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關(guān)鍵詞 水利工程;涵洞設(shè)計(jì);相關(guān)問題;分析研究
中圖分類號(hào)TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2014)112-0051-02
0引言
涵洞作為水利施工項(xiàng)目中的一個(gè)重要組成部分,作為主要承擔(dān)著快速排除公路表面和地表積水,保護(hù)公路路基安全的重要作用。另外,還有通過在涵洞設(shè)計(jì)過程中增加閘門部分,這種情況下的涵洞還能起到調(diào)節(jié)水量的作用。
1涵洞的用處和功能
涵洞的設(shè)計(jì)和施工對(duì)于水利工程建筑來說,是非常關(guān)鍵而且重要的環(huán)節(jié)。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(nèi)側(cè)的積水的作用。另外,還有將涵洞設(shè)計(jì)中添加閘門的,這類涵洞除了排水功能還具有調(diào)節(jié)水量的作用。由于其所起的作用的特點(diǎn),決定了涵洞設(shè)計(jì)過程中位置、結(jié)構(gòu)、類型等因素的重要性。除此之外,涵洞設(shè)計(jì)的安全性也是關(guān)鍵性的因素之一。因此,設(shè)計(jì)合理、安全可靠的涵洞對(duì)于公路的正常使用以及路基的安全和整個(gè)施工項(xiàng)目的成本,都起著至關(guān)重要的作用。
2涵洞的分類
2.1按構(gòu)造形式
涵洞按照其構(gòu)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(yīng)性好的特性,而且具有成本低的優(yōu)勢(shì)。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(gòu)造的涵洞形式,其具有超載潛力大,而且施工容易的優(yōu)勢(shì)。箱涵因?yàn)樵靸r(jià)成本高,通常不被選用。蓋板涵主要適用于地勢(shì)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(wú)壓力式涵洞四大類。其中倒虹吸管涵洞的形式是涵洞兩側(cè)水深高于涵洞進(jìn)出口的情況,這類涵洞通常需要在涵洞的進(jìn)出水口設(shè)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(qū)別之處在于水流是否充滿涵洞。其中壓力式涵洞的整個(gè)涵洞內(nèi)都充滿水流,而半壓力式涵洞則只有進(jìn)水口出有水流。而無(wú)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?shù)奶钔燎闆r,還可以將涵洞分為明涵和暗涵兩大類。
3涵洞的設(shè)計(jì)
3.1涵洞位置的選擇
涵洞選擇位置時(shí)應(yīng)遵循的主要原則:
涵洞位置的選擇對(duì)于涵洞的設(shè)計(jì)及其使用性能來說,都是非常關(guān)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(shè)計(jì)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(wěn)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(shù)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(yǎng)護(hù)和維修的成本。
通常需要設(shè)置涵洞的情況及地理位置大致包括以下幾種。其一,當(dāng)施工路面的積水面積高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),需要在施工路線與河溝相交的位置設(shè)置涵洞。其二,在施工路線必須穿過農(nóng)田灌溉區(qū),而且存在影響農(nóng)田灌溉的情況下,需要考慮通過設(shè)計(jì)和建設(shè)涵洞來解決問題,避免影響農(nóng)田灌溉,造成不良后果。其三,在山區(qū)施工的的山坡面,為了保證有效的排除路基內(nèi)側(cè)邊溝的積水的情況時(shí),需要考慮通過設(shè)計(jì)涵洞解決問題。其四,當(dāng)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(xiàn)時(shí),例如公路、鐵路、人行路等,都必須考慮相應(yīng)的設(shè)置涵洞,避免由于施工可能帶來不便或者隱患。其五,在山區(qū)施工路線時(shí),遇到易塌方路段時(shí),要考慮雨季的積水量大、排水需求高等因素特點(diǎn),配合施工情況設(shè)計(jì)施工涵洞,為公路和水利設(shè)施的安全使用,提供保障。
3.2確定洞身與涵洞長(zhǎng)度
涵洞的洞身對(duì)于涵洞的設(shè)計(jì)和使用來說,是最關(guān)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(wěn)定性和一定的承載力,而且必須隨時(shí)保持暢通的狀態(tài)。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(zhǎng)度的設(shè)計(jì)比例,也是涵洞設(shè)計(jì)合理、正常使用的關(guān)鍵因素。
3.3涵洞孔徑的設(shè)計(jì)
涵洞的洞孔主要起到的是穩(wěn)定涵洞使用性的作用。如何通過涵洞洞孔的設(shè)計(jì),在利用現(xiàn)有資源的情況下,最大限度的節(jié)約構(gòu)建成本是涵洞洞孔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵??绺弑仁侵负辞忻娴闹睆脚c涵洞高度之間的比值,主要用于衡量涵洞洞孔的關(guān)鍵性數(shù)據(jù),經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié),在涵洞洞徑的該比值控制在零點(diǎn)七五到一點(diǎn)一二五之間是最佳的范圍。
3.4涵洞基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
涵洞基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)主要需要考慮是工地的地理情況,通??梢栽O(shè)置在地面、河床低等位置。在河床低設(shè)置涵洞時(shí)必須要將其設(shè)置在河床低一米以下的位置。在考慮將涵洞設(shè)置在地面時(shí),要考慮其地基土質(zhì)的情況,需要適當(dāng)將地基進(jìn)行處理。例如在遇到柔軟地質(zhì)的情況時(shí),需要通過鋪墊粉砂樁或者砂礫墊層來調(diào)整地基地質(zhì)。
3.5涵洞洞口布置與設(shè)計(jì)
關(guān)于涵洞的洞口設(shè)置通常情況下相對(duì)靈活,具有多種形式。在實(shí)際設(shè)計(jì)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(guān)的組合型洞口。涵洞洞口的主要作用在與進(jìn)出水,以及協(xié)調(diào)和美化涵洞與周圍的環(huán)境。另外,在涵洞洞口的設(shè)計(jì)和布置時(shí),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(guān)于涵洞的施工主要包括:1)施工前準(zhǔn)備工作;2)基坑開挖;3)澆筑基礎(chǔ)砼;4)箱底澆筑;5)涵身澆筑;6)蓋板現(xiàn)澆;7)涵背兩側(cè)的填筑等步驟。其中箱底澆筑和涵身澆筑是比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié),需要在施工過程中重點(diǎn)監(jiān)管。
另外,關(guān)于涵洞投入使用后的日常養(yǎng)護(hù)和維修也是非常重要的,是確保涵洞的正常使用,發(fā)揮作用的關(guān)鍵。
4結(jié)論
總而言之,作為水利工程建筑的關(guān)鍵,涵洞的設(shè)計(jì)直接影響涵洞是否能夠順利施工和正常使用。只有科學(xué)合理、符合實(shí)情的涵洞設(shè)計(jì),才能在使用發(fā)揮真正的作用。否則不但對(duì)人力、物力、財(cái)力造成極大的浪費(fèi),甚至可能由于涵洞設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致次生災(zāi)害的發(fā)生,為群眾的生產(chǎn)生活帶來不利影響。
參考文獻(xiàn)
[1]邵會(huì)男.淺談涵洞的設(shè)計(jì)[J].黑龍江交通科技,2011(3).
