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随着国家对公路桥梁质量的重视,对原材料的控制及检测越来越严格、规范。对于公路桥梁工程施工中注浆材料来说,按照材料的组成成分可以分为化学浆液、普通注浆浆液两种浆液,它们之间存在的主要区别是浆液的组成成分不同,另外,这两者在进行注浆渗透的速度方面对注浆的温度要求也不一样。就注浆材料而言,最后的选择是由多种因素所决定的,在材料的选择上,不仅要对整个注浆工程的成本大小进行考虑,而且还应该对工程的地质的条件进行考虑,这样就能保证注浆浆液的质量。
3公路桥梁工程施工中注浆技术的要点
在公路桥梁工程施工中,注浆技术的实施就是为了保证土体的密实性,使整个工程的土体的强度得到了提高,将存在膨胀松弛的土体更好地粘结起来,在整体上使土体的承受力得到了提高。其公路桥梁工程施工的要点有:
3.1进行科学合理的注浆设计
在公路桥梁工程的施工过程中,将整个注浆设计概括为三个重要内容:①注浆浆液的比例。②注浆液的注浆压力。③注浆液注浆的扩散半径。
3.2注浆浆液的比例
对于公路桥梁工程施工来说,要依照工程中的实际情况,要求所注入的浆液强度不要过于太高,所需的水泥、粉煤尘的含量要保持科学合理的比例(3.5∶1左右),其中所含的水灰量要适中,并且浆液的流动性要顺畅,使浆液的吸水性能控制在最低化。
3.3注浆液的注浆压力
公路桥梁注浆的压力相对于深部岩土的注浆压力是比较小的,大致控制在0.8~1MPa之间为宜,整个注浆过程中要注意对于缘由地层的保护,对于地质构造相对复杂的地段,特别要控制好注浆的压力,不能破坏原有的地层结构,施工单位应根据实际条件选择合适的注浆方法,如果条件容许最好采用静压力注浆方法。
3.4注浆液注浆的扩散半径
在公路桥梁工程施工中,由于每段的地质构造不一样,所以,需要的注浆区域也是不一样的。对于较好的地质条件来说,所需要的注浆半径小,与之相反的是地质条件较差,则所需要的注浆半径就会大,这是根据施工中的地质条件所决定。
3.5注浆钻孔位置的设置
在公路桥梁工程施工中,注浆钻孔位置的设置对整个工程施工有着重要的作用。针对注浆钻孔位置的设置问题,施工单位要对工地的地质进行考察。还要考虑到浆液扩散半径的因素,对注浆钻孔的位置进行科学合理地定位,对钻孔之间的间距要进行合理的设计。
在对地下一层进行施工的过程中,现在坑边部位挖出一部分的杂填土,然后将轻型井点布置在其中。其中井点管线的长度可以达到6米左右,滤管的长度为1.5米,在进行轻型井点布置的过程中,可以采用挖掘机的形式来对沟槽进行开挖,然后打设一定的井点管,这样就可以对集水管降水,另外可以在坑内布置自流深井的形式,施工人员需要对井管、口径等参数进行设置,然后设置潜水泵结构。在轻型井点实现降水10天左右,施工人员就可以进行下一层的土方开挖工作,井点一般都在运送回填土之后进行拔出,其中中途不能停止运行,工作人员需要进行连续性地抽水,这样才能保证降水施工的科学性。
1.2负二层降水施工措施介绍
如果地下一层的土方在开挖的过程中达到了地下二层的区域,就需要设置一个井点作业面,达到降水的目的。如果地下二层区域内部的真空型井在进行降水的过程中,在达到一定的水位之后,坑边的轻型井点应该在操作之后,才可以对地下的第二层进行开挖。
2轻型井点的施工办法
2.1轻型井点施工办法
在实际的井点施工的过程中,井点施工主要采用的是刀杆式成孔形式,在井点设置中,要选择粗砂砾结构,其中施工工艺可以分为定位、冲孔、放支管等等。在实际施工的过程中,井孔的孔径,孔深以及观沙量都应该达到一定的标准。降水设备主要采用的是真空泵机组的形式,其中离心泵的功率一般都设置在7.5千瓦,施工人员需要对泵体的抽水量、冲水深度等进行控制,在地下水真空泵的作用下可以将空气排出。这种施工方式的应用情况比较常见。
2.2与真空管型的深井相关的施工办法
做好准备工作的前提带钻机进入建筑场地定位进行安装开井孔用护口的管道开始钻井在终孔后填筑终孔换浆使用进水的管道稀释所调试的泥浆填满土砾砂石止水后进行封孔洗进用泵进行水位的试抽科学地安排排水的管路跟电缆的电路进行试验抽水。在本基坑之外所采用的真空型泵深井的降水技术,指的就是在深井里面进行水的集中,再实行抽水,这样可以使基坑降水跟土体排水之间的相互固结,固结对土方的开挖有利,可以达到工程施工的标准,而深水井本身拥有特殊内部结构,使真空作用面积跟地下水的各个层面相接触,能使自由水被充分地排出,再汇集到深井里,排到坑外,这样能加强降水效果。
3降水技术的相关要求
3.1降水技术试验性的运行
在最开始运行降水前面的时候,需要准确得对每一口井和地面之间标高进行测量,从而测定出在静止时的水位,安排好一些所需的抽水设备装置、足够的电缆跟相关的排水管道来试验运行降水,就能更好地保证整个抽水系统的正常运作。被抽出来的无用水就需要排放在建筑场地内所临时搭建的集水系统装置,从而防止抽出的水返回重新渗到地下,影响了降水运行的效果,使得坑内因降雨所积的雨水可以立即地排到坑外面去,尽可能地减少了自然降水跟坑内原来积水的再次渗入地下。
3.2降水技术正规性的运行
根据基坑在开挖前的安排,决定了降水运行时间的先后和井位点,从而确保了基坑在局部的开挖之前,就已经有了将近10天的对降水方面额的正常运行措施。与此同时,要密切监控开挖面周围的水位情况,确保基坑水位下降到开挖深度1.5米以下。若在开挖的工期比较紧或者突然有紧急情况时,可以通过增加降水井点数量的方法,把工程的水位降到最低点;在降水运行的整个阶段可以对损坏的泵迅速地进行修整调换;在整个降水的运行过程要时刻做好水位的变化记录,要不间断地轮流选取一到两口井来作为测量水位高低的观测井,同时对记录进行整理分析;在降水运行的期间必须要使用双路来提供足够的电力,至此期间不能突然断电,否则会影响到井点的抽水运行。
(2)沉降缝的基本形状及成因。由于建筑地基基础的不均匀沉降所产生的裂缝主要有竖向裂缝、斜向裂缝以及横向裂缝三种,其中最具有代表性的是斜向裂缝,主要由于在地基的不均匀沉降作用下,其砌体的内力分布形式发生了重大变化,在附加应力作用下,砌体的抗拉抗剪强度进一步减小,因此产生升了拉力作用下的裂缝。在该作用下产生的裂缝与地基基础的不均匀沉降有着较为明显的对应关系,沉降缝的最高点是地基基础沉降量相对较大的地方,最低点则为沉降的交点。造成以上地基不均匀沉降的原因多种多样,总的来说是由于建筑地基工程的地基土质不同导致其压缩性不同,使得楼房的荷载力不均匀,从而在建筑整体刚度不均且称重体系杂乱无章的情况下,就会产生相应的建筑地基不均匀沉降,虽然其表现为建筑墙体的开裂,但是其与荷载作用下产生的结构裂缝在本质上还是有一定的区别的。
2建筑地基不均匀沉降的危害及沉降量的测定
(1)地基不均匀沉降的主要危害。由于建筑地基土本身所具有的压缩性,造成了建筑地基在自重应力以及附加应力作用下会产生一定的沉降。通常情况下来讲,建筑地基沉降现象不会对建筑物本身产生较大的影响,可以在施工过程中通过预留沉降标高的方法对可能存在的地基沉降问题做出有效的解决。但是由于建筑地基工程土层厚度变化问题以及建筑荷载差异问题和基础类型差异,会容易使建筑地基产生不均匀沉降现象,最终造成建筑物自身倾斜,并引起建筑上部结构应力作用增加,或者是建筑物底层标高逐渐减小,建筑物总高度也随之相应减小,在积蓄到一定量之后,严重威胁到整个建筑的安全使用。
(2)建筑地基沉降量的确定。在长期的荷载作用下,建筑地基的沉降量基础主要经历了初始沉降、固结沉降以及次固结沉降三个阶段,最终相加在一起形成了建筑地基沉降量。其中初始沉降量主要是指由于饱和软土中的孔隙水没有及时排出而发生的沉降,该时期地基土体只发生了形变而并没有发生体变。而固结阶段的沉降是随着荷载作用的逐渐推移,在外部荷载不变的情况下,建筑地基中的孔隙水不断排除过程中发生的沉降。
3建筑地基工程不均匀沉降的预防
(1)前期地质勘查及质量控制。建筑工程施工前期的地质勘查工作是其建筑地基工程开展的重要科学依据之一,首先应保证的建筑地基工程地质勘查报告的科学性和准确性,从而便于在该依据下进行建筑地基工程施工的人员素质培养及专业技能培训工作。
(2)提升设计的多样性。在进行建筑地基工程设计时,应注重设计方案的的多样性特征,从而保持地基基础和建筑整体之间的刚度联系。在进行建筑平面形状的选择时,尽量做到规划方案的整齐性,避免出现较为复杂的形状或者是过多的转角,当存在着建筑物长度过大的情况时,应考虑在适当的位置设置相应的沉降缝,如果建筑设计形状较为复杂,该位置可以选取在建物设计的转折处。此过程中需要注意的是,如果建筑地基土之间有着较大的差异,那么应将临近建筑也同样纳入考虑范畴之内,避免其可能对其造成的不良影响。另一方面,可以通过对纵横墙合理布置的范式,对存在的不均匀变形现象进行有效的调解,比如建筑在为砖石承重结构时,可以在保持其尽量贯通的情况下确保横隔墙的间距适中,从而有效预防裂缝问题的出现,在整体上提升建筑物的性能。
