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關鍵詞 水利工程;涵洞設計;相關問題;分析研究
中圖分類號TK22 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)112-0051-02
0引言
涵洞作為水利施工項目中的一個重要組成部分,作為主要承擔著快速排除公路表面和地表積水,保護公路路基安全的重要作用。另外,還有通過在涵洞設計過程中增加閘門部分,這種情況下的涵洞還能起到調節水量的作用。
1涵洞的用處和功能
涵洞的設計和施工對于水利工程建筑來說,是非常關鍵而且重要的環節。在水利工程建筑中涵洞主要起著排除公路路面積水,以及公路路基內側的積水的作用。另外,還有將涵洞設計中添加閘門的,這類涵洞除了排水功能還具有調節水量的作用。由于其所起的作用的特點,決定了涵洞設計過程中位置、結構、類型等因素的重要性。除此之外,涵洞設計的安全性也是關鍵性的因素之一。因此,設計合理、安全可靠的涵洞對于公路的正常使用以及路基的安全和整個施工項目的成本,都起著至關重要的作用。
2涵洞的分類
2.1按構造形式
涵洞按照其構造形式,一般情況下可以分為四種,即管涵、拱涵、箱涵和蓋板涵。其中管涵由于主要依靠采取直徑在半米到一米之間的灌裝涵冬,所以具有在受力和適應性好的特性,而且具有成本低的優勢。但是由于其管道特性,因此受位置因素影響較大。比較常用的是拱涵構造的涵洞形式,其具有超載潛力大,而且施工容易的優勢。箱涵因為造價成本高,通常不被選用。蓋板涵主要適用于地勢低的填土路基。
2.2按水力性能
涵洞按照水力性能可以分為倒虹吸管、壓力式涵洞、半壓力式涵洞、無壓力式涵洞四大類。其中倒虹吸管涵洞的形式是涵洞兩側水深高于涵洞進出口的情況,這類涵洞通常需要在涵洞的進出水口設置豎井。其次,壓力式涵洞和半壓力式涵洞都是涵洞的入水口高于涵洞的洞口的情況,區別之處在于水流是否充滿涵洞。其中壓力式涵洞的整個涵洞內都充滿水流,而半壓力式涵洞則只有進水口出有水流。而無壓力式涵洞則是涵洞口高于入水口深度的形式。
另外,按涵洞洞頂的填土情況,還可以將涵洞分為明涵和暗涵兩大類。
3涵洞的設計
3.1涵洞位置的選擇
涵洞選擇位置時應遵循的主要原則:
涵洞位置的選擇對于涵洞的設計及其使用性能來說,都是非常關鍵的影響因素之一。首先,涵洞位置在受路線分布影響的情況下,必須要選擇與路線的設計極其走向相一致。除此之外要考慮的就是地形、地址的因素,以及地基的承載力和溝床的穩定性等因素。在考慮了這些因素之后,需要考慮的就是施工技術的難易、施工成本的高低等問題。要在保證涵洞有效使用的前提下,控制施工及后期養護和維修的成本。
通常需要設置涵洞的情況及地理位置大致包括以下幾種。其一,當施工路面的積水面積高于規定標準時,需要在施工路線與河溝相交的位置設置涵洞。其二,在施工路線必須穿過農田灌溉區,而且存在影響農田灌溉的情況下,需要考慮通過設計和建設涵洞來解決問題,避免影響農田灌溉,造成不良后果。其三,在山區施工的的山坡面,為了保證有效的排除路基內側邊溝的積水的情況時,需要考慮通過設計涵洞解決問題。其四,當施工路線必須與其他路線或者一些重要管線交叉的情況出現時,例如公路、鐵路、人行路等,都必須考慮相應的設置涵洞,避免由于施工可能帶來不便或者隱患。其五,在山區施工路線時,遇到易塌方路段時,要考慮雨季的積水量大、排水需求高等因素特點,配合施工情況設計施工涵洞,為公路和水利設施的安全使用,提供保障。
3.2確定洞身與涵洞長度
涵洞的洞身對于涵洞的設計和使用來說,是最關鍵的因素之一。作為保證水流暢通的排水的主要建筑,涵洞的洞身必須要保證穩定性和一定的承載力,而且必須隨時保持暢通的狀態。另外,涵洞在一定程度上還起著支撐路面的作用,因此就要求涵洞必須具備足夠的承壓能力。所以說涵洞洞身高度與涵洞的長度的設計比例,也是涵洞設計合理、正常使用的關鍵因素。
3.3涵洞孔徑的設計
涵洞的洞孔主要起到的是穩定涵洞使用性的作用。如何通過涵洞洞孔的設計,在利用現有資源的情況下,最大限度的節約構建成本是涵洞洞孔設計的關鍵。跨高比是指涵洞切面的直徑與涵洞高度之間的比值,主要用于衡量涵洞洞孔的關鍵性數據,經過長期的實踐經驗總結,在涵洞洞徑的該比值控制在零點七五到一點一二五之間是最佳的范圍。
3.4涵洞基礎設計
涵洞基礎的設計主要需要考慮是工地的地理情況,通常可以設置在地面、河床低等位置。在河床低設置涵洞時必須要將其設置在河床低一米以下的位置。在考慮將涵洞設置在地面時,要考慮其地基土質的情況,需要適當將地基進行處理。例如在遇到柔軟地質的情況時,需要通過鋪墊粉砂樁或者砂礫墊層來調整地基地質。
3.5涵洞洞口布置與設計
關于涵洞的洞口設置通常情況下相對靈活,具有多種形式。在實際設計施工中比較常見的是一字型洞口和八字形洞口,以及與之相關的組合型洞口。涵洞洞口的主要作用在與進出水,以及協調和美化涵洞與周圍的環境。另外,在涵洞洞口的設計和布置時,要考慮是否能夠保證水流的順暢,以及與路面、路基的順接、是否易損壞或者腐蝕等情況。
3.6涵洞施工的步驟
關于涵洞的施工主要包括:1)施工前準備工作;2)基坑開挖;3)澆筑基礎砼;4)箱底澆筑;5)涵身澆筑;6)蓋板現澆;7)涵背兩側的填筑等步驟。其中箱底澆筑和涵身澆筑是比較關鍵的環節,需要在施工過程中重點監管。
另外,關于涵洞投入使用后的日常養護和維修也是非常重要的,是確保涵洞的正常使用,發揮作用的關鍵。
4結論
總而言之,作為水利工程建筑的關鍵,涵洞的設計直接影響涵洞是否能夠順利施工和正常使用。只有科學合理、符合實情的涵洞設計,才能在使用發揮真正的作用。否則不但對人力、物力、財力造成極大的浪費,甚至可能由于涵洞設計不合理導致次生災害的發生,為群眾的生產生活帶來不利影響。
參考文獻
[1]邵會男.淺談涵洞的設計[J].黑龍江交通科技,2011(3).