關(guān)鍵詞:高速鐵路;涵洞工程;施工方法;基坑防水;臺(tái)背回填
中圖分類號(hào):U213 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-2374(2013)07-
1 涵洞工程概述
新建鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專線設(shè)計(jì)時(shí)速為350公里,年客運(yùn)輸送能力8000萬(wàn)人??瓦\(yùn)專線II標(biāo)段二分部的DK88+915.93~DK89+991.89段為軟土地基路堤區(qū)段,路堤上采用了II型無(wú)砟軌道,其區(qū)間段設(shè)有三座涵洞,分部是DK89+134.00框構(gòu)小橋、DK89+404.00框架箱涵以及DK89+727.60框構(gòu)中橋。其中DK89+134.00框構(gòu)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(gòu)軸線夾角θ=33.32°,基坑實(shí)際開挖深度超過6.0m,最大開挖深度達(dá)到6.5m,為三個(gè)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(gòu)小橋施工為范例,結(jié)合其它兩個(gè)涵洞施工的共性特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。
2 施工程序
施工程序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備測(cè)量放樣基坑開挖基礎(chǔ)砼澆筑(分兩次1~7.78m進(jìn)行)底板和墻身C45砼澆筑(分兩次1~7.78m進(jìn)行)八字墻施工邊墻施工帽石C30砼澆筑回填路面檢驗(yàn)驗(yàn)收。
3 施工方法
3.1 基坑開挖
相比于普通的承臺(tái)基坑開挖施工,DK89+134.00框構(gòu)小橋復(fù)雜的平面形狀、高低不一的基底標(biāo)高、較大的開挖深度和廣度以及流塑性強(qiáng)的土質(zhì)(涵址處原為一排水主溝渠),都對(duì)其基坑支護(hù)開挖施工提出了更高的技術(shù)要求。
面對(duì)DK89+134.00框構(gòu)小橋苛刻的基坑開挖施工環(huán)境,大橋局二分部技術(shù)管理人員根據(jù)以往承臺(tái)、涵洞基坑支護(hù)經(jīng)驗(yàn),深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究,結(jié)合DK89+134.00框構(gòu)小橋自身實(shí)際,提出了鋼板樁+型鋼雙層支護(hù)、平面分區(qū)分層分級(jí)開挖的施工方法,成功解決了基坑支護(hù)開挖施工坑壁穩(wěn)定的問題。
支護(hù)開挖方法概述如下:
3.1.1 支護(hù)??驑?gòu)小橋全橋結(jié)構(gòu)輪廓線15cm處整體插打拉森IV型鋼板樁支護(hù),對(duì)于開挖深度達(dá)5.5m的擋墻區(qū)域采用長(zhǎng)為12m的鋼板樁,對(duì)于開挖深度為4.0m的橋身主體區(qū)域采用長(zhǎng)為9.0m的鋼板樁,鋼板樁保證鎖口閉合。
3.1.2 支護(hù)加固。在鋼板樁約3.0m放坡開挖處再插打一排型鋼支護(hù),在型鋼與內(nèi)側(cè)的鋼板樁支護(hù)之間拉設(shè)鋼絲,使兩排支護(hù)整體受力。
3.1.3 分區(qū)分層分級(jí)開挖。依據(jù)DK89+134框構(gòu)小橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將開挖區(qū)域分為四個(gè)擋墻和一個(gè)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(shí)截除,再依據(jù)開挖分區(qū)進(jìn)行分級(jí)開挖,每級(jí)高1.0m、寬5.0m,每級(jí)界線處均采用長(zhǎng)為9.0m的I32a進(jìn)行支護(hù),同時(shí)將外露的PHC管樁樁頭及時(shí)截除。
3.1.4 放坡開挖。開挖至一定深度后,再在鋼板樁支護(hù)進(jìn)行放坡開挖,及時(shí)截除外露樁頭至設(shè)計(jì)標(biāo)高,并對(duì)PHC管樁樁頭進(jìn)行混凝土封堵。采用挖掘機(jī)開挖放坡,基礎(chǔ)開挖底寬為涵洞混凝土基礎(chǔ)寬度兩邊各加1m,用于施工作業(yè)空間。
3.1.5 基底處理。按設(shè)計(jì)要求基地墊層鋪設(shè)0.5m,并讓實(shí)驗(yàn)室對(duì)基底進(jìn)行承載力試驗(yàn)確認(rèn)其滿足設(shè)計(jì)要求。
3.2 涵體施工
3.2.1 測(cè)量?;昨?yàn)槽合格后,測(cè)量人員用全站儀放樣出涵洞中心軸線、邊線,及擋墻基
礎(chǔ)線。
3.2.2 鋼筋工程。
(1)涵洞施工所用鋼筋原材原材料進(jìn)場(chǎng)后,首先檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)材料的等級(jí)、規(guī)格和產(chǎn)品外觀,檢查無(wú)誤后再檢驗(yàn)其出廠質(zhì)量合格證書和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告單,無(wú)合格證書和質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告單的應(yīng)不予驗(yàn)收。進(jìn)場(chǎng)材料驗(yàn)收合格后,按材料的不同種類、型號(hào)、規(guī)格、等級(jí)及生產(chǎn)廠家分別堆存,不得混雜,并設(shè)立識(shí)別標(biāo)志,材料宜堆存在倉(cāng)庫(kù)(棚)內(nèi),鋼筋露天堆置時(shí),應(yīng)墊高并加遮蓋,以防淋雨銹蝕和其他污染,影響鋼筋質(zhì)量。
(2)鋼筋進(jìn)場(chǎng)時(shí),本部試驗(yàn)人員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理共同對(duì)鋼筋按規(guī)范要求和頻率抽取鋼筋樣品,進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn),并同時(shí)應(yīng)進(jìn)行見證試驗(yàn)。鋼筋試樣的力學(xué)性能達(dá)到規(guī)范要求時(shí)方可使用,否則應(yīng)清除出場(chǎng),嚴(yán)禁使用。
(3)鋼筋加工在平臺(tái)上進(jìn)行,加工成型的材料按有關(guān)規(guī)定要求擺放、保護(hù)。鋼筋調(diào)直和清除污銹應(yīng)符合下列要求:鋼筋的表面應(yīng)潔凈,使用前應(yīng)將表面油漬、漆皮、鱗銹等清除干凈。鋼筋應(yīng)平直,無(wú)局部彎折,成盤的鋼筋和彎曲的鋼筋均應(yīng)調(diào)直。采用冷拉方法調(diào)直鋼筋時(shí),I級(jí)鋼筋的冷拉率不宜大于2%;HRB335牌號(hào)鋼筋的冷拉率不宜大于1%。
(4)鋼筋接頭采用搭接電弧焊時(shí),兩根鋼筋搭接端部應(yīng)預(yù)先折向一側(cè),使兩接合鋼筋軸線一致。接頭雙面焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)小于5d,單面焊縫的長(zhǎng)度不應(yīng)小于10d(d為鋼筋直徑)。焊縫須達(dá)到飽滿,焊完后焊渣敲除干凈。
(5)受力鋼筋焊接接頭應(yīng)設(shè)置在內(nèi)力較小處,并錯(cuò)開布置,對(duì)于焊接接頭,接頭長(zhǎng)度區(qū)段內(nèi),同一根鋼筋不得有兩個(gè)接頭,配置在接頭長(zhǎng)度區(qū)段內(nèi)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(shí),現(xiàn)場(chǎng)需有控制設(shè)備,保證鋼筋綁扎間距符合規(guī)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(shè)置三層肋骨,保證模板具有足夠的剛度和穩(wěn)定性,外面支撐采用鋼管支架搭設(shè)斜撐支護(hù)。
(2)模板接縫采用泡沫條塞填密實(shí),并用膩?zhàn)庸纹?,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(diào)整好模板后,重新進(jìn)行中線和尺寸復(fù)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(rèn)真檢查模板內(nèi)存有的雜物,并清理干凈。
(2)混凝土由混凝土工廠生產(chǎn)供應(yīng),當(dāng)混凝土到現(xiàn)場(chǎng)時(shí),檢查其坍落度、均勻性等指標(biāo),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(yīng)充分密實(shí)為止。密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿現(xiàn)象為止。
(3)采用插入式振搗器,混凝土振搗應(yīng)充分密實(shí)為止,做到快插慢拔。密實(shí)的標(biāo)志是混凝土停止下沉,不再冒出氣泡,表面呈現(xiàn)平坦、泛漿現(xiàn)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?xí)r,按工程施工進(jìn)度要求,配備相應(yīng)的人力下到涵身內(nèi)對(duì)混凝土進(jìn)行振搗。混凝土按一定厚度、順序和方向分層澆筑?;炷翝仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行,如因故必須間斷時(shí),其間斷時(shí)間應(yīng)不大于前層混凝土的初凝時(shí)間或能重塑的時(shí)間,并且不能形成明顯的施工冷縫。
(5)混凝土基礎(chǔ)澆筑時(shí),至少做三組混凝土試塊。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí),方可進(jìn)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(rùn),保持養(yǎng)生,養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天。達(dá)到終凝時(shí)間時(shí),就要對(duì)其覆蓋土工布進(jìn)行澆水保濕養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)用水在滿足要求的基礎(chǔ)上按就近取材為原則。
3.2.5 沉降縫。按設(shè)計(jì)位置設(shè)置,做到兩端豎直、平整,上下貫通,沉降縫的填塞要符合設(shè)計(jì)及規(guī)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(nèi)側(cè),用M10的水泥砂漿填塞,墻體的外側(cè)用瀝青浸制的麻絮填塞,麻絮要嵌入墻體內(nèi)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(zhǎng)。
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(cè)邊墻外面涂熱石棉瀝青兩層。
3.4 臺(tái)背回填
涵身混凝土模板拆模后,先清除基坑內(nèi)的碎木屑、垃圾及表面虛土?;紫葹⑺疂?rùn)濕,再用小型沖擊式夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。然后分層回填,壓實(shí)機(jī)械用小型沖擊式夯實(shí)機(jī)時(shí),每層松鋪厚度為15cm,分層壓實(shí)度須達(dá)到96%以上。涵洞臺(tái)背回填填料最大粒徑不超過5cm,每側(cè)寬度不小于2倍孔徑長(zhǎng)度。涵洞兩側(cè)對(duì)稱夯填,涵頂填土厚度大于1m時(shí),方可允許施工機(jī)械通過,防止混凝土出現(xiàn)開裂等人為破壞。