4建筑地基沉降缝的设计原理及控制措施
4.1建筑地基沉降设计的原理相关研究和实践结果表明,三相系土在压力作用下所产生的空隙以气压缩量变化相对较小,科技直接忽略不计,但是其在外荷作用下,会产生相应的土粒间连接结构变化,在相对移动作用下会发生重新排列,从而使土体空隙中的水分和气体被排出,在此压缩过程中土体体会随着外荷作用逐渐较小,最终产生固结。在这种土的压缩作用下产生的基础沉降一般情况下都可以认为是固结沉降,其主要是对于粘性土质而言的。
4.2建筑地基沉降设计的计算方法
当前建筑地基工程中采用的沉降设计计算方法主要为分层总和法,按照其所选取的压缩曲线坐标的不同,其又可以划分为e∶P曲线法和e∶lo曲线法。一般情况下的建筑地基工程沉降设计中,不仅需要对建筑物基础沉降量及沉降缝进行科学的预估,还与要在此基础上对沉降时间以及沉降量与工程施工进度之间的变化关系进行预估,并通过二维、三维固结理论解决其过程中存在的宿管排水法加固地基问题。
4.3建筑地基工程沉降缝的控制措施
(1)建筑平面设计措施。在对建筑地基工程沉降缝进行控制时,首先应从建筑设计入手。对于建筑平面的设计,应在力求简单的原则基础上,确保建
筑物之间的高差在可接受的范围之内,从而保证其建筑基底应力之间的均匀、圈梁更容易拉通。如此一来,在整体高度得到有效保证的前提下,即使发生的沉降作用稍大,也不会对建筑地基产生较为严重的破坏作用。进行沉降缝设置主要是运用沉降缝将建筑物从屋面到基础分割成若干个独立的沉降单元,从而使建筑物平面简单化,最终达到减轻地基不均匀沉降的目的。所以,对于建筑地基沉降缝的设置位置选择上,可以考虑将其放置在建筑物平面转折处、层高落差处或者是分期建筑的交界处,并确保沉降缝有足够的宽度,使其能发挥出应用的效应。在沿高层建筑或者是裙楼交接出设置沉降缝时,应注意将其基础断开从而使主楼各裙楼之间能够形成互不影响的个体单元,并通过标高设置的方式对主楼单元和裙楼单元各自沉降量进行控制,保持其沉降作用过后的一致性。
(2)建筑地基基础设计措施。首先应在对变形值进行准确控制的基础上进行地基基础设计工作,此过程中需要注意的是对建筑地基最终沉降量以及偏心距离的计算,建筑地基沉降量应保持在15mm范围以内,偏心距保持在15‰。其次对于并不能满足建筑自身沉降要求的建筑地基应采取相应的技术措施,比如预制钢筋混凝土短桩或者深层搅拌桩的形式对其建筑地基进行处理。第三,在进行建筑地基基础设计时,应始终以加强地基基础刚度和强度和根本目的,根据建筑地基自身软弱程度以及上部结构情况,运用条形基础或者是筏形基础等基础形式,减少基础产生的扭曲变形作用。
中图分类号: U412.36+6文献标识码:A 文章编号:
一.引言
近年来预应力锚索施工在高速公路高边坡工程中的应用使其可以在地质条件十分复杂的情况下发挥作用。本技术特别是适用于岩石、砂性土、砂性粘土类的高边坡加固工程。对大断层、古滑坡、破碎带等地质有着比较好的整治效果,有着明显的经济效果。也能应用在地下工程的地层加固、预支护等工程当中。本文就预应力锚索施工在高速公路高边坡防护中的具体应用作简要的分析。
二.工艺原理
当施工开挖高速公路后对自然应力产生了重大的改变,这是导致边坡失稳的最直接原因。预应力锚索的一端和工程结构物质连接,而另一端则锚固在地基的岩层或土层当中,用以承受结构物的拉拔力、上拉力以及土压力,它利用地层的锚固力作用于地梁从而使得边坡稳定。
当锚索完成注浆之后,和地基胶结在一起,此外加上局部的浆液扩散到地层裂隙当中,相应的增加了地基的摩阻系数,更加利于传递预应力锚索的抗拔力。锚索在进行张拉后,在锚索的长度值范围之内岩层挤压,大大增加了岩层板间的摩擦阻力,导致挠度和内应力变小,也增加了锚索范围值内岩体的整体抗弯压能力。相邻的锚索锥体由于压缩而相互重叠,产生一定厚度的连续压缩带,使无粘结力的碎石体能够承受相当负荷的重量,主要表现在预应力锚索的挤压加固作用。
三.预应力锚索施工技术
施工技术流程(见图1)。
四.施工技术、注意事项及相关问题处理
1.预应力锚索的施工技术
预应力锚索施工主要包括下索、钻孔、制作锚索、注浆、张拉锁定与封锚等。
下索:用人力分为多点将锚索塞入到锚孔中。
钻孔:对锚索孔的成孔需要使用以压缩空气为动力的潜孔冲击钻机或者土质地层专用钻机,从而确保不加水成孔,并且满足设计的孔径、钻孔角度、钻孔深度等要求。在进行施工时要确保钻孔深度比设计锚索孔长0.5m。
制作锚索:对经过认真审查而符合规范的钢绞线,应按照锚索的设计长度再加上1.5m,按照设计所要求的根数在特殊的支架上来编制锚索。对每根钢绞线进行涂防护油,并且使用外套内径值为2.0cm的PVC管来作为预应力的失效部分,对锚固段使用特定制作的紧箍件、扩张环按1m的间距来进行定位并且外裹铁网。在实施本工序过程中要严格使用止水材料或粘胶带来封堵锚同段与自由段的分界处。此外在成索的过程中一定要预先埋设注浆管。
注浆:在安放好锚索后应及时注浆,锚孔注浆采取水灰比为0.45的纯水泥浆一次性注浆与多次高压补浆来完成。在进行首次注浆时应采用水下注浆法,也就是通过注浆管从孔底开始进行注浆。将孔内残留物以及渗水排出到孔外,直到孔口溢出浆液,进而确保灌浆的质量。在完成预应力张拉后,再通过锚垫板补浆孔来进行多次的高压补浆,保证浆液对锚索完全有效的包裹。
张拉锁定:等到注浆体以及地梁混凝土达到设计的强度,用标定过的张拉设备对各锚索钢铰线实施张拉。
封锚:在完成张拉之后,在确保留有8~10cm钢绞线头外,应切除多余的部分,并进行特殊防锈处理,最后对锚端头实施封端处理。
2.施工过程中应注意的事项
由上述预应力锚索施工的工作原理能够看出,锚索预应力钢绞线按照设计要求的张拉到设计的吨位持荷是实施本防护工程措施的重点。通过结合现场的实践工作对下面几点实施严格的控制。
工序的组织安排必须要紧凑:多级边坡遵循从上至下的施工防护步骤。在安排施工方面应该精心组织,保证工序衔接的紧凑,并且在每开挖出一级边坡后,即行施工,尽量避免高边坡开挖后长期曝晒,尤其是在雨季时节。
选择钻孔机型,满足干钻作业的需要:应结合不同地质层的结构类型、深度、成孔的直径以及现场的作业条件来选择使用钻孔设备。机具在进行工作时要确保干钻,坚决杜绝在钻井中加水用以加快钻井的速度等。常见的风动干钻技术的机型有:MG50型、K2J.100型、潜孔钻机Q25―100型等。
准确进行放样孔位,做好钻井的详细记录:在已经成型并且经整修满足需要的高边坡上,按照设计的参数来准确测定放孔位置能够确保每根预应力锚索支固边坡土体的应力区间。考虑到钻孔机具在高边坡施工中所搭设的支架平台上展开工作,而满足动荷作用下的平台稳定性也是确保正常钻机、成孔角度的―个重要因素。
在施工过程中,必须要详细记录钻孔过程中的进度情况,以便在实施后续注浆时来作为参考。
匀速持压注浆:以孔口的反冒浆来作为注浆饱满的依据。同时应确保孔口补浆的到位。
地梁密实,混凝土表面力求美观、亮洁:对处在坡率l:0.5~1的边坡浇筑的地梁混凝土,施工起来尤为不便,因此在施工过程中应加强管理,保证地梁内实与外美。
做好地梁间坡面防护工作:对于已经完成预应力锚索施工的坡面,要尽快采用7.5#浆砌片石将地梁间坡面作封面,避免雨水浸蚀地梁、冲刷坡面。
3.施工过程中相关问题的处理办法
退钻困难:在施工过程中可能会遇到成孔之后出现退钻困难的情况,通常可以采取强风出渣进退转杆的方法来进行处理。
亏坡和坡面溶洞:由于边坡开挖亏坡和坡面溶洞显露在边坡上,为了确保地梁浇注紧密着张拉和边坡的需要,通常采取回填片石灌浆、填塞浇注混凝土、浆砌片石等方法来进行处理。
地质条件的变化:对于实际地质条件的变化情况,应该及时上报,专题研究解决。
下索困难:在较大裂缝部位出现下索困难或成孔经过溶洞时,应该使用长直钢管越过这些部位来过渡,再行通过钢管下索。有时也会因为保护成孔口不慎,导致落物下索的受阻,针对这种情况应该采用机原位,开钻清孔来进行解决。
注浆不满:裂缝、岩溶发育部位,按照正常注浆量孔口仍然没有出现冒浆,有时甚至会出现超设计注浆量几倍用量的情况。为此在注浆之前要依据各钻孔的记录资料加以反映,除了做好水泥用量提前供应之外,还应该通过探察钢筋,对于锚固端是采取持续不断的注浆方案来进行解决,而对自由端则可以采用下钢管套来进行注浆,从而减少超量注浆的发生。
五.结束语
锚固工程施工因为工序多,而且又多是交叉作业,因此要协调好各工序的施工场地和作业时间。每个作业组应该把责任岗位落实到每一个人,从而有利于各个工序的衔接与协调,确保工程质量和进度。预应力锚索在高速公路高边坡工程中的应用,对有效防止边坡开挖产生临空面,从而导致边坡不稳定有着十分明显的效果。