關鍵詞:高速鐵路;涵洞工程;施工方法;基坑防水;臺背回填
中圖分類號:U213 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)07-
1 涵洞工程概述
新建鐵路天津至秦皇島客運專線設計時速為350公里,年客運輸送能力8000萬人。客運專線II標段二分部的DK88+915.93~DK89+991.89段為軟土地基路堤區段,路堤上采用了II型無砟軌道,其區間段設有三座涵洞,分部是DK89+134.00框構小橋、DK89+404.00框架箱涵以及DK89+727.60框構中橋。其中DK89+134.00框構小橋位于R=9000m曲線及i=0.6‰坡道上,津秦正線線路法線與框構軸線夾角θ=33.32°,基坑實際開挖深度超過6.0m,最大開挖深度達到6.5m,為三個涵洞中夾角最大,開挖深度最深,施工難度最高的涵洞。本文以DK89+134.00框構小橋施工為范例,結合其它兩個涵洞施工的共性特點進行總結。
2 施工程序
施工程序為:施工準備測量放樣基坑開挖基礎砼澆筑(分兩次1~7.78m進行)底板和墻身C45砼澆筑(分兩次1~7.78m進行)八字墻施工邊墻施工帽石C30砼澆筑回填路面檢驗驗收。
3 施工方法
3.1 基坑開挖
相比于普通的承臺基坑開挖施工,DK89+134.00框構小橋復雜的平面形狀、高低不一的基底標高、較大的開挖深度和廣度以及流塑性強的土質(涵址處原為一排水主溝渠),都對其基坑支護開挖施工提出了更高的技術要求。
面對DK89+134.00框構小橋苛刻的基坑開挖施工環境,大橋局二分部技術管理人員根據以往承臺、涵洞基坑支護經驗,深入現場調查研究,結合DK89+134.00框構小橋自身實際,提出了鋼板樁+型鋼雙層支護、平面分區分層分級開挖的施工方法,成功解決了基坑支護開挖施工坑壁穩定的問題。
支護開挖方法概述如下:
3.1.1 支護。框構小橋全橋結構輪廓線15cm處整體插打拉森IV型鋼板樁支護,對于開挖深度達5.5m的擋墻區域采用長為12m的鋼板樁,對于開挖深度為4.0m的橋身主體區域采用長為9.0m的鋼板樁,鋼板樁保證鎖口閉合。
3.1.2 支護加固。在鋼板樁約3.0m放坡開挖處再插打一排型鋼支護,在型鋼與內側的鋼板樁支護之間拉設鋼絲,使兩排支護整體受力。
3.1.3 分區分層分級開挖。依據DK89+134框構小橋的結構特點,將開挖區域分為四個擋墻和一個主體共五大塊,先整體分層向下開挖三層,每層開挖深度0.70m,開挖過程中將外露的PHC管樁樁頭及時截除,再依據開挖分區進行分級開挖,每級高1.0m、寬5.0m,每級界線處均采用長為9.0m的I32a進行支護,同時將外露的PHC管樁樁頭及時截除。
3.1.4 放坡開挖。開挖至一定深度后,再在鋼板樁支護進行放坡開挖,及時截除外露樁頭至設計標高,并對PHC管樁樁頭進行混凝土封堵。采用挖掘機開挖放坡,基礎開挖底寬為涵洞混凝土基礎寬度兩邊各加1m,用于施工作業空間。
3.1.5 基底處理。按設計要求基地墊層鋪設0.5m,并讓實驗室對基底進行承載力試驗確認其滿足設計要求。
3.2 涵體施工
3.2.1 測量。基底驗槽合格后,測量人員用全站儀放樣出涵洞中心軸線、邊線,及擋墻基
礎線。
3.2.2 鋼筋工程。
(1)涵洞施工所用鋼筋原材原材料進場后,首先檢驗進場材料的等級、規格和產品外觀,檢查無誤后再檢驗其出廠質量合格證書和質量檢驗報告單,無合格證書和質量檢驗報告單的應不予驗收。進場材料驗收合格后,按材料的不同種類、型號、規格、等級及生產廠家分別堆存,不得混雜,并設立識別標志,材料宜堆存在倉庫(棚)內,鋼筋露天堆置時,應墊高并加遮蓋,以防淋雨銹蝕和其他污染,影響鋼筋質量。
(2)鋼筋進場時,本部試驗人員和現場監理共同對鋼筋按規范要求和頻率抽取鋼筋樣品,進行力學試驗,并同時應進行見證試驗。鋼筋試樣的力學性能達到規范要求時方可使用,否則應清除出場,嚴禁使用。
(3)鋼筋加工在平臺上進行,加工成型的材料按有關規定要求擺放、保護。鋼筋調直和清除污銹應符合下列要求:鋼筋的表面應潔凈,使用前應將表面油漬、漆皮、鱗銹等清除干凈。鋼筋應平直,無局部彎折,成盤的鋼筋和彎曲的鋼筋均應調直。采用冷拉方法調直鋼筋時,I級鋼筋的冷拉率不宜大于2%;HRB335牌號鋼筋的冷拉率不宜大于1%。
(4)鋼筋接頭采用搭接電弧焊時,兩根鋼筋搭接端部應預先折向一側,使兩接合鋼筋軸線一致。接頭雙面焊縫的長度不應小于5d,單面焊縫的長度不應小于10d(d為鋼筋直徑)。焊縫須達到飽滿,焊完后焊渣敲除干凈。
(5)受力鋼筋焊接接頭應設置在內力較小處,并錯開布置,對于焊接接頭,接頭長度區段內,同一根鋼筋不得有兩個接頭,配置在接頭長度區段內的受力鋼筋,其接頭的截面面積不能大于總截面面積的50%。
(6)鋼筋綁扎時,現場需有控制設備,保證鋼筋綁扎間距符合規范要求。
3.2.3 模板工程。
(1)頂板模板采用2㎝厚竹膠板,模板采用加條木骨肋。肋木采用10×10cm方木做橫向肋骨,橫向肋骨間距為50cm,縱向設置三層肋骨,保證模板具有足夠的剛度和穩定性,外面支撐采用鋼管支架搭設斜撐支護。
(2)模板接縫采用泡沫條塞填密實,并用膩子刮平,在模板安裝前要把模板表面的附著物清理干凈,并涂刷脫模劑。
(3)調整好模板后,重新進行中線和尺寸復核,合格后方可澆筑混凝土。
3.2.4 混凝土工程。
(1)混凝土施工前認真檢查模板內存有的雜物,并清理干凈。
(2)混凝土由混凝土工廠生產供應,當混凝土到現場時,檢查其坍落度、均勻性等指標,合格后方可使用。混凝土振搗采用插入式振搗器,混凝土振搗應充分密實為止。密實的標志是混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面呈現平坦、泛漿現象為止。
(3)采用插入式振搗器,混凝土振搗應充分密實為止,做到快插慢拔。密實的標志是混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面呈現平坦、泛漿現象為止。
(4)涵洞洞身采用分段一次澆灌成形的施工方法。在施工涵身混凝土時,按工程施工進度要求,配備相應的人力下到涵身內對混凝土進行振搗。混凝土按一定厚度、順序和方向分層澆筑。混凝土澆筑應連續進行,如因故必須間斷時,其間斷時間應不大于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間,并且不能形成明顯的施工冷縫。
(5)混凝土基礎澆筑時,至少做三組混凝土試塊。當混凝土達到設計強度75%時,方可進行下道工序鋼筋、模板的安裝。
(6)混凝土初凝后,用土工布覆蓋,并將其灑水濕潤,保持養生,養護時間不少于7天。達到終凝時間時,就要對其覆蓋土工布進行澆水保濕養護,養護用水在滿足要求的基礎上按就近取材為原則。
3.2.5 沉降縫。按設計位置設置,做到兩端豎直、平整,上下貫通,沉降縫的填塞要符合設計及規范要求。
3.3 防水
3.3.1 在涵洞主體施工完成后,在涵洞主體涂刷基層處理劑,用M10水泥砂漿填塞緊密。
3.3.2 涵洞伸縮縫處防水處理:伸縮縫處在墻體的內側,用M10的水泥砂漿填塞,墻體的外側用瀝青浸制的麻絮填塞,麻絮要嵌入墻體內2cm。麻絮填塞完成以后,外貼一層瀝青浸制的麻布一層。麻絮填塞范圍與麻布防水范圍為涵洞單條伸縮縫的整長。
3.3.3 涵洞整體防水:涵洞整體防水自頂板頂面至頂板底面以下20cm,兩側邊墻外面涂熱石棉瀝青兩層。
3.4 臺背回填
涵身混凝土模板拆模后,先清除基坑內的碎木屑、垃圾及表面虛土。基底先灑水潤濕,再用小型沖擊式夯實機夯實。然后分層回填,壓實機械用小型沖擊式夯實機時,每層松鋪厚度為15cm,分層壓實度須達到96%以上。涵洞臺背回填填料最大粒徑不超過5cm,每側寬度不小于2倍孔徑長度。涵洞兩側對稱夯填,涵頂填土厚度大于1m時,方可允許施工機械通過,防止混凝土出現開裂等人為破壞。