4 結(jié)論與建議
(1)涵洞施工放樣后,結(jié)合實(shí)地對(duì)涵洞的功能進(jìn)行確認(rèn),對(duì)于過水涵洞要實(shí)測(cè)進(jìn)出口原地面標(biāo)高,與設(shè)計(jì)涵洞進(jìn)出口標(biāo)高進(jìn)行比較,確保流水順暢,對(duì)于交通涵,確保涵洞與既有道路中心要一致。
(2)基礎(chǔ)開挖較深時(shí)(≥2m),要考慮基坑的放坡,必要時(shí)進(jìn)行支護(hù)。開挖過程中,基坑有水的,要設(shè)置積水坑及時(shí)將滲水排除?;娱_挖后及時(shí)進(jìn)行基底承載力的檢查,并及時(shí)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)代表和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理確認(rèn),合格后盡快進(jìn)入下一工序;防止基坑暴露時(shí)間過長(zhǎng);現(xiàn)場(chǎng)與設(shè)計(jì)不符的應(yīng)及時(shí)通知技術(shù)人員并做好記錄,根據(jù)具體情況按變更程序處理。
(3)基礎(chǔ)與涵身必須按設(shè)計(jì)分段長(zhǎng)度設(shè)置沉降縫,并按要求進(jìn)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(zhǔn)確,跨度≥3m的涵洞分節(jié)間隔澆注砼,涵洞的沉降縫必須垂直于結(jié)構(gòu)中線。
(4)框架涵分底板、墻身頂板兩次澆筑完成,施工時(shí)注意鋼筋搭接焊質(zhì)量;砼澆筑時(shí),要注意保護(hù)鋼筋,鋼筋骨架發(fā)生位移及變形,及時(shí)糾正;施工縫要鑿毛清理干凈。
(5)框架涵身澆筑時(shí),要水平分層對(duì)稱施工,每層厚度不大于30cm,防止對(duì)內(nèi)模造成偏壓;澆筑過程中要有專人負(fù)責(zé)振搗作業(yè),杜絕漏搗、過搗情況發(fā)生。
(6)拆模后的砼要安排專人根據(jù)天氣情況采取覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
(7)防水層要鋪設(shè)平整、順暢,瀝青涂刷飽滿、均勻。進(jìn)行涵背過渡段填筑時(shí),按照涵路過度段填料要求施工,施工時(shí)要注意保護(hù)防水層。
(8)基坑和涵背填筑級(jí)配碎石,施工時(shí)劃線分層對(duì)稱進(jìn)行夯填,涵身兩側(cè)2m范圍內(nèi)的填筑不得用大型機(jī)械施工,采用人工配合小型機(jī)械的方法夯填密實(shí);填筑過程中及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),確保填筑壓實(shí)度。
【關(guān)鍵詞】山區(qū)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(gè)工程數(shù)量較小,費(fèi)用低,但對(duì)整條道路而言,涵洞分布全線,工程量占著相當(dāng)比重,是保障路基排水通暢和長(zhǎng)期穩(wěn)定重要構(gòu)筑物。同時(shí)涵洞的設(shè)計(jì)還與地方農(nóng)田水利灌溉有著密切關(guān)系,直接影響沿線人民群眾生產(chǎn)生活,對(duì)于發(fā)揮公路建設(shè)社會(huì)效益起著重要作用。因此,科學(xué)合理地設(shè)計(jì)涵洞是降低工程造價(jià),保證整條道路安全、穩(wěn)定和正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
實(shí)踐中涵洞設(shè)計(jì)重要性往往被忽視,施工中涵洞設(shè)計(jì)變更嚴(yán)重影響路基施工的連續(xù)性,涵洞設(shè)計(jì)施工不合理會(huì)給道路的使用留下隱患。對(duì)于目前涵洞設(shè)計(jì)中存在的問題,本文從涵洞結(jié)構(gòu)的選型,涵洞位置、立面布置及洞口構(gòu)筑物的選擇幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。
2. 涵洞結(jié)構(gòu)形式的選擇
涵洞應(yīng)根據(jù)所在公路的使用功能、等級(jí)和發(fā)展需要,按照適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)類型的選擇應(yīng)考慮地質(zhì)條件,施工能力,做到因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)。
1)石拱涵能充分利用天然石料,造降低,施工技術(shù)簡(jiǎn)單,經(jīng)久耐用,養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低 ,但基本采用人工砌筑,施工速度慢,建筑高度較大,對(duì)地基要求高,適用于高填方地區(qū),路基工程中已較少采用。
2)管涵一般采用混凝土結(jié)構(gòu),鋼筋用量較少,便于預(yù)制,施工速度快,但損壞后修理和養(yǎng)護(hù)較困難。若地基出現(xiàn)不均勻沉降,管涵易出現(xiàn)開裂,滲水,不利于路基穩(wěn)定。管涵一般采用無(wú)壓流過水,與地方灌溉渠相接時(shí)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(dāng)變形,以適應(yīng)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(zhǎng)流水溝渠處設(shè)置。
3)鋼筋混凝土蓋板涵應(yīng)用范圍最廣,其構(gòu)造簡(jiǎn)單,自重較輕,對(duì)地基承載力的要求不高,維護(hù)方便,適用于不同路基填筑高度。鋼筋混凝土蓋板多采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制,工廠化施工,速度快,質(zhì)量有保證。
4)箱涵整體性能好、對(duì)地基適應(yīng)性強(qiáng),但用鋼量多,造價(jià)高,一般多采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑,施工難度大。通常適用于軟土地基。
涵洞結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn),地質(zhì)條件,工期及客戶要求綜合考慮。涵洞結(jié)構(gòu)形式不宜太多,以便于施工組織和原材料供應(yīng)。
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(dāng)與否,直接關(guān)系到路基的穩(wěn)定、道路的使用功能以及工程造價(jià)的高低。山嶺地區(qū)地形起伏,峰谷交替,路線布置上以縱斷面控制為主,實(shí)際布置中應(yīng)結(jié)合具體地形特征,將涵洞布置在如下部位:
1)、山嶺地區(qū)一般應(yīng)順溝設(shè)置,一溝一涵,盡量保持河溝的原有狀態(tài),涵軸線與水流方向一致,以有利于泄洪和減少對(duì)下游沖刷破壞。
2)、涵洞設(shè)計(jì)與路基排水密切相關(guān),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(shè)計(jì)時(shí)須緊密結(jié)合道路平縱橫設(shè)計(jì)。如在道路縱斷面凹曲線低洼處、道路縱坡由陡變緩處,會(huì)出現(xiàn)水流淤積和對(duì)路基沖刷,須設(shè)置路基排水涵。
3)、若項(xiàng)目經(jīng)過大面積的耕地,影響了原有的灌溉系統(tǒng),應(yīng)布置灌溉涵,其位置和相鄰涵洞的距離需結(jié)合灌溉要求而定。
4)、改溝合并,當(dāng)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(shè)計(jì)流量小于邊溝宣泄能力,同時(shí)又不至于危害路基穩(wěn)定時(shí),可以考慮改溝合并已減少涵洞數(shù)量,降低造價(jià)。
5)、結(jié)合地址勘察資料,涵洞應(yīng)盡量避開淤泥、崩塌、滑坡或泥石流發(fā)育嚴(yán)重等不良地質(zhì)地段。如必須在此設(shè)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(yīng)注意的問題
1)涵位與路線總體設(shè)計(jì)有機(jī)配合
路線總體設(shè)計(jì)時(shí),就應(yīng)結(jié)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(shè)施形成完整的排水系統(tǒng)(下圖左)。如線路在轉(zhuǎn)彎處,路基內(nèi)側(cè)會(huì)出現(xiàn)水流匯集和變向,若采用邊溝將水引入下游,易出現(xiàn)對(duì)路基沖刷和泥沙淤積,宜在此設(shè)涵(下圖右)。
排水系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 曲線內(nèi)側(cè)設(shè)涵洞
路線縱斷面設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮涵洞立面布置,挖方段落設(shè)置涵洞,可能導(dǎo)致涵洞進(jìn)出口開挖量較大,增加涵洞出口鋪砌長(zhǎng)度或涵長(zhǎng),若將路線縱坡抬高,可有效減少涵洞土石方、涵身及進(jìn)出口工程量;涵洞設(shè)計(jì)完成后,應(yīng)結(jié)合路線總體布置,檢查路基排水系統(tǒng)能否有效將水流排除路基以外,應(yīng)特別注意路基內(nèi)側(cè)地形起伏較大填方、挖填過渡段及低凹路段是否有出現(xiàn)積水情況的可能。若有積水無(wú)法排除,此時(shí)可通過在路基內(nèi)側(cè)回填土石方將水流引入邊溝,或在低洼處設(shè)置涵洞的方法溝通路基兩側(cè)水流。
2)因地制宜,綜合考慮
山區(qū)地形復(fù)雜,山勢(shì)陡峻、溝壑多變,道路建設(shè)中,原則上應(yīng)逢溝設(shè)涵,但在地勢(shì)起伏較大的地區(qū),河溝密集,匯水面積較小,逢溝設(shè)涵并不現(xiàn)實(shí),此時(shí)應(yīng)利用山坡截水溝、邊溝、排水溝等將相鄰幾條水流導(dǎo)入同一方向,并在最低處設(shè)涵,
對(duì)一側(cè)坡面匯水面積較大,山坡雖無(wú)明顯溝壑,因山區(qū)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(shè)涵洞,以免路基內(nèi)側(cè)邊溝積水過深,漫流路面。
4. 涵洞立面布置
山區(qū)涵洞立面布置受自然溝底縱坡,進(jìn)出水口標(biāo)高,路基橫斷面形式等因素的綜合影響。當(dāng)河溝縱坡≤3%,且涵長(zhǎng)≤15m時(shí),涵洞基礎(chǔ)可水平布置,涵底鋪砌縱坡可采用1%~3%,當(dāng)河溝縱坡≥3%,≤6%時(shí),涵底鋪砌可采用與天然河溝相同的縱坡。
對(duì)于山區(qū)高填方路基,當(dāng)整個(gè)路基范圍內(nèi)都是緩坡時(shí),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(nèi)水流導(dǎo)入臨近低填方路基,可有效減少涵長(zhǎng)。當(dāng)高填方路基地面線起伏較大時(shí),可設(shè)置成邊坡涵,涵底縱坡一般≤5%,這樣可縮短涵長(zhǎng),但因涵底基礎(chǔ)置于半填半挖路基之上,易出現(xiàn)不均勻沉降,此時(shí)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(qū)陡坡涵可設(shè)置為齒狀基礎(chǔ)或臺(tái)階形基礎(chǔ)、或?qū)⒊隹谠O(shè)置為扶壁式,考慮施工陡坡涵施工難度大,基礎(chǔ)易開裂,現(xiàn)實(shí)中較少采用。
