.25m。薄壁墻式墩,墩身寬度3.0m,厚度0.6m,單排2根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ),墩梁固結(jié);肋式臺、雙排4根Φ1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
2.3老橋加固
為確保橋梁能夠安全、正常的運營,在拼寬之前,必須對老橋進行加固,以提高既有結(jié)構(gòu)的承載能力、耐久性。按照“老橋老規(guī)范、新橋新規(guī)范”的原則進行維修加固,即對原橋的結(jié)構(gòu)驗算仍然采用85年頒布的相關(guān)規(guī)范(簡稱舊規(guī)范),但加固工程中涉及的材料、工藝等部分,執(zhí)行最新頒布的規(guī)范(簡稱新規(guī)范)。除一般病害(如非結(jié)構(gòu)性裂縫,混凝土表層破損、脫落,支座老化、破壞等)采用常規(guī)處治措施外,對主要病害箱梁腹板、底板裂縫,需進一步研究合理的維修加固措施。
2.3.1老橋主要病害
主要病害為箱梁腹板、底板裂縫、玻纖布老化,第4跨梁底玻纖布局部脫落,梁體出現(xiàn)超限寬的橫向受力裂縫,梁底共13條橫向裂縫,縫寬0.18~0.28mm,共計縫長22.1m。核查以往養(yǎng)護、橋檢資料,該橋在粘貼玻纖布加固之前的主要病害為:梁側(cè)腹板存在較多裂縫,均為豎向裂縫,右幅第1~3跨梁側(cè)腹板裂縫部分延伸至梁底,左幅第1跨梁側(cè)裂縫部分延伸至梁底,最大縫寬0.20mm;左幅第2跨1/4L~3/4L、第3跨1/4L~3/4L存在梁底橫向裂縫,最大縫寬0.10mm。
2.3.2病害成因分析
經(jīng)過綜合分析,產(chǎn)生上述病害的主要原因如下:(1)施工措施不當(dāng),施工中混凝土震搗不密實、鋼筋位置偏差、保護層過薄、養(yǎng)護欠妥當(dāng)?shù)?,造成混凝土質(zhì)量不均勻,在受到較大荷載時,沿腹板產(chǎn)生的表面裂縫易與受拉區(qū)裂縫相連接[。(2)腹板側(cè)面裂縫部分從梁底向上開裂,梁底面出現(xiàn)橫向裂縫,均與主筋垂直,屬于梁受拉區(qū)出現(xiàn)的彎曲裂縫,說明結(jié)構(gòu)抗力不足。(3)剛構(gòu)橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu),混凝土收縮、徐變、溫度變化等都會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加應(yīng)力,導(dǎo)致混凝土開裂。
2.3.3加固方案
綜合考慮加固效果、施工便利性及加固施工過程中的通車要求等因素,在清理混凝土表面,對裂縫灌漿、封閉后,采用高強不銹鋼鉸線網(wǎng)-滲透性聚合物砂漿技術(shù)進行加固,施加預(yù)應(yīng)力高強鋼鉸線網(wǎng)提高結(jié)構(gòu)的承載能力,抗剪與抗彎加固的不銹鋼鉸線分別采用Φ3.2mm和Φ4.8mm規(guī)格,種類均為6×7+IWS,同時通過在外表面涂刷3cm厚度的配套高強滲透性砂漿增加結(jié)構(gòu)的耐久性。加固前須拆除梁體表面粘貼的所有玻纖布。箱梁外側(cè)面沿腹板全高加固,主要受力鋼鉸線須垂直于橋梁軸線方向,并兜向底板45cm。箱梁底板上的鋼鉸線網(wǎng)需須順橋向布置,每跨內(nèi)的鋼鉸線網(wǎng)在縱向不宜拼接,必須搭接時,在鋼鉸線受力方向的搭接長度應(yīng)不小于80cm。施工工藝流程為:定位放線混凝土基層處理裁切鋼鉸線網(wǎng)片鋼鉸線網(wǎng)片的固定與張緊鋼鉸線網(wǎng)片節(jié)點的固定涂刷界面劑聚合物砂漿壓抹濕潤養(yǎng)護。其中鋼鉸線網(wǎng)的固定和張緊是其能夠立即和原結(jié)構(gòu)共同受力的關(guān)鍵。根據(jù)設(shè)計確定的錨具位置,通過植入螺栓和粘貼鋼板在構(gòu)件端部固定錨具。鋼鉸線下料后,用專門的擠壓錨具擠壓套筒使其與鋼絲繩成為一體,在一側(cè)鋼絲繩的一端直接穿入錨具,另一端由專門的張拉器預(yù)張緊后進行錨固,參考以往工程經(jīng)驗,預(yù)張拉應(yīng)力取0.25~0.3倍的抗拉強度設(shè)計值。用配套專用固定銷釘對鋼鉸線網(wǎng)片的各節(jié)點進行逐段鉆孔錨固,使其固定在箱梁上。該項加固技術(shù)在國內(nèi)許多建筑工程、橋梁工程上得到應(yīng)用,實踐表明加固效果良好,其主要特點如下:(1)由于高強滲透性砂漿基本為無機材料、不銹鋼絞線網(wǎng)耐腐蝕性能好,較好地解決了混凝土結(jié)構(gòu)加固后的耐久性、抗火、耐高溫性能等問題,加固性能可靠;(2)鋼鉸線網(wǎng)為高強不銹鋼鉸線編織成網(wǎng),運輸及施工方便;(3)高強鋼鉸線強度高,其標(biāo)準(zhǔn)強度約為普通鋼材的5倍,加固后結(jié)構(gòu)自重增加很小,對原結(jié)構(gòu)的自重影響也很??;(4)對混凝土結(jié)構(gòu)進行抗彎及抗剪加固均可取得良好的加固效果,并且可以顯著地提高構(gòu)件剛度;(5)混凝土構(gòu)件加固后的疲勞性能以及鋼網(wǎng)、砂漿的錨固、粘結(jié)性能良好;(6)易于大面積施工,在結(jié)構(gòu)加固的過程中不影響建筑物的使用,對被加固的母體表面沒有平整要求,節(jié)點處理方便,更適合橋梁和樓板等混凝土結(jié)構(gòu)的加固。
2.4新老橋拼接
經(jīng)過多階段比選確定箱梁拼寬設(shè)計的基本原則為“上連下不連”,其要點如下:(1)新老橋上部結(jié)構(gòu)通過拼接形成整體共同受力,下部結(jié)構(gòu)分離獨立受力。(2)老橋箱梁翼緣板下緣鋼筋無法承受翼緣板剛接后產(chǎn)生的正彎矩,設(shè)計采用現(xiàn)澆鉸縫進行拼接。老橋翼緣板切除0.5m,新老箱梁之間預(yù)留0.5m的UEA鋼纖維混凝土翼緣板后澆段,新老橋之間通過植筋和鋸縫形成鉸縫,拼接鉸縫構(gòu)造見圖5,頂板鋸縫填瀝青瑪蹄脂,底板填塞木條。(3)為減小拼寬部分收縮、徐變對老橋的影響,拼寬部分建成后3~6個月,再實施拼接。(4)為減小拼接后新橋基礎(chǔ)沉降對老橋的影響,應(yīng)嚴(yán)格控制該基礎(chǔ)沉降,對新橋進行樁底壓漿。同時,為了降低新橋的后期沉降量,盡量使沉降量發(fā)生在拼接前,新橋上部結(jié)構(gòu)施工完畢后,對梁體進行加載預(yù)壓,加載量不小于橋面2期恒載的重量,預(yù)壓時間控制在2~3個月。
3結(jié)構(gòu)受力分析
3.1分析模型及計算荷載
采用MIDASCivil對老橋加固前后、老橋和拼寬新橋在拼寬前后、拼寬縱橋向相互影響及結(jié)構(gòu)抗震性能進行分析計算,有限元模型見圖6。采用ANSYS進行新老橋翼緣板拼寬前后局部分析??紤]的荷載有施工臨時荷載、恒載、汽車荷載、整體溫差、梯度溫度、基礎(chǔ)變位、收縮、徐變、地震動等。老橋計算考慮了一定的定量退化處理。
3.2主要分析結(jié)果
(1)橋梁拼寬前,老橋在承載能力極限狀態(tài)下滿足規(guī)范要求,正常使用極限狀態(tài)下裂縫超限,需要進行加固?,F(xiàn)行公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范未對上述加固方法進行規(guī)定,考慮到該方法與粘貼鋼板加固法同屬于復(fù)合截面加固法,鋼鉸線網(wǎng)與鋼板的受力方式均設(shè)計成僅承受軸向應(yīng)力作用[4-5],其加固原理、材料性能、計算假定等均類似。參照文獻中2種加固方法的3種計算規(guī)定,對老橋加固進行驗算,裂縫通過應(yīng)變值推算,不考慮主梁側(cè)面圍套內(nèi)鋼鉸線網(wǎng)片對承載力的提高作用,計算結(jié)果滿足規(guī)范要求。此外,還可采用組合有限元法建立精細(xì)模型進行分析計算。(2)橋梁拼寬后,新老橋在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)承載力、裂縫寬度、跨中撓度滿足規(guī)范要求。拼寬后老橋的彎矩、剪力值有所增大,新橋的彎矩、剪力峰值下降。(3)新老橋翼緣板拼寬前后局部分析結(jié)果表明:拼寬后,新橋的基礎(chǔ)變位導(dǎo)致新、老橋翼緣板出現(xiàn)橫向附加彎矩,彎矩峰值在墩頂處,向跨中及橋臺處逐漸減小。老橋翼緣板(每延米長度)的墩頂橫向彎矩在翼緣根部大于新橋翼緣板根部的橫向彎矩?;A(chǔ)沉降工況對拼接的影響最大,老橋抗剪略有不足,考慮到老橋翼緣板加固困難,設(shè)計除適當(dāng)增加新橋樁基長度外還對樁基底部進行壓漿處理,以減少基礎(chǔ)沉降的影響。同時,為了降低新橋的后期沉降量,盡量使沉降量發(fā)生在拼接前,新橋上部結(jié)構(gòu)施工完畢后,對梁體進行加載預(yù)壓。(4)采用反應(yīng)譜法進行抗震性能分析,橋梁采用連續(xù)剛構(gòu)體系,橋墩為薄壁墩、單排樁基礎(chǔ),剛度適中,各墩臺剛度協(xié)調(diào),結(jié)構(gòu)體系抗震性能較好,地震工況不控制設(shè)計。
4結(jié)語
現(xiàn)狀溢洪道僅局部護砌,出口無消能設(shè)施;放水臥管、涵管出口消能設(shè)施損毀。上壩道路狹窄,難以滿足防汛搶險要求。經(jīng)有關(guān)部門鑒定,張家溝水庫為三類病險水庫。為確保張家溝水庫安全運行,必須進行除險加固改造。