4 結論與建議
(1)涵洞施工放樣后,結合實地對涵洞的功能進行確認,對于過水涵洞要實測進出口原地面標高,與設計涵洞進出口標高進行比較,確保流水順暢,對于交通涵,確保涵洞與既有道路中心要一致。
(2)基礎開挖較深時(≥2m),要考慮基坑的放坡,必要時進行支護。開挖過程中,基坑有水的,要設置積水坑及時將滲水排除。基坑開挖后及時進行基底承載力的檢查,并及時請設計院現場地質代表和現場監理確認,合格后盡快進入下一工序;防止基坑暴露時間過長;現場與設計不符的應及時通知技術人員并做好記錄,根據具體情況按變更程序處理。
(3)基礎與涵身必須按設計分段長度設置沉降縫,并按要求進行填充物的填塞,沉降縫勾縫采用平凹縫,為確保沉降縫的位置準確,跨度≥3m的涵洞分節間隔澆注砼,涵洞的沉降縫必須垂直于結構中線。
(4)框架涵分底板、墻身頂板兩次澆筑完成,施工時注意鋼筋搭接焊質量;砼澆筑時,要注意保護鋼筋,鋼筋骨架發生位移及變形,及時糾正;施工縫要鑿毛清理干凈。
(5)框架涵身澆筑時,要水平分層對稱施工,每層厚度不大于30cm,防止對內模造成偏壓;澆筑過程中要有專人負責振搗作業,杜絕漏搗、過搗情況發生。
(6)拆模后的砼要安排專人根據天氣情況采取覆蓋保濕養護方式進行養護。
(7)防水層要鋪設平整、順暢,瀝青涂刷飽滿、均勻。進行涵背過渡段填筑時,按照涵路過度段填料要求施工,施工時要注意保護防水層。
(8)基坑和涵背填筑級配碎石,施工時劃線分層對稱進行夯填,涵身兩側2m范圍內的填筑不得用大型機械施工,采用人工配合小型機械的方法夯填密實;填筑過程中及時進行試驗檢測,確保填筑壓實度。
【關鍵詞】山區涵洞;涵洞位置;因地制宜;立面布置;洞口選型
1. 引言
涵洞是公路的重要組成部分之一,雖單個工程數量較小,費用低,但對整條道路而言,涵洞分布全線,工程量占著相當比重,是保障路基排水通暢和長期穩定重要構筑物。同時涵洞的設計還與地方農田水利灌溉有著密切關系,直接影響沿線人民群眾生產生活,對于發揮公路建設社會效益起著重要作用。因此,科學合理地設計涵洞是降低工程造價,保證整條道路安全、穩定和正常運營的關鍵環節之一。
實踐中涵洞設計重要性往往被忽視,施工中涵洞設計變更嚴重影響路基施工的連續性,涵洞設計施工不合理會給道路的使用留下隱患。對于目前涵洞設計中存在的問題,本文從涵洞結構的選型,涵洞位置、立面布置及洞口構筑物的選擇幾個方面進行闡述。
2. 涵洞結構形式的選擇
涵洞應根據所在公路的使用功能、等級和發展需要,按照適用、經濟、安全和美觀的原則進行設計。結構類型的選擇應考慮地質條件,施工能力,做到因地制宜、就地取材、便于施工和養護。
1)石拱涵能充分利用天然石料,造降低,施工技術簡單,經久耐用,養護費用低 ,但基本采用人工砌筑,施工速度慢,建筑高度較大,對地基要求高,適用于高填方地區,路基工程中已較少采用。
2)管涵一般采用混凝土結構,鋼筋用量較少,便于預制,施工速度快,但損壞后修理和養護較困難。若地基出現不均勻沉降,管涵易出現開裂,滲水,不利于路基穩定。管涵一般采用無壓流過水,與地方灌溉渠相接時較多采用。近年來,部分工程采用波紋管代替鋼筋混凝土管。波紋管由若干塊成品波紋鋼片拼接而成,施工速度快,可適當變形,以適應路基不均勻沉降。波紋管建筑高度大,波紋間易淤積泥沙,不利于水流快速排除,不適于在長流水溝渠處設置。
3)鋼筋混凝土蓋板涵應用范圍最廣,其構造簡單,自重較輕,對地基承載力的要求不高,維護方便,適用于不同路基填筑高度。鋼筋混凝土蓋板多采用現場預制,工廠化施工,速度快,質量有保證。
4)箱涵整體性能好、對地基適應性強,但用鋼量多,造價高,一般多采用現場澆筑,施工難度大。通常適用于軟土地基。
涵洞結構形式的選擇應結合項目特點,地質條件,工期及客戶要求綜合考慮。涵洞結構形式不宜太多,以便于施工組織和原材料供應。
3. 涵洞位置的確定
3.1涵洞選址的一般原則
涵洞位置選定的恰當與否,直接關系到路基的穩定、道路的使用功能以及工程造價的高低。山嶺地區地形起伏,峰谷交替,路線布置上以縱斷面控制為主,實際布置中應結合具體地形特征,將涵洞布置在如下部位:
1)、山嶺地區一般應順溝設置,一溝一涵,盡量保持河溝的原有狀態,涵軸線與水流方向一致,以有利于泄洪和減少對下游沖刷破壞。
2)、涵洞設計與路基排水密切相關,路基排水一般通過邊溝、截水溝、急流槽等匯入涵洞或通過排水溝排除路基以外,因此涵洞設計時須緊密結合道路平縱橫設計。如在道路縱斷面凹曲線低洼處、道路縱坡由陡變緩處,會出現水流淤積和對路基沖刷,須設置路基排水涵。
3)、若項目經過大面積的耕地,影響了原有的灌溉系統,應布置灌溉涵,其位置和相鄰涵洞的距離需結合灌溉要求而定。
4)、改溝合并,當路線通過地段相鄰河溝距離較近且流量又小,在地形上便于通過排水溝相連,排水溝上游水流設計流量小于邊溝宣泄能力,同時又不至于危害路基穩定時,可以考慮改溝合并已減少涵洞數量,降低造價。
5)、結合地址勘察資料,涵洞應盡量避開淤泥、崩塌、滑坡或泥石流發育嚴重等不良地質地段。如必須在此設涵,則要采取一定的加固措施,保證施工和使用安全。
3.2涵洞選址應注意的問題
1)涵位與路線總體設計有機配合
路線總體設計時,就應結合道路平縱橫斷面,考慮線路中涵位的布置,使其與排水溝,截水溝等排水設施形成完整的排水系統(下圖左)。如線路在轉彎處,路基內側會出現水流匯集和變向,若采用邊溝將水引入下游,易出現對路基沖刷和泥沙淤積,宜在此設涵(下圖右)。
排水系統總體設計 曲線內側設涵洞
路線縱斷面設計中應考慮涵洞立面布置,挖方段落設置涵洞,可能導致涵洞進出口開挖量較大,增加涵洞出口鋪砌長度或涵長,若將路線縱坡抬高,可有效減少涵洞土石方、涵身及進出口工程量;涵洞設計完成后,應結合路線總體布置,檢查路基排水系統能否有效將水流排除路基以外,應特別注意路基內側地形起伏較大填方、挖填過渡段及低凹路段是否有出現積水情況的可能。若有積水無法排除,此時可通過在路基內側回填土石方將水流引入邊溝,或在低洼處設置涵洞的方法溝通路基兩側水流。
2)因地制宜,綜合考慮
山區地形復雜,山勢陡峻、溝壑多變,道路建設中,原則上應逢溝設涵,但在地勢起伏較大的地區,河溝密集,匯水面積較小,逢溝設涵并不現實,此時應利用山坡截水溝、邊溝、排水溝等將相鄰幾條水流導入同一方向,并在最低處設涵,
對一側坡面匯水面積較大,山坡雖無明顯溝壑,因山區暴雨洪水匯集快,流速大,為確保路基安全,也需每隔200~400m布設涵洞,以免路基內側邊溝積水過深,漫流路面。
4. 涵洞立面布置
山區涵洞立面布置受自然溝底縱坡,進出水口標高,路基橫斷面形式等因素的綜合影響。當河溝縱坡≤3%,且涵長≤15m時,涵洞基礎可水平布置,涵底鋪砌縱坡可采用1%~3%,當河溝縱坡≥3%,≤6%時,涵底鋪砌可采用與天然河溝相同的縱坡。
對于山區高填方路基,當整個路基范圍內都是緩坡時,涵洞受排水要求的限制,可以騰挪的空間不大,涵洞沿溝底布置,水流易于宣泄,但涵身工程量大,若通過邊溝,截水溝將沖溝內水流導入臨近低填方路基,可有效減少涵長。當高填方路基地面線起伏較大時,可設置成邊坡涵,涵底縱坡一般≤5%,這樣可縮短涵長,但因涵底基礎置于半填半挖路基之上,易出現不均勻沉降,此時填方段可采用碎石路基填筑,減少路基沉降,且可有效增加涵洞出水口抗沖刷能力。
山區陡坡涵可設置為齒狀基礎或臺階形基礎、或將出口設置為扶壁式,考慮施工陡坡涵施工難度大,基礎易開裂,現實中較少采用。
5. 洞口構筑物的選擇