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1.技术原理
注浆桩主要是一种由碎石和水泥砂浆胶结而成的小型钻孔灌注桩,因此,从成桩工艺看,碎石注浆桩属于钻孔灌注桩,从桩的材料看,又属于胶结体桩。桩的直径一般为30 cm~70cm,适用桩长30 m以内。其基本原理是利用小型钻机按设计直径,钻进至设计深度成孔,然后先将注浆管放至孔底,再投放碎石料。在投放碎石料的过程中,利用注浆管放水清洗孔壁。碎石料投放完成后进行注浆,浆液一般由下向上逆行,当浆液灌注至地面以后便固结成桩。浆液除在钻孔中渗透固结碎石成桩外,也向周围土体渗透。使桩体与土体间形成一个土和砂浆结合的过渡带,增加了桩与周围土体的摩擦力,所以注浆桩从受力特性看又属于摩擦桩。注浆桩近年来有很大的发展,特别是在高速公路的地基处理中。可以很好地发挥它的优点。
2.施工工艺
碎石注浆桩的施工过程主要分为:钻孔、清孔、投石以及注浆四部分。
2.1钻孔
主要采用GPS10型或与此相类似的工程钻机,钻头为鱼尾钻头或三翼钻头均可。采用泥浆护壁大泵量正循环方法作业。为了保证钻孔垂直,应随时测量,确保垂直度偏差小于1%。钻进过程中应不断检查泥浆比重,砂土应保持在1.17~1.25之间,淤泥质土应保持在1.20~1.25之间。孔深不得小于设计孔深。为了防止出现塌孔现象,孔顶应用钢筒加以保护。
2.2清孔分一次清孔和二次清孔
一次清孔应在钻孔完成后进行,当钻孔至设计深度后,钻具原位回转。正循环冲孔排渣。清孔至沉渣厚度小于10 cm。此时孔内的泥浆比重应控制在1.15左右,当泥浆比重达到要求后,提钻移机,并用测绳测量孔深,检孔器测量孔径。二次清孔是在投石时进行,一边投石一边清洗,此时孔内的泥浆比重应控制在1.05左右。
2.3投石
清孔之后应及时投放碎石,投石之前应将注浆管放至孔底,投放时为减少碎石冲刷孔壁,应在孔顶部加一碎石导向管。碎石的直径在20mm~-40 mm之间为宜,直到投石达到孔口标高为止。
2.4注浆
主要是利用砂浆泵将水泥砂浆通过注浆管压入孔内。砂浆泵可以用SGB-10型或与此相类似的砂浆泵,注浆管为普通钢管即可。砂浆材料主要为普通硅酸盐水泥,砂的粒径不大于0.5 mm,根据设计强度要求配比进行配置砂浆。当注浆达到一定量后,为防止泥浆在重力作用下向土体大量扩散,减小用浆量,应逐渐向上拔管,拔管速度应根据注浆量进行控制为主,每次拔管的间距为0.5 m,并不间断注浆。至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时,可一次拔管。为确保注浆质量。在注浆的过程中由于注浆管的振动造成孔口石料下沉,故注浆过程中应不断补料。注浆后桩顶浆液会下沉,故应进行回灌作业。
3.碎石注浆桩技术特点
3.1施工机具轻便,便于快速施工,施工场地要求低;
3.2施工噪音小,对施工周围居民影响小;
3.3通过浆液的渗透,加强桩与桩周土体的摩擦力,有利于提高桩的承载力;
3.4施工工艺操作简单,便于施工质量的控制。
4.桩身质量的检测
根据国家规范,桩身完整性检测的方法有以下四种:低应变动测法、高应变动力试验、钻孔取芯、声波透射法。对碎石注浆桩,目前常用的检测方法是:无损低应变动测法和钻孔取芯法。
5.监测方案
软基处理施工应实行动态控制,严格按监控指标和要求实施,在施工过程中应加强监测频率。论文格式。当发现侧向位移速率等指标不正常、路基有失稳的趋势时,应立即向业主、设计等相关单位通报,并立即采用向路基两侧卸载、必要时两侧应再加反压护道等措施进行处理。
同一路段、不同观测项目的测点宜布置在同一横断面上。施工时,建议按监测仪器设置表布设的断面、位置实施,并可根据实际情况作出适当的调整。
5.1沉降观测
沉降观测包括地表沉降观测和地基分层沉降观测。地表沉降观测采用沉降板,分层沉降观测采用分层沉降标。沉降板应设在钢塑土工格栅、土工格室或砂垫层之上。沉降板埋设于路基中心、路肩、坡趾和左右路幅中心。埋设时,沉降板底槽应平整,其下铺设60cm×60cm×20cm的砂垫层。论文格式。
分层沉降标采用钻孑L埋设,要求钻孔垂直偏差率应≤1.5%,并无塌孔缩孔存在,在埋设中应下套管或泥浆护壁,波纹管与导管应随埋随接。分层沉降测点间距为1m。
5.2水平位移观测
5.2.1地基土体水平位移
采用测斜管观测。测斜管采用塑料管,埋设于路堤边坡趾部。埋设时,钻机导孑L的垂直偏差率应≤1.5%。论文格式。测斜管底部进入粉砂层或亚粘土层l00cm,管顶高出地面50cm,并加盖保护。
5.2.2地面水平位移
采用位移边桩观测,埋设在路堤两侧趾部,其中一根位于坡脚处,其余位于边沟外侧。边桩采用10cm×10cm砼预制桩,埋入深度为1.5m,露出地面10cm。埋置时采用打入法,桩周应回填密实。
5.2.3孔隙水压力及土压力观测
孔隙水压力计采用“一孔多只孔压计”埋设法,从砂垫层底部开始埋设,每隔2m埋设一只。钻孔埋设时,应做好钻孔的详细记录。每只孔压计埋设后,应及时采用接收仪器检查孔压计是否正常。土压力观测采用土压力计,应挖坑水平埋设,坑底应平整密实,埋设后的土压力计必须位置正确而稳固,上下四周约20cm范围用细砂填实。每只埋设完应及时测试,发现问题及时纠正或调换。埋设后的土压力计在初读数稳定后,方可进行其上的填筑工作。
5.2.4承载力观测
水泥搅拌桩应做承载力观测。承载力观测应采用单桩和多桩载荷试验。水泥搅拌桩载荷试验应至少在施工3个月后进行,要求水泥搅拌桩单桩容许承载力值不低于120kN(单桩设计承载力值)。
5.2.5观测频率
除承载力观测外,在路堤施工过程中各观钡项目的观测时间和频率均相同。
观测频率视不同时期而定,其中填土期为每日观测1~2次;预压期第1—4周隔日观测1次;预压期第四周至第三个月每周1次;预压期第三个月之后至上路面完毕每半月观测1次;从营运开始至设计观测期每半年观测1次。设计观测期为施工开始至营运期的头2年。
路堤填筑过程中,第一级加载(不含砂垫层)按3.0m控制,可采用较快的速度(1.5个月左右)加载,填筑砂垫层及其顶部填土时应按上述频率进行观测并尽可能控制好加载速度,加载速度适中,同时应保证加载厚度的均匀性,绝对不允许有高的集中料堆存在。
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中图分类号:TD823.7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)03(c)-0090-04
Research on strengthening technique backfill
Zhang Shuguo
(Jizhong energy Limited by Share Ltd Xingtai mine in Hebei Xingtai 054026,China)
Abstract:Backfill reinforcement,is based on the comprehensive mechanized coal mining under buildings filling technology,the backfill area using fly ash,cement slurry,high water material and water are respectively arranged corresponding slurry,transported to the underground through the grouting pipe,finally arrived at the working face goaf grouting filling area in advance buried pipe,timely loose backfill reinforcement,the formation of overlying strata with high density and strength of the filling body of the supporting system,effective control of surface subsidence in the allowable range of village,do not move,safety mining under buildings remaining coal pillar.The successful implementation of the project,and achieved good technical and economic effect.