2除險加固工程方案設(shè)計
2.1大壩
2.1.1增設(shè)防浪墻防浪墻頂寬0.5m,高1.0m,墻頂高程1022.8m,M7.5水泥砂漿砌石結(jié)構(gòu)。
2.1.2大壩壩體整修壩體的裂縫,主要是因壩體干縮、施工時壩體填筑不均勻、分段接茬處理不當(dāng)?shù)龋瑥亩斐蓧位蛪误w的不均勻沉降所致。孔穴、塌坑是壩體裂縫在雨水的沖刷下,土層下陷而成。本次壩坡整修,首先把現(xiàn)有壩坡上的雜草、灌木及腐殖土清除干凈,清除厚度0.5m;然后對壩坡按設(shè)計斷面進行適當(dāng)補填及削坡。同時,對壩體上的孔穴、塌坑及裂縫,全斷面徹底挖除并重新回填黏土夯實,壓實度不低于96%。大面積土方回填和夯實采用74kW推土機攤土,8-12t羊腳碾碾壓,邊角處采用2.8kW蛙式打夯機夯實。小面積土方回填采用人工平土,2.8kW蛙式打夯機夯實。壩體經(jīng)過整修,將上游壩坡恢復(fù)至1∶3.0,下游壩坡恢復(fù)至1∶2.5。
2.1.3壩坡護砌根據(jù)實際情況和防洪要求,擬對大壩上游壩坡清坡整平后鋪設(shè)40cm厚的干砌石,下設(shè)厚20cm砂礫料墊層及15cm厚的粗砂墊層。護坡坡腳伸入淤積層以下1.0m。大壩下游壩坡采用草皮護坡。
2.1.4貼坡排水壩下游坡腳現(xiàn)無反濾體,本次新增貼坡排水。貼坡頂面高程1014.0m,頂寬2.41m,從外到內(nèi)依次為干砌塊石、碎石、砂礫料和粗砂,砌筑石塊要求排砌嵌緊。
2.1.5壩坡排水為了防止暴雨沖刷壩肩和下游壩坡,將水流送至壩腳以外,在下游壩坡與岸坡結(jié)合處布設(shè)橫向排水溝3條,在下游坡腳設(shè)一縱向排水溝,并與壩坡橫向排水溝相連。排水溝形式為矩形斷面,采用現(xiàn)澆C15砼澆筑。橫向排水溝斷面尺寸為0.3m×0.3m,坡腳縱向排水溝斷面尺寸為0.5m×0.3m。
2.1.6壩頂?shù)缆吩瓑雾數(shù)缆窞橥谅访?,?.0m。雨天泥濘,影響管理人員巡察。本次改造將壩頂拓寬至4.0m,路面采用0.2m厚泥結(jié)碎石結(jié)構(gòu),以1%橫坡向下游傾斜。
2.2溢洪道
本次除險加固改造,將溢洪道分為引渠段、控制段、泄槽段及消力池四部分。由于溢洪道左側(cè)為基巖,巖體幾乎垂直,不需襯砌,全段只需對右側(cè)(靠壩體一側(cè))側(cè)墻和溢洪道底板襯砌。底板為現(xiàn)澆C20砼,各段連接處均設(shè)齒墻,齒墻高0.5m,厚0.3m。引渠段全長20.9m,進口底高程1016.79m,縱坡1/100為倒坡,斷面為矩形。引渠段右側(cè)側(cè)墻緊貼大壩壩坡,為擋土墻式,頂厚0.6m。側(cè)墻由地面起逐漸加高至4.8m??刂贫伍L度79.5m,始端底高程1017.0m,末端底高程1015.01m,縱坡1/40。泄槽段斷面為梯形,底寬3.8m,右側(cè)側(cè)墻坡比1∶0.75。側(cè)墻高度4.8-3.1m,為漸變形式。由于泄槽段右側(cè)土體單薄,且形狀不規(guī)則,本次對其整修成頂寬3m、外坡比1∶1.25與地面連接。消力池全長10m,池深1.0m,池寬3m。側(cè)墻高4.1m,為擋土墻形式。消力池出口接5m長鉛絲籠石護坦。
2.3放水臥管
由于臥管管臺砌體老化,剝蝕嚴(yán)重,已不能正常運行,本次重修臥管,增設(shè)孔塞。
3主要加固改造工程施工要點
3.1大壩加固施工
壩體整修前,首先清除該段的雜草、腐殖土、砂、石等。壩坡培厚段要將原壩坡開挖成平順的邊坡,坡度不陡于1∶1,以便于新舊土層結(jié)合。清基采用74kW推土機施工,清基深度為50cm,清基范圍應(yīng)超出設(shè)計邊線30-50cm。壩體上的塌坑、孔洞、裂縫按楔形縫開挖,采用機械和人工配合,回填黏土采用蛙式打夯機和人工石硪夯打相結(jié)合,使其壓實度不小于96%。腐殖土、雜草等清除物由1m3挖掘機或3m3裝載機挖裝,8t自卸汽車運至下游棄渣場集中堆放。
3.2下游護坡施工
坡面反濾料回填、干砌石(包括拆除)采用人工施工,篩選并利用部分拆除料。干砌石要自下而上砌筑,每塊塊石重量不小于15kg。護坡應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求鋪砌,坡面不允許有游石、孤石、補貼石、小石等現(xiàn)象。砂礫料、碎石、干砌塊石應(yīng)優(yōu)先利用原有的壩坡石料,不足部分再適當(dāng)補充。干砌石護坡要逐層填實,用大石排緊小石塞嚴(yán),無活石,以腳踏不動為準(zhǔn);壩面石選用較大石塊排砌,錯縫豎砌,結(jié)合平穩(wěn),不得使用墊石;石面接觸嚴(yán)密,壩面坡度平整。下游壩坡草皮護坡的植草時間宜在春季或初夏,壩坡整平后,鋪填種植土50-70mm,再鋪植被網(wǎng),用防滑釘固定,播灑草籽于網(wǎng)內(nèi),松土覆蓋,輕輕壓實。
3.3溢洪道施工
施工內(nèi)容主要為溢洪道襯砌。土方開挖采用1m3挖掘機挖裝,8t自卸汽車運輸至下游壩坡做培厚用土。漿砌石采用砂漿攪拌機拌制砂漿,人工砌筑?;炷涟韬筒捎?.4m3攪拌機,0.6m3機動翻斗車運輸入倉,倉面內(nèi)用高頻振搗器振搗。砼施工要求為:砼表面光潔、無蜂窩麻面;在常溫下,砼澆筑完畢36h后即可拆模;用草袋覆蓋灑水養(yǎng)護不少于7d。亦可用砼養(yǎng)生劑養(yǎng)護,但必須噴灑均勻。
4結(jié)語
1.1有效延長建筑的使用時間
使用壽命在房屋建筑工程中是一個非常重要的問題,多數(shù)房屋在使用過程中因為受到使用功能的改變、火災(zāi)、地基不均勻沉降、超載等不同因素的影響,壽命縮短的很嚴(yán)重,而結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的使用正好可以有效延長建筑的使用時間。
1.2增強房屋建筑耐久性
房屋建筑在使用過程中,因為受到多種因素的影響,其耐久性受到了嚴(yán)重的影響,結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的使用可以從結(jié)構(gòu)上使建筑物耐久性得到加大。
1.3提高房屋建筑抗震性
作為一種自然災(zāi)害,地震的發(fā)生為社會發(fā)生造成了嚴(yán)重影響,近年來我國地震頻現(xiàn),因此在房屋建筑使用過程中應(yīng)該對抗震性給予充分重視,結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的使用可以使既有房屋建筑穩(wěn)定性得到大大加強,有效提高建筑的抗震能力,進而更好的與現(xiàn)代社會發(fā)展的需要相適應(yīng)。
2我國房屋建筑施工加固設(shè)計的使用現(xiàn)狀
2.1房屋建筑施工加固技術(shù)體制不合理
目前我國的施工技術(shù)與管理方式比較粗放,同時密集化與專業(yè)化的程度也不高,尚未形成相應(yīng)的技術(shù)創(chuàng)新體系。在房屋建筑施工過程中應(yīng)該在技術(shù)人才培養(yǎng)機制上進行不斷的創(chuàng)新,同時對房屋建筑施工技術(shù)體系進行不斷的完善與創(chuàng)新,進行體系建設(shè)。正因為房屋建筑行業(yè)存在一定的特殊性,因此不能完全依靠傳統(tǒng)體制,這樣會使產(chǎn)業(yè)升級技術(shù)的更新?lián)Q代受到影響,或者產(chǎn)業(yè)升級速度太慢等問題的存在都會對市場創(chuàng)新受到影響,加上房屋建筑施工技術(shù)在創(chuàng)新上存在一定的滯后性,需要進行大量的創(chuàng)新實踐和運用,這樣才能對施工進度與施工質(zhì)量進行有效保證。值得一提的是,建筑施工技術(shù)創(chuàng)新很容易會不適應(yīng)實際的市場需求,加上一些新的技術(shù)成果容易受到相關(guān)政策的影響,進而不能及時進入到建筑施工之中。
2.2建筑施工技術(shù)與理念非常落后
科學(xué)的理論與正確的理念是行動的先導(dǎo),在建筑行業(yè)中也是如此,企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、項目負(fù)責(zé)人以及施工人員在工作中都離不開科學(xué)的理論與正確的思想作指導(dǎo)。從目前房屋建筑施工中來看,很多企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、項目負(fù)責(zé)人不重視施工技術(shù)、材料的創(chuàng)新性,嚴(yán)重忽視了施工過程中的創(chuàng)新理念,在這種情況下,整個工程建設(shè)在設(shè)計與施工過程中始終沿用著傳統(tǒng)的思路,不重視引進先進的理念與技術(shù),在理念與施工上不能與時代要求相適應(yīng)。施工企業(yè)嚴(yán)重忽視了建筑技術(shù)在創(chuàng)新工作上的重要性,以上這些因素是造成房屋建筑創(chuàng)新性缺乏的重要原因。
3房屋建筑工程中經(jīng)常使用的幾種加固設(shè)計技術(shù)
3.1粘貼鋼板加固技術(shù)
