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1前言
深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和,使軟土硬結而提高地基強度。這種方法適用于處理軟土,處理效果顯著,處理后可很快投入使用。如何有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質量,確保軟基處理的效果是我們在工程實踐中探索的一個課題。
2試樁
21深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質土、泥炭土和粉土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時,應通過試驗確定其適用性。冬季施工時應注意低溫對處理效果的影響。
22深層攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強制拌和,攪拌次數越多,拌和越均勻,水泥土的強度也超高。但是攪拌次數越多,施工時間也越長,工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數、確定水泥漿的水灰比、泵送時間、泵送壓力、攪拌機提升速度、下鉆速度以及復攪深度等參數,以指導下一步水泥攪拌樁的大規模施工。
23每個標段的試樁不少于5根,且必須待試樁成功后方可進行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗可采取7天后直接開挖取出,或至少14天后取芯,以檢驗水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強度。
3施工準備
31深層攪拌樁施工場地應事先平整,清除樁位處地上、地下一切障礙(包括大塊石、樹根和生活垃圾等)。場地低洼時應回填粘土,不得回填雜土。
32水泥攪拌樁應采用合格的325級普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計量。使用前,承包人應將水泥的樣品送中心試驗室或監理工程師指定的試驗室檢驗。
33水泥攪拌樁施工機械應配備電腦記錄儀及打印設備,以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。監理工程師每天收集電腦記錄一次。
34水泥攪拌樁施工機械必須具備良好及穩定的性能,所有鉆機開鉆之前應由監理工程師和項目經理部組織檢查驗收合格后方可開鉆。
4施工工藝流程
樁位放樣鉆機就位檢驗、調整鉆機正循環鉆進至設計深度打開高壓注漿泵反循環提鉆并噴水泥漿至工作基準面以下03m重復攪拌下鉆并噴水泥漿至設計深度反循環提鉆至地表成樁結束施工下一根樁。
5設計參數及要求
(1)水泥摻入比>12%;
(2)室內配合比設計
7d無側限抗壓強度:qu≥08MPa,
28d無側限抗壓強度:qu≥16MPa,
90d無側限抗壓強度:qu≥24MPa;
(3)現場質量檢測
28d取芯強度:R28≥08MPa,
90d取芯強度:R90≥12MPa,
單樁承載力>210KPa,
復合地基承載力>170KPa。
6施工控制
61項目經理部指派專人負責水泥MPa樁的施工,全過程旁站水泥攪拌樁的施工過程。所有施工機械均應編號,應將現場技術員、鉆機長、現場負責人、水泥攪拌樁樁長、樁距等制成標牌懸掛于鉆機明顯處,確保人員到位,責任到人。
62水泥攪拌樁開鉆之前,應用水清洗整個管道并檢驗管道中有無堵塞現象,待水排盡后方可下鉆。
63為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規范要求,在主機上懸掛一吊錘,通過控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來進行控制。