洞口設計中存在的主要問題是許多設計師機械地搬用定型圖,洞口形式選擇,不結合進出口條件,洞口形式單一化,一律采用“跌水井+八字式”,建議涵洞洞口設計中應認真調查涵洞進出口條件(地形、地質、水文等條件),據以選擇合理的洞口形式,除常用的八字墻,跌水井洞口外,因地制宜,靈活采用直墻式、一字墻、扭坡,跌水井式等多種形式洞口。
涵洞口周圍地勢平坦,河溝有一定的寬度,可選擇八字墻式洞口,而河溝中存在較為明顯的溝渠,且涵洞的空間可以滿足排水要求時,可進一步調整八字墻,將其擴散角設置為零度,從而形成直墻式;一字墻適用于溝床穩定、土質堅實的河溝及流速較小的人工渠道或不易受沖刷的巖石河溝;扭坡式適用于蓋板涵、箱涵、拱涵洞身與人工灌溉渠道的連接。跌水井式洞口適用于河溝縱坡大于50%或路基不能滿足涵洞建筑高度要求、涵洞進口開挖大以及天然溝槽與洞口高差大時,以解決路基邊溝或天然溝槽與涵洞進口的連接。
6. 總結
山區公路涵洞的設計過程中,由于受到地形、地質條件等眾多問題的影響,其設計難度大,這些要求設計者應重視涵洞設計工作的重要性,涵洞結構形式的選擇應從地基穩定、施工組織,原材料和投資造價等方面綜合考慮;涵洞位置的確定除受自然溝壑的影響,還應滿足路基綜合排水,保證路基排水無死角,避免出現低洼積水的情況;涵洞立面及洞口形式的選擇應保證涵洞過流平順,不得沖刷涵底、進出口構筑物和路基。涵洞設計是一個綜合系統工程,設計前應做好調查研究,掌握上述設計規律的基礎上,綜合考慮,設計出安全、經濟、合理的涵洞工程,減少施工過程中重大修改,保證施工進度和路基排水的有效性。
參考文獻:
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[2]JTG/TD60-04-2004 公路橋涵設計通用規范[S]
[3]孫家駟《公路小橋涵勘測設計》[M]人民交通出版社,2004
【關鍵詞】既有線;斜交蓋板涵;側向頂進
1.引言
斜交蓋板涵是我國在早期鐵路設計時期較多采用的一種涵洞形式,其優點是結構形式簡單整體性好,對地基不均勻沉降有較好的適應性;蓋板可預制,施工方便工期短,因而使用范圍廣。近年來隨著鐵路增建二線工程的建設,斜交蓋板涵的接長施工也隨之出現;對于較大孔徑(3m~6m)的涵洞,斜交蓋板涵接長施工面臨著安全風險高、工期長、施工難度大的特點,尤其在軟土地基和高地下水位的情況下這些問題尤為突出,采用鋼筋混凝土框架涵則能解決這些問題。目前,在既有線下頂進箱涵施工技術廣泛運用,在復雜條件下的施工技術和質量控制的研究能滿足施工需要,在使用框架箱涵接長既有鐵路斜交蓋板涵方面尚需要研究以滿足施工實際需要。
本文為滿足既有線施工實際需要,提出采用側向頂進框架涵接長既有鐵路斜交箱涵法,針對實際既有線蓋板涵工程項目,在施工方案比選、框架涵設計計算、施工方案比選、實施過程總結方面,對本文方法進行探索,確保工程施工安全。
2.工程概況
石門至長沙鐵路增建第二線工程在樁號K65+064.00設置一孔4.00m鋼筋混凝土斜交蓋板箱涵,箱涵結構中心線與鐵路中線相交45°,此涵洞是地方百姓出行的主要通道,車流量較大。新建二線鐵路需對該涵洞進行接長,新建涵洞位于軟土路基上,涵中心距既有涵洞中心14.58米,孔徑4m,長12.65m,接長涵施工時需要拆除既有涵洞的翼墻及其它附屬結構,而拆除部分恰處于路基邊坡處,對路基邊坡穩定有一定影響。涵洞接長施工必須在保證營業線行車安全及運輸任務的前提下進行。
3.側向頂進框架接長既有線斜交蓋板涵方案
3.1方案的構思
常規施工方案一般先拆除既有涵洞梯形蓋板節,對鐵路進行加固,再支架現澆施工接長部分涵洞。該方案因拆除部分蓋板,造成鐵路運輸安全風險高,現場條件使得線路加固與墻后填土施工難度大,進而使得質量隱患多,且工期慢,迫切需要一種安全、可行、經濟、高效的施工方案,減少對既有線運營的干擾。
根據工程實際情況,提出將接長后的涵洞設計修改為鋼筋混凝土框架涵,采用在距離線路一定距離的場地整體式現澆預制框架,使用側向移位頂進方式移動到設計位置后,完成八字墻附屬設施施工。
3.2施工程序及主要施工設備
本施工方案的總體施工順序為:施工前準備──工作坑施工──涵身預制及后背制作──頂進施工──八字墻附屬設施施工──清理施工現場。
實施本施工方案,需要框架涵預制設備、完成頂進施工的千斤頂設備、提供頂推力的工字鋼橫梁和鋼軌頂柱。
3.3施工方案設計
根據工程項目實際,將原蓋板涵修改為框架涵,其中涵身長12.65m,凈跨徑4m,凈高5m,頂板厚0.4m,底板厚0.55m,側墻厚0.45m,頂板倒角0.9m×0.3m,底板倒角0.3 m×0.3m,如圖3所示。
現場基礎位于Ⅲ級硬塑粘土層,基本承載力200kpa,回填30cm厚C20素混凝土墊層。其中土的壓縮模量為7MPa,內摩擦角在10°~30°之間。據此,選取單位橫向涵長建立平面桿系有限元模型,共60個單元,底板與側墻設置彈性地基邊界,考慮頂板的列車荷載、底板的橫向汽車荷載、混凝土收縮徐變等作用,計算最不利工況下結構內力,并依據規范進行配筋。圖5的驗算結果表明,本框架涵滿足規范要求。
為完成側向頂進,需設置頂推后背以提供反力。為傳遞框架涵頂推力,在后背設置直徑1m的鋼筋混凝土挖孔樁,并在后背填土以增加樁基礎的水平抗力;為保證挖孔樁的共同受力,設置鋼筋混凝土后背梁,如圖6所示。
4.方案實施與安全風險比較
4.1方案的實施
框架涵的預制中,外模采用組合鋼模板,內模采用大面積鋼模板。外側模板用方木和鋼管支撐,內模用碗扣式滿堂腳手架支撐。涵身混凝土分三個階段施工,先灌筑箱身底板(包括下梗肋),當底板強度達到設計強度的70%后,再綁扎上部鋼筋,灌筑兩側邊墻至約3/4高度,最后再灌筑上部剩余邊墻及頂板(包括上硬肋);兩側邊墻施工接縫處預埋連接短鋼筋,同時兩邊墻施工縫相互錯開,使之不在同一水平面上,以利于框構承受剪力。
千斤頂的布置以箱體中心線為軸對稱設置;為防止箱底板因直接承受頂力而壓碎,在頂鎬與箱底板尾部接觸處設置一塊20mm厚的承壓鋼板,承壓鋼板下端焊接鋼板托盤,千斤頂放置在鋼板托盤上,以避免千斤頂與底板接觸造成刮板現象。在框架后方離后背稍遠距離處設立觀測站以觀測框構頂進時的中線和水平偏差;在框構洞內四個角上進行高程測量,頂進方向偏差的觀測在框構一側的前后端各用環氧樹脂粘設一個標尺進行;為觀測頂進中后背的變形情況,在后背梁兩端設立標尺,進行后背變形觀測。
4.2安全風險比較
按照原設計方案進行施工需要先拆除既有梯形節,并且有一側需要拆進去6-8米,已到既有鐵路正下方,墻身和蓋板均為混凝土,需要采用大型機械設備拆除,難度極大,拆除后涵洞兩側無法進行有效防護,涵洞兩側路基容易坍塌,存在極大的安全隱患,嚴重威脅既有線行車安全和施工安全。
而采用側向頂進框架法進行斜交蓋板涵的接長施工則不需要封鎖慢行點,不需要大型機械,方案易實施,可操作性強,安全風險低,對營業線的運營和行車安全沒有威脅。
5.結束語
采用側向頂推法施工緊鄰既有線斜交蓋板涵成功解決了斜交蓋板涵接長施工的一大難題,施工過程中未對既有線安全造成任何影響,工期滿足施組要求。在今后的施工中,如何靈活、經濟、合理、高效地使用該技術,還需要不斷的積累施工經驗,這樣才能更好地指導施工。
參考文獻:
[1]鐵道部第四勘測設計院.鐵路工程建設通用參考圖[通肆橋(2005)2012-Ⅴ][M].武漢:2005年5月.
[2]《改建鐵路石門至長沙鐵路增建第二線工程施工圖》(K65+064.00 1-4.00m鋼筋混凝土蓋板箱涵),中鐵第四勘察設計院集團有限公司.
[3]《鐵路橋涵設計基本規范》(TB10002.1-2005).
[4]《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004).