這項技術(shù)在建筑加工施工中十分常見,這項技術(shù)的優(yōu)點主要在于加固施工的時間比較短、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不需要加濕、外觀損害比較少等,因此不能對建筑物的正常使用造成影響。但是因為加固技術(shù)的效果主要由建筑結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量所決定,所以粘合的材料與施工水平都會隨建筑物的加固效果產(chǎn)生影響。因此一般來說這種技術(shù)經(jīng)常在鋼筋混凝土構(gòu)件薄弱部位以及受拉區(qū)的靜態(tài)固件中使用。
3.2增補受拉鋼筋技術(shù)
這項技術(shù)主要是指在房屋建筑主體結(jié)構(gòu)中一些受力集中的地區(qū),使受拉鋼筋得到增加,利用這種方法對梁體結(jié)構(gòu)的承載力水平進行改善。在這樣的過程中,增補鋼筋和既有梁體結(jié)構(gòu)之間的連接可以利用全焊接與半焊接等方式來實現(xiàn)。在二者連接的過程中,可以與實際情況相結(jié)合,在干法外包與濕法外包兩種方式之間進行靈活的選擇。
3.3外包型鋼加固技術(shù)
這項技術(shù)主要是指用型鋼外包在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的四角上,這樣一來原來的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力就會得到大大的提高。這種技術(shù)主要可以分為干式與濕式兩種外包方法,一般來說濕式外包型鋼法比較常用,這種方法可以使結(jié)構(gòu)承載力得到有效提高。外包型鋼法的受力非??煽浚瑫r施工方法也非常簡單,但是需要用到的鋼材量非常大,同時加固施工的成本也非常高,因此,一般房屋建筑的加固不會使用這種方法,而選擇將這種技術(shù)用在建筑物梁、柱等位置上。
3.4碳纖維加固技術(shù)
這項技術(shù)主要是指通過樹脂膠結(jié)合擦聊將碳纖維板粘貼在結(jié)構(gòu)的表面上,通過這種方式促進結(jié)構(gòu)承載力得到提高,這種技術(shù)的優(yōu)點主要在于它的強度比較高、材料的重量比較小,在使用過程中不需要對材料腐蝕等問題進行考慮,此外適用的領(lǐng)域也非常廣,施工材料價格比較低,因此成為現(xiàn)代結(jié)構(gòu)加固設(shè)計中比較常用的一種加固技術(shù)。但是因為這種技術(shù)的耐高溫性能并不強,一般來說要求在溫度環(huán)境60℃以內(nèi)使用,否則就需要采取一些保護性的措施。
3.5預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)
這項技術(shù)主要是指利用施加預(yù)應(yīng)力的鋼絞線、鋼拉桿等對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力進行提高,它是一種集加固、卸載以及改變結(jié)構(gòu)受力于一身的加固方法。因為受到荷載與預(yù)應(yīng)力的雙重作用,使拉桿出現(xiàn)了軸向拉力預(yù)應(yīng)力偏心受壓的情況,在這種情況下構(gòu)件的抗彎能力得到了增加,同時外荷載效應(yīng)得到了減少,最終使結(jié)構(gòu)受彎變形的程度得到了有效控制,同時也大大提高了構(gòu)件斜截面的承載力。這種技術(shù)的缺點在于在加固施工過程中需要專門的施工機具設(shè)備與工序,并要求在60℃以內(nèi)的溫度環(huán)境中應(yīng)用,否則就需要采取一些保護性的措施。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)的加固,砌體結(jié)構(gòu)的加固,鋼結(jié)構(gòu)加固
混凝土結(jié)構(gòu)加固篇
混凝土結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設(shè)計時可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法和配套的技術(shù)。
一、直接加固的一般方法有:
1、加大截面加固法
在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受壓區(qū)加混凝土現(xiàn)澆層,可增加截面有效高度,擴大截面面積,從而提高構(gòu)件正截面抗彎,斜截面抗剪能力和截面剛度,起到加固補強的作用。
在適筋范圍內(nèi),混凝土彎變構(gòu)件正截面承載力隨鋼筋面積和強度的增大而提高。在原構(gòu)件正截面配筋率不太高的情況下,增大主筋面積可有效地提高原構(gòu)件正截面抗彎承載力。在截面的受拉區(qū)加現(xiàn)澆混凝土圍套增加構(gòu)件截面,通過新加部分和原構(gòu)件共同工作,可有效地提高構(gòu)件承載力,改善正常使用性能。
加大截面加固法施工工藝簡單、適應(yīng)性強,并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗;適用于梁、板、柱、墻和一般構(gòu)造物的混凝土的加固;但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、置換混凝土加固法
該法的優(yōu)點與加大截面法相近,且加固后不影響建筑物的凈空,但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點;適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴(yán)重缺陷的梁、柱等混凝土承重構(gòu)件的加固。
3、有粘結(jié)外包型鋼加固法
外包鋼加固是把型鋼或鋼板包在被加固構(gòu)件的外邊,外包鋼加固鋼筋混凝土梁一般應(yīng)采用濕式外包法,即采用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型鋼與被加固構(gòu)傭粘結(jié)成一整體,加固后的構(gòu)件,由于受拉和受壓鋼截面面積大幅度提高,因此正截面承載力和截面剛度大幅度提高。
該法也稱濕式外包鋼加固法,受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小,但用鋼量較大,且不宜在無防護的情況下用于600C以上高溫場所;適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
4、粘鋼加固法
鋼筋混凝土受彎構(gòu)件外部粘鋼加固是在構(gòu)件承載力不足區(qū)段(正截面受拉區(qū)、正截面受壓區(qū)或斜截面)表面粘貼鋼板,這樣可提高被加固構(gòu)件的承載力,且施工方便。
該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè),對生產(chǎn)和生活影響小,且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響,但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平;適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
二、間接加固的一般方法有:
1、預(yù)應(yīng)力加固法
(一)預(yù)應(yīng)力水平拉桿固法
預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固的混凝土受彎構(gòu)件,由于預(yù)應(yīng)力和新增外部荷載的共同作用,拉桿內(nèi)產(chǎn)生軸向拉力,該力通過桿端錨固偏心地傳遞到構(gòu)件上(當(dāng)拉桿與梁板底面緊密貼合時,拉桿會與構(gòu)件共同找曲,此時尚有一部分壓力直接傳遞給構(gòu)件底面),在構(gòu)件中產(chǎn)生偏心受壓作用,該作用克服了部分外荷載產(chǎn)生的彎矩,減少了外荷載效應(yīng),從而提高了構(gòu)件的抗彎能力。同時,由于拉桿傳給構(gòu)件的壓力作用,構(gòu)件裂縫發(fā)展得以緩解、控制、斜截面抗剪承載力也隨之提高。論文大全。
(二)預(yù)應(yīng)力下?lián)卫瓧U加固法
鋼筋混凝土構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固定后,形成一個由被加固構(gòu)件和下?lián)问嚼瓧U組成的復(fù)合超靜定結(jié)構(gòu)體系,在外荷載和預(yù)應(yīng)力共同作用下,拉桿中產(chǎn)生軸向力并通過與構(gòu)件的結(jié)合點(下?lián)吸c和桿端錨固點)傳遞給被加固構(gòu)件,抵消了部分外荷載,改變了原構(gòu)件截面內(nèi)力特征,從而提高了構(gòu)件的承載能力
2、增加支承加固法
增設(shè)支點加固法是通過減少受彎構(gòu)件的計算跨度,達到減少作用在被加固構(gòu)件上的載載效應(yīng),提高結(jié)構(gòu)承載水平的目的。該法簡單可靠,但易損害建筑物的原貌和使用功能,并可能減小使用空間;適用于具體條件許可的混凝土結(jié)構(gòu)加固。
三、與混凝土結(jié)構(gòu)加固改造配套使用的技術(shù)一般有:
1、托換技術(shù)