5. 洞口構(gòu)筑物的選擇
洞口設(shè)計(jì)中存在的主要問題是許多設(shè)計(jì)師機(jī)械地搬用定型圖,洞口形式選擇,不結(jié)合進(jìn)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(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真調(diào)查涵洞進(jìn)出口條件(地形、地質(zhì)、水文等條件),據(jù)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(shì)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(shí),可進(jìn)一步調(diào)整八字墻,將其擴(kuò)散角設(shè)置為零度,從而形成直墻式;一字墻適用于溝床穩(wěn)定、土質(zhì)堅(jiān)實(shí)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(jìn)口開挖大以及天然溝槽與洞口高差大時(shí),以解決路基邊溝或天然溝槽與涵洞進(jìn)口的連接。
6. 總結(jié)
山區(qū)公路涵洞的設(shè)計(jì)過程中,由于受到地形、地質(zhì)條件等眾多問題的影響,其設(shè)計(jì)難度大,這些要求設(shè)計(jì)者應(yīng)重視涵洞設(shè)計(jì)工作的重要性,涵洞結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)從地基穩(wěn)定、施工組織,原材料和投資造價(jià)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(yīng)滿足路基綜合排水,保證路基排水無(wú)死角,避免出現(xiàn)低洼積水的情況;涵洞立面及洞口形式的選擇應(yīng)保證涵洞過流平順,不得沖刷涵底、進(jìn)出口構(gòu)筑物和路基。涵洞設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合系統(tǒng)工程,設(shè)計(jì)前應(yīng)做好調(diào)查研究,掌握上述設(shè)計(jì)規(guī)律的基礎(chǔ)上,綜合考慮,設(shè)計(jì)出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的涵洞工程,減少施工過程中重大修改,保證施工進(jìn)度和路基排水的有效性。
參考文獻(xiàn):
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[3]孫家駟《公路小橋涵勘測(cè)設(shè)計(jì)》[M]人民交通出版社,2004
【關(guān)鍵詞】既有線;斜交蓋板涵;側(cè)向頂進(jìn)
1.引言
斜交蓋板涵是我國(guó)在早期鐵路設(shè)計(jì)時(shí)期較多采用的一種涵洞形式,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單整體性好,對(duì)地基不均勻沉降有較好的適應(yīng)性;蓋板可預(yù)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(shè),斜交蓋板涵的接長(zhǎng)施工也隨之出現(xiàn);對(duì)于較大孔徑(3m~6m)的涵洞,斜交蓋板涵接長(zhǎng)施工面臨著安全風(fēng)險(xiǎn)高、工期長(zhǎng)、施工難度大的特點(diǎn),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(jìn)箱涵施工技術(shù)廣泛運(yùn)用,在復(fù)雜條件下的施工技術(shù)和質(zhì)量控制的研究能滿足施工需要,在使用框架箱涵接長(zhǎng)既有鐵路斜交蓋板涵方面尚需要研究以滿足施工實(shí)際需要。
本文為滿足既有線施工實(shí)際需要,提出采用側(cè)向頂進(jìn)框架涵接長(zhǎng)既有鐵路斜交箱涵法,針對(duì)實(shí)際既有線蓋板涵工程項(xiàng)目,在施工方案比選、框架涵設(shè)計(jì)計(jì)算、施工方案比選、實(shí)施過程總結(jié)方面,對(duì)本文方法進(jìn)行探索,確保工程施工安全。
2.工程概況
石門至長(zhǎng)沙鐵路增建第二線工程在樁號(hào)K65+064.00設(shè)置一孔4.00m鋼筋混凝土斜交蓋板箱涵,箱涵結(jié)構(gòu)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(duì)該涵洞進(jìn)行接長(zhǎng),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(zhǎng)12.65m,接長(zhǎng)涵施工時(shí)需要拆除既有涵洞的翼墻及其它附屬結(jié)構(gòu),而拆除部分恰處于路基邊坡處,對(duì)路基邊坡穩(wěn)定有一定影響。涵洞接長(zhǎng)施工必須在保證營(yíng)業(yè)線行車安全及運(yùn)輸任務(wù)的前提下進(jìn)行。
3.側(cè)向頂進(jìn)框架接長(zhǎng)既有線斜交蓋板涵方案
3.1方案的構(gòu)思
常規(guī)施工方案一般先拆除既有涵洞梯形蓋板節(jié),對(duì)鐵路進(jìn)行加固,再支架現(xiàn)澆施工接長(zhǎng)部分涵洞。該方案因拆除部分蓋板,造成鐵路運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)高,現(xiàn)場(chǎng)條件使得線路加固與墻后填土施工難度大,進(jìn)而使得質(zhì)量隱患多,且工期慢,迫切需要一種安全、可行、經(jīng)濟(jì)、高效的施工方案,減少對(duì)既有線運(yùn)營(yíng)的干擾。
根據(jù)工程實(shí)際情況,提出將接長(zhǎng)后的涵洞設(shè)計(jì)修改為鋼筋混凝土框架涵,采用在距離線路一定距離的場(chǎng)地整體式現(xiàn)澆預(yù)制框架,使用側(cè)向移位頂進(jìn)方式移動(dòng)到設(shè)計(jì)位置后,完成八字墻附屬設(shè)施施工。
3.2施工程序及主要施工設(shè)備
本施工方案的總體施工順序?yàn)椋菏┕で皽?zhǔn)備──工作坑施工──涵身預(yù)制及后背制作──頂進(jìn)施工──八字墻附屬設(shè)施施工──清理施工現(xiàn)場(chǎng)。
實(shí)施本施工方案,需要框架涵預(yù)制設(shè)備、完成頂進(jìn)施工的千斤頂設(shè)備、提供頂推力的工字鋼橫梁和鋼軌頂柱。
3.3施工方案設(shè)計(jì)
根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際,將原蓋板涵修改為框架涵,其中涵身長(zhǎng)12.65m,凈跨徑4m,凈高5m,頂板厚0.4m,底板厚0.55m,側(cè)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(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)位于Ⅲ級(jí)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(nèi)摩擦角在10°~30°之間。據(jù)此,選取單位橫向涵長(zhǎng)建立平面桿系有限元模型,共60個(gè)單元,底板與側(cè)墻設(shè)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(jì)算最不利工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力,并依據(jù)規(guī)范進(jìn)行配筋。圖5的驗(yàn)算結(jié)果表明,本框架涵滿足規(guī)范要求。
為完成側(cè)向頂進(jìn),需設(shè)置頂推后背以提供反力。為傳遞框架涵頂推力,在后背設(shè)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(chǔ)的水平抗力;為保證挖孔樁的共同受力,設(shè)置鋼筋混凝土后背梁,如圖6所示。
4.方案實(shí)施與安全風(fēng)險(xiǎn)比較
4.1方案的實(shí)施
框架涵的預(yù)制中,外模采用組合鋼模板,內(nèi)模采用大面積鋼模板。外側(cè)模板用方木和鋼管支撐,內(nèi)模用碗扣式滿堂腳手架支撐。涵身混凝土分三個(gè)階段施工,先灌筑箱身底板(包括下梗肋),當(dāng)?shù)装鍙?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后,再綁扎上部鋼筋,灌筑兩側(cè)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(cè)邊墻施工接縫處預(yù)埋連接短鋼筋,同時(shí)兩邊墻施工縫相互錯(cuò)開,使之不在同一水平面上,以利于框構(gòu)承受剪力。
千斤頂?shù)牟贾靡韵潴w中心線為軸對(duì)稱設(shè)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(shè)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(xiàn)象。在框架后方離后背稍遠(yuǎn)距離處設(shè)立觀測(cè)站以觀測(cè)框構(gòu)頂進(jìn)時(shí)的中線和水平偏差;在框構(gòu)洞內(nèi)四個(gè)角上進(jìn)行高程測(cè)量,頂進(jìn)方向偏差的觀測(cè)在框構(gòu)一側(cè)的前后端各用環(huán)氧樹脂粘設(shè)一個(gè)標(biāo)尺進(jìn)行;為觀測(cè)頂進(jìn)中后背的變形情況,在后背梁兩端設(shè)立標(biāo)尺,進(jìn)行后背變形觀測(cè)。
4.2安全風(fēng)險(xiǎn)比較
按照原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工需要先拆除既有梯形節(jié),并且有一側(cè)需要拆進(jìn)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(jī)械設(shè)備拆除,難度極大,拆除后涵洞兩側(cè)無(wú)法進(jìn)行有效防護(hù),涵洞兩側(cè)路基容易坍塌,存在極大的安全隱患,嚴(yán)重威脅既有線行車安全和施工安全。
而采用側(cè)向頂進(jìn)框架法進(jìn)行斜交蓋板涵的接長(zhǎng)施工則不需要封鎖慢行點(diǎn),不需要大型機(jī)械,方案易實(shí)施,可操作性強(qiáng),安全風(fēng)險(xiǎn)低,對(duì)營(yíng)業(yè)線的運(yùn)營(yíng)和行車安全沒有威脅。
5.結(jié)束語(yǔ)
采用側(cè)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(zhǎng)施工的一大難題,施工過程中未對(duì)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(jīng)濟(jì)、合理、高效地使用該技術(shù),還需要不斷的積累施工經(jīng)驗(yàn),這樣才能更好地指導(dǎo)施工。
參考文獻(xiàn):
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[4]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60-2004).