64對每根成型的攪拌樁質量檢點是水泥用量、水泥漿拌制的罐數、壓漿過程中是否有斷漿現象、噴漿攪拌提升時間以及復攪次數。
65為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達到設計要求,每臺機械均應配備電腦記錄儀。同時現場應配備水泥漿比重測定儀,以備監理工程師和項目經理部質檢人員隨時抽查檢驗水泥漿水灰比是否滿足設計要求。
66水泥攪拌配合比:水灰比045~050、水泥摻量12%、每米摻灰量4625kg、高效減水劑05%。
67水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時為避免堵管可帶漿下鉆,噴漿量應小于總量的1/2,嚴禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時一律采用低檔操作,復攪時可提高一個檔位。每根樁的正常成樁時間應不少于40分鐘,噴漿壓力不小于04MPa。
68為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質量,第一次提鉆噴漿時應在樁底部停留30秒,進行磨樁端,余漿上提過程中全部噴入樁體,且在樁頂部位進行磨樁頭,停留時間為30秒。
69施工時應嚴格控制噴漿時間和停漿時間。每根樁開鉆后應連續作業,不得中斷噴漿。嚴禁在尚未噴漿的情況下進行鉆桿提升作業。儲漿罐內的儲漿應不小于一根樁的用量加50kg。若儲漿量小于上述重量時,不得進行下一根樁的施工。
610施工中發現噴漿量不足,應按監理工程師要求整樁復攪,復噴的噴漿量不小于設計用量。如遇停電、機械故障原因,噴漿中斷時應及時記錄中斷深度。在12小時內采取補噴處理措施,并將補噴情況填報于施工記錄內。補噴重疊段應大于100cm,超過12小時應采取補樁措施。
611現場施工人員認真填寫施工原始記錄,記錄內容應包括:1施工樁號、施工日期、天氣情況;2噴漿深度、停漿標高;3灰漿泵壓力、管道壓力;4鉆機轉速;5鉆進速度、提升速度;6漿液流量;7每米噴漿量和外摻劑用量;8復攪深度。
7質量檢驗
71檢驗方法
711水泥攪拌樁成樁7天可采用輕便觸探法進行樁身質量檢驗。
(1)檢驗攪拌均勻性:用輕便觸探器中附帶的勺鉆,在攪拌樁身中心鉆孔,取出樁芯,觀察其顏色是否一致,是否存在水泥漿富集的“結核”或未被攪勻的土團。
(2)觸探試驗:根據現有的輕便觸探擊數(N10)與水泥土強度對比關系來看,當樁身1d齡期的擊數N10大于15擊時,樁身強度已能滿足設計要求;或者7d齡期的擊數N10大于30擊時,樁身強度也能達到設計要求。輕便觸探的深度一般不超過4m。
712水泥攪拌樁成樁28天后,用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長度。每根樁取出的芯樣由監理工程師現場指定相對均勻部位,送實驗室做(3個一組)28天齡期的無側限抗壓強度試驗,留一組試件做三個月齡期的無側限抗壓實驗,以測定樁身強度。鉆孔取芯頻率為1%~15%。
713如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測結果不合格率小于10%,則可認為該段水泥攪拌樁整體滿足要求;如果不合格率大于10%小于20%時,則應在該段同等補樁;如果不合格率大于30%,則該段水泥攪拌樁為不合格。
714對攪拌樁取芯后留下的空間應采用同等強度的水泥砂漿回灌密實。
715在特大橋橋臺或軟土層深厚的地方,或對施工質量有懷疑時,可在成樁28天后,由監
理工程師隨機指定抽檢單樁或復合地基承載力。隨機抽查的樁數不宜少于樁數的02%,且不得少于3根。試驗用最大載荷量為單樁或復合地基設計荷載的兩倍。
72外觀鑒定
(1)樁體圓勻,無縮頸和回陷現象。
(2)攪拌均勻,凝體無松散。
(3)群樁樁頂齊,間距均勻。
73實測項目
水泥攪拌樁質量檢測項目如表1。
8結語
公路軟基處理屬于隱蔽工程,如施工質量不好,一旦被路堤等構筑物所覆蓋,便構成隱患且不好檢查及補救。因此,緊抓施工環節,嚴格施工過程的管理非常重要,只有在施工過程中嚴格控制才能確保工程質量。