關鍵詞:樁基布置;工藝步驟;施工要點
1 概述
1.1 工程概況
人民渠干渠穿石亭江涵洞位于什邡市雙盛鎮與綿竹市新市鎮交界的石亭江上,始建于1956年春,后經1962年、1964年、1970年、1975年擴改建,達到設計過水流量75m3/s,加大流量81m3/s的通水規模。控灌面積308.75萬畝,同時還承擔著涵洞下游灌區部分城鎮居民生活、工農業生產、生態環境用水的輸供水任務,工程的安全極其重要。2013年7月8日石亭江流域普降暴雨,上游高景關水文站實測洪峰流量達2710m3/s,為1933年來發生的最大洪峰流量,受洪水沖刷,工程河段河床下切,致使主河道涵洞工程下游消力池及左、右岸堤防被沖毀。
為實現對涵洞主體工程起到保護作用,減小工程河段劇烈演變的現狀,使涵洞上下游河床良好銜接,設計在主河床從工程上游到下游布置涵洞頂部襯砌段、陡坡段及底流消能設施、海漫段、防沖齒墻段。防沖槽齒板埋深10.0m,采用C30砼澆筑。齒板基礎以下布置1排凈距4.0m直徑1.2m深20m的樁基。
作者有幸參與了工程的施工管理和質量控制,通過總結,在文章中分析防沖槽樁基施工技術在人民渠石亭江涵洞加固治理中的應用。
防沖槽樁基施工包括C25砼(抗滑樁)、砂卵石層鉆孔、樁基鋼筋制安,抗滑樁為C25鋼筋砼圓形樁基,直徑為1.2m,鉆孔52個,每孔長度為20m,共計1040m,樁基鋼筋制安197.02t。
1.2 防沖槽樁基總體施工布置
防沖槽樁基施工工期緊,工程量較大,是工程工期關鍵線路節點,為滿足汛前完工的總進度要求,必須加大施工強度,進場后首先測量放線、基槽開挖、樁基造孔施工作業,其次在鋼筋場制作鋼筋籠,當樁基孔具備澆筑條件時,及時進行抗滑樁砼施工,防止塌孔。
2 鉆孔樁施工機械選用
本工程防沖槽樁基施工時間緊,工期緊迫,施工選用一臺SWD
M360F型旋轉鉆機作為樁基施工的主要設備,該機械施工的特點是造孔快,孔徑及深度等質量控制精確,造孔不易坍塌。
3 旋挖鉆機施工工藝步驟
(1)樁位放樣、埋設護筒,放入泥漿。首先安設一段護筒。護筒直徑比樁徑大100mm即1.3m,以便鉆頭在孔內自由升降;(2)造孔過程中為保證樁基精度,不再外加壓力,依靠鉆頭自重作為鉆進壓力;(3)待鉆頭內槽里裝滿土砂料后,提升出孔外,將渣土倒出。(4)鉆孔完成后進行清孔,測定深度;(5)放入鋼筋籠;(6)放入導管;(7)進行第二次清孔;(8)進行水下混凝土灌注;(9)拔出護筒,清理樁頭沉淤回填,成樁。
4 鋼筋籠制作安裝
(1)鋼筋籠在加工棚內加工成型,鋼筋骨架內加焊內撐架,用以保證足夠的剛度;(2)搭焊接頭按規范要求錯開布置;(3)骨架橫向圓周按設計要求均勻設置保護層厚度定位鋼筋,以保證骨架定位準確;(4)鋼筋籠頂端與護筒焊接,使其定位牢固,防止在灌注過程中沉降和上浮;(5)因旋挖鉆機成孔速度較快,根據現場施工測試2~5小時可完成一根樁的造孔,鋼筋籠在樁孔開鉆前制作完成并驗收合格。
5 砼澆筑
砼由攪拌站拌合,汽車運輸,導管泵送灌注。
(1)砼儲料容量按樁基第一批次砼的灌注量控制;(2)根據灌注時間,按規范要求在砼中加入減水劑和緩凝劑以加強砼流動性及延長初凝時間。砼連續灌注施工中間不間斷;(3)導管采用高強鋼管;(4)在整個灌注時間內,管底在砼頂面以下2m,防止泥漿及水沖入管內;(5)灌注樁頂標高比設計標高高出0.5m。
6 樁基檢測
樁基灌注完成后,采用預埋聲測管進行聲測法檢測和小應變動測。
7 造孔施工要點
(1)護筒埋設施工。護筒埋設工作是旋挖鉆孔機施工的開端,護筒平面位置與豎直度準確與否,護筒周圍和護筒底腳是否緊密、不透水,對旋挖鉆孔機成孔、成樁的質量都有重大的影響。護筒的制作及埋設的原則:a護筒采用鋼護筒,長度4m采用厚5mm的鋼板制作。連接采用多節護筒連接使用,連接形式采用焊接;b護筒內徑1.3m;c護筒埋設深度按設計布置,護筒埋置在土層0.5m以上;d護筒頂高出施工施工地面 0.5m。
(2)泥漿。制備泥漿是旋挖鉆機能否成孔的關鍵。制漿前,應先把粘土塊盡量打碎,在井孔外以泥漿攪拌機制成泥漿后使用。為了回收泥漿原料和減少環境污染,施工時設置泥漿循環凈化系統。
(3)鉆進出渣。開鉆前各項準備工作就緒后,即可開始鉆孔施工。旋挖鉆機鉆孔施工中,泥漿為單向供應,在孔口注漿即可,與常規鉆機泥漿循環系統有較大的區別,部分泥漿隨筒鉆出渣而排出,損耗較大,需要隨時觀察孔內泥漿標高。
(4)成孔驗收。鉆進到位后,將孔口附近的鉆渣及泥漿等全部清除干凈。對成孔進行驗收,主要檢查復核護筒中心偏位及標高、深度、孔徑、孔斜等。
8 結束語
經過精心組織,工程進度、質量均達到了預期效果,作為關鍵部位、關鍵控制點沒有耽誤整個工程的總進度。目前,經過汛期考驗工程運行正常。
參考文獻
[1]JGJ94-2008.建筑樁基技術規范[S].
關鍵詞:結構物、施工縫、沉降縫、防水、處理方法
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
為實現鐵路大提速,確保行車及人身安全,鐵路部門投入了大量資金,將既有平交道口改為立交,以保證鐵路行車和人民生命財產的安全。使得平改立橋(涵)施工數量增加。防止平改立涵洞不均勻沉降所以在涵洞中心設置一個整體的通縫為沉降縫;且在箱涵分節澆注施工時就會產生人為形成的施工縫隙。在平改立橋(涵)施工完成后,經常會出現施工縫、沉降縫滲漏水的情況,嚴重影響平改立橋(涵)施工質量。
概況
漯阜鐵路增建二線工程DIK55+742.3框架涵為1-3m框架涵,涵洞中心線與線路中線法線夾角為40°,左側船槽長32.4m,右側船槽長35.7m,箱體沉降縫、箱體與船槽沉降縫采用橡膠止水帶處理,止水帶外層分別為遇水膨脹橡膠層和彈性密封膏封閉層。目前,該涵洞箱體和船槽主體、沉降縫已經施工完畢,但發現右側船槽和箱體之間的沉降縫漏水,導致框架涵內積水。
一、沉降縫
箱涵沉降縫 “滲漏水”的原因分析
1、橡膠止水帶未加固牢固,在施工澆注混凝土振搗時,振動棒過于靠近止水帶,將止水帶推離原位,導致止水帶未起到止水作業,出現漏水。
2、止水帶出現破裂或者損壞,出現漏水。
為找到原因,我架子隊在涵洞箱體兩側過渡段進行開挖,挖至涵洞基底以下,并進行抽水以降低涵洞外側有壓水,通過涵內積水外漏準確找到了沉降縫上的漏水點。然后人工將該處鑿開至止水帶位置,通過觀察,發現止水帶位置安放正確,但在止水帶上有一小孔,導致漏水,從而找到沉降縫漏水的真正原因。
預防沉降縫“滲漏水”的措施
1、在沉降縫施工時一定要將橡膠止水帶放置到正位。并且對橡膠止水帶進行加固處理。橡膠止水帶一定不能破損和彎折。
2、在混凝土澆注施工中,要分層澆注,每澆注一層就要調整一下橡膠止水帶的位置使其保持正位;且混凝土振搗要盡量避免振動棒直接與橡膠止水帶接觸。
3、在沉降縫防水施工時。沉降縫要處理干凈;箱涵內、外側處理為:先塞入遇水膨脹橡膠、然后用彈性密封膏封堵。
4、在箱涵防水施工完成后,應立即在箱體外側基坑內注滿水,做灌水試驗。檢查沉降縫是否有漏水情況。如有漏水及時處理。
處理沉降縫“滲漏水”的措施
在檢查到沉降縫有滲漏水情況后,應立即將箱體外側基坑內水抽干。如過渡段已經回填的,應將過渡段進行兩側開挖。對沉降縫漏水位置進行處理。
1、人工將沉降縫上漏水點的位置鑿開成“U”型,沖洗干凈。
2、檢查橡膠止水帶是否有破損。如有破損新備一塊橡膠止水帶,并削成一小片,用801膠粘貼住原止水帶的破損處。
3、用止水帶廠家提供的用于止水帶連接的SBS防水卷材粘貼在修補位置,起到加強保護作用。
4、用環氧樹脂砂漿修補完整沉降縫。
5、在沉降縫內止水帶內、外側均先安放一層遇水膨脹橡膠,再用彈性密封膏進行封閉。
在過去的箱涵施工中,發現施工縫漏水也時有出現在平改立橋(涵)上。由于施工縫滲漏水嚴重威脅到涵身內部的鋼筋,所以施工縫一旦漏水同樣是危害平改立橋(涵)施工質量的一顆毒瘤。
二、施工縫
箱涵施工縫 “滲漏水”的原因分析
1、由于混凝土分次澆注,連接不夠密實。