系托梁(或桁架)拆柱(或墻)、托梁接柱和托梁換柱等技術(shù)的概稱;屬于一種綜合性技術(shù),由相關(guān)結(jié)構(gòu)加固、上部結(jié)構(gòu)頂升與復(fù)位以及廢棄構(gòu)件拆除等技術(shù)組成;適用于已有建筑物的加固改造;與傳統(tǒng)做法相比,具有施工時間短、費用低、對生活和生產(chǎn)影響小等優(yōu)點,但對技術(shù)要求較高,需由熟練工人來完成,才能確保安全。
2、植筋技術(shù)
系一項對混凝土結(jié)構(gòu)較簡捷、有效的連接與錨固技術(shù);可植入普通鋼筋,也可植入螺栓式錨筋;已廣泛應(yīng)用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋鋼筋或鋼筋偏離設(shè)計位置的補救,構(gòu)件加大截面加固的補筋,上部結(jié)構(gòu)擴跨、頂升對梁、柱的接長,房屋加層接柱和高層建筑增設(shè)剪力墻的植筋等。
3、裂縫修補技術(shù)
根據(jù)混凝土裂縫的起因、性狀和大小,采用不同封護方法進行修補,使結(jié)構(gòu)因開裂而降低的使用功能和耐久性得以恢復(fù)的一種專門技術(shù);適用于已有建筑物中各類裂縫的處理,但對受力性裂縫,除修補外,尚應(yīng)采用相應(yīng)的加固措施。內(nèi)部修補法。
4、碳化混凝土修復(fù)技術(shù)
系指通過恢復(fù)混凝土的堿性(鈍化作用)或增加其阻抗而使碳化造成的鋼筋腐蝕得到遏制的技術(shù)。
四、砌體結(jié)構(gòu)加固方法:
砌體結(jié)構(gòu)的加固分為直接加固與間接加固兩類,設(shè)計時,可根據(jù)實際條件和使用要求選擇適宜的方法。
(一)適用于砌體結(jié)構(gòu)的直接加固方法一般為:
1、鋼筋混凝土外加層加固法
該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點是施工工藝簡單、適應(yīng)性強,砌體加固后承載力有較大提高,并具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗;適用于柱、帶壁墻的加固;其缺點是現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間長,對生產(chǎn)和生活有一定的影響,且加固后的建筑物凈空有一定的減小。
2、鋼筋水泥砂漿外加層加固法
該法屬于復(fù)合截面加固法的一種。其優(yōu)點與鋼筋混凝土外加層加固法相近,但提高承載力不如前者;適用于砌體墻的加固,有時也用于鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。
(二)適用于砌體結(jié)構(gòu)的間接加固方法一般為:
1、無粘結(jié)外包型鋼加固法
該法屬于傳統(tǒng)加固方法,其優(yōu)點是施工簡便、現(xiàn)場工作量和濕作業(yè)少,受力較為可靠;適用于不允許增大原構(gòu)件截面尺寸,卻又要求大幅度提高截面承載力的砌體柱的加固;其缺點為加固費用較高,并需采用類似鋼結(jié)構(gòu)的防護措施。論文大全。
2、預(yù)應(yīng)力撐桿加固法
該法能較大幅度地提高砌體柱的承載能力,且加固效果可靠;適用于加固處理高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)的加固;其缺點是不能用于溫度在600C以上的環(huán)境中。
(三)砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補
1、增設(shè)圈梁加固
當(dāng)圈梁設(shè)置不符合現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范要求,或縱橫墻交接處咬搓有明顯缺陷,或房屋的整體性較差時,應(yīng)增設(shè)圈梁進行加固
2、增設(shè)梁墊加固
當(dāng)大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體出現(xiàn)局部豎直裂縫時,應(yīng)增設(shè)梁墊進行加固。
3、砌體局部拆砌
當(dāng)房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影響承重及安全時,可將破裂墻體局部拆除,并按提高砂漿強度一級用整磚填砌。論文大全。
4、砌體裂縫修補
在進行裂縫修補前,應(yīng)根據(jù)砌體構(gòu)件的受力狀態(tài)和裂縫的特征等因素,確定造成砌體裂縫的原因,以便有針對性地進行裂縫修補或采用相應(yīng)的加固措施。
參考書籍:
《結(jié)構(gòu)可靠性鑒定與加固技術(shù)》 曹雙寅邱洪興 王恒華編
《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性》 金偉良編
《老化混凝土的斷面特征與損傷描述研究》 趙震洋老師博士學(xué)位論文
《鋼筋混凝土原理和分析》 過鎮(zhèn)海 時旭東編著
【關(guān)鍵詞】混凝土建筑,建筑結(jié)構(gòu),加固技術(shù),分析探討
中圖分類號:TU37 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
一.前言
改革開放以來,我國的建筑行業(yè)取得了輝煌的發(fā)展成果,建筑施工體系不斷完善,工程質(zhì)量管理系統(tǒng)不斷成熟,施工工藝不斷得到更新,在此過程中,混凝土建筑結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到全面的推廣運用。由于混凝土建筑結(jié)構(gòu)獨具的特點,因此,加強對鋼筋混凝土建筑加固技術(shù)的研究和探討,不僅僅是促進整個建筑行業(yè)進步的需要,也是促進施工工藝革新的客觀需求,更是新時期下,堅持以人為本,建設(shè)社會主義和諧社會的重要舉措,因此,加強對混凝土建筑的加固技術(shù)研究,有著十分客觀的經(jīng)濟意義和社會意義。
二.混凝土建筑結(jié)構(gòu)進行加固的意義分析
1.這是保證混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)措施,混凝土的建筑結(jié)構(gòu)形式是最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式,但是,在設(shè)施工過程中,尚存在著一些不成熟的地方,建筑工程的后期護理也難以做到規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,因此,使得建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性得不到保證,必須實施加固,保證建筑安全,提高建筑質(zhì)量。
2.這是完善混凝土加固理論的客觀要求,混凝土建筑的加固技術(shù)具有復(fù)雜性,涉及到各種法律規(guī)范,施工標(biāo)準(zhǔn),施工的材料設(shè)備等各個方面,雖然這種技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)廣泛運用,但是這種技術(shù)依然不夠完善,理論不夠成熟,基本上依然處在探索階段。因此,加強加固技術(shù)的探討研究,有助于完善加固技術(shù)理論系統(tǒng),有著重要的意義。
3.這是保證建筑質(zhì)量的重要舉措,現(xiàn)有建筑物及構(gòu)筑物常常因設(shè)計或施工的缺陷以及長期使用過程中的老化、破壞,甚至自然災(zāi)害造成混凝土結(jié)構(gòu)承載力不足、開裂以及抗震性能不良等,影響建筑物及構(gòu)筑物的安全和使用功能,從而不得不考慮結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固問題。另外,結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范也幾經(jīng)變動,原有建筑物及構(gòu)筑物大部分己不滿足現(xiàn)行規(guī)范的設(shè)計要求,必然存在一定的安全隱患。
三.混凝土建筑結(jié)構(gòu)常見的加固方法探討
目前我國建筑領(lǐng)域存在的加固技術(shù)有很多,但加固技術(shù)在實施的過程中要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體情況與建筑結(jié)構(gòu)問題的嚴(yán)重程度而具體問題具體分析,針對不同的建筑采用不同的加固技術(shù),制定適合建筑結(jié)構(gòu)的最佳加固方案,提高建筑工程的質(zhì)量。
1、粘滯阻尼器的應(yīng)用
粘滯阻尼器是被動控制技術(shù)中的一種消能裝置,其安裝于結(jié)構(gòu)的某一部位,易地震作用較小時阻尼器具有足夠的初始剛度,處于彈性狀態(tài),結(jié)構(gòu)體系具有足夠的抗側(cè)向剛度,能滿足結(jié)構(gòu)正常使用要求。當(dāng)出現(xiàn)中、大地震時,隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大,阻尼器進入彈塑性狀態(tài),并且迅速衰減結(jié)構(gòu)的位移、速度、加速度等動力反應(yīng),從而確保主體結(jié)構(gòu)在強地震作用下的安全使用。但是要注意一些細(xì)節(jié)問題。