參考文獻
論文摘要:我國在懸索橋、拱橋、連續剛構橋等方面的研究與實踐取得了較好的成果,但對大跨預應力混凝土連續梁橋的施工控制技術研究相對較少。因此研究和應用大跨預應力混凝上連續梁橋施工控制技術具有極現實的工程意義。本文首先分析了大跨橋梁影響施工控制的因素,其次對施工控制的內容及方法、施工控制的基本原理等進行了的闡述。
1序言
大跨度橋梁的施工要經過一個復雜的過程,在此過程中將受到許多確定和不確定因素的影響,導致橋梁結構的實際狀態偏離理論計算分析狀態。因此,橋梁施工控制的重點就是通過對施工過程中出現的偏差進行分析識別,發現問題并及時進行糾偏,同時對結構的后續階段進行預測,使施工系統始終處于控制之中。
2影響施工控制中的因素[1]
大跨徑連續梁橋施工控制的主要目的是使施工實際狀態最大限度地與理想設計狀態(線形與受力)相吻合。要實現上述目標,就必須全面了解可能使施工狀態偏離理論設計狀態的所有因素,以便對施工實施有的放矢的有效控制。
2.1結構參數[2]
不論何種橋梁的施工控制,結構參數都是必須考慮的重要因素,結構參數是控制中的結構施工模擬分析的基本資料,其準確性直接影響分析結果的準確性。事實上,實際橋梁結構參數一般很難與設計所用的結構參數完全吻合,總是存在一定的誤差,施工控制中如何恰當地記入這些誤差,使結構參數盡量接近橋梁的真實結構參數,是首先需要解決的問題。結構參數主要包括結構構件截面尺寸、結構材料彈性模量、材料容重、材料熱膨脹系數、施工荷載、預加應力或索力等內容。
2.2施工工藝
施工控制是為施工服務的,反過來,施工的好壞又直接影響控制目標的實現。除要求施工工藝必須符合控制要求外,在施工控制中必須計入施工條件非理想化帶來的構件制作、安裝等方面的誤差,使施工狀態保持在控制中。
2.3施工監測
監測是橋梁施工控制的最基本手段之一。監測包括應力監測、變形監測等。因測量儀器、儀器安裝、測量方法、數據采集、環境情況等存在誤差,所以,結構監測總是存在誤差的。在控制過程中,除要從測量設備、方法上盡量設法減小測量誤差外,在進行控制分析時必須將其計入。
2.4溫度變化
溫度變化對橋梁結構的受力與變形影響很大,這種影響隨溫度的改變而改變,在不同時刻對結構狀態(應力、變形)進行量測,其結果是不一樣的,如果施工控制中忽略了該項因素,就必然難以得到結構的真實狀態數據,從而也難以保證控制的有效性,所以,必須考慮溫度變化的影響。一般是將一天中的溫度變化較小的早晨作為控制所需實測數據的采集時間。但對季節溫差和橋梁體內的溫度殘余影響要予以重視。
2.5材料收縮、徐變
對混凝土橋梁結構而言,材料收縮、徐變對結構內力、變形有較大的影響,這主要是由于大跨徑連續梁橋施工中混凝土普遍加載齡期短、各階段齡期相差大等引起的,控制中要予以認真研究,以期采用合理的、符合實際的徐變參數和計一算模型。收縮、徐變還將影響成橋后運營階段的結構變形,這也是設定預拱度需要考慮的因素。
3施工控制的任務與工作內容
橋梁施工控制的任務就是對橋梁施工過程實施控制[3],確保在施工過程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內,確保成橋狀態(包括成橋線形與成橋結構內力)符合設計要求。橋梁施工控制圍繞上述控制任務而展開,其施工控制的工作內容主要包括以下幾個方面:
3.1幾何(變形)控制
不論采用什么施工方法,橋梁結構在施工過程中總要產生變形(撓曲),并且結構的變形將受諸多因素的影響,極易使橋梁結構在施工過程中的實際位置(立面標高,平面位置)狀態偏離預期狀態,使橋梁難以順利合攏,或成橋線形形狀與設計要求不符,所以必須對橋梁實施控制,使其結構在施工中的實際位置狀態與預期狀態之間的誤差在容許范圍之內和成橋線形狀態符合設計要求。
3.2應力控制