2、混凝土分次澆注振搗施工時,連接處漏振搗不夠密實或漏振。
3、防水處理不夠到位。
4、二次支模時,模板加固不到位產生漏漿。
預防施工縫“滲漏水”的措施
1、在箱涵混凝土二次澆注前,應對已施工完成混凝土接觸面進行鑿毛。將浮漿全部鑿掉,直到露出骨料為止。
2、在箱涵混凝土二次澆注前,應對已施工完成混凝土接觸面進行清理。
3、在混凝土接觸面中間放置一條遇水膨脹橡膠。要將混凝土接觸面鑿出一個U行凹槽,將遇水膨脹橡膠放置在里面并用鋼釘固定。
4、施工縫處模一定要加固牢固,避免漏漿現象。
5、混凝土澆注施工時。先澆注3公分厚同標號砂漿,防止前期澆注混凝土漿掛到鋼筋上施工縫出現麻面現象。混凝土振搗一定要密實、均勻。
處理施工縫“滲漏水”的措施
在檢查到施工縫有滲漏水情況后,應立即將箱體外側基坑內水抽干。如過渡段已經回填的,應將過渡段進行兩側開挖。對施工縫漏水位置進行處理。
找出施工縫漏水位置,將施工縫內外側各切開一個寬為5cm、深度為15cm的口子。用彈性密封膏封堵在最里面;然后塞入遇水膨脹橡膠;外層再用彈性密封膏封堵;在墻身外側用SBS防水卷材粘貼在修補位置,起到保護作用。
結束語
上述預防和糾正箱涵沉降縫滲漏水的方法和措施,是總結了過去一些經驗教訓以及本次漯阜鐵路增建二線DIK55+742.3框架涵發現施工縫、沉降縫滲漏水后采取的措施。總的來說要作到先預防和主動預防,將隱患消滅在萌芽之中。關于施工縫、沉降縫滲漏水的處理和預防方法還是要在今后的實踐中還需不斷摸索,不斷總結,創造更有效的技術。
參考文獻:《漯河至阜陽增建二線電氣化鐵路工程圖紙》
《鐵路橋涵設計基本規范》(TB10002.1-2005)
關鍵詞:混凝土管涵;施工順序;質量措施
公路工程在經過河流、過道時,通常設置管涵,管涵的作用不僅是供水流通過,行人通過,還起著支撐路面的作用,因此對管涵施工進行探討有一定意義。
1 施工準備
1.1 在已清表的路基上用全站儀放出涵洞的中心樁及其軸線,并在適當位置進行保護。據此進行涵洞的施工放樣。
1.2 根據放出的軸線與現行的排灌系統進行現場核對,如有涵洞位置、標高與設計意圖不相符的地方立即上報監理工程師。待經有關部門批復后方可進行施工。
1.3 在涵洞附近路基范圍以外不易碰到的地方加密一水準點,以此進行施工標高的測量和復核[1]。
1.4 如果涵洞所在位置處在現有排灌水系處,應將原有水系進行改道或必要時進行圍堰處理,采用草袋進行圍堰,然后進行基坑開挖和清淤。
1.5 做好原材料的檢測及臨時用電準備工作、組織機械設備進場。
2 測量放樣
在基坑開挖前,精確定出圓管涵軸線控制樁并報驗測量監理工程師進行檢驗。
3 基坑開挖:
3.1 基坑開挖采用人工或人工配合挖掘機進行,挖方邊坡采用1:0. 5(如基坑坑壁牢固可將坡度適當放大),從基坑中挖出的素土按指定的地點進行堆放。
3.2 若在基坑開挖過程中,地下水滲流量過大,則在基坑兩端開挖集水坑用人工或水泵及時將滲水排除。
3.4 開挖深度嚴格按設計標高進行控制,如在施工過程中進行了超挖,則用中粗砂回填。
4 砂墊層施工
回填管基底部的砂墊層采用中粗砂填筑,砂墊層采用人工回填,采用水密法使其密實,其施工方法為先將砂墊層灑水至飽和狀態,然后將砂墊層滲流水從集水坑中抽出使砂墊層達到密實狀態。
5管基砼澆注
5.1 砂墊層填至設計標高施工完畢后,應在其上精確放樣立模后進行管基第一層砼和端墻基礎砼的澆注,砼采用拌和站集中拌和,使用溜槽進行澆注,采用插入式振搗器進行振搗,在振搗密實后用木抹子仔細找平,此時注意用3CM厚木板按每6米設置一處沉降縫且必須與日后施工混凝土管節接逢對齊,在混凝土終凝后及時將木板抽出并用中粗砂將沉降縫填塞滿[2]。
5.2 施工時管底以下管基砼澆注標高比設計管底標高低2CM左右。
5.3 在圓管涵管節安裝前安排專人對已施工完畢的管底以下管基砼進行鑿毛處理。
6 管節安裝
6.1 安裝管節前,先在砼面上精確放出涵洞的中心線及軸線,并測放出每一節管的接頭位置。安裝時以此作為控制每一管節的具置。施工放樣時,必須注意管涵的全長與管節的配置以及洞口端墻的精確位置。
6.2 采用吊車或裝載機從涵洞中心向兩端進行安裝,吊裝時注意保護管節端頭不被鋼絲繩損壞。管節平穩安放在管基上用混凝土墊塊墊好后,摘下鋼絲繩,用撬杠緩緩移動混凝土管并適當調整墊塊直至兩管整齊對接,并注意兩管接頭處內側管底平順、不錯臺。
6.3 沉降縫處管縫處理措施
兩管節之間縫寬為1~1.5CM,在兩管節對接完成后,設置防水層[3],防水層寬為15CM其設置方法為:先在兩管節縫寬內用瀝青麻絮賽滿,然后用四層瀝青浸制麻布將麻繩包裹好,并用四根粗鉛絲將其繞管壁牢固捆綁好。
6.4 非沉降縫處管縫處理措施
將管縫緊密對接。
7 剩余管基砼的澆注
管節安裝完畢后,在已鑿毛的管基上支立模,澆注管基第二層砼。采用插入式振搗器振搗,使管底三角區砼充分密實與管壁緊密貼合。
8 抹帶
砼澆注完成后,用鋼刷將管接縫兩側各8CM范圍內混凝土管表面進行刷毛處理,刷毛完畢后用1:3的水泥砂漿進行抹帶,管口內砂漿勾縫。抹帶完成后及時灑水養生。并在涵管的整個表面涂抹兩層瀝青。
9 涵洞端墻及帽石混凝土澆筑
在圓管涵管節安裝、抹帶完畢后,進行涵洞端墻及帽石的支模工作,其模板采用組合鋼模,用對拉、外加斜支撐方式進行加固,模板支撐完畢后進行混凝土澆筑,澆筑前所有拉桿、螺栓都必須擰緊,用木楔處也要將木楔背緊,拼裝模板時注意模板是否變形,以及相鄰模板的接薦是否超出允許偏差,及時自檢,發現問題及時調整。砼澆筑時按照一定的厚度、順序、方向分層澆筑。砼澆筑時其分層厚度不得超過30 Cm,且應在下層砼初凝或重塑前澆筑完成上層砼,我部采用插入式振動器,其移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍,與側模保持5~10cm的距離,每一處振運完畢后,應邊振動邊徐徐提出振動棒,振動過程中避免觸碰模板,對某一振動部位必須振動到該部位砼密實為止,砼澆筑完畢后及時對砼表面進行修整抹平[4]。
10 回填
10.1 砼強度及砂漿強度達到設計強度75%后可進行回填,采用5%灰土在涵洞兩側對稱分層填筑,回填范圍為涵洞洞身兩側不小于兩倍孔徑范圍,在靠路基填土一側按1:0.5邊坡開挖向上形成臺階狀。
10.2 回填時采用行走式夯機進行夯實,每層填土厚度不超過15cm。壓實度達到96%。
11 錐坡、洞口鋪砌及截水墻
11.1 圓管涵的洞口鋪砌和截水墻均為7.5號漿砌片石,在基底平面平整夯實后即可進行施工。
11.3 砌筑錐坡、洞口鋪砌前,先在鋪砌層的下面鋪筑一層砂墊層,含泥量不超過5%,墊層應與鋪砌層配合鋪筑,隨鋪隨筑。
11.4 片石在使用前必須澆水濕潤,表面如有泥土、水銹,應清洗凈干凈,砂漿應有良好的和易性,隨拌隨用,已凝結的砂漿不得使用。
11.5 采用漿砌片石進行洞口鋪砌及截水墻砌筑時,石塊應相互咬接,砌縫砂漿飽滿,砌縫寬度40mm~70mm。進行洞口鋪砌時注意其頂面標高、平整度及順直度。
11.6 砌筑上層石塊時,應避免振動下層砌塊。砌筑工作中斷后恢復砌筑時,已砌筑的砌層表面應加以清掃和濕潤。
11.7 較大的石塊應用于下層,安砌時應選取形狀有尺寸較為合適的石塊,尖銳突出部分應清除。豎縫較寬時應在砂漿中塞以小石塊,不得在石塊下面用高于砂漿砌縫的小石片支墊。
11.8 漿砌片石勾縫采用M10砂漿勾凸縫,待砂漿初凝后,灑水養生7~14d,養護期間避免碰撞、振動或承重。
11.8 漿砌片石用砂漿嚴格按監理工程師批準的配合比進行拌制。
參考文獻
[1] JTG F10-2006.公路路基施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2006
[2] GB50203-2011.砌體結構工程施工質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2011