(一)與阻尼器設(shè)備相連的梁柱的抗震等級需提高一級,以保證此部位最后進入塑性。
(二)需考慮結(jié)構(gòu)的地震力可以傳遞給阻尼器,則運用PKPM設(shè)計時結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足剛性隔板假定。
(三)阻尼器的輸出力是單方向的,需在垂直輸出力方向設(shè)置限位裝置。
2、置換混凝土加固法
當(dāng)鋼筋混凝土的建筑發(fā)生強度弱化,或者梁,柱等構(gòu)件受到腐蝕,火災(zāi),雨水,風(fēng)吹,日曬等多方面的侵蝕,建筑結(jié)構(gòu)的耐久性大幅度降低,混凝土出現(xiàn)斑駁,開裂時候,可以使用置換混凝土加固法。要做好支頂措施,保證原有構(gòu)件的安全穩(wěn)定,也使得混凝土的置換工作處于卸荷的狀態(tài)進行,增強加固效果,增強構(gòu)件的負(fù)載承重能力。同時,要對原有的混凝土采取科學(xué)方法剔除,并做好清理工作。這種方式可以大規(guī)模操作,但是,原有的混凝土剔除難度大,很容易對建筑物原有構(gòu)件造成損壞。施工時候一定要仔細(xì),嚴(yán)格執(zhí)行各種操作標(biāo)準(zhǔn)。同時,可以采用一些先進機械設(shè)備,提高施工的效率。
3、預(yù)應(yīng)力加固法
預(yù)應(yīng)力加固方法是通過外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿對鋼筋混凝土建筑施工達到加固目的的方法,在施工過程中,不斷增加預(yù)應(yīng)力迫使鋼拉桿和其他的型鋼撐桿受到壓力,對原有建筑物結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生影響甚至是改變,從而大幅度的降低了原有建筑物的應(yīng)力水平??梢院芎玫南龖?yīng)力應(yīng)變滯后的難題。這種加固方法同時擁有加固功能,卸載功能,改變應(yīng)力結(jié)構(gòu)分布的功能,可以應(yīng)用于大規(guī)模,大跨度的大型鋼筋混凝土建筑加固施工,這種方法雖然增加了施加預(yù)應(yīng)力的機械設(shè)備,但是,這種加固方法加固效果穩(wěn)定,且總體成本相對較低,具有很大的優(yōu)勢。
4、外包鋼加固法
在對鋼筋混凝土建筑加固時候,外包鋼加固方法是其中重要的方法之一。通過將建筑物的構(gòu)件外部四角或者是兩個角包上型鋼,達到加固的目的。這種方法工作量很小,操作簡單,而且加固的效果相對很穩(wěn)定,因此,是一種廣泛應(yīng)用的常規(guī)加固方法。在這種加固方法施工時候,要保證原有的建筑物構(gòu)件的截面尺寸不能變大。
5、繞絲加固法
在使用繞絲加固法對鋼筋混凝土建筑物實施加固時候,一般都通過將退火鋼絲纏到將要加固的建筑物構(gòu)件上,使得原建筑物構(gòu)架的混凝土被約束,使得建筑物的極限承載力和建筑物的延性得到提高。這是一種補強加固的施工方法,其最主要的目的是要提高建筑物構(gòu)件的位移延性。使用繞絲加固法對建筑物構(gòu)件實施加固之后,自重會比較小,構(gòu)件的尺寸和相關(guān)的截面沒有太明顯的變化,對施工的環(huán)境要求也不高,但是,這種方法有著最大的缺陷,那就是通過施工后,加固的效果不太明顯,尤其是矩形截面的鋼筋混凝土的構(gòu)件承載力難以得到顯著的提高。
四、混凝土建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展趨勢展望
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,鋼筋混凝土加固技術(shù)出現(xiàn)了一些新的趨勢,主要有幾個表現(xiàn)。
1、纖維復(fù)合材料加固法
纖維復(fù)合材料加固法顯著地顯現(xiàn)出其優(yōu)勢,得到了廣泛的實際應(yīng)用。尤其是粘貼纖維加固法較成熟,應(yīng)用也比預(yù)應(yīng)力纖維加固法及嵌入式纖維加固法廣泛。根據(jù)研究現(xiàn)狀,這三種纖維加固方法有待解決的共同問題主要有以下幾方面:纖維材料加固構(gòu)件的長期受力性能的深入研究; 纖維材料對節(jié)點加固性能的研究;用纖維加固的結(jié)構(gòu)在較高溫度下強度嚴(yán)重退化,如何改進加固材料性能和加固構(gòu)件的防火耐溫措施是有待研究的課題; 加強非碳纖維材料加固構(gòu)件的試驗及理論研究;如何簡化施工工藝,加強質(zhì)量保證,降低工程造價是一件十分緊迫的事情。
2、鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿加固法
從用鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),雖然已有多年的研究歷史,但在土木工程中的應(yīng)用仍處于開創(chuàng)性研究階段,國內(nèi)在這方面的研究更屬剛起步。但用無機復(fù)合砂漿(或水泥砂漿)粘貼鋼絲網(wǎng)加固鋼筋混凝土構(gòu)件的方法,比起用有機膠做粘結(jié)劑的方法有其獨有的優(yōu)勢,其應(yīng)用前景較好。
五,結(jié)束語
混凝土建筑結(jié)構(gòu)是目前最為廣泛運用的建筑結(jié)構(gòu)之一,既關(guān)系到整個國民經(jīng)濟的發(fā)展,又關(guān)系到居民生活方式的改變和生活質(zhì)量的提高,因此,通過加固技術(shù)的研究,在建設(shè)施工過程中,充分考慮到各種項目工程的實際情況,根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件特點,科學(xué)制定施工方案,合理選擇加固方法,嚴(yán)格遵守各種施工標(biāo)準(zhǔn)和施工規(guī)范,采用先進科技和先進施工工藝,促進加固施工的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,提高整個鋼筋混凝土建筑的加固效果,增強其穩(wěn)定性和安全性。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:橋梁 結(jié)構(gòu)可靠度 研究現(xiàn)狀 研究意義 概述
1.引言
結(jié)構(gòu)可靠性的定義是:“在預(yù)定的條件下,結(jié)構(gòu)達到設(shè)計規(guī)定功能的能力”。結(jié)構(gòu)可靠度的定義是:“結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率”。如果失效概率用Pi表示,則可靠概率就等于( 1- Pi),這就是可靠度。
2.研究現(xiàn)狀
加固前的可靠度和加固后的可靠度是橋梁結(jié)構(gòu)加固可靠度的研究主要涉及兩方面的信息??煽慷鹊呐袛嘧鳛闆Q策的主要相關(guān)依據(jù)是需要摸清橋梁結(jié)構(gòu)的實際情況為前提的,這將決定我們采用何種相應(yīng)的加固方法。加固后仍然需要對結(jié)構(gòu)進行評價,從而評估加固維修是否有效或者是否達到最大功效。
加固技術(shù)時間并不長,在各種不同的加固方法中,我們對維修與加固混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)經(jīng)驗很有限,缺少必要的試驗數(shù)據(jù)、設(shè)計施工標(biāo)準(zhǔn)及試驗標(biāo)準(zhǔn)是很多加固方法,特別是較新型的加固技術(shù)存在的主要問題。因此,有必要收集橋梁結(jié)構(gòu)加固后可靠度的研究資料,尤其對收集加固后的混凝土結(jié)構(gòu)可靠性的系統(tǒng)研究資料。盡管,國外的相關(guān)檢測設(shè)備非常先進,然而,相應(yīng)的資料偏少也是一個困擾他們的問題。
對于現(xiàn)在的加固設(shè)計方法,其前提基本上都是在各自的試驗研究基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗半理論方法,由于目前加固結(jié)構(gòu)分析的復(fù)雜性,不能與現(xiàn)行的可靠度設(shè)計要求相協(xié)調(diào),也無法與整個結(jié)構(gòu)體系的可靠度相一致。尤其是,沒有深入的研究局部加固后對構(gòu)件整體及結(jié)構(gòu)整個體系的可靠度相關(guān)影響。對加固后的結(jié)構(gòu)可靠度研究還局限在對加固后構(gòu)件的研究。大連理工大學(xué)趙國藩教授提出了加固后結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度分析[1],分析了現(xiàn)行加固規(guī)范所具有的可靠度水平,提出了結(jié)構(gòu)加