關(guān)鍵詞:樁基布置;工藝步驟;施工要點(diǎn)
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(zhèn)與綿竹市新市鎮(zhèn)交界的石亭江上,始建于1956年春,后經(jīng)1962年、1964年、1970年、1975年擴(kuò)改建,達(dá)到設(shè)計(jì)過水流量75m3/s,加大流量81m3/s的通水規(guī)模??毓嗝娣e308.75萬(wàn)畝,同時(shí)還承擔(dān)著涵洞下游灌區(qū)部分城鎮(zhèn)居民生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境用水的輸供水任務(wù),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(guān)水文站實(shí)測(cè)洪峰流量達(dá)2710m3/s,為1933年來發(fā)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(shí)現(xiàn)對(duì)涵洞主體工程起到保護(hù)作用,減小工程河段劇烈演變的現(xiàn)狀,使涵洞上下游河床良好銜接,設(shè)計(jì)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(shè)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(chǔ)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(zhì)量控制,通過總結(jié),在文章中分析防沖槽樁基施工技術(shù)在人民渠石亭江涵洞加固治理中的應(yīng)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(gè),每孔長(zhǎng)度為20m,共計(jì)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(guān)鍵線路節(jié)點(diǎn),為滿足汛前完工的總進(jìn)度要求,必須加大施工強(qiáng)度,進(jìn)場(chǎng)后首先測(cè)量放線、基槽開挖、樁基造孔施工作業(yè),其次在鋼筋場(chǎng)制作鋼筋籠,當(dāng)樁基孔具備澆筑條件時(shí),及時(shí)進(jìn)行抗滑樁砼施工,防止塌孔。
2 鉆孔樁施工機(jī)械選用
本工程防沖槽樁基施工時(shí)間緊,工期緊迫,施工選用一臺(tái)SWD
M360F型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)作為樁基施工的主要設(shè)備,該機(jī)械施工的特點(diǎn)是造孔快,孔徑及深度等質(zhì)量控制精確,造孔不易坍塌。
3 旋挖鉆機(jī)施工工藝步驟
(1)樁位放樣、埋設(shè)護(hù)筒,放入泥漿。首先安設(shè)一段護(hù)筒。護(hù)筒直徑比樁徑大100mm即1.3m,以便鉆頭在孔內(nèi)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(jìn)壓力;(3)待鉆頭內(nèi)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(jìn)行清孔,測(cè)定深度;(5)放入鋼筋籠;(6)放入導(dǎo)管;(7)進(jìn)行第二次清孔;(8)進(jìn)行水下混凝土灌注;(9)拔出護(hù)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(nèi)加工成型,鋼筋骨架內(nèi)加焊內(nèi)撐架,用以保證足夠的剛度;(2)搭焊接頭按規(guī)范要求錯(cuò)開布置;(3)骨架橫向圓周按設(shè)計(jì)要求均勻設(shè)置保護(hù)層厚度定位鋼筋,以保證骨架定位準(zhǔn)確;(4)鋼筋籠頂端與護(hù)筒焊接,使其定位牢固,防止在灌注過程中沉降和上??;(5)因旋挖鉆機(jī)成孔速度較快,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)試2~5小時(shí)可完成一根樁的造孔,鋼筋籠在樁孔開鉆前制作完成并驗(yàn)收合格。
5 砼澆筑
砼由攪拌站拌合,汽車運(yùn)輸,導(dǎo)管泵送灌注。
(1)砼儲(chǔ)料容量按樁基第一批次砼的灌注量控制;(2)根據(jù)灌注時(shí)間,按規(guī)范要求在砼中加入減水劑和緩凝劑以加強(qiáng)砼流動(dòng)性及延長(zhǎng)初凝時(shí)間。砼連續(xù)灌注施工中間不間斷;(3)導(dǎo)管采用高強(qiáng)鋼管;(4)在整個(gè)灌注時(shí)間內(nèi),管底在砼頂面以下2m,防止泥漿及水沖入管內(nèi);(5)灌注樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5m。
6 樁基檢測(cè)
樁基灌注完成后,采用預(yù)埋聲測(cè)管進(jìn)行聲測(cè)法檢測(cè)和小應(yīng)變動(dòng)測(cè)。
7 造孔施工要點(diǎn)
(1)護(hù)筒埋設(shè)施工。護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆孔機(jī)施工的開端,護(hù)筒平面位置與豎直度準(zhǔn)確與否,護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳是否緊密、不透水,對(duì)旋挖鉆孔機(jī)成孔、成樁的質(zhì)量都有重大的影響。護(hù)筒的制作及埋設(shè)的原則:a護(hù)筒采用鋼護(hù)筒,長(zhǎng)度4m采用厚5mm的鋼板制作。連接采用多節(jié)護(hù)筒連接使用,連接形式采用焊接;b護(hù)筒內(nèi)徑1.3m;c護(hù)筒埋設(shè)深度按設(shè)計(jì)布置,護(hù)筒埋置在土層0.5m以上;d護(hù)筒頂高出施工施工地面 0.5m。
(2)泥漿。制備泥漿是旋挖鉆機(jī)能否成孔的關(guān)鍵。制漿前,應(yīng)先把粘土塊盡量打碎,在井孔外以泥漿攪拌機(jī)制成泥漿后使用。為了回收泥漿原料和減少環(huán)境污染,施工時(shí)設(shè)置泥漿循環(huán)凈化系統(tǒng)。
(3)鉆進(jìn)出渣。開鉆前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后,即可開始鉆孔施工。旋挖鉆機(jī)鉆孔施工中,泥漿為單向供應(yīng),在孔口注漿即可,與常規(guī)鉆機(jī)泥漿循環(huán)系統(tǒng)有較大的區(qū)別,部分泥漿隨筒鉆出渣而排出,損耗較大,需要隨時(shí)觀察孔內(nèi)泥漿標(biāo)高。
(4)成孔驗(yàn)收。鉆進(jìn)到位后,將孔口附近的鉆渣及泥漿等全部清除干凈。對(duì)成孔進(jìn)行驗(yàn)收,主要檢查復(fù)核護(hù)筒中心偏位及標(biāo)高、深度、孔徑、孔斜等。
8 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過精心組織,工程進(jìn)度、質(zhì)量均達(dá)到了預(yù)期效果,作為關(guān)鍵部位、關(guān)鍵控制點(diǎn)沒有耽誤整個(gè)工程的總進(jìn)度。目前,經(jīng)過汛期考驗(yàn)工程運(yùn)行正常。
參考文獻(xiàn)
[1]JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)物、施工縫、沉降縫、防水、處理方法
中圖分類號(hào):TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
為實(shí)現(xiàn)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(cái)產(chǎn)的安全。使得平改立橋(涵)施工數(shù)量增加。防止平改立涵洞不均勻沉降所以在涵洞中心設(shè)置一個(gè)整體的通縫為沉降縫;且在箱涵分節(jié)澆注施工時(shí)就會(huì)產(chǎn)生人為形成的施工縫隙。在平改立橋(涵)施工完成后,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)施工縫、沉降縫滲漏水的情況,嚴(yán)重影響平改立橋(涵)施工質(zhì)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(cè)船槽長(zhǎng)32.4m,右側(cè)船槽長(zhǎng)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(jīng)施工完畢,但發(fā)現(xiàn)右側(cè)船槽和箱體之間的沉降縫漏水,導(dǎo)致框架涵內(nèi)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(shí),振動(dòng)棒過于靠近止水帶,將止水帶推離原位,導(dǎo)致止水帶未起到止水作業(yè),出現(xiàn)漏水。
2、止水帶出現(xiàn)破裂或者損壞,出現(xiàn)漏水。
為找到原因,我架子隊(duì)在涵洞箱體兩側(cè)過渡段進(jìn)行開挖,挖至涵洞基底以下,并進(jìn)行抽水以降低涵洞外側(cè)有壓水,通過涵內(nèi)積水外漏準(zhǔn)確找到了沉降縫上的漏水點(diǎn)。然后人工將該處鑿開至止水帶位置,通過觀察,發(fā)現(xiàn)止水帶位置安放正確,但在止水帶上有一小孔,導(dǎo)致漏水,從而找到沉降縫漏水的真正原因。
預(yù)防沉降縫“滲漏水”的措施
1、在沉降縫施工時(shí)一定要將橡膠止水帶放置到正位。并且對(duì)橡膠止水帶進(jìn)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(diào)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(dòng)棒直接與橡膠止水帶接觸。
3、在沉降縫防水施工時(shí)。沉降縫要處理干凈;箱涵內(nèi)、外側(cè)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(yīng)立即在箱體外側(cè)基坑內(nèi)注滿水,做灌水試驗(yàn)。檢查沉降縫是否有漏水情況。如有漏水及時(shí)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(yīng)立即將箱體外側(cè)基坑內(nèi)水抽干。如過渡段已經(jīng)回填的,應(yīng)將過渡段進(jìn)行兩側(cè)開挖。對(duì)沉降縫漏水位置進(jìn)行處理。
1、人工將沉降縫上漏水點(diǎn)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(bǔ)位置,起到加強(qiáng)保護(hù)作用。
4、用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)完整沉降縫。
5、在沉降縫內(nèi)止水帶內(nèi)、外側(cè)均先安放一層遇水膨脹橡膠,再用彈性密封膏進(jìn)行封閉。
在過去的箱涵施工中,發(fā)現(xiàn)施工縫漏水也時(shí)有出現(xiàn)在平改立橋(涵)上。由于施工縫滲漏水嚴(yán)重威脅到涵身內(nèi)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(zhì)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(shí)。
2、混凝土分次澆注振搗施工時(shí),連接處漏振搗不夠密實(shí)或漏振。
3、防水處理不夠到位。
4、二次支模時(shí),模板加固不到位產(chǎn)生漏漿。
預(yù)防施工縫“滲漏水”的措施
1、在箱涵混凝土二次澆注前,應(yīng)對(duì)已施工完成混凝土接觸面進(jìn)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(yīng)對(duì)已施工完成混凝土接觸面進(jìn)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(gè)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(xiàn)象。