[3] GB/T50315-2011.砌體工程現場檢測技術標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2011
【關鍵詞】鋼筋混凝土涵管 設計 垂直土壓力 計算方法
中圖分類號: TV331 文獻標識碼: A
涵洞是水利、交通道路工程中常用的交叉建筑物,通常由進口翼墻、洞身、控制閘、出口消能防沖等部分構成。圖1系筆者設計的湘江流域某縣城堤防穿堤涵洞布置圖。
涵洞的設計,包括涵洞本身和進出口連接建筑物、控制閘等部分,如何合理的進行總體布置,選擇結構形式和正確的荷載及結構計算方法,是涵洞設計的關鍵。下面就我們近幾年在大堤穿堤涵洞設計中的主要技術問題作一個簡單的總結。
一、關于涵洞形式的選擇和工程布置中的有關問題
1、涵洞形式的選擇
根據涵洞正常運行時是否承受內水壓力,通常分為壓力涵洞和無壓涵洞;根據洞身斷面形式的不同,常用的有圓涵、箱型兩種。圓形涵洞,由于承受內水壓力最有利,通常在壓力涵洞設計時使用。由于圓形涵洞現澆施工時,不僅模板制作相對較復雜,且澆筑混凝土時,下半部不易密實,難以保證質量。對于無壓涵洞,選擇箱型涵洞,對地基承載能力要求低,施工方便,質量容易保證,因此,在城市防洪工程中,對于大堤的穿堤涵洞,我們均采用箱型涵洞,
圖1某縣城堤防涵洞布置圖
2、進出口型式選擇
涵洞進口,根據進水口前的地形和水流情況,通常有八字墻、扭曲面兩種形式,由于扭曲面水流形式好,進口水頭損失相對較小,應盡量優先選用。對于涵洞出口,一般應按底流消能形式設計消能防沖建筑物,必要時還需設計具有較強防沖能力的泄水渠道。
3.關于進出口閘門的布置
對于穿堤涵洞,當外河水位高于內河水位時,內河的水無法從涵洞排出,因此需設閘門關閉。內河(堤垸內)的積水改由排水泵站抽排。涵洞的閘門布置在涵洞出口、進口均可。過去的設計,一般將閘門布置在涵洞出口,這樣當閘門關閉后,涵洞內不承受內水壓力,或只承受很小的內水壓力,對涵洞的安全有利,但一般要修建較高的閘門啟閉機臺,同時要修建通往啟閉機臺的交通橋。將閘門建在進口,啟閉機臺的高度只需滿足閘門開啟的要求,一般不需考慮洪水位問題,但閘門關閉后,涵洞內承受由外河高水位形成的內水壓力,對于涵洞和堤防的安全是不利的。早在上世紀60年代,株洲市在湘江地方建設中,就設計了一種豎軸“自關式”閘門,這種閘門,涵洞泄水時自動開啟,不像拍門那樣,開啟需較大的水頭損失。當外河水位高時,如果閘門安裝得當,可以自動關閉,即使由于某些因素不能自關,也只需稍用力鉤一下就可關閉,在株洲市縣得到廣泛應用。但是,如果堤身外坡出現孔洞,照樣會威脅堤防安全,株洲市易家港排水涵洞,在1998年洪水期,雖安裝在涵洞出口的豎軸自關閘門完好無損,但涵洞出口處堤防邊坡穿孔,洞身損壞,洪水倒灌,經搶救無效,最終導致大堤決口,使當時剛開發不久的株洲市河西大部分城區被淹,不僅造成較大的經濟損失,同時給當地居民的生活造成很大影響。因此,近幾年我們在堤防加固工程的涵洞設計中,除在出口安裝自關式豎軸閘門外,在堤垸內涵洞進口,還設計了提升式鋼平面閘門。采用這種布置方案,出口豎軸“自關式”閘門出現故障,不能有效關閉或涵洞進口段出現險情,外河洪水經涵洞倒灌時,關閉涵洞進口的提升式平面閘門,即可有效的控制外河水流倒灌。這樣,就有了雙保險,可以做到萬無一失。豎軸“自關式”閘門的示意圖見圖2所示。采用這種方案,雖比在涵洞出口安裝提升式閘門的方案多了一道閘門,但出口“自關式”豎軸閘門,結構簡單,造價低廉,免去出口提升閘門高聳的啟閉臺框架和工作橋,所節省的工程投資,足以彌補涵洞出口自關閘門的造價。由于外河中沒有高聳的啟閉臺和工作橋,不僅使河岸有更好的景觀效果,同時,河床中沒有啟閉臺阻水,使河道中水流更為順暢。
圖2 豎軸自關式閘門示意圖
二、鋼筋混凝土涵管結構設計
1、涵洞的分縫和止水
為防止涵洞地基的不均勻沉降和溫度變化引起的伸縮,造成涵洞縱向破壞,根據鋼筋混凝土結構設計規范的有關規定,在涵洞設計時,我們沿長度方向每15~20m設置一道變形縫,這樣,即可保證地基不均勻沉降和溫度伸縮時涵洞不破壞,同時,又不使容易造成漏水隱患的分縫太多。應該指出的是,在工程實際中,可能出現沿涵洞長度方向地基不一致的情況,此時,需在地基變化處加設變形縫。此外,涵洞進出口閘室,由于自重和承受的外荷載不同,均需設變形縫與涵洞分開。
對于分縫處的止水,通常有埋設止水片(帶)和在洞內表面用環氧樹脂粘貼或預埋螺栓用鋼壓條壓接平板橡膠帶止水兩種方式。采用粘貼(壓接)平板橡膠帶的止水形式,優點是便于更換,但如處理不好,容易漏水,另外,為使外貼橡膠不突出涵洞表面阻水,需要將每節涵洞兩端做成相當于橡膠板厚度的凹槽,使布筋和施工變得比較復雜。因此,我們在設計中推薦使用埋設止水片(帶)的止水方式。考慮到穿堤涵洞埋深一般較大,出現問題時翻修困難,根據穿堤涵洞的重要性,推薦使用銅止水片止水。
2、垂直土壓力計算方法的采用
進行涵洞結構設計,首先必須計算荷載。鋼筋混凝土涵管屬于剛性管道,根據敷設方式的不同,分為上埋式和溝埋式兩種。作用在涵洞上的力有:填土壓力(鉛直土壓力和水平土壓力)、內外水壓力、涵身自重和填土上的活荷載等。
對于上埋式和溝槽較寬(按溝埋式計算出的土壓力較按上埋式計算的土壓力大)的溝埋式管道,其水平土壓力、內外水壓力、管身自重和填土上活荷載的計算方法,各種書籍資料中比較統一,而對于垂直土壓力的計算,在有關書籍中,存在兩種方法。本文僅就兩種計算方法的應用談一點自己的認識。
⑴只計算管頂的填土重量
在一部分書籍資料中,不分涵洞是上埋式還是溝埋時,每1m長管道管頂上的垂直土壓力按下式計算:
(t/m)
式中H――洞頂以上填土高度(m);
――填土容重(t/m3);
D1――涵洞外輪廓寬度(m);
⑵將管頂的填土重量乘以一個大于1的系數
大量的書籍資料中,考慮到涵管本身的剛度和兩側填土的剛性不同,在填土的壓實過程中,涵管頂部的填土和涵管兩側的填土之間產生相對變形;涵管底部的地基和涵管兩側的地基的沉陷量亦不相同,涵管的剛度大于兩側同高土層(即與涵管突出地基面以上的高度同高的土層)的剛性,管兩側土層的沉陷量較管頂上部土層的沉陷量為大,兩側土層對管頂上部土層將產生向下的拖拽力,從而增大了管頂土壓力。因此,將管頂土重乘以一個大于1的系數,這樣,每m長管管道上的鉛直土壓力按下式計算:
(噸/米)
式中H――洞頂以上填土高度(米);
――填土容重(噸/米3);
D1――涵洞外輪廓寬度(米);
――系數,
原水利部北京勘測設計院編《農村小型水電站講義(1958年7月北京第一版)》,華東水利學院、大連工學院、西北農學院編1974年版《水工鋼筋混凝土結構》下冊,1984年版《水工設計手冊》第8卷等書籍中,對于上埋式涵洞(管)的荷載計算方法,均采用本公式。關于系數,其影響因素較多,如填土高度、土壤性質、施工方法等,工程實踐中一般查相關的圖表選取。1984年版《水工設計手冊》第8卷第40章介紹,對于剛性涵洞可按下表選用。
表1系數KS表
注:表中H為管頂以上的填土高度,D1為涵洞外輪廓寬度。
表1中,僅考慮了填土高度(H/D1)對值的影響,根據《水工設計手冊》介紹,對于一般水工涵洞設計,可以滿足要求,因此,在工程設計中,普遍采用。
目前設計實踐中,不同的設計人員往往采用不同的計算方法。從上述表中可以看出,根據填土高度的不同,其值在1.04~1.50之間變化,采用第2種方法計算,有時涵管(洞)內力可能比采用第1種方法計算結果大很多,導致結構尺寸和配筋相對較大。筆者認為,第2中方法考慮的因素比較全面,是偏于安全的。對于比較重要的涵洞,如水庫大壩下的放水涵洞,堤防底部的涵洞,凡屬于上埋式涵管的,或通過分析,確定需按上埋式設計的溝埋式涵洞,均應采用第2種方法計算垂直土壓力,進行結構設計。雖然以前有少數工程采用第一種方法設計暫時未發現問題,但洞身的抗裂(部分涵洞需校核抗裂)或裂縫開展寬度是否能達到設計要求,往往很難被直觀地看出。需要抗裂的不能抗裂,需要限制裂縫開展寬度的達不到設計要求,雖在短期內不會出現結構損壞等明顯的問題,但將大大縮減結構使用壽命,甚至因滲水對周圍填土產生侵蝕而出現險情。這類涵洞,失事后可能造成嚴重后果,甚至對人民生命財產造成重大損失,而且翻修時工程量很大,設計時必須認真對待。對于溝埋式管道,當土質情況允許時,應盡量減小開溝寬度,控制管頂至地面1/2高度處的寬度,使其不出現需按上埋式管道設計的情況,以節省工程投資。但土質較差,開挖邊坡不能太陡,經分析必須按上埋式管道計算方法設計時,仍應按第2種方法計算管頂土壓力,進行涵管結構設計。