固后可靠度分析方法,對現(xiàn)行加固規(guī)范所具有的可靠度水平進行了分析研究;張宇[2]等分析了粘鋼加固混凝土梁可靠性,趙軍[3]長安大學(xué)碩士學(xué)位論文研究了預(yù)應(yīng)力CFRP即布加固混凝土梁,而朱建俊[4]分析了CFRP卿加固受彎構(gòu)件可靠度。有關(guān)國家重點項目引用了有限元理論研究混凝土一加固材料應(yīng)力應(yīng)變,分析了其受力模型,探討了相應(yīng)的計算公式,采用分項系數(shù)形式和采用可靠度校準(zhǔn)分析對各種加固形式進行可靠度分析,力圖與現(xiàn)行規(guī)范相匹配。
3.研究意義
橋梁從施工建造到投入使用,再到運營階段,性能逐漸退化,最后達到設(shè)計使用壽命,與一個人的生命過程十分相像。施工建造期相當(dāng)于幼年期,在此期間失效的風(fēng)險率大;使用期相當(dāng)于人類的中年期,此時失效風(fēng)險率降低;老化期相當(dāng)于老年期,失效風(fēng)險率又逐漸提高。但在任何一個階段中如果經(jīng)過維修加固等措施,結(jié)構(gòu)承載力將得到顯著提高,其失效風(fēng)險率又會降低。
對加固后的橋梁進行使用壽命預(yù)測,不僅可以揭示潛在危機,及時作出繼續(xù)維修、加固或拆除的決策,避免事故發(fā)生,而且研究成果可以直接用于指導(dǎo)加固橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性評定,提高加固橋梁的耐久性。通過對加固后橋梁使用壽命的預(yù)測,一方面,根據(jù)預(yù)測結(jié)果來明確加固后新結(jié)構(gòu)的實際壽命,從而做到防患于未然;另一方面,可以揭示加固后影響新結(jié)構(gòu)使用壽命的內(nèi)部和外部因素,然后根據(jù)工作環(huán)境、用途、經(jīng)濟條件等進行有針對性的維修加固。這對提高加固工程的設(shè)計水平和施工質(zhì)量必有一定的促進作用。特別是面對下一代規(guī)范將采用基于性能的設(shè)計與生命周期宏觀造價優(yōu)化的設(shè)計思想,必將要求對建筑結(jié)構(gòu)的壽命進行科學(xué)的預(yù)測。
4.結(jié)束語
目前,國內(nèi)外對于既有橋梁可靠度研究較多,可靠度分析理論也較完善,但關(guān)于橋梁加固后可靠度的研究和資料較少,尤其是對于加固后混凝土橋梁動態(tài)可靠度的研究。因此,對于加固后橋梁結(jié)構(gòu)可靠度的研究還需進一步深入。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:建筑,樁基沉降,處理措施
0.引言
地基基礎(chǔ)是建筑物的根基,又屬于地下隱蔽工程,它的勘察、設(shè)計和施工質(zhì)量,直接關(guān)系到建筑物的安危。據(jù)統(tǒng)計,世界各國建筑工程事故中,以地基基礎(chǔ)工程事故居首位。而且一旦發(fā)生地基基礎(chǔ)事故,因位于建筑物下方,補救非常困難,甚至造成災(zāi)難性的后果。因此,正確地認(rèn)識地基基礎(chǔ)不均勻沉降的危害,對預(yù)防和治理不均勻沉降有著重要的意義。
1. 工程背景概況
某建筑的主建筑占地空間為309m×125m的矩形地塊,建筑的柱基采用樁承臺基礎(chǔ),基樁為500mm的鉆孔灌注樁,樁長32.6m,由于生產(chǎn)工藝對地面平整度要求較高,該建筑地面采取了無縫設(shè)計,地面板為連續(xù)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整板,結(jié)構(gòu)層厚250mm,面層厚40mm,雙層雙向配筋。地面地基選用粉噴樁復(fù)合地基:粉噴樁樁徑500mm,樁長15m,樁間距1.2m。在柱基承臺部位,設(shè)計采用了搭接方式處理。該建筑交付使用的第三年經(jīng)過我單位的勘察監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)地面和結(jié)構(gòu)均發(fā)生不均勻沉降的現(xiàn)象。
2. 沉降發(fā)生的理論分析
本建筑原來設(shè)計采用了粉噴樁復(fù)合地基對地面地基進行了加固處理。粉噴樁復(fù)合地基承載力提高的主要因素,取決于粉噴樁樁體水泥土的質(zhì)量和置換率。但是由于飽和軟土的塑性指數(shù)較高,用攪拌機械進行強制攪拌時,不易攪碎,很難和水泥粉均勻混合形成滿足要求的水泥土。同時,在實際施工中,粉噴樁的成樁質(zhì)量受人為因素的影響很大?,F(xiàn)場施工人員不嚴(yán)格按施工規(guī)程進行操作,如施工時噴粉過少,不僅不會使地基土得到加固,反而擾動了原狀土,降低了地基承載力。從現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果也可以看出,該工程中粉噴樁復(fù)合地基沒有達到設(shè)計的要求。
該建筑建筑主體結(jié)構(gòu)的沉降主要是指柱基的沉降,柱基沉降由樁端持力層和下臥層的沉降兩部分組成。但是從柱基沉降的現(xiàn)狀看,柱基的沉降以及差異沉降超過了設(shè)計計算值。造成這種現(xiàn)象的主要原因是地面板的沉降量大于柱基的沉降量,而地面板與承臺的連接采用搭接方式,使得地面板的沉降在承臺處受到限制。當(dāng)?shù)孛姘宓某两党^一定的限度后,就會把地面的一部分荷載施加給柱基,加劇柱基的沉降,當(dāng)柱基自身荷載加上地面荷載大于柱基所能承受的極限承載力時,會導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞。而建筑地面實際對每根柱基施加的荷載并不一致,這樣就造成主體結(jié)構(gòu)的不均勻沉降。
3. 施工控制措施探討
3.1 主要施工技術(shù)工藝
經(jīng)過多方面的查閱研究資料,對該建筑的沉降做出了使用TSC樁成樁的施工技術(shù)來進行處理,為了驗證TSC樁成樁工藝在主建筑地基土中成樁的可行性和成樁質(zhì)量的可靠性,我們在建筑內(nèi)選定了一塊空閑場地進行了TSC樁的成樁試驗,試驗樁數(shù)5根。經(jīng)過試樁檢測發(fā)現(xiàn),效果完全滿足預(yù)想的加固設(shè)計,所以經(jīng)過多方協(xié)定后決定使用該方法對該多層建筑的基礎(chǔ)進行處理,主要施工技術(shù)工藝如下。
(1)地面板開孔
樁位測放后,用金剛石鉆進在地面板開孔,鉆頭選用150mm的金剛石鉆頭,鉆進深度大于地面板的厚度(290mm)。論文參考。
(2)旋噴鉆頭鉆進
地面板開孔完成后,將工程鉆機就位,安裝旋噴鉆頭,啟動高壓注漿泵開始鉆進。為使鉆進順利進尺,確保鉆進效率,鉆進進尺應(yīng)和注漿泵的泵壓和泵量相匹配?,F(xiàn)場試驗結(jié)果,當(dāng)泵壓(5-10MPa)、泵量(120-150L/min)時,鉆進效率較高。旋噴鉆進深度達到要求后,停鉆準(zhǔn)備壓灌粉煤灰砂漿。
(3)壓灌粉煤灰砂漿成樁
鉆孔達到設(shè)計深度后,用循環(huán)液清孔,并檢測孔徑和孔底沉渣是否滿足要求。提出鉆桿換上注漿鉆頭放入孔底,自下而上壓灌粉煤灰砂漿成樁。為保證成樁的完整性,鉆桿的提升速度應(yīng)水泥砂漿的泵送量相適應(yīng),以保持注漿鉆頭在漿液面lm以下。結(jié)合現(xiàn)場試驗結(jié)果,室內(nèi)確定的砂漿配比能夠滿足泵送要求,具體的工藝參數(shù)為:泵壓≤2MPa,泵量≥150L/min,鉆桿提升速度≤lm/min。
(4)TSC樁與地面板的連接
相關(guān)研究資料表明,當(dāng)托換樁與地面板形成剛性連接時,能夠獲得較好的托換效果。因此,要使地面荷載通過TSC樁傳到地面下較好的土層,必須讓地面板和樁頭形成很好的連接。TSC樁成樁后,在樁內(nèi)放入一根127mm的無縫鋼管,使TSC樁板地面板形成剛勝連接。論文參考。為了避免后續(xù)抬升注漿對TSC樁產(chǎn)生影響,TSC樁頭與地面板的連接選擇在抬升注漿結(jié)束以后。
3.2 地面抬升試驗
(1)地面抬升平整度控制標(biāo)準(zhǔn)
地面板面積較大,柱與柱之間高程不一致,很難制定整體平整度控制標(biāo)準(zhǔn)。為此,我們根據(jù)現(xiàn)場實際情況,制定了以下平整度控制標(biāo)準(zhǔn),以便指導(dǎo)施工作業(yè)。
為確保地面抬升的均勻性,根據(jù)建筑平面布置圖將地面劃分為112個抬升地塊,每個地塊范圍為18×150;每地塊承臺處現(xiàn)地面標(biāo)高程為地面平整度測量的基本依據(jù),即將承臺處現(xiàn)地面高程視為不變高程;四角承臺現(xiàn)地面高程的平均值為抬升基準(zhǔn);每地塊內(nèi)最終高程差異不大于±20mm;對差異沉降較大的相鄰承臺,連續(xù)地塊實現(xiàn)平滑過渡,抬升基準(zhǔn)以相鄰承臺地面之間的連線為基準(zhǔn),地塊內(nèi)各點以兩側(cè)承臺連線形成的連線為基準(zhǔn)。
(2)注漿孔的布設(shè)及要求
為減少對混凝土地面的破壞,注漿孔布設(shè)時應(yīng)避開地面板45°線,而且孔的直徑應(yīng)盡可能的小,現(xiàn)場采用的鉆孔直徑為63mm。現(xiàn)場試驗時,根據(jù)設(shè)備、堆載以及生產(chǎn)情況,對注漿孔的布設(shè)進行了相應(yīng)調(diào)整。
(3)抬升注漿修復(fù)過程中的抬升觀測