5、混凝土澆注施工時(shí)。先澆注3公分厚同標(biāo)號(hào)砂漿,防止前期澆注混凝土漿掛到鋼筋上施工縫出現(xiàn)麻面現(xiàn)象?;炷琳駬v一定要密實(shí)、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(yīng)立即將箱體外側(cè)基坑內(nèi)水抽干。如過渡段已經(jīng)回填的,應(yīng)將過渡段進(jìn)行兩側(cè)開挖。對(duì)施工縫漏水位置進(jìn)行處理。
找出施工縫漏水位置,將施工縫內(nèi)外側(cè)各切開一個(gè)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(cè)用SBS防水卷材粘貼在修補(bǔ)位置,起到保護(hù)作用。
結(jié)束語(yǔ)
上述預(yù)防和糾正箱涵沉降縫滲漏水的方法和措施,是總結(jié)了過去一些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)以及本次漯阜鐵路增建二線DIK55+742.3框架涵發(fā)現(xiàn)施工縫、沉降縫滲漏水后采取的措施??偟膩碚f要作到先預(yù)防和主動(dòng)預(yù)防,將隱患消滅在萌芽之中。關(guān)于施工縫、沉降縫滲漏水的處理和預(yù)防方法還是要在今后的實(shí)踐中還需不斷摸索,不斷總結(jié),創(chuàng)造更有效的技術(shù)。
參考文獻(xiàn):《漯河至阜陽(yáng)增建二線電氣化鐵路工程圖紙》
《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》(TB10002.1-2005)
關(guān)鍵詞:混凝土管涵;施工順序;質(zhì)量措施
公路工程在經(jīng)過河流、過道時(shí),通常設(shè)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(duì)管涵施工進(jìn)行探討有一定意義。
1 施工準(zhǔn)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(dāng)位置進(jìn)行保護(hù)。據(jù)此進(jìn)行涵洞的施工放樣。
1.2 根據(jù)放出的軸線與現(xiàn)行的排灌系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核對(duì),如有涵洞位置、標(biāo)高與設(shè)計(jì)意圖不相符的地方立即上報(bào)監(jiān)理工程師。待經(jīng)有關(guān)部門批復(fù)后方可進(jìn)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(zhǔn)點(diǎn),以此進(jìn)行施工標(biāo)高的測(cè)量和復(fù)核[1]。
1.4 如果涵洞所在位置處在現(xiàn)有排灌水系處,應(yīng)將原有水系進(jìn)行改道或必要時(shí)進(jìn)行圍堰處理,采用草袋進(jìn)行圍堰,然后進(jìn)行基坑開挖和清淤。
1.5 做好原材料的檢測(cè)及臨時(shí)用電準(zhǔn)備工作、組織機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。
2 測(cè)量放樣
在基坑開挖前,精確定出圓管涵軸線控制樁并報(bào)驗(yàn)測(cè)量監(jiān)理工程師進(jìn)行檢驗(yàn)。
3 基坑開挖:
3.1 基坑開挖采用人工或人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行,挖方邊坡采用1:0. 5(如基坑坑壁牢固可將坡度適當(dāng)放大),從基坑中挖出的素土按指定的地點(diǎn)進(jìn)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(shí)將滲水排除。
3.4 開挖深度嚴(yán)格按設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行控制,如在施工過程中進(jìn)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(shí),其施工方法為先將砂墊層灑水至飽和狀態(tài),然后將砂墊層滲流水從集水坑中抽出使砂墊層達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。
5管基砼澆注
5.1 砂墊層填至設(shè)計(jì)標(biāo)高施工完畢后,應(yīng)在其上精確放樣立模后進(jìn)行管基第一層砼和端墻基礎(chǔ)砼的澆注,砼采用拌和站集中拌和,使用溜槽進(jìn)行澆注,采用插入式振搗器進(jìn)行振搗,在振搗密實(shí)后用木抹子仔細(xì)找平,此時(shí)注意用3CM厚木板按每6米設(shè)置一處沉降縫且必須與日后施工混凝土管節(jié)接逢對(duì)齊,在混凝土終凝后及時(shí)將木板抽出并用中粗砂將沉降縫填塞滿[2]。
5.2 施工時(shí)管底以下管基砼澆注標(biāo)高比設(shè)計(jì)管底標(biāo)高低2CM左右。
5.3 在圓管涵管節(jié)安裝前安排專人對(duì)已施工完畢的管底以下管基砼進(jìn)行鑿毛處理。
6 管節(jié)安裝
6.1 安裝管節(jié)前,先在砼面上精確放出涵洞的中心線及軸線,并測(cè)放出每一節(jié)管的接頭位置。安裝時(shí)以此作為控制每一管節(jié)的具置。施工放樣時(shí),必須注意管涵的全長(zhǎng)與管節(jié)的配置以及洞口端墻的精確位置。
6.2 采用吊車或裝載機(jī)從涵洞中心向兩端進(jìn)行安裝,吊裝時(shí)注意保護(hù)管節(jié)端頭不被鋼絲繩損壞。管節(jié)平穩(wěn)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(dòng)混凝土管并適當(dāng)調(diào)整墊塊直至兩管整齊對(duì)接,并注意兩管接頭處內(nèi)側(cè)管底平順、不錯(cuò)臺(tái)。
6.3 沉降縫處管縫處理措施
兩管節(jié)之間縫寬為1~1.5CM,在兩管節(jié)對(duì)接完成后,設(shè)置防水層[3],防水層寬為15CM其設(shè)置方法為:先在兩管節(jié)縫寬內(nèi)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(duì)接。
7 剩余管基砼的澆注
管節(jié)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(qū)砼充分密實(shí)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(cè)各8CM范圍內(nèi)混凝土管表面進(jìn)行刷毛處理,刷毛完畢后用1:3的水泥砂漿進(jìn)行抹帶,管口內(nèi)砂漿勾縫。抹帶完成后及時(shí)灑水養(yǎng)生。并在涵管的整個(gè)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(jié)安裝、抹帶完畢后,進(jìn)行涵洞端墻及帽石的支模工作,其模板采用組合鋼模,用對(duì)拉、外加斜支撐方式進(jìn)行加固,模板支撐完畢后進(jìn)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(shí)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(shí)自檢,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。砼澆筑時(shí)按照一定的厚度、順序、方向分層澆筑。砼澆筑時(shí)其分層厚度不得超過30 Cm,且應(yīng)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(dòng)器,其移動(dòng)間距不應(yīng)超過振動(dòng)器作用半徑的1.5倍,與側(cè)模保持5~10cm的距離,每一處振運(yùn)完畢后,應(yīng)邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒,振動(dòng)過程中避免觸碰模板,對(duì)某一振動(dòng)部位必須振動(dòng)到該部位砼密實(shí)為止,砼澆筑完畢后及時(shí)對(duì)砼表面進(jìn)行修整抹平[4]。
10 回填
10.1 砼強(qiáng)度及砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后可進(jìn)行回填,采用5%灰土在涵洞兩側(cè)對(duì)稱分層填筑,回填范圍為涵洞洞身兩側(cè)不小于兩倍孔徑范圍,在靠路基填土一側(cè)按1:0.5邊坡開挖向上形成臺(tái)階狀。
10.2 回填時(shí)采用行走式夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí),每層填土厚度不超過15cm。壓實(shí)度達(dá)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(hào)漿砌片石,在基底平面平整夯實(shí)后即可進(jìn)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(yīng)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(rùn),表面如有泥土、水銹,應(yīng)清洗凈干凈,砂漿應(yīng)有良好的和易性,隨拌隨用,已凝結(jié)的砂漿不得使用。
11.5 采用漿砌片石進(jìn)行洞口鋪砌及截水墻砌筑時(shí),石塊應(yīng)相互咬接,砌縫砂漿飽滿,砌縫寬度40mm~70mm。進(jìn)行洞口鋪砌時(shí)注意其頂面標(biāo)高、平整度及順直度。
11.6 砌筑上層石塊時(shí),應(yīng)避免振動(dòng)下層砌塊。砌筑工作中斷后恢復(fù)砌筑時(shí),已砌筑的砌層表面應(yīng)加以清掃和濕潤(rùn)。
11.7 較大的石塊應(yīng)用于下層,安砌時(shí)應(yīng)選取形狀有尺寸較為合適的石塊,尖銳突出部分應(yīng)清除。豎縫較寬時(shí)應(yīng)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(yǎng)生7~14d,養(yǎng)護(hù)期間避免碰撞、振動(dòng)或承重。
11.8 漿砌片石用砂漿嚴(yán)格按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的配合比進(jìn)行拌制。
參考文獻(xiàn)
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[3] GB/T50315-2011.砌體工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土涵管 設(shè)計(jì) 垂直土壓力 計(jì)算方法
中圖分類號(hào): TV331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jìn)口翼墻、洞身、控制閘、出口消能防沖等部分構(gòu)成。圖1系筆者設(shè)計(jì)的湘江流域某縣城堤防穿堤涵洞布置圖。
涵洞的設(shè)計(jì),包括涵洞本身和進(jìn)出口連接建筑物、控制閘等部分,如何合理的進(jìn)行總體布置,選擇結(jié)構(gòu)形式和正確的荷載及結(jié)構(gòu)計(jì)算方法,是涵洞設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。下面就我們近幾年在大堤穿堤涵洞設(shè)計(jì)中的主要技術(shù)問題作一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。
一、關(guān)于涵洞形式的選擇和工程布置中的有關(guān)問題
1、涵洞形式的選擇
根據(jù)涵洞正常運(yùn)行時(shí)是否承受內(nèi)水壓力,通常分為壓力涵洞和無(wú)壓涵洞;根據(jù)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(nèi)水壓力最有利,通常在壓力涵洞設(shè)計(jì)時(shí)使用。由于圓形涵洞現(xiàn)澆施工時(shí),不僅模板制作相對(duì)較復(fù)雜,且澆筑混凝土?xí)r,下半部不易密實(shí),難以保證質(zhì)量。對(duì)于無(wú)壓涵洞,選擇箱型涵洞,對(duì)地基承載能力要求低,施工方便,質(zhì)量容易保證,因此,在城市防洪工程中,對(duì)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(jìn)出口型式選擇