橋梁結構在施工過程中以及成橋狀態的受力情況是否與設計相符合是施工控制要明確的重要問題。通常通過結構應力的監測來了解實際應力狀態,若發現實際應力狀態與理論(計算)應力狀態的差別超限就要進行原因查找和調控,使之在允許范圍內變化。結構應力控制的好壞不像變形控制那樣易于發現,若應力控制不力將會給結構造成危害,嚴重者將發生結構破壞(我國寧波的招寶山大橋主梁斷裂就是一個例子),所以,必須對結構應力實施嚴格控。對應力控制的項目和精度還沒有明確的規定,需根據實際情況確定,通常包括:
①結構在自重下的應力(實際應力與設計相差宜控制在+5%)。②結構在施工荷載作用下的應力(實際應力與設計相差宜控制在+5%)。③結構預加力除對張拉實施雙控(油表控制和伸長量控制,伸長量誤差允許在±6%以內)外,還必須考慮管道摩阻影響(對于后張結構)。④溫度應力,特別是大體積基礎、墩柱等。⑤其他應力,如基礎變位、風荷載、雪荷載等引起的結構應力。⑥施工中用到的對橋梁施工安全有直接影響的支架、掛籃、纜索吊裝系統等的應力在安全范圍內。
3.3穩定控制
橋梁結構的穩定性關系到橋梁結構的安全,它與橋梁的強度有著同等的甚至更重要的意義。世界上曾經有過不少的橋梁在施工過程由于失穩而導致全橋破壞的例子,最典型的是加拿大的魁北克(Quebec)橋。該橋在南側錨錠析架快要架完時,由于懸臂端下弦桿的腹板屈曲而發生突然崩塌墜落。我國四川州河大橋也因懸臂體系的主梁在吊裝主跨中段承受過大的軸力而失穩破壞。因此橋梁施工過程中不僅要嚴格控制應力和變形,而且要嚴格地控制施工各階段結構構件的局部和整體穩定。目前主要通過穩定分析計算(穩定安全系數),并結合結構應力、變形情況來綜合評定、控制其穩定性。橋梁施工過程中安全控制是橋梁施工控制的重要內容,只有保證了施工過程中的安全,才談得上其他控制與橋梁的建設,其實,橋梁施工的安全控制是上述變形控制、應力控制、穩定控制的綜合體現,上述各項得到了控制,安全也就得到了控制(由于橋梁施工質量問題引起的安全問題除外)。由于結構形式不同,直接影響施工安全的因素也不一樣,在施工控制中需根據實際情況,確定其安全控制重點。
4施工控制的方法
連續梁橋是施工監測識別調整預告施工的循環過程,其實質就是使施工按照預定的理想狀態(主要是施工標高)順利推進。而實際上不論是理論分析得到的理想狀態,還是實際施工都存在誤差,所以,施工控制的核心任務就是對各種誤差進行分析、識別、調整,對結構未來做出預測。
4.1預測控制法
預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后,對結構的每一施工階段(節段)形成前后進行預測,使施工沿著預定狀態進行。由于預測狀態與實際狀態免不了有誤差存在,某種誤差對施工目標的影響則在后續施工狀態的預測予以考慮,以此循環,直到施工完成和獲得與設計相符合的結構狀態。這種方法適用于所有橋梁,而對于那些已成結構狀態具有不可調整性的橋梁施工控制必須采用此法。預測控制以現代控制論為理論基礎,其預測方法常見的有卡爾曼濾波法、灰色系統理論控制法等。
4.2自適應控制法
鑒于連續梁橋已完成節段的不可控性以及施工中對線形誤差的糾正措施有限,控制誤差的發生就顯得極為重要,所以,采用自適應控制法對其進行控制也是很有效的。
4.3線形回歸分析法
線形回歸分析法是通過對懸臂箱梁撓度與懸臂長度、懸臂重量的一元線形回歸處理或二元線形回歸處理,總結建立撓度線形回歸數學模型。它可以用于分析箱梁撓度變形的規律,也可以用于預測待施工梁段的撓度。但它無法對溫度和施工引起的誤差進行修正,并且要求有較多有規律的數據才行,在梁段數比較少時所得到的回歸曲線的精度難以保證。
5小結
主要討論了影響大跨度連續梁橋施工控制的因素、施工控制的任務與工作內容以及施工控制的方法。我國在橋梁施工控制的理論與實踐還未建立起一套完善的施工控制技術系統和組織管理系統。因此,深入研究橋梁施工控制理論,研制更加合理、實用的控制軟件以及更加方便、精確的監測設備,建立完善的橋梁施工控制技術系統和組織管理系統是今后橋梁建設事業發展迫切需要進行的工作。
參考文獻
[1]劉來君.大跨徑橋梁施工控制不確定因素分析[D].長安大學碩士學位論文,2002.