Key Words:Backfill;Reinforcing;Fly ash
冀中能源股份有限公司邢台矿1968年10月投产,现生产能力195万t/年。经过40多年高强度开采,剩余可采储量越来越少,截至2008年底,邢台矿剩余可采储量仅2327.9万t,而矿区范围内的村庄及工业广场建筑物、断层、冲积层下却压有5823万t煤炭资源,严重影响着矿井的后续发展,以及周边环境的和谐稳定。
2008年,邢台矿与中国矿业大学合作,试验研发了“建筑物下综合机械化充填采煤技术”,即将地面矸石与粉煤灰等废弃物通过投料钻孔投放到井下,采用胶带输送机运送到工作面的采空区,通过自夯式充填开采液压支架、充填开采输送机等配套设备实现对采空区充填,以控制地表变形。截止目前,通过对7606以及7608充填体压力监测实测效果显示,充填开采充填体对顶板的下沉起到了一定的控制作用,取得了较好的技术经济效果。为进一步提高充填质量,保证充填效果,以及工程质量的要求,矿研究决定在充填的基础上,在架后充填区域进行注浆补强。根据现有充填的实际情况,水文地质条件、工程要求、原材料供应及施工成本等综合因素考虑,矿决定选择采用注粉煤灰、水泥浆以及高水材料对较松散充填体进行加固。使用高压注浆泵将浆液压注到充填体后,可以有效地把松散的矸石粉煤灰充填体粘合为一个整体。从而提高了松散充填体的完整性和密实度,增大了其承载能力,更进一步实现了对顶板和两帮以及地表变形的有效控制。该项目的成功实施,为建筑物下综合机械化充填开采有效控制岩层移动和地表沉陷提供了一条新的技术途径。
1 注浆材料的选择
因为浆液需要通过管道进行较长距离的输送才能到达工作面充填区域,所以经过多方面因素的综合考虑,所以我们对注浆材料要求应该是:黏度低,流动性及扩散性和可注性好,这样的注浆材料才能快速均匀进入充填体细小裂隙内,对环境无污染,对设备管路无腐蚀性,材料来源广泛,价格便宜,注浆工艺简单,浆液配制方便。因此,选择一种合适的浆液,使施工既有效又经济是我们考虑的首要问题。我们通过对地质地层条件,水文地质条件,工程要求,原材料供应及施工成本等多方面因素的分析和考虑,矿决定选择采用注粉煤灰、水泥浆以及高水材料对较松散充填体进行注浆加固,以进一步提高充填体强度。
2 注浆管的埋设与规格
注浆管预先在充填支架后埋设,吊在充填运输机里面的顶网上,从运料巷或溜子道接出,与浆液输送管路接通。根据架后充填区域的实际情况,埋设的注浆管路采用3寸的金属管,能承受一定程度上的压力而保持不变形,管上布置直径20 mm的花眼,眼间距200~300 mm,五花布置,便于浆液快速均匀的扩散到充填体的细小裂隙内。管路之间用卡箍连接牢固密实。每当工作面推进15 m时,从机头或机尾埋设一趟注浆管,迈步交叉埋设。详见图1。
3 技术要求
为了杜绝工作面机尾一出水就停止注浆的弊端,必须加大工作面机尾的排水能力,再加一台大功率排水泵及配套排水管路,24 h连续注浆,停泵标准为(压力积聚增加、充填体出浑水)。同时为了防止浆液输送堵管事故的发生,通风科必须做到注浆加固系统和注浆防灭火系统能够快速转换;通风科在三轨道破头安设泄浆三通并考虑上自动卸压装置;施工单位在7608注浆管路上也安设泄浆三通,当发生管路堵塞事故时,能快速在相关地点打开三通泄浆泄压,以保证管路的畅通。
4 工作内容及分工
4.1 技术科
技术科负责注浆主要参数(浓度、压力、流量以及布管)的制定及搜集整理,对注浆工艺及时调整,并在两巷注浆期间安排技术人员跟班监督注浆情况。
4.2 调度室
调度室须及时准确掌握注浆进展,及时协调解决注浆过程中管路、阀兰及各单位协调,督促相关单位配合保障。
4.3 通风科
通风科注浆组20日内与中矿联系完善浆液浓度自动化控制系统,在注浆过程中,必须保证和控制粉煤灰的浓度,不能超过55%,在注浆站输浆管口安设压力表;严格按技术科要求开始、停止注浆工作。
4.4 地测科钻机组
钻机组必须尽快熟悉双液注浆泵的使用方法,保证高水材料A、B两种浆液在机尾混合进入充填空间,并杜绝堵管事故;两单位每班必须由完整的注浆记录,并及时报技术科、调度室。
4.5 生产单位
生产单位必须加大工作面机尾的排水能力,杜绝机尾一出水就停止注浆,必须放专人(副班长以上)盯着井下注浆点的流量表与压力表,做好当班记录,现场交接班;当达到必须停泵标准时,及时电话联系地面注浆站停泵;如发生异常情况,及时向相关领导汇报并做好详细的记录,按技术科设计要求及时铺设两巷注浆管路,并及时外运和改管,且负责流量计和压力表的完好、准确。
5 注浆管路堵塞处理应急预案
当井下注浆压力表出现压力急聚上升等堵管征兆时,生产单位观测人员首先通知井上注浆站,停止投料;再通知调度室、突击小组。当调度室接到堵管事故后,立即通知值班领导、注浆管防堵指挥部并由总指挥组织抢修疏通管路。接到通知后,指挥部所有成员必须在20 min内到达矿调度室并由指挥部主任介绍事故情况;指挥抢修管路工作。突击小组当接到井上注浆站停泵通知时,可直接组织小组成员到注浆管路的指定位置(三轨道破头、7608工作面)开启泄浆三通。由领导小组安排相关人员查明堵管原因,采取相应措施直至管路畅通。如图2所示。
6 注浆统计及效果
从2010年4月12日截止到8月末,7608充填工作面风巷、溜子道各埋设12根管路,累计注水泥浆141 t,注粉煤灰15844 m3,注高水144 t。
根据7608充填工作面充填体实测监测数据记录显示,由于工作面对充填体注水泥浆和粉煤灰加固作用,得出结论:注浆后周期来压步距比注浆前明显有所延长,分析认为,注浆材料对顶板起到了抑制作用。注浆之前来压周期平均为37.1 m,注浆后来压步距增为41 m,周期来压步距同比延长了10%。可见,对架后充填区域采用注浆补强,明显改善了充填工作面的压力显现,加强了充填工作面顶板的变形控制。
下表为8月份7608工作面注浆统计数据(如表1)。
通过我矿技术人员和施工单位的共同努力,成功的实施了充填体的注浆补强。该技术有效的解决了充填体存在的充填不接顶,不均匀,强度低,充填体养护龄期长,整体性差等技术性难题,进一步的提高了充填体的密实度和强度,实现了对顶板和两帮变形以及地表沉陷的控制。粉煤灰作为井下注浆材料,可大大减少地面粉煤灰的排放量,降低了对环境的污染和排放费用。该技术的使用在我国尚属首次,经济效益和社会效益十分显著。
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一、铁路桥涵建设的步骤
在一座铁路桥涵的建设过程中一般都要进行一下几个步骤:一是前期的细致规划,二是对工程的可行性进行评估,三是勘测地形等环境因素,四是施工。施工是最后要体现出来整个的设计过程中设计者的设计思想和设计意图的的最终目的,建造出来一个既可以满足运营目的又可以体现出其空间艺术感的工程实体,所以说施工中所运用的技术在整个的建设工程中占据着举足轻重的地位。在当今这个科学技术高速发展的环境中,对于一些桥涵的建设来说,虽然在前期的规划、和可行性评估等方面已经可以很好的完成了,但是能否更好的在施工过程中体现设计者的意图,仍然是一个具有挑战的问题。从另一个角度来讲,完善桥涵施工技术同样也可以为桥涵的设计带来更多灵活多变的形式提供了条件,也为在桥涵建设上应用新的材料提供了有力的条件。设计和施工是相互依存的,设计可以促进施工技术的完善,施工同样可以保证设计的完美实施,两者相互促进,才可以推动桥涵建设事业的良好发展。
施工技术是一门复杂的技术,它包含如下几个过程:一,施工设计计算;二,施工的方法;三,手段和工艺。在整个桥涵的施工过程中,施工技术的主导地位是毋庸置疑的。施工技术是否先进,是施工所需要采取怎样的方法和手段的先决条件,它甚至可以决定工程的进展。对于一个结构相对复杂的桥涵设计,必须配合良好的施工技术,才能制定出良好的设计方案和可行的施工方法,起到知道施工的作用。
二、铁路桥涵施工中几种常见的缺陷及解决方法
在既有铁路线路中的问题