涵洞進(jìn)口,根據(jù)進(jìn)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(jìn)口水頭損失相對(duì)較小,應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用。對(duì)于涵洞出口,一般應(yīng)按底流消能形式設(shè)計(jì)消能防沖建筑物,必要時(shí)還需設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)防沖能力的泄水渠道。
3.關(guān)于進(jìn)出口閘門的布置
對(duì)于穿堤涵洞,當(dāng)外河水位高于內(nèi)河水位時(shí),內(nèi)河的水無(wú)法從涵洞排出,因此需設(shè)閘門關(guān)閉。內(nèi)河(堤垸內(nèi))的積水改由排水泵站抽排。涵洞的閘門布置在涵洞出口、進(jìn)口均可。過去的設(shè)計(jì),一般將閘門布置在涵洞出口,這樣當(dāng)閘門關(guān)閉后,涵洞內(nèi)不承受內(nèi)水壓力,或只承受很小的內(nèi)水壓力,對(duì)涵洞的安全有利,但一般要修建較高的閘門啟閉機(jī)臺(tái),同時(shí)要修建通往啟閉機(jī)臺(tái)的交通橋。將閘門建在進(jìn)口,啟閉機(jī)臺(tái)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(guān)閉后,涵洞內(nèi)承受由外河高水位形成的內(nèi)水壓力,對(duì)于涵洞和堤防的安全是不利的。早在上世紀(jì)60年代,株洲市在湘江地方建設(shè)中,就設(shè)計(jì)了一種豎軸“自關(guān)式”閘門,這種閘門,涵洞泄水時(shí)自動(dòng)開啟,不像拍門那樣,開啟需較大的水頭損失。當(dāng)外河水位高時(shí),如果閘門安裝得當(dāng),可以自動(dòng)關(guān)閉,即使由于某些因素不能自關(guān),也只需稍用力鉤一下就可關(guān)閉,在株洲市縣得到廣泛應(yīng)用。但是,如果堤身外坡出現(xiàn)孔洞,照樣會(huì)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(guān)閘門完好無(wú)損,但涵洞出口處堤防邊坡穿孔,洞身?yè)p壞,洪水倒灌,經(jīng)搶救無(wú)效,最終導(dǎo)致大堤決口,使當(dāng)時(shí)剛開發(fā)不久的株洲市河西大部分城區(qū)被淹,不僅造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)給當(dāng)?shù)鼐用竦纳钤斐珊艽笥绊?。因此,近幾年我們?cè)诘谭兰庸坦こ痰暮丛O(shè)計(jì)中,除在出口安裝自關(guān)式豎軸閘門外,在堤垸內(nèi)涵洞進(jìn)口,還設(shè)計(jì)了提升式鋼平面閘門。采用這種布置方案,出口豎軸“自關(guān)式”閘門出現(xiàn)故障,不能有效關(guān)閉或涵洞進(jìn)口段出現(xiàn)險(xiǎn)情,外河洪水經(jīng)涵洞倒灌時(shí),關(guān)閉涵洞進(jìn)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(xiǎn),可以做到萬(wàn)無(wú)一失。豎軸“自關(guān)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(guān)式”豎軸閘門,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,免去出口提升閘門高聳的啟閉臺(tái)框架和工作橋,所節(jié)省的工程投資,足以彌補(bǔ)涵洞出口自關(guān)閘門的造價(jià)。由于外河中沒有高聳的啟閉臺(tái)和工作橋,不僅使河岸有更好的景觀效果,同時(shí),河床中沒有啟閉臺(tái)阻水,使河道中水流更為順暢。
圖2 豎軸自關(guān)式閘門示意圖
二、鋼筋混凝土涵管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,在涵洞設(shè)計(jì)時(shí),我們沿長(zhǎng)度方向每15~20m設(shè)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(shí)涵洞不破壞,同時(shí),又不使容易造成漏水隱患的分縫太多。應(yīng)該指出的是,在工程實(shí)際中,可能出現(xiàn)沿涵洞長(zhǎng)度方向地基不一致的情況,此時(shí),需在地基變化處加設(shè)變形縫。此外,涵洞進(jìn)出口閘室,由于自重和承受的外荷載不同,均需設(shè)變形縫與涵洞分開。
對(duì)于分縫處的止水,通常有埋設(shè)止水片(帶)和在洞內(nèi)表面用環(huán)氧樹脂粘貼或預(yù)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(yōu)點(diǎn)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(jié)涵洞兩端做成相當(dāng)于橡膠板厚度的凹槽,使布筋和施工變得比較復(fù)雜。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中推薦使用埋設(shè)止水片(帶)的止水方式??紤]到穿堤涵洞埋深一般較大,出現(xiàn)問題時(shí)翻修困難,根據(jù)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(jì)算方法的采用
進(jìn)行涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),首先必須計(jì)算荷載。鋼筋混凝土涵管屬于剛性管道,根據(jù)敷設(shè)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(nèi)外水壓力、涵身自重和填土上的活荷載等。
對(duì)于上埋式和溝槽較寬(按溝埋式計(jì)算出的土壓力較按上埋式計(jì)算的土壓力大)的溝埋式管道,其水平土壓力、內(nèi)外水壓力、管身自重和填土上活荷載的計(jì)算方法,各種書籍資料中比較統(tǒng)一,而對(duì)于垂直土壓力的計(jì)算,在有關(guān)書籍中,存在兩種方法。本文僅就兩種計(jì)算方法的應(yīng)用談一點(diǎn)自己的認(rèn)識(shí)。
⑴只計(jì)算管頂?shù)奶钔林亓?/p>
在一部分書籍資料中,不分涵洞是上埋式還是溝埋時(shí),每1m長(zhǎng)管道管頂上的垂直土壓力按下式計(jì)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?shù)奶钔林亓砍艘砸粋€(gè)大于1的系數(shù)
大量的書籍資料中,考慮到涵管本身的剛度和兩側(cè)填土的剛性不同,在填土的壓實(shí)過程中,涵管頂部的填土和涵管兩側(cè)的填土之間產(chǎn)生相對(duì)變形;涵管底部的地基和涵管兩側(cè)的地基的沉陷量亦不相同,涵管的剛度大于兩側(cè)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(cè)土層的沉陷量較管頂上部土層的沉陷量為大,兩側(cè)土層對(duì)管頂上部土層將產(chǎn)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(gè)大于1的系數(shù),這樣,每m長(zhǎng)管管道上的鉛直土壓力按下式計(jì)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(shù),
原水利部北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院編《農(nóng)村小型水電站講義(1958年7月北京第一版)》,華東水利學(xué)院、大連工學(xué)院、西北農(nóng)學(xué)院編1974年版《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》下冊(cè),1984年版《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第8卷等書籍中,對(duì)于上埋式涵洞(管)的荷載計(jì)算方法,均采用本公式。關(guān)于系數(shù),其影響因素較多,如填土高度、土壤性質(zhì)、施工方法等,工程實(shí)踐中一般查相關(guān)的圖表選取。1984年版《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第8卷第40章介紹,對(duì)于剛性涵洞可按下表選用。
表1系數(shù)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(duì)值的影響,根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》介紹,對(duì)于一般水工涵洞設(shè)計(jì),可以滿足要求,因此,在工程設(shè)計(jì)中,普遍采用。
目前設(shè)計(jì)實(shí)踐中,不同的設(shè)計(jì)人員往往采用不同的計(jì)算方法。從上述表中可以看出,根據(jù)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(jì)算,有時(shí)涵管(洞)內(nèi)力可能比采用第1種方法計(jì)算結(jié)果大很多,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸和配筋相對(duì)較大。筆者認(rèn)為,第2中方法考慮的因素比較全面,是偏于安全的。對(duì)于比較重要的涵洞,如水庫(kù)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(shè)計(jì)的溝埋式涵洞,均應(yīng)采用第2種方法計(jì)算垂直土壓力,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。雖然以前有少數(shù)工程采用第一種方法設(shè)計(jì)暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)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(dá)到設(shè)計(jì)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(dá)不到設(shè)計(jì)要求,雖在短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞等明顯的問題,但將大大縮減結(jié)構(gòu)使用壽命,甚至因滲水對(duì)周圍填土產(chǎn)生侵蝕而出現(xiàn)險(xiǎn)情。這類涵洞,失事后可能造成嚴(yán)重后果,甚至對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失,而且翻修時(shí)工程量很大,設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待。對(duì)于溝埋式管道,當(dāng)土質(zhì)情況允許時(shí),應(yīng)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(xiàn)需按上埋式管道設(shè)計(jì)的情況,以節(jié)省工程投資。但土質(zhì)較差,開挖邊坡不能太陡,經(jīng)分析必須按上埋式管道計(jì)算方法設(shè)計(jì)時(shí),仍應(yīng)按第2種方法計(jì)算管頂土壓力,進(jìn)行涵管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
結(jié)束語(yǔ)