在注漿抬升的過程中為隨時準(zhǔn)確地反饋地面變形值,采用量程為50mm的百分表進行觀測,并隨時提供抬升數(shù)據(jù),當(dāng)抬升量達到設(shè)計抬升高度時,停止注漿。注漿同時,應(yīng)對注漿區(qū)附近貨架及設(shè)備基礎(chǔ)進行觀測,發(fā)現(xiàn)異應(yīng)立即停止注漿并進行及時處理。抬升注漿結(jié)束,待漿液完全凝固后,再次進行地面高程測量,檢查各地塊的平整度是否在控制范圍內(nèi)。
4.結(jié)語
通過對加固處理后的樁基進行檢測完畢,并對原基礎(chǔ)的承臺進行了加固處理,同時對各承臺進行了沉降觀測,通過一年的間斷觀測,我們得出的結(jié)果為基礎(chǔ)承臺的最大沉降量2.5mm,一般在1.0-2.0mm,其加固效果大大超過了設(shè)計的期望值。論文參考。通過對本工程加固處理,為今后處理類似工程提供了很好的經(jīng)驗。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】水庫加固 堤壩防滲漏 防滲加固 穩(wěn)固措施 水庫加固 大壩防滲
中圖分類號: P343.3文獻標(biāo)識碼:A
一.引言。
我國的水利工程較多,諸多水利工程為除害興利起到重要作用,同時也促進了我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。在眾多水利工程中,絕大多數(shù)為60年代至70年代所修建,時至今日,許多水庫大壩開始出現(xiàn)不同程度的滲漏現(xiàn)象,嚴(yán)重威脅著水庫安全,對下游居民形成重大安全隱患。為了避免出現(xiàn)安全事故,提高水庫的經(jīng)濟效益,需要對大壩進行防滲加固處理。
二.水庫大壩破壞的類型和原因。
從水庫大壩的滲透發(fā)生機理上來說,水庫大壩的破壞主要分為管涌、流土、接觸流土和接觸沖刷四類,水庫壩體的主要病害都是通過滲透破壞和變形破壞等形式表現(xiàn)出來的。滲透破壞是由于壩基下的滲透水流造成巖土體中的顆粒成分、顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生移動或改變;變形破壞是由于滲透水流作用于堤壩的抗剪強度降低,導(dǎo)致局部部位出現(xiàn)下滑、裂縫和不均勻的變形,最終導(dǎo)致堤壩的變形而受到破壞。水庫堤防的滲透通常都是指在水體向維護區(qū)以外滲流而產(chǎn)生的水量漏失現(xiàn)象,水庫大壩的滲透嚴(yán)重影響大壩的穩(wěn)定性,過大的滲透造成壩基或壩體變形,造成重大破壞。
滲透變形對土石壩影響較大,根據(jù)相關(guān)資料顯示,在已被破壞的土石壩中,約占40%-60%左右都是由于壩體土或壩基的滲透變形而造成的。另外,邊坡的滑塌、防洪堤的滑塌、地表塌陷的形成、巖溶區(qū)覆蓋土層中洞穴的形成、壩基排水孔和減壓井的淤塞、地下工程和開挖基坑時遇到的流砂等都是由于滲透變形而造成的。在水庫條石拱壩中,由于清基處理不徹底,導(dǎo)致在拱基下發(fā)生滲透變形,沖蝕了紅色風(fēng)化泥巖裂縫中的粘土,而在泥巖中形成一個沖蝕洞,造成大壩破壞。
三.水庫大壩防滲加固技術(shù)。
水庫大壩防滲加固重要是要控制壩基和地基的滲流,防滲加固的主要任務(wù)是:盡量減少滲漏量、提早釋放滲透壓力,確保水工建筑物和地基具有足夠的靜力穩(wěn)定性、防止?jié)B透破壞,確保滲透的穩(wěn)定性。
水庫大壩防滲加固的處理原則為:“上堵下排”。采取“上堵”措施主要是防止水平和垂直的滲透。水平防滲主要措施有水下拋土和粘土鋪蓋等。垂直防滲主要有灌漿、人工連鎖井柱(又稱倒掛井)、截水槽回填粘土、混凝土防滲墻、高壓定向噴射灌漿構(gòu)筑防滲板墻、砂漿板樁等措施?!跋屡拧敝饕胧┯袦p壓井降壓導(dǎo)滲、堤壩背水坡腳開挖導(dǎo)滲溝、壩后蓋重壓滲等。通常來講,采用垂直防滲處理能有效的解決壩基滲漏的問題。而采用水平防滲處理結(jié)合下游排水減壓導(dǎo)滲雖然有利于提高壩基的滲透穩(wěn)定性,但是仍然存在一定程度的滲透水量損失。在進行防滲處理時,無論是采用“上堵”還是“下排”或者是二者的結(jié)合,都應(yīng)該按照經(jīng)濟合理、技術(shù)可靠的原則,結(jié)合實際情況,根據(jù)防滲的要求和條件,設(shè)計多方案并進行優(yōu)化比較,來選擇合適的防滲加固方案。
在水庫大壩的防滲加固處理中,較為常用的有以下幾種方法:
1.垂直防滲處理地基。
垂直防滲處理一般適用于地基隔水層較淺、透水層較薄的情況,可以利用封閉式防滲幕墻,來有效控制堤壩基礎(chǔ)的揚壓力和滲流量,從而實現(xiàn)根治堤壩基礎(chǔ)滲透破壞的目的。采用封閉式防滲墻處理技術(shù),通過墻體截斷滲流的途徑,具有較好的除險效果,但同時由于幕墻的增加,在一定程度上破壞了原有地下水環(huán)境和自然平衡關(guān)系,造成局部水環(huán)境受到破壞。在隔水層較深和透水層較厚的雙層堤基中,采用封閉式垂直防滲墻,工程造價較高且施工難度較大,在施工前必須結(jié)合勘察資料,經(jīng)過滲流計算并充分論證,確保切實可行才可采用。在施工時要布置堤頂靠臨水側(cè)和臨水堤腳。設(shè)置垂直防滲墻時可以采用鋸槽法、高噴灌漿、射水法和輪銑法等成墻技術(shù)來進行施工。
2.劈裂灌漿技術(shù)處理堤壩隱患。
劈裂灌漿技術(shù)適用于施工范圍土質(zhì)較差,碾壓不密實的堤防防滲加固中,采用劈裂式帷幕灌漿法對防止堤身滲漏,加固堤身強度具有較好作用。劈裂灌漿利用水庫壩體的應(yīng)力分布規(guī)律,利用灌漿壓力沿著水庫壩體軸線方向劈裂,之后灌注合適的泥漿,通過這種方式形成鉛直而連續(xù)的防滲泥墻,達到切斷軟弱層或堵塞漏洞裂縫的目的,以此來提高壩體的防滲能力。利用漿和壩的相互作用,將壩體內(nèi)部的應(yīng)力重新進行分配,提高了壩體的穩(wěn)定性。采用劈裂式灌漿技術(shù)解決以下大壩隱患具有較好效果:壩體內(nèi)存在軟弱層和滲漏通道,而壩體的浸潤線較高,在壩坡位置發(fā)生濕潤區(qū)或滲透破壞,出現(xiàn)流土和管涌等現(xiàn)象;壩體碾壓不實,密實度較差的松堆土壩;分期施工的土壩,在接頭和分層位置存在透水層和軟弱帶;壩體不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫;壩體存在腐爛樹根及生物洞穴;壩體和閘墻及防水涵管的接合不好,存在接觸沖刷或空隙。采用劈裂式灌漿施工時,造孔深度一般要超過隱患深度約2米至3米,設(shè)計的泥墻厚度根據(jù)碾壓質(zhì)量、堤壩土質(zhì)、隱患性質(zhì)和水庫壩高情況來確定,一般可以采用5cm至20cm之間。采用劈裂灌漿法形成垂直連續(xù)的防滲帷幕,有效解決了壩體的滲透問題,通過漿和壩的共同作用和溫化變形作用,重新調(diào)整壩體內(nèi)部應(yīng)力,使得漿脈兩邊約3米至5米范圍內(nèi)的土體得到密實,加大了防滲帷幕范圍,提高了防滲效果。
3.滑坡體的清除。
水庫堤壩的滑坡主要是由于內(nèi)部滲水、水流淘刷、上部壓載等原因所造成的,水庫發(fā)生堤壩滑坡時,必須要立即采取前截后導(dǎo)的方式,遵循固腳壓重和削坡減載的原則,想方設(shè)法增加阻力減少滑動力,加強堤壩的排水和防滲工作。對于深層滑動,一般要在挖除滑動體中的主滑體之后進行填筑,對于淺層滑動可以將滑動體挖除后,進行回填。另外,要穩(wěn)定計算增加阻滑體的重量,加大阻滑力來提高堤壩的穩(wěn)定性。
4.崩岸治理。
崩壩主要是由于土石組成的湖岸和河岸受到水流的沖刷,通過重力作用導(dǎo)致土石發(fā)生崩塌、崩落及滑坡等現(xiàn)象,一般的崩岸主要分為階梯狀崩塌、弧形坐崩和條形倒崩幾種。崩岸繼續(xù)發(fā)展導(dǎo)致河床產(chǎn)生橫向的變形,危害較大。目前,采取的崩岸治理和搶險的主要方式為拋石防護法。在施工中,特別需要注意的是在拋石護岸等工程中,要在堤壩基礎(chǔ)和拋石間鋪設(shè)土工織物反濾層,對崩岸治理時,可以通過丁壩、石籠、順壩、木樁、沉排和鋼板樁來實現(xiàn)。
5.水庫大壩上游下游的壩坡施工。
水庫大壩上游的混凝土預(yù)制塊護坡施工前,要對待施工壩坡進行修整。在砌筑混凝土預(yù)制塊邊坡時不能破壞墊層。鋪筑沙礫石墊層前,要將草皮、亂石、樹根、樹木等全部清除,做好邊坡洞穴的處理。在沙礫石墊層的填筑中,采用小型機械配合人工進行施工,對碾壓合格的墊層要做好防護,若發(fā)生土料混雜,要及時清除干凈。大壩下游壩坡施工前,要將下游的壩面呈階梯形進行開挖,達到密實土層為止,之后采用分層碾壓填筑壩坡的方式來施工。下游壩坡采用草皮護坡的,要選用耐旱、能蔓延、能生根的草類,在草皮鋪筑后要灑水養(yǎng)護。
四.結(jié)束語。
水庫大壩的防滲加固施工要因地制宜,結(jié)合實際情況,來具體對待。通過堵漏、補漏和防滲加固處理,提高壩體強度,確保水庫的穩(wěn)定和安全,提高水庫的經(jīng)濟效益。
參考文獻:
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【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道,水中進洞,施工技術(shù)
中圖分類號:TU71文獻標(biāo)識碼: A
一、前言