結束語
涵洞設計在水利樞紐工程中占有不可小視的地位,涵洞的質量好壞將直接影響整個工程的安全。設計中牽涉的問題很多,本文是筆者在工程設計中,對涵洞設計方法和設計中常見問題進行的分析、總結和比較。我們根據上述原則設計的涵洞,運行情況良好,沒有出現問題,但并不代表設計是先進和完美的,限于筆者的水平,可能存在不少片面性和局限性,因此僅供同仁們參考。
參考資料:
1.《農村小型水電站講義(上卷第二分冊)》水利部北京勘測設計院水電組編,1958年7月北京第一版
2.《水工鋼筋混凝土結構》,華東水利學院、大連工學院、西北農學院編,建筑工業出版社1974年10月北京第1版,1975年7月第2次印刷
關鍵詞:公路工程施工;關鍵部位;技術分析
公路工程的建設對于經濟的發展具有重意義,能夠有效的緩解經濟的發展壓力。因此,涌現出了大量的道路工程建設。在實際的工程施工過程中,關鍵部位的施工對工程的整體質量具有直接的影響,只有不斷的加強公路工程中,關鍵部位的施工技術控制,才能有效的提高公路工程的質量。通過來說,公路工程中所涉及的工作內容包括了路基施工、路面施工、涵洞施工等,在施工過程中還要按照一定的原則進行施工,是公路工程施工質量的根本保證。
一、公路工程中施工關鍵部位的確定的原則分析
在實際的施工過程中,相關工作人員想要加強對于關部位施工,首先應該積極的進行關鍵點的確定,只有這樣才能找準關鍵部位,有針對性進行施工,才能保證良好的公路質量。通常來說,關鍵部位確定的原則主要包括了:
(1)所謂的公路工程關鍵點施指的是的一些薄弱的施工環節以及一些重要的施工項目,相關施工部門應該積極的加強控制。
(2)加強對施工過程中,施工設備、施工材料、工程質量、工程成本等影響因素的控制,是公路工程施工質量替身的根本保證。
(3)積極的對施工過程中所采用的一些新材料以及新技術進行控制。
(4)加強對施工過程中,容易出現忽視的工作進行控制。
另一方面,在實際的工程施工中,關鍵點不是一成不變,它具有一定的靈活性,相關工作人員應該積極的依據實際情況確定關鍵部位,及時的采取有效的措施[1]。
二、公路工程關鍵部位質量的有效措施分析
在實際的施工過程中,公路工程施工過程中,關鍵部位施工質量控制一般能夠分為以下幾點:
(1)施工原材料的質量控制
在實際的施工前,相關工作人員應該積極加強對于施工原材料的采購工作,在實際的施工材料采購工作中,相關的采購工作人員應該積極的對相關的材料進行審核,主要包括使用材料的質量、規格等,杜絕使用不合格的材料,只有保證了材料的質量,才能保證良好的工程質量。
(2)施工關鍵部位的測試
施工過程中,相關工作人員應該積極的對工程的原始基點、質量控制點以及導線點。同時,相關工作人員還應該積極的加強對于相關儀器的使用,只有保證了相關數據的準確性,才能有效的提高公路工程的施工質量[2]。
(3)路基工程的是施工要點
路基的施工質量是整個工程質量的根本保證,所以,在實際的施工過程中,相關工作人員應該積極的加強度以下幾點進行控制:第一:在施工之前,相關工作人員應該積極的加強對斷面的測量以及施工放樣;第二:嚴格按照相關的施工要求度路基進行處理,保證后續工作能夠有效開展;第三;加強對路基施工材料的控制以及路基施工過程中含水量和土質的密度都符合相關的施工需求。
(4)積極的混凝土的攪拌進行控制
在實際的施工過程中,混凝土的質量對于公路工程的質量具有直接的影響。在混凝土的攪拌過程中,基本上不會出現什么問題。在運輸過程只能,相關工作人員已改采取有效的措施,避免離析現象的出現[3]。
三、公路工程中關鍵部位施工技術分析
1.路面施工技術分析
在實際是施工過程中,公路路面是整個工程質量的重要體現。整個工程中,路面十分容易受到損壞,具有一定的特殊性,所以,采用施工技術也應該具有一定的特殊性。通常來說, 在實際的施工過程中,相關工作人員應該積極的按照相關的文件要求,制定合理的施工要求。就目前來看,公路工程中路面施工主要包括了墊層、底基層、基層和面層。相關工作人員在墊層施工時,應該積極的在路基上鋪設一些合適的施工材料,能夠有效的加強對路基的保護。另外,對于墊層的施工,相關工作人員應該嚴格按照相關的施工程序進行施工,積極的對相關的材料進行控制,保證含沙量的合理性。在路面底基層施工時,相關工作人員應該積極的對底基層進行合理配置,嚴格按照相關的比例進行配置, 只有這樣才能保證良好的施工質量。在路面基層施工過程中,相關工作人員也應該加強對施工材料的配置,保證其科學性。在實際的公路工程施工過程中,路面面層施工是整個路面是施工質量的根本,所以,在實際的施工過程中,相關工作人員應該加強對相關施工材料的攪拌力度,保證其合理性,同時還要避免材料凝結度較低,才能保證良好的施工質量[4]。
2.路基的施工要點分析
通常來說,路基施工技術主要包括了幾點:(1)在路基施工之前,相關工作人員應該積極的依據實際情況,積極的對路基施工進行設計,對于其中存在的問題積極的進行研分析,制定合理的措施。并且,還要對相關的施工方設備進行控制。(2)積極的加強路基施工技術的選擇。在實際的施工過程中,相關的施工狀況具有一定的突發性,所以,相關的施工人員應該積極的依據施工現場的情況選擇合適的施工技術。(3)相關施工人員應該積極的明確施工過程中的一些要求標準,對于出現問題應該按照相關的要求及時的采取措施,才能保證良好的路基施工質量。(4)加強對于路基填筑技術應用。在實際的路基施工中,相關工作人員應該積極的對相關的材料進行控制,并且,還要加強對水分的控制,能夠有效的避免路基為題的出現,提高公路工程的質量[5]。
3.橋梁施工技術分析
在實際的工程建設過,都會遇到喝多溝壑,只有積極的進行橋梁的建設,才能保證相應的施工繼續進行。在橋梁建設過程中,相關工作人員應該積極的依據實際情況選擇合適的橋梁施工工藝。另外,還要積極的加強對于橋梁施工材料的控制,只有這樣才能滿足工程整體的質量要求。還應該積極的加強對于橋梁結構的選擇,是橋梁施工中的重要工作內容。橋梁在使用過程中,不僅要承受自身的壓力,還要承受車輛等壓力,所以,合理的橋梁結構是橋梁質量的根本保證。
4.涵洞施工技術分析
在實際的公路工程施工中,涵洞施工是公路通暢的基本保證,所以在公路施工中加強涵洞施工十分必要。涵洞的施工內容主要包括了對涵洞內容的確定、保證涵洞的跨度能夠滿足相關的施工要求等。相關工作人員在施工過程中,首先應該積極的加強對于涵洞類型的確定,保證其整體性。然后在依據實際情況,積極的對涵洞的施工方案進行確定。另外,在施工過程中,相關工作人員應該積極的對涵洞的堅固性進行考慮,才能有效的提高公路工程的施工質量。
四、總結
綜上所述,公路工程施工過程中,積極的加強對關鍵部位的施工質量進行控制十分重要,是公路工程質量保證。所以,在實際的施工過程中,相關工作人員應該積極的依據實際情況采取相應的措施,才能提高對關鍵部位的施工質量,保證整個公路工程的質量。
參考文獻
[1] 王椏葶.公路工程施工中關鍵部位施工技術探討[J].黑龍江交通科技,2012,(1):14-14.
[2] 焦壯.公路工程施工中關鍵部位施工技術探討[J].黑龍江交通科技,2012,(9):45-45.
[3] 賈遠,李建平.公路工程施工當中關鍵部位的施工技術[J].內蒙古煤炭經濟,2012,(3):38-39.