涵洞設(shè)計(jì)在水利樞紐工程中占有不可小視的地位,涵洞的質(zhì)量好壞將直接影響整個(gè)工程的安全。設(shè)計(jì)中牽涉的問題很多,本文是筆者在工程設(shè)計(jì)中,對(duì)涵洞設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)中常見問題進(jìn)行的分析、總結(jié)和比較。我們根據(jù)上述原則設(shè)計(jì)的涵洞,運(yùn)行情況良好,沒有出現(xiàn)問題,但并不代表設(shè)計(jì)是先進(jìn)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(nóng)村小型水電站講義(上卷第二分冊(cè))》水利部北京勘測(cè)設(shè)計(jì)院水電組編,1958年7月北京第一版
2.《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》,華東水利學(xué)院、大連工學(xué)院、西北農(nóng)學(xué)院編,建筑工業(yè)出版社1974年10月北京第1版,1975年7月第2次印刷
關(guān)鍵詞:公路工程施工;關(guān)鍵部位;技術(shù)分析
公路工程的建設(shè)對(duì)于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重意義,能夠有效的緩解經(jīng)濟(jì)的發(fā)展壓力。因此,涌現(xiàn)出了大量的道路工程建設(shè)。在實(shí)際的工程施工過程中,關(guān)鍵部位的施工對(duì)工程的整體質(zhì)量具有直接的影響,只有不斷的加強(qiáng)公路工程中,關(guān)鍵部位的施工技術(shù)控制,才能有效的提高公路工程的質(zhì)量。通過來說,公路工程中所涉及的工作內(nèi)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(jìn)行施工,是公路工程施工質(zhì)量的根本保證。
一、公路工程中施工關(guān)鍵部位的確定的原則分析
在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)工作人員想要加強(qiáng)對(duì)于關(guān)部位施工,首先應(yīng)該積極的進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的確定,只有這樣才能找準(zhǔn)關(guān)鍵部位,有針對(duì)性進(jìn)行施工,才能保證良好的公路質(zhì)量。通常來說,關(guān)鍵部位確定的原則主要包括了:
(1)所謂的公路工程關(guān)鍵點(diǎn)施指的是的一些薄弱的施工環(huán)節(jié)以及一些重要的施工項(xiàng)目,相關(guān)施工部門應(yīng)該積極的加強(qiáng)控制。
(2)加強(qiáng)對(duì)施工過程中,施工設(shè)備、施工材料、工程質(zhì)量、工程成本等影響因素的控制,是公路工程施工質(zhì)量替身的根本保證。
(3)積極的對(duì)施工過程中所采用的一些新材料以及新技術(shù)進(jìn)行控制。
(4)加強(qiáng)對(duì)施工過程中,容易出現(xiàn)忽視的工作進(jìn)行控制。
另一方面,在實(shí)際的工程施工中,關(guān)鍵點(diǎn)不是一成不變,它具有一定的靈活性,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的依據(jù)實(shí)際情況確定關(guān)鍵部位,及時(shí)的采取有效的措施[1]。
二、公路工程關(guān)鍵部位質(zhì)量的有效措施分析
在實(shí)際的施工過程中,公路工程施工過程中,關(guān)鍵部位施工質(zhì)量控制一般能夠分為以下幾點(diǎn):
(1)施工原材料的質(zhì)量控制
在實(shí)際的施工前,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極加強(qiáng)對(duì)于施工原材料的采購(gòu)工作,在實(shí)際的施工材料采購(gòu)工作中,相關(guān)的采購(gòu)工作人員應(yīng)該積極的對(duì)相關(guān)的材料進(jìn)行審核,主要包括使用材料的質(zhì)量、規(guī)格等,杜絕使用不合格的材料,只有保證了材料的質(zhì)量,才能保證良好的工程質(zhì)量。
(2)施工關(guān)鍵部位的測(cè)試
施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的對(duì)工程的原始基點(diǎn)、質(zhì)量控制點(diǎn)以及導(dǎo)線點(diǎn)。同時(shí),相關(guān)工作人員還應(yīng)該積極的加強(qiáng)對(duì)于相關(guān)儀器的使用,只有保證了相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,才能有效的提高公路工程的施工質(zhì)量[2]。
(3)路基工程的是施工要點(diǎn)
路基的施工質(zhì)量是整個(gè)工程質(zhì)量的根本保證,所以,在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的加強(qiáng)度以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制:第一:在施工之前,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的加強(qiáng)對(duì)斷面的測(cè)量以及施工放樣;第二:嚴(yán)格按照相關(guān)的施工要求度路基進(jìn)行處理,保證后續(xù)工作能夠有效開展;第三;加強(qiáng)對(duì)路基施工材料的控制以及路基施工過程中含水量和土質(zhì)的密度都符合相關(guān)的施工需求。
(4)積極的混凝土的攪拌進(jìn)行控制
在實(shí)際的施工過程中,混凝土的質(zhì)量對(duì)于公路工程的質(zhì)量具有直接的影響。在混凝土的攪拌過程中,基本上不會(huì)出現(xiàn)什么問題。在運(yùn)輸過程只能,相關(guān)工作人員已改采取有效的措施,避免離析現(xiàn)象的出現(xiàn)[3]。
三、公路工程中關(guān)鍵部位施工技術(shù)分析
1.路面施工技術(shù)分析
在實(shí)際是施工過程中,公路路面是整個(gè)工程質(zhì)量的重要體現(xiàn)。整個(gè)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(shù)也應(yīng)該具有一定的特殊性。通常來說, 在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的按照相關(guān)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(guān)工作人員在墊層施工時(shí),應(yīng)該積極的在路基上鋪設(shè)一些合適的施工材料,能夠有效的加強(qiáng)對(duì)路基的保護(hù)。另外,對(duì)于墊層的施工,相關(guān)工作人員應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的施工程序進(jìn)行施工,積極的對(duì)相關(guān)的材料進(jìn)行控制,保證含沙量的合理性。在路面底基層施工時(shí),相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的對(duì)底基層進(jìn)行合理配置,嚴(yán)格按照相關(guān)的比例進(jìn)行配置, 只有這樣才能保證良好的施工質(zhì)量。在路面基層施工過程中,相關(guān)工作人員也應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)施工材料的配置,保證其科學(xué)性。在實(shí)際的公路工程施工過程中,路面面層施工是整個(gè)路面是施工質(zhì)量的根本,所以,在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)相關(guān)施工材料的攪拌力度,保證其合理性,同時(shí)還要避免材料凝結(jié)度較低,才能保證良好的施工質(zhì)量[4]。
2.路基的施工要點(diǎn)分析
通常來說,路基施工技術(shù)主要包括了幾點(diǎn):(1)在路基施工之前,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的依據(jù)實(shí)際情況,積極的對(duì)路基施工進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)于其中存在的問題積極的進(jìn)行研分析,制定合理的措施。并且,還要對(duì)相關(guān)的施工方設(shè)備進(jìn)行控制。(2)積極的加強(qiáng)路基施工技術(shù)的選擇。在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)的施工狀況具有一定的突發(fā)性,所以,相關(guān)的施工人員應(yīng)該積極的依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的情況選擇合適的施工技術(shù)。(3)相關(guān)施工人員應(yīng)該積極的明確施工過程中的一些要求標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于出現(xiàn)問題應(yīng)該按照相關(guān)的要求及時(shí)的采取措施,才能保證良好的路基施工質(zhì)量。(4)加強(qiáng)對(duì)于路基填筑技術(shù)應(yīng)用。在實(shí)際的路基施工中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的對(duì)相關(guān)的材料進(jìn)行控制,并且,還要加強(qiáng)對(duì)水分的控制,能夠有效的避免路基為題的出現(xiàn),提高公路工程的質(zhì)量[5]。
3.橋梁施工技術(shù)分析
在實(shí)際的工程建設(shè)過,都會(huì)遇到喝多溝壑,只有積極的進(jìn)行橋梁的建設(shè),才能保證相應(yīng)的施工繼續(xù)進(jìn)行。在橋梁建設(shè)過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的依據(jù)實(shí)際情況選擇合適的橋梁施工工藝。另外,還要積極的加強(qiáng)對(duì)于橋梁施工材料的控制,只有這樣才能滿足工程整體的質(zhì)量要求。還應(yīng)該積極的加強(qiáng)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的選擇,是橋梁施工中的重要工作內(nèi)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(jié)構(gòu)是橋梁質(zhì)量的根本保證。
4.涵洞施工技術(shù)分析
在實(shí)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(qiáng)涵洞施工十分必要。涵洞的施工內(nèi)容主要包括了對(duì)涵洞內(nèi)容的確定、保證涵洞的跨度能夠滿足相關(guān)的施工要求等。相關(guān)工作人員在施工過程中,首先應(yīng)該積極的加強(qiáng)對(duì)于涵洞類型的確定,保證其整體性。然后在依據(jù)實(shí)際情況,積極的對(duì)涵洞的施工方案進(jìn)行確定。另外,在施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的對(duì)涵洞的堅(jiān)固性進(jìn)行考慮,才能有效的提高公路工程的施工質(zhì)量。
四、總結(jié)
綜上所述,公路工程施工過程中,積極的加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量進(jìn)行控制十分重要,是公路工程質(zhì)量保證。所以,在實(shí)際的施工過程中,相關(guān)工作人員應(yīng)該積極的依據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施,才能提高對(duì)關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量,保證整個(gè)公路工程的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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