施工组没有和有关的单位部门签订相关的安全协议,在施工之前没有对施工的路段进行好调查,事先不能发现施工路段存在的一系列问题,也无法及时的找出解决的方案。比如施工的路段是否有地下设施,对于地面上的设施没有调查清楚其功能,用途,和是否在用,既有铁路桥涵地基软弱的问题。对于在既有线铁路桥涵施工的过程中,往往会遇到地基软弱的问题,这个问题直接影响到铁路桥涵建设的质量,这不但不利于铁路桥涵的建设,也大大的阻碍了施工的进程。
目前为止,解决这种现象的唯一方法,就是利用预埋反力粱来支撑整个框架顶板结构,这种方法可以使桥涵产生一些静压力,达到稳固的效果。可是,因为软土一般都会比较厚,在施工过程中,受到桩长度与间距的影响,使得接桩次数变得频繁,使成本大大的增加,施工质量不能得到保证,对于净空的桥涵尤甚。因而做好的解决办法就是在施工之前要与有关的部门和单位取得联系,签订好相关的建设协议。对既有铁路桥涵路段是否有地下建筑、进行好勘察,对于地面上的设施没有调查清楚其功能,用途,和是否在用,既有铁路桥涵地基软弱等问题都要做好统计,做好施工的运算与规划,避免施工所带来的风险。
基坑的开挖问题
在基坑的开挖阶段,往往会遇到未在周边设置护栏、遇到不稳定的边坡、无法控制顶周边的的压载等等问题。
解决基坑开挖问题在铁路桥涵的施工中应用的技术:
(1)注浆施工技术
所谓注浆施工,主要包括三种方式:一是为钻孔注浆提供先决条件,即利用便梁架空,在这个状态下挖除大约2.5m厚的土;二是如果不进行便梁架空,就省去了挖土的步骤,那么孔洞就不会产生,这时就只能从偏斜的方向进行注浆,等到注入的泥浆达到一定的强度的时候,就可以开始进行施工了;三是在预制箱身时,先在底板上预置一些注浆孔,之后让箱身顶部到达一定的位置之后再进行注浆。就铁路桥涵的施工而言,其中有以下几个具体的注浆工艺,即对铁路桥涵浆液以及配合比进行选择、注浆孔的间距和和注浆深度、胶凝时间、注浆量以及注浆顺序五个方面。
(2)水泥粉煤灰碎石桩
水泥粉煤灰碎石桩又可以简称CFC桩,是最近几年发展起来的一种处理软弱地基的新方法。它的主要原理是在碎石桩的基础上掺入一定量的石膏,少量的水泥和一些煤灰粉,将这些原料加水搅拌、合成后,就可以制定出具有一定强度的的桩体。具体有深层搅拌法、震冲法、深层搅拌法等操作方法。
3、地基的承载力问题
地基的承载力不够均匀,台深不够直顺等等问题,都会给施工带来困扰。在对钻孔桩施工的过程中,没有事先考虑到列车行驶中所造成的震动会增加护壁泥浆的比重,过近的泥浆池会浸泡路基,打入桩时使线路变形。
加强地基的承载力的办法:判断地基是否良好,一般需要两个条件,一是要有较高的强度,另一个是要有较低的压缩性,但在现实的施工当中,我们所遇到的的实际地基的性质大都不会令人满意,这时候如何处理地基就变成了一个重要的问题,对地基的处理规划,完全要根据上部的结构来选择,根据上部结构的要求,对地基进行必要的加固或改良,提高地基土的承载力,保证地基稳定,减少地基的沉降或不均匀沉降,消除湿陷性黄土的湿陷性,提高抗液化能力等。常用的人工地基处理方法有换土垫层法、重锤表层夯实、强夯、振冲、砂桩、挤密、深层搅拌、堆载预压、化学加固等方法。其中比较实用的是拼挤桩施工法,具体操作为灰土挤密和砂石装。
4、基坑的排水问题
基坑的排水问题,是重点中的重点。
解决基坑排水的问题的方法:在对基坑排水的施工中,如果直接排水遇到了困难,那么可以适当的变换方法,例如采取井点法来降低地下水位。对于某些特殊的基坑,例如饱和粉沙土质,如果将水汇集在一起并抽水然后进行开挖,会使基坑中的粉细沙大量流淌,因此传统的方法就不可行了,这时候就可以利用到井点法。同样的我们也可以在基坑的四周利用无秒混凝土圆管,靠抽水来降低基坑水位。
5、施工人员的操作问题
在施工的过程中,施工人员往往会出现如下的操作问题,没有制定与执行挖孔的专项施工方案,没有对孔口做有效的防水措施和物体落入措施,孔上的作业人数过多,是用吊车移动钻机和安装导管时操作不当。
解决施工人员操作问题的方法:在整个施工操作的进程中,施工人员往往会出现没有制定与执行挖孔的专项施工方案,没有对孔口做有效的防水措施和物体落入措施,孔上的作业人数过多,是用吊车移动钻机和安装导管时操作不当等问题。要想解决这些问题,首先要制定好挖孔的施工方案;并严格按照施工方案来操作;其次要对孔口做一个有效的防水和物体落入措施,然后要严格控制好孔上操作人员的数量,不可以超过孔口的承载力;最后,在进行吊车移动钻机和安装导管等操作时,要严格按照施工计划来进行。
三、小结:
铁路桥涵建设是铁路建设中的一个重要环节,如何科学合理的进行铁路桥涵建设,是一个铁路建设企业在坚持科学发展观道路上,一个重要的步骤,只有合理施工,统筹规划,才能搞好铁路桥涵的建设。
参考文献:
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中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
前言
在整个公路施工的过程中,公路的支护技术、铺设技术、公路宽度的合理设置都是整个施工环节中最为重要的一环,对于公路日后的使用可以避免很多不必要的事故以及减少很多潜在的隐患。近年来,由于对于公路规模的日益扩大,公路的支护能力存在着很多的水分技术,越来越多的公路坍塌,公路地面的破裂,凹凸不平等等都引起了一系列的交通事故,这已经是一件不容忽视的事情了,它可能造成的后果是我们所承受不来的,对于公路支护的耐用度值得我们更加慎重的对待,因为这对于我们的社会和谐和经济飞速发展有着重大的意义。
做好公路施工中长管棚支护的施工方案设计
对松散地层的概念、围岩破坏机理和力学性能、围岩变形特征和预支护方法进行论述:笔者认为,管棚支护能有效地控制开挖面前方松散破碎的地层,提高隧道围岩的强度和稳定性,应成为首选的松散地层有效的预支护方法。
对管棚的施工方法、分类和用途进行分析,阐明管棚在松散地层中的支护特点:在此基础上对管棚的作用机理进行了详细的分析,总结出相关的参数设计方法。研究表明管棚支护在松散地层隧道中起多种作用,影响管棚支护参数的因素主要是隧道周围地质条件、埋深、断面大小、开挖进尺、管棚的布置方式、施工条件等。
3、利用地下工程中常用的有限元模拟方法,就管棚的数值模拟方法进行了分析:模拟中不仅考虑了管棚的注浆作用,以要突出其梁效应。此外,也就其具体实现方法进行了分析。
4、研究工具:通过数值模拟方法对无预支护、仅小导管注浆预支护、仅管棚预支护、管棚+小导管注浆预支护四种工况进行研究。研究表明松散地层条件下无预支护是不安全的,仅小导管注浆预支护的作用有限,而管棚预支护的作用效果明显。采用管棚+小导管注浆预支护能充分发挥围岩的自稳能力,同时也降低支护结构上的内力,由此证明了管棚的支护效果;现场监测数据的回归分析也表明此支护方式合理有效。
5、管棚的直径要求:在管棚+小导管注浆预支护条件下,管棚间距在0.40~0.50m左右时比较合理,既能保证支护效果又兼顾施工和造价。管棚的直径和长度是互相影响的,当管棚的长度较小时,管棚直径变化导致管棚支护效果变化较大;当管棚长度较长时,管棚直径在较小范围内变化(小于300mm)对支护效果影响不大,直径超过300mm后,管棚直径变化对支护效果影响提高。开挖步距对开挖面附近的围岩变形量影响很大,但对围岩扰动范围影响有限。在开挖面前方0~0.5D的范围内管棚预支护效果显著,开挖面前方0.5~1.5D的范围内管棚预支护效果逐渐降低。
公路施工中长管棚支护的主要技术
钻机就位
钻机接电后,通过钢轨自行移到欲开孔的前方。钻机就位后,将筒状钻头及108mm螺丝头连接到第一根钢管上,然后与动力头连接并拧紧。连接好后,和尚导向架,将钻头对准开孔位置。
确定管棚上仰角度和钻进方向的确定
由于管棚在回转钻进时前方有向下扎的趋势,其方向有向右偏离的趋势,所以管棚开孔时应有一定的上仰角度,其钻进方向应适当左偏。根据施工前在同类土层中的试验情况,初步确定管棚开孔时的上仰角度为0.6~0.8°,管棚开孔方向向左偏离设计方向,用水平仪或者是地质罗盘来确定上仰的角度。
钻进施工