隨著當(dāng)今施工水平的不斷提高,施工中對盾構(gòu)隧道水中進洞施工技術(shù)的要求也日漸提高。因此,如何積極采用科學(xué)的施工技術(shù),不斷完善施工技術(shù)管理就成為當(dāng)前一項十分緊迫的任務(wù)。
二、盾構(gòu)隧道的介紹
采用盾構(gòu)法建造隧道或各種地下管道,一般是在預(yù)先建造好的工作井內(nèi)進行盾構(gòu)的安裝、調(diào)試和試運轉(zhuǎn),并將其準(zhǔn)確地擱置在符合TRANBBS設(shè)計軸線的基座上,待所有施工準(zhǔn)備工作就緒后,開始沿設(shè)計軸線向地層內(nèi)掘進施工,當(dāng)盾構(gòu)將要到達終點時,應(yīng)準(zhǔn)確測定盾構(gòu)的現(xiàn)狀位置,并調(diào)整和控制其的姿態(tài),使盾構(gòu)正確無誤地進入預(yù)先建造安裝好的接收井內(nèi)的基座上。
盾構(gòu)的進出洞工序是盾構(gòu)法建造隧道的關(guān)鍵工序,該工序施工技術(shù)的優(yōu)劣將直接影響到建成后隧道或管道的軸線質(zhì)量、進出洞口處環(huán)境保護的成效及工程施工的成敗。
盾構(gòu)的進出洞施工技術(shù)必須根據(jù)工程所處地層的土質(zhì)、水文、環(huán)境條件和環(huán)境保護要求的等級而制定,如何科學(xué)、合理地運用各種不同的進出洞技術(shù),使其符合各工程的特定工況條件要求。
三、盾構(gòu)隧道水中進洞施工中存在的問題
1、高水壓問題
在高水壓條件下盾構(gòu)施工,必須能夠防止地層發(fā)生突涌水而引起地層坍塌;盾構(gòu)機必須具有很好的密封性能,包括主軸承的密封、盾尾密封和鉸接密封等;管片結(jié)構(gòu)要有良好的密封防水性能;此外,在需要停機檢查、更換刀具時具有足夠的可靠、可行的安全措施。
2、軟硬不均地層問題
盾構(gòu)一般適用于軟土施工,當(dāng)?shù)貙虞^硬時掘進比較困難,效率較低;地層軟硬不均勻?qū)Φ侗P、刀具也有不利影響,磨損加大甚至出現(xiàn)非正常損壞;并且對盾構(gòu)行進姿態(tài)控制也會造成不利影響。
3、洞門處土體涌入井內(nèi)
洞口封門拆除后,井外土體不能自立,井內(nèi)洞圈的密封裝置還不能阻擋洞外的土體,所以洞口外土體隨之進入井內(nèi),造成地面沉陷,影響附近地下管線和地面建筑物的安全使用,如情況嚴(yán)重,則造成井下無法施工。
4、洞口周圈涌泥水
由于在出洞施工時損壞了洞口密封裝置,盾構(gòu)出洞后沒有及時做好洞口防滲漏處理,故在盾構(gòu)未全部通過工作井洞圈或已經(jīng)脫出洞圈時,井外泥水不斷從洞圈與盾構(gòu)或隧道之間的間隙涌入井內(nèi)。如不及時處理,將導(dǎo)致地面沉陷及洞口處已建造好的隧道產(chǎn)生過量沉降。
5、盾構(gòu)出工作井洞口
上抬或下沉盾構(gòu)出工作井洞口后,就失去了基座的支撐,若在施工中對正面平衡壓力值的設(shè)定和控制不當(dāng),則極易產(chǎn)生盾構(gòu)的上抬或下沉,這將使剛建成的隧道偏離設(shè)計軸線,甚至無法正常施工。進土部位和進土量控制不當(dāng),易使盾構(gòu)上抬,于是地面也隨之隆起;正面土體流失過量,超量出土,易使盾構(gòu)產(chǎn)生下沉。管片產(chǎn)生碎裂、環(huán)面不平、內(nèi)外張角嚴(yán)重、縱縫喇叭大、環(huán)向旋轉(zhuǎn)等不良現(xiàn)象。
6、盾構(gòu)出工作井洞口時上抬或下沉
盾構(gòu)出工作井洞口后,就失去了基座的支撐,若在施工中對正面平衡壓力值的設(shè)定和控制不當(dāng),則極易產(chǎn)生盾構(gòu)的上抬或下沉,這將使剛建成的隧道偏離設(shè)計軸線,甚至無法正常施工。
進土部位和進土量控制不當(dāng),易使盾構(gòu)上抬,于是地面也隨之隆起;正面土體流失過量,超量出土,易使盾構(gòu)產(chǎn)生下沉。
四、盾構(gòu)隧道水中進洞施工技術(shù)
1、建立推進施工的良好后盾系統(tǒng)
后盾系統(tǒng)由后盾管片、支撐體系及反力架等組成,其不但要穩(wěn)固牢靠,同時必須有一個準(zhǔn)確的后座支承面和適應(yīng)施工的垂直與水平運輸?shù)霓D(zhuǎn)折通道。
2、確保洞口處土體穩(wěn)定
當(dāng)盾構(gòu)機從洞門始發(fā),或盾構(gòu)機到達接收井,在穿洞門時都必須先鑿除端頭井洞門口的圍護墻。一旦圍護墻鑿除后,洞門口就暴露出地下的自然土體,該土體在地下10余米深,洞門直徑達6m甚至更大,肯定不能自立,并且地下水豐富,如果不采取措施,洞門口連土帶水涌入端頭井內(nèi)而形成事故。因此洞門口的土體必須作加強處理,以保證洞門口圍護墻鑿除后土體能自立。其次還要保持洞外土體與洞門外井壁處于密封狀態(tài),使地下水也不會流入井內(nèi)。以達到安全施工之目的。洞門口土體的加固方法選擇是根據(jù)端頭井洞門外土層物理力學(xué)指標(biāo)、隧道直徑和埋深、洞門結(jié)構(gòu)、拆除方法、地面及周圍環(huán)境等因素,來選用合理、安全的地基加固處理方法和范圍。??刹捎茫焊邏盒龂姌?、水泥土攪拌樁、SMW樁、注漿法、凍結(jié)法、降水法等。
3、對洞門外土體進行加固或穩(wěn)定處理
采用土體穩(wěn)定措施后,洞門外土體能穩(wěn)定自立相當(dāng)長時間,可大膽拆除封門,盾構(gòu)即可進出洞,但在施工時必須對加固處理后的土體實際性能作檢測,確認(rèn)其達到施工所規(guī)定的要求,方可拆洞口封門。當(dāng)前常用的土體穩(wěn)定技術(shù)有降水、地基加固、凍結(jié)法等。
(一)、降水
降水可有效地疏干砂性土中的地下水,提高該層土的密實度,但不能大幅度提高土體的強度。如洞口敞開面積大、埋深深、敞開時間長,仍會有土體失穩(wěn)坍塌的問題存在,此時降水僅能作為輔助措施;再則降水效果還受到降水深度、土質(zhì)條件、周圍環(huán)境條件等的限制,只能在許可條件下使用。
(二)、地基加固
地基加固可采用深層攪拌、注漿、旋噴樁等方法,目的是將洞口處一定范圍內(nèi)土體預(yù)先固結(jié)起來,達到進出洞時所需的強度,能使洞口封門拆除后洞口處暴露的土體自立。但地基加固后的土體強度均勻性差,特別是在軟土地層中尤為突出,所以必須加強檢測,使加固土體的強度,使其均勻性、加固范圍等均符合加固設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。
加固設(shè)計時要考慮到工程所用盾構(gòu)的性能,如網(wǎng)格盾構(gòu)是擠壓性的正面無切削設(shè)備,則不宜采用加固技術(shù);對于全斷面切削刀盤,則應(yīng)考慮加固土體的強度及出渣輸送的可能性。
(三)、凍結(jié)法
使土體中水分凍結(jié),整個凍結(jié)范圍內(nèi)土體暫時形成具有相當(dāng)強度的凍結(jié)固體,在這種凍結(jié)固體支護下,拆除洞口封門,待掘進設(shè)備進入洞門圈內(nèi)、洞口密封裝置安裝完畢、洞口施工時的密封性能建立后再解凍,進入正常進出洞施工。這種技術(shù)在煤礦建井施工中已廣泛應(yīng)用,國外用于隧道施工已有許多實例,我國在隧道施工中亦已開始應(yīng)用。
4、洞門破除
始發(fā)井圍護結(jié)構(gòu)中的鋼筋對盾構(gòu)機刀具的危害極大,盾構(gòu)機始發(fā)掘進前必須破除。掘進前洞門處土體已經(jīng)進行了加固,抽芯檢查證實,加固效果非常好,但為減小土體擾動,保持土體的穩(wěn)定性,決定用人工破除圍護結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土,且保留一層鋼筋和混凝土保護層作為外部支護,待盾構(gòu)機頂?shù)蕉撮T時再割除掉鋼筋,盾構(gòu)機迅速向前推進,頂住土體,防止洞門處土體坍塌。出洞時,當(dāng)盾構(gòu)機刀盤頂?shù)戒摻顣r再進行割除,防止土體坍塌。
5、采用自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行盾構(gòu)機姿態(tài)與線形控制
運用自動導(dǎo)向系統(tǒng)進行盾構(gòu)機姿態(tài)和管片位置的實時監(jiān)測,并計算顯示盾構(gòu)機和安裝管片的正確位置以及線路的校正數(shù)據(jù)。據(jù)此,通過分區(qū)控制推進油缸來控制盾構(gòu)機的姿態(tài),必要時輔以鉸接油缸和超挖刀進行糾偏;為防止盾構(gòu)機滾動,利用設(shè)于盾體上的穩(wěn)定器來加以控制或使刀盤反轉(zhuǎn)來糾正。管片排版則根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)的測量計算結(jié)果,通過排版系統(tǒng)來選擇與實際線型最為匹配的管片類型,以保證拼裝精度并控制線路擬合誤差。
五、結(jié)束語
施工技術(shù)管理作為工程項目施工管理的核心工作之一。對施工方面具有十分重要的作用。我們必須將科學(xué)的盾構(gòu)隧道水中進洞施工技術(shù)管理融合到項目管理工作中。
參考文獻
[1]丁光瑩;楊國祥;萬波;首臺國產(chǎn)大型泥水平衡盾構(gòu)在打浦路隧道復(fù)線工程的應(yīng)用[A];2009中國城市地下空間開發(fā)高峰論壇論文集[C];2009