本標段是該項目的A5合同段,樁號范圍為K17+500~K20+273,路線全長2.773km。橋孔布置:本橋采用兩聯共計八跨,本別為5×40m預制T梁加40+65+40現澆連續箱梁,橋梁全長384.6m。橋面橫坡為雙向2%坡,縱斷面縱坡2%接0.8%。預制梁共計314片,黃河大橋西引橋,4聯40mT梁(3×40m+3×(4×40m))共計210片預制T梁;通貴互通立交,5×40m預制T梁共計70片;A/D匝道預制20m跨徑空心板34片。通貴互通立交,全長384.6m。
2T型梁設計要求
預制T梁采用C50砼,預應力鋼束與管道的摩阻系數為0.17,松弛率為不大于0.025,錨下砼張拉控制應力=0.75fpk=1395MPa;錨具采用15-7、15-8型系列錨具及其配件,預制梁在橋墩頂處的負彎矩鋼束采用BM15-4型,并采用配套之扁形波紋管成孔。上部結構采用預應力砼(后張)T梁加現澆連續箱梁,本橋共計70片40mT型梁。
3質量控制
3.1組織管理
配置組成由副組長和組員進行組織管理控制。其中組長,對工程質量控制負全面責任,對工程項目的關鍵工序進行控制。督促工程質量保證體系人員認真履行各自職責。副組長在組長領導下按職責分工,抓好工程質量保證體系運行的日常管理與控制。監督檢查各組員履行職責情況。組員按照各自業務分工,全面落實工程質量體系運行中的質量經濟責任制。
3.2質量保證措施
3.2.1提高施工工人操作技能。施工工人必須具有相應的操作技能,重點部位工程,如土方工程以及專業性很強的工種,架子工和模板工等,施工工人需做到考核合格、持證上崗,做好繼續教育培訓工作。
3.2.2加強施工技術管理。建立以項目經理為首的質量保證體系,確立以質量為主的管理方針。建立由項目經理、項目總工和技術人員、試驗人員、施工人員組成的施工質量管理小組,使每道工序始終處于受控狀態。開工前編制比較完善的首件施工方案,堅持崗前培訓及持證上崗制度,嚴格掌握技術規范和質量評定標準,執行工程技術人員現場值班制度,重點工序施工過程中需主要技術負責人到場。
3.2.3重視試驗工作,把牢質量關。工程所用原材料,必須按國家和交通部頒發的相關試驗規范和規程進行,遵守合同文件中有關條款要求,做好工程所用材料的試驗與檢驗。此外,建立施工過程賬和施工記錄,嚴格遵循經監理工程師批準程序作業。加強工程質量檢查工作,充分發揮試驗工程師的作用。
3.3施工專項安全措施
3.3.1預制場內通行專項安全措施。施工過程中為確保安全,禁止自上向下拋丟雜物和構件。施工期間,安排專人負責防護,防護人員對T梁施工時頂面進行全面檢查,隨時清除T型梁面的雜物,配備工人防護服。此外,注意施工器具的放置,防止掉落,造成安全質量事故。
3.3.2張拉過程中的控制。T型梁預制過程中,現場必須有明顯的標志,嚴禁其他人員入內。千斤頂安全閥應調整至規定值后,進行張拉操作,千斤頂升壓或降壓過程中,速度應均勻,緩慢,切忌突然加壓或卸載。操作過程中應由專人負責指揮,嚴禁摸踩及碰撞受力筋。需要注意的是,千斤頂支架必須與梁端墊板位置正直對稱,接觸良好,嚴禁多加墊塊,以防止支架在受力過程中不穩或受力不均傾倒傷人。
3.3.3龍門吊施工專項安全措施。操作前工人應穿戴好勞動保護用具,在拆除鎖軌裝置后,方可小心進入駕駛室。在開車前必須檢查所有電氣部分和機械部分,是否處于正常狀態,并進行處理。龍門吊需按地面人員鈴提示。在每次起動前,還要進行空載試車。此外,要注意檢查卷揚限制器是否靈活,派專人負責掛鉤指揮作業。吊車在修理時應先斷電,拔掉吊車保險,并在電閘上掛上不準合閘的警示牌。
3.3.4用電安全控制措施。施工現場電氣操作人員,需取得“電工作業操作證”持證上崗。在施工現場,要嚴格遵守“用電安全技術規范”及相關的規程和條例。需要注意的是,在橫跨通道地段,電線的架設高度應保證滿足安全和限高要求。電線、電纜橫穿路面時,需要進行挖溝暗埋處理。