钻机就位并调整好开孔方向和上仰角度后,便可进行钻进施工。启动液压管,将钻头推入孔口管内,回转钻具,确认两管同轴之后,停车给进,将钻头插入土层内,直至顶不动为止,然后启动动力头钻进。钻进至200~300mm时,启动泥浆管,送循环液。当第一节管打入之后,进行接管,必要时用中心线法检查偏斜的情况。然后当钻进至最后一节钢管时,要适时的减小给进压力,轻压缓进,直至钢管传出。满足设计要求的长度之后,我们再将钻头卸下。
钻机移位
打完一根管棚并符合设计要求之后,钻机自行移到下一孔位。
管棚注浆
为了提高管棚的承载能力,并使管棚与土层固结成一个整体,需要对管棚进行充填注浆。管棚注浆分两个部分进行。一时对管棚与孔壁之间的间隙进行水泥充填注浆,二就是要想管棚管内灌注水泥砂浆进行充填。
间隙充填注浆
因为在公路下注浆,为了防止路面太高或者路基受到了破坏,同时保证间隙充填密实,要合理确定注浆压力。根据实验结果以及前几根管棚施工的工作经验,确定注浆压力为0.5~1.5MPa。一根管棚打完了之后,在管棚两端管棚与孔壁间各插入一根塑料管,管口向上,隔离带沟槽一侧管口高于管棚出口300mm以上;然后用水泥-水玻璃快凝浆液将管棚两端管棚与孔壁之间的间隙封死,将注浆管出浆软管与管棚孔口塑料管连接,打开软管阀门,便可进行注浆。在另一端塑料管溢出浆液后,将对面塑料管封死,继续注浆,直至达到预定注浆压力为止。为了保证间隙注浆充填饱满,在注浆结束20min后,再补充注浆一次。
向管棚内充填水泥砂浆
管棚施工结束后,在管棚出口端装上带出气口的螺丝头,出气口焊一根铁管,铁管上加一个阀门,然后再管棚孔口端用砂浆管向管棚内灌注水泥砂浆,直至对面出气口溢出砂浆为止,随后关上阀门,为了提高砂浆灌注效率,在完成了一定数量的管棚施工之后,要进行及中国的灌注。
管棚连接
因为管棚分别从高速公路两侧施工,都打到中间隔离带,为了使两侧管棚成为一个联合承载的整体,在中间隔离带内将两侧对应的管棚用25~50mm的螺丝钢筋以满焊的方式来进行连接。
公路施工中长管棚支护过程中应注意的问题分析
1.在填土工作之前,应将路面清理干净,保留重要植被与应保留物,使原地面地表表层能够清晰、干净。按照图纸及设计标准进行对表土及草皮等进行一定深度和范围的清除,把原地面和九路的边坡进行台阶式的成型设计。
2.施工前的准备材料一定要符合规格:对于孔口板的安装还有管棚材料的加工必须要重视!注浆材料采用水灰比(0.7~1):1的单液水泥浆。 毕竟巧妇还难为无米之炊呢。
3.在冻结孔施工中,采用螺杆钻具纠偏,课提高钻孔的施工质量,有利于冻结冷量扩散,使井筒冻结壁提前交圈,这样具有明显的经济效益。
采用螺杆钻具纠偏,使用质量好的动力液,可以很好的延长螺杆钻具的使用寿命。
4.采用螺杆钻具的时候,要注意钻孔的偏斜方向一定要测量准确,定位仪定向无误,否则肯定会适得其反。
结语
随着汽车越来越多地走进普通家庭,便捷的公路交通条件则对自驾车旅游市场的开拓起着举足轻重的作用。而且公路的建设加快了贫困落后地区脱贫致富。改革开放以来,我国先后实施了西部地区通县公路、县际及农村公路建设、“通达工程”、“通畅工程"等一系列重大举措,促进了城乡之间、区域之间的多方面交流,打破了落后地区封闭的发展模式,加快了脱贫致富步伐。
在公路的施工过程中,对于精确性和安全性的要求是很高的,这样才可以保障我们人民的生命安全,在整体的技术中,无疑管棚支护技术是很中心的,而且技术工人不仅要顾及到细节,还要注重材料的质量……只有这样,公路建设的质量和效率才会有保障,也只有这样,我国的公路工程行业才能健康的发展。
参考文献:
中图分类号: U445文献标识码:A
前言
近年来,随着国民经济水平的发展,各类等级公路的建设进行的如火如荼,这在很大程度中方便了人们的生产和生活,在公路施工的过程中,桥梁与隧道的建设是其中的重要组成部分,与公路路基相比而言,桥梁与隧道施工具有一定的特殊性,对于施工方法的要求也更高,如果未掌握好施工技术,很可能导致公路在投入使用后出现各种各样的质量问题,提高桥梁与隧道的施工质量也成为施工管理人员关注的重点问题,就现阶段来看,灌浆法作为公路桥梁隧道中常见的施工技术,能够很好的防止桥梁隧道中各类病害问题的产生,下面就具体介绍灌浆法的类别及其具体的应用要点。
一、灌浆技术相关介绍
1、灌浆技术又称为压力灌浆法,即利用压力将固结浆液通过钻孔注入建筑物裂隙与土体孔隙中,改善其物理力学性能的一个过程。灌浆在注入裂缝后,能够以渗透、填充和挤密的方式挤出岩石和土体裂缝中的空气和水分,这样就能够将原先松散的土体凝结成一个整体,达到提升其水稳性和强度的目的。就现阶段来看,灌浆法包括高压喷射灌浆与静压灌浆两种,高压喷射灌浆时利用钻机将注浆管钻进土层预定位置,再利用高压设备将高压流喷射出来,当速度快、能量大的高压喷射流超过土体结构强度时,土粒便会剥落,其他土粒会按照一定比例与浆液重新排列行为固结体,这样就可以达到加固桥梁的作用。静压灌浆方式与之相比能够很好的解决桥梁与隧道的加固问题,也能够解决土体防渗问题,技术难度也较小,因此,在公路桥梁隧道的施工过程中,静压灌浆方式的应用范围更加的广泛。
2、灌浆方法及应用范围
(1)对于工程大裂缝,其处理办法往往为填充灌浆,因受荷载力作用的影响,桥梁隧道及地下溶洞等工程往往因此发生地质坍塌事故。现阶段,在桥梁隧道工程施工中,填充灌浆法的应用最为普遍。填充灌浆法的施工工艺:孔位放样钻孔(判断脱空界面、观察钻孔时返水情况)安装灌浆头、试压;配制浆液灌浆结束单孔灌浆封孔饱压。
(2)对于隧道侧壁维修及桥梁地基加固施工,渗透灌浆法的应用最为普遍,实践证明,其施工效果也相对更好。渗透灌浆法施工方法:借助渗透手段,将浆液填充至孔隙裂缝及岩土地层,待其凝结成为整体,岩土层使用强度便大幅度增加。
(3)压密灌浆法主要被应用于隧道工程施工,其施工方法:借助高压注浆的方式,将浓度较大的浆液灌注入岩缝内,与此同时,灌浆管端应该产生浆泡,此时,浆液依托灌浆压力的作用而进入岩缝,压密灌浆法灌注的浆液主要呈现出条状或脉状胶结层。
(4)电工化学灌浆法主要被应用在桥梁基础加固工程中,其施工方法:选定所需加固的岩层将正负两极分别插入底层将带孔金属管与正极一端相连,用于灌浆将正极一端与电源正极相连将正极另一端与电源负极相连,以确保电渗方向与注入压力方向一致。电动化学灌浆法的作用在于降低通电区域中层含水量,并通过形成渗浆通道,以便降压沿着渗浆通道流入地层深处,并最终形成结层。
二、灌浆技术在公路桥梁隧道施工过程中的应用
1、灌浆方案的设计
灌浆需要按照地质勘察、方案选择、灌浆试验、设计计算、修改优化的过程进行,具体的设计内容要包括灌浆标准的确定、灌浆材料的选择、施工范围的确定、浆液影响半径的设置、钻孔的布置、灌浆效果的评估等等。在公路桥梁隧道的灌浆处理过程中,对于强度较低的底层可以使用压密灌浆的方式进行处理,对于硬质的土层可以使用劈裂灌浆的方式进行处理,对于砂砾层则可以使用渗透灌浆的方式进行处理,灌浆方式能够单独使用,也可以组合使用。在灌浆顺序的决定上,对于砂砾层较多的地层,一般使用分段式灌浆的方式来处理,对于软弱地层,也可以使用以上的处理方式。
(1)灌浆材料通常分为粒状浆材、无机化学浆材和有机化学浆材几类。在软土地基处理过程中,常用粒状浆材,而对于防渗、堵漏的加固工程,一般都要注入化学浆材。在浆材材料的配比设计方面,一般应该使用0.8:1-1:1水灰比的配合比浆液,对于浆液扩散半径的确定可以使用相应的计算公式来计算,如果地基较为复杂难以计算参数时,就要使用现场注浆试验的方式进行确定。
(2)在灌浆压力的确定方面,适度的灌浆压力能够有效提升土体强度、减少灌浆孔的数量,但是如果压力过大,就有可能破坏地基结构,为了解决这一问题,必须确定好地基的允许注浆压力。灌浆压力与地层强度、密度、初始应力等多种因素有关,往往难以预测到所有的因素,此时必须要使用现场灌浆试验的方式进行确定。一般情况下,灌浆压力的选择应该根据施工地区涂层埋深和性质进行确定,砂性土经验数值约为0.2到0.5MPa,粘性土经验数值约为0.2到0.3MPa,在由于环境因素、地基条件和灌浆目的不同难以确定参数的情况下,可以参考其他的施工工程进行确定。
2、在桥梁隧道中使用灌浆技术的一般要求
桥梁隧道施工中使用灌浆法是非常复杂的,以隧道施工为例,隧道工程使用灌浆技术需要注意很多问题,如果操作好了,就可以有效提升隧道质量,反之甚至会影响隧道的施工质量。在隧道施工中,总是会需要在同一个施工地点进行不同的灌浆施工。在进行注浆施工时,一般会先进行低压力注浆操作然后再进行高压力注浆操作。在实际操作中,要注意以下几点:
(1)当对隧道的衬砌部位进行灌浆施工时,一定要注意要首先进行回填灌浆工序,然后才能够对围岩进行灌浆施工,以达到固结效果。
(2)当施工的地方存在着帷幕灌浆或高压固绪灌浆工艺时,施工人员一定要先进行回填灌浆工序,然后才可以惊醒帷幕灌浆或高压固结灌浆。在这个过程中,一定要注意分层来搭设防渗帷幕。在完成水平的帷幕搭设后才能进行垂直帷幕的搭设。要避免为了赶工期,加快施工进度而不按施工顺序操作的情况出现。这样会对施工带来非常大的危害,也会造成材料的浪费,对施工是十分不利的。
(3)当隧道中需要使用钢板的衬砌时,一定要注意在完成混凝土浇筑施工环节后才能进行。也正因为如此,每一个施工环节都需要按照施工的顺序以及施工规定来严格施工。此外,当完成了钢板衬砌时,施工人员一定要注意在钢板上预先留下灌浆工程的作业孔洞,从而为接下来的施工打下基础。
(4)在对混凝土的衬砌以及围岩之间进行回填施工时,要保证在衬砌混凝土强度的百分之七十后才可以进行。在进行计算时,一定要在龄期的基础上进行。一般情况下,施工是在混凝土衬砌施工后14d进行。必要时,可以通过在衬砌混凝土中加入适量的早强剂来进行施工,这样就可以保证7d就达到28d的混凝土强度。施工单位一定要对衬砌混凝土的施工强度进行检验,保证其可以满足施工需要。
3、控制施工过程的质量
(1)严格控制钻孔之间的距离及钻孔排之间距离,孔位和终孔深的误差小于20mm。施钻之前,若发现会和其他管线冲突,要设法避开其他管线;若不能避开,上报监理并征得同意后,可移动孔位,并记录孔的实际位置。钻孔的倾斜度要符合要求。
(2)根据施工技术参数对施工现场进行控制,并记录好各项施工参数,如,高喷灌浆各项参数,浆液的材料和用量,以及故障的处理方法和结果。
(3)喷灌前要进行严格的试验和检查。并在孔口进行试喷,符合工程设计的要求之后再进行正式喷灌。
(4)为了保证高喷灌浆能够顺利的进入管中,终孔完成之后需要用新浆液置换干净孔内岩粉。
(5)高喷灌浆完成或因故造成喷灌短时间内中断时,要马上拔管进行清洗,避免浆液凝固造成无法拔管。
(6)由下而上进行高喷灌浆,当喷射注浆管的喷嘴抵达标高时,便可以进行喷射注浆。为了保障凝结体的密实度和灌浆的整体性,每次卸管喷射管后,其提升搭接长度要大于20cm。
(7)高喷灌浆过程如果没有冒浆现象,则可能是由于地层存在空隙出现漏浆,为此需要在空隙大的地段灌注大量的注浆,确保空隙填满。待正常冒浆后,再按建筑工程的设计要求提升速度。
三、结语
灌浆技术的应用在公路桥梁隧道施工中能够有效减少开挖工程量,同时,该种施工方式也不会受到天气因素的影响,操作方式相对简单,可以取得良好的社会效益,此外,经过造价比较,灌浆处理方式也有着一定的资金优势,值得在施工过程中进行推广。
参考文献:
[1]陈卓.灌浆法在公路桥梁隧道施工中的应用[期刊论文].交通标准化,2013,04(08)
关键词:浅埋暗挖;建筑物
Key words: shallow buries and digs secretly;building
中图分类号:U455文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)20-0092-01
1隧道穿越建筑物技术
1.1 概况厦门机场路隧道下穿房屋段埋深10.38~13.45m,房屋位于隧道洞顶13m。为防止隧道施工时,房屋出现变形、开裂等不良现象,须进行预加固保护,采取相应隧道施工措施。房屋为七层、浅基、框架结构;浆砌毛石基础、埋深1.3m、厚75cm,宽1.14m;房屋长56m,宽11.2m。横跨隧道。
1.2 地质情况由地表以下0~4m范围内为填筑土,以生活垃圾为主;4-10m为泥质粗砂,流动性较强;10m以下为风化岩,遇水容易流失、塌陷。
1.3加固方案据房屋周边环境、与隧道位置关系及地层条件,采用对房屋基底注浆加固,提高基础承载力;洞内采用加强超前支护和CRD法施工。洞外加固方案分两个阶段:
1.3.1 工前基底注浆加固隧道通过前对房屋进行注浆预加固,范围为隧道穿越段房屋基础及基础外10m,深度至地表以下10m。采用WSS二重管注浆。
1.3.2 工中动态跟踪注浆跟踪注浆是隧道通过房屋过程中,据施工对房屋引起的沉降进行适时注浆:抬升注浆前,预加固施工完毕并到一定强度后,此时实施补偿性注浆对地层中孔隙进行填补,以控制沉降并为抬升注浆提供条件。补偿注浆达到一定强度后开始抬升注浆。均采用袖阀管双液浆的施工方法。抬升注浆顺序按“自沉降最大处开始,至较小处结束;沉降大多注浆,沉降小少注浆;多次反复进行,控制流量、压力;多台设备对称施工”的原则进行。
1.3.3 洞内技术措施隧道采用?准108超前大管棚预支护,CRD法开挖。①合理控制步距,快速封闭成环;②围岩径向跟踪注浆及时补充拱顶地层松弛损失;③拆撑是力转化的过程,隧道穿越房屋段在不拆撑的情况下施作衬砌。
1.4补偿和抬升注浆补偿和抬升注浆是是控制房屋沉降,减小差异沉降的主要环节。均通过预先设置的袖阀管,实施后退式分段注浆,反复施工。为避免因注浆压力造成附近袖阀管变形或剪断,影响反复注浆施工。补偿注浆初期,据房屋沉降量,以注浆量为主要控制标准(200L/m),按少量多次的原则进行,逐渐对地层挤密加固,控制房屋沉降。隧道施工进入房屋下方,沉降率加大,增加注浆量,以压力为结束标准(1.0~1.5MPa)。
2分析
从房屋沉降历时曲线分析,房屋沉降经历五个阶段。
2.1 第I阶段,累计沉降-11.68mm,沉降率-0.39mm/d,房屋最大差异沉降19.83mm。该阶段隧道接近房屋下方,地层失水及基础加固扰动引起沉降明显,但速率较小,曲线较平缓。
2.2 第Ⅱ阶段,沉降明显加速,累计沉降量-40.15mm,平均沉降率-1.34mm/d,最大差异沉降26.44mm。该阶段前期隧道接近房屋下部,钻设补偿和抬升注浆孔对房屋扰动,从而沉降增加,后期进行补偿和抬升注浆,但因隧道在穿越房屋,施工对地层扰动,致房屋加速下沉。且前期补偿和抬升以注浆量为主要控制标准,抬升量小于由于沉降量,房屋表现为下沉趋势。
2.3 第Ⅲ阶段,沉降速率减缓,最大沉降率-0.19mm/d。随补偿和抬升注浆进行地层已密实,抬升以压力为主要控制标准,抬升量增加,有效抑制了房屋继续沉降,差异沉降明显减小。
2.4 第Ⅳ阶段,沉降加速,沉降率加大。因第Ⅲ阶段沉降率明显减小,且隧道开挖通过房屋,很难判断沉降率减小是施工还是抬升注浆原因,故停止抬升,以便和第Ⅲ阶段进行比较。从曲线可以看出,停止注浆后沉降再次加剧,平均沉降率达到-1.30mm/d,恢复注浆后,即第Ⅴ阶段房屋明显上升。
以上分析说明隧道施工过程,以压力作为抬升主要控制标准及时进行跟踪注浆,有明显抬升和阻止房屋沉降效果,其对房屋沉降控制量占总沉降的73.2%。据沉降历时曲线看出,单点沉降历时曲线出现上下起伏现象,反映出抬升注浆对房屋沉降控制的工作状态。由于隧道穿越房屋下方,房屋表现出明显上升趋势,停止注浆后,房屋又开始下沉。因此在隧道通过房屋期间,虽然房屋沉降处于加速状态,但通过跟踪注浆的方式能够有效的控制沉降率,阻止房屋继续沉降。施工结合历时曲线分析得出:①注浆压力达到0.7~1.0MPa时,房屋开始出现明显抬升。②据现场施工情况注浆压力达到2.0MPa时,房屋抬升达到最大单次抬升值,继续注浆,压力降低,房屋基础附近地表漏浆。③房屋抬升注浆施工中,单次最大抬升值在2.2~3.1mm之间。④房屋抬升注浆过程应以注浆压力作为主要的结束控制标准。⑤抬升过程中,单点抬升影响半径可达到5m。
3结论
此技术有效地抑制了房屋沉降,对隧道穿越建筑物施工有可靠的借鉴价值。
参考文献:
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[3]张民庆,张文强,范国文等,基坑工程注浆截水帷幕施工技术研究[A],第十届防排水会议论文集[C], 2001.
依据该高速公路施工现场实际呈现出的地质状况分析来看,其设计要求的边坡顶部台阶位置,要想有效的维护其所存在的边坡结构,就必须要使用锚杆喷射混凝土的支护措施,才能够达到支护稳定的效果,而其他部分的台阶,则可以使用锚杆喷射混凝土加锚索支护的方式来维持其稳定。下文主要针对锚喷支护技术在深挖方边坡防护工程中的应用进行了全面详细的探讨。
1.设计参数
(1)锚杆设计深度4.6m,锚杆孔径060mm。锚杆杆体为22mm钢筋,长4.58m。杆体里端距孔底100mm。锚杆间距1.5m>1.5m,按梅花状布置。注浆采用水灰比为0.5的素水泥浆。
(2)C20喷射混凝土厚100mm,表面彩喷以绿色为主,喷出与周围环境相协调的图案。
(3)6@250mm>250mm钢筋网片。
(4)泄水孔按2.5m>2.5m孔距呈梅花形布置,孔径60mm。
(5)每隔10m设一道伸缩缝,宽度为20mm,内填沥青麻丝。
(6)坡顶做5m宽锚喷段,顶端为截水沟;中间平台做2m宽锚喷段。
2.原材料及配合比
采用42.5R普通硅酸盐水泥;细度模数为2.98的坚硬耐久的中砂;粒径5~10mm连续级配碎石;洁净河水。喷射混凝土的配合比经试验确定。
3.施工工艺
边坡锚喷支护施工工艺,所涉及到的具体施工流程有以下几个:①依照工程计划进行边坡开挖工作;②进行施工脚手架搭设;③针对开挖完成的边坡进行初步的清理,必然出现易松动的石块;④进行第一层混凝土的锚喷工作;⑤锚杆孔洞钻孔;⑥孔洞注入浆液,并且保证注浆的合格性;⑦进行锚杆插入;⑧挂设锚索网;⑨针对泄水孔进行埋设;⑩进行第二层混凝土锚喷工作。
3.1边坡开挖
直接通过开挖效率较高的我挖土机,来从下层开始挖掘,直到最终挖至计划高度。为了能够使得边坡本身的稳定性有所保障,其10m高度的边坡,应当要分两次进行开挖,促使边坡稳定性有所提升。也就是在第一次完成了5m高度的开挖之后,等到边坡的防护工作完成之后,再进行最下面5m高度的边坡开挖,从而形成相应的边坡防护体系,同时还有着极高的稳定性。
3.2搭设脚手架
使用双排形式的脚手架进行搭设,要保证使用3.5mm×0.48mm规格的焊接钢管进行。立杆本身的间距位置,应当要和横杆之间的高度,保持2m的距离,而横杆高度为1.5m,并且横杆间距为1m,在这样的情况下,脚手架呈现出的总体宽度便为1.5m。在进行脚手架搭设的过程中,必须要保证与边坡坡面的贴合紧密型,同时各个关节点的节点也必须要使用老滚的卡扣进行卡死,而外排位置的脚手架,为了能够最大限度的维持稳定性,应当要直接垂直于脚手架平面上所存在的斜支撑。此外,脚手架的立杆本身,必须要放置在地面硬度较为稳定的位置,其底层的横杆距离则不能超出0.3m的范围。
3.3坡面清理
当坡面完成挖出工作之后,必须要针对边坡之上所存在的松动石块以及草根、树根等活动性的杂物进行清理,这对于锚喷之后的稳定性保障来说,有着直接的作用。
3.4喷射第一层混凝土
针对厚度控制标志的短钢筋进行埋设之后,再使用超高压力的水枪进行边坡表面冲洗,同时起到表面湿润的效果,这对于实混凝土和边坡之间的紧密结合,有着良好的辅助效果。在正式开始混凝土锚喷之前,还必须要针对锚喷设备的水管、动力设备、输料管、风管进行了完善的检查之后,才能够进行喷射。其喷射过程中,必须要保证所使用的喷射混凝土集料配比合理性,并且要经过了干拌均匀之后,才能够筛装入到混凝土锚喷机之中。之后,便可以展开第一层的锚喷工作,除了要对于锚喷混凝土均匀性提供保障以外。在有条件的情况下,还应当要针对锚喷施工进行分段。
3.5钻孔
采用潜孔钻机垂直于坡面钻孔孔径60mm孔距1.5m×1.5m呈梅花形布置。孔距误差不大于150mm孔深误差不大于50mm。
3.6注浆及安装锚杆
钻孔完成后将孔内积水和岩粉应冲洗干净并检查孔位、孔径、孔深及布置形式合格后用灰浆泵向孔内灌注水灰比为0.5的水泥浆。注浆压力为0.1~0.2Mpa。注浆时注浆管应插入距孔底约100mm处随水泥浆注入缓缓拔出至钻孔饱满为止。然后将22钢筋杆体插入注满水泥浆的钻孔中。
3.7挂网
用细铁丝将经调直的!6钢筋按纵横间距250mm×250mm在边坡上绑扎成钢筋网片。钢筋网的交叉点均应绑扎结实。钢筋网片与锚杆杆体钢筋亦应绑扎牢固以免喷射混凝土时钢筋网晃动。
3.8泄水孔埋设
泄水孔采用直径为60mm的塑料管长300mm埋入边坡内200mm里端包土工布。泄水孔间距2.5m×2.5m呈梅花形布置于整个边坡。
3.9喷射第二层混凝土
用高压风水将第一层喷射混凝土面冲洗干净并湿润表面。调整设备、料管运转正常后即可开始喷射第二层混凝土。喷射顺序和操作方法与第一层相同。开始喷射时应减小喷头与受喷面的距离并调整喷射角度以保证钢筋与第一层喷射混凝土壁面间混凝土的密实性。喷射中若有被钢筋网架住的脱落混凝土应及时清除。喷射手应调整喷枪上的供水阀门控制水灰比使混凝土表面平整湿润光泽无流淌或干斑现象。
4.质量检查
(1)每批原材料到达工地后须经检查合格后方可使用;检查锚杆所用水泥浆及喷射混凝土混合料的配合比及拌合均匀性每工作班检查3次。
(2)锚杆每300根抽取1组按(GB50086-2001)的要求做抗拔力试验每组3根锚杆。
(3)每喷射50m3混凝土混合料制作1组试件;采用喷大板的方法制作按规范(GB50086-2001)要求进行抗压强度试验。
(4)按每30m一个断面用凿孔法检查喷射混凝土厚度。
5.结语
综上所述,在高速公路工程进行深挖方的过程中,其边坡防护工作要想起到良好的稳定效果,就必须要好似用锚喷支护技术,该技术的应用,能够促使边坡整体的高度都得以稳定,并且基岩外露面的抗风化能力也得以有效的强化,如此以来,边坡出现滑坡或者塌方的可能性也就大幅度的降低。同时,锚喷支护技术所能够应用的范围极广,不仅安全性有所保障,成为也极为低廉,该技术的推广有着极其重要的意义。
【参考文献】