108钢管桩的垂直度要求是多少
钢管桩施工记录上垂直度1%的意思是:桩总长度的1%,垂直度允许偏差,测量时候在桩头上上加水平尺,经纬仪测。钢管桩,由钢管、企口榫槽、企口榫销构成,钢管直径的左端管壁上竖向连接企口槽,企口槽的横断面为一边开口的方框形,在企口槽的侧面
(1)施工程序
针对隧道与暗河正交的特点,制定暗河段施工程序:
设置横洞清除隧道拱顶以上暗河堆积体→铺底→修筑引水渠→设置挡水坝→隧道范围分区钻孔注浆→注浆钢管桩→设置逃生通道→隧道开挖支护→基底钢管桩加固→二次衬砌
五爪观隧道暗河段施工方案如图10-88。
图10-88 五爪观隧道暗河段施工方案图
(2)堆积体清除
在隧道进口左侧45 m处设置横洞直达暗河溶腔,横洞断面4.5 m×4.6 m(宽×高),通过横洞清除岩溶大厅内隧道拱顶以上堆积体。横洞全长277 m,纵坡12.2%,与Ⅰ线隧道间距35~45 m。横洞内每60m设一处会车道。
在堆积体清除过程中,边清除边对岩溶大厅进行锚网喷防护,锚杆长度4~6 m,喷射C20混凝土10cm,钢筋网采用ϕ8mm钢筋,网格间距20cm×20cm,局部位置架设I16钢架。堆积体清除至隧道拱顶以上50cm。
隧道施工完成后,采用M7.5浆砌片石封堵横洞洞口,封堵厚度5 m。
(3)铺底
堆积体清除到设计标高后,将暗河水流导向小里程端。首先对基底较大的岩溶裂隙采取C20混凝土灌注嵌补,然后分段施做C30钢筋混凝土底板,底板厚50cm。底板由暗河上游向下游施做成1.5%的排水横坡。在钢筋混凝土底板上按设计预留注浆孔。
(4)引水渠
在底板上修筑引水渠,将暗河明水由岩溶大厅上游集中引排至下游。引水渠采取钢筋混凝土浇筑,水渠宽5 m、高1.5 m、厚0.4 m。
(5)挡水坝
通过对引水渠水量和五爪观水电站水量进行测量、对比,证明暗河水约有80%为明流,20%为潜流。为确保隧道范围暗河堆积体注浆加固效果,在暗河上游狭窄处设置挡水坝。挡水坝和上游两端岩壁形成密闭结构,以起到对潜流水的截挡作用。
挡水坝基础原拟采用ϕ1m钻孔桩,但经国内多家专业施工单位现场勘察,认为在以巨型块石为主的堆积体中实施钻孔桩难度极大,因此,现场采取5m厚注浆钢管桩挡水帷幕。
挡水坝基础注浆孔设计三排,梅花型布置,注浆孔间距1.5 m×1.5 m,深度10~22 m(进入基底基岩1 m),注浆孔直径ϕ110mm。
注浆材料采用普通水泥-水玻璃双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比0.6∶1~0.8∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3~1∶0.4、水玻璃浓度35Be′。浆液凝胶时间30sec~1min。
注浆采取前进式分段注浆,每次注浆段长3m。注浆顺序先外排、后中间,跳孔分序进行。注浆采取定压控制,注浆终压2~3MPa。每个注浆孔注浆完成后,下入ϕ108mm钢管桩并进行注浆。
挡水坝基础施作完成后,采用地质雷达进行探测,探测图形如图10-89。由图来看,基础无明显空洞和富水区,同时,经对引水渠水量和五爪观水电站水量进行对比,经过对基础处理后潜流水量基本没有,因此,采用注浆加固和注浆钢管桩处理挡水坝基础效果良好。
图10-89 挡水坝基础地质雷达测试图
在挡水坝基础完成并经效果检查后,在挡水坝基础上修筑挡水墙,挡水墙嵌入两侧基岩0.5 m。挡水墙与引水渠连接,从而使暗河潜水完全成为明水,汇集后由上游排至下游。
(6)隧道范围钻孔注浆
1)注浆设计。对隧道范围,以及隧道边墙外6 m和隧道底部堆积体进行注浆加固。为确保注浆加固效果,浆液扩散半径取1.2 m,注浆孔梅花型布置,注浆孔间距2 m×2 m,注浆孔深度10~22 m(进入基底基岩1 m),注浆孔直径ϕ110mm。
2)注浆控制原则。在岩溶暗河堆积体中进行注浆加固,目前国内外尚无可靠的资料借鉴,为确保注浆加固效果,注浆采取以下三个控制原则:
①分区管理原则:根据工程需要和便于现场钻孔注浆管理,分三个区进行钻孔注浆。一区为引水渠区,对引水渠区注浆完成后修筑引水渠。二区为大里程区(引水渠向大里程方向),三区为小里程区(引水渠向小里程方向)。
②约束-发散性注浆原则:首先对暗河上、下两游两排注浆孔进行注浆,实现约束性注浆区域,然后对中部其它注浆孔进行发散性注浆,以提高注浆加固效果。
③定量、定压相结合原则:注浆孔注浆分两序孔进行,一序孔为单号注浆孔,二序孔为双号注浆孔,对一序孔进行定量注浆,以提高其扩散范围,二序孔进行定压注浆,从而提高注浆加固密实度。
3)注浆材料。对于暗河上、下游两排注浆孔,为了控制注浆扩散区域,采用普通水泥-水玻璃双液浆,浆液配比为:水泥浆水灰比0.6∶1~0.8∶1、水泥浆与水玻璃体积比1∶0.3~1∶0.4、水玻璃浓度35Be′,浆液凝胶时间30sec~1min。其余中部孔位采用普通水泥单液浆,浆液配比为:水灰比0.6∶1~0.8∶1。
4)注浆参数。现场注浆参数见表10-31。
表10-28 注浆参数表
注浆量计算公式:
地下工程注浆技术
式中:Q 为总注浆量(m3);R 为浆液扩散半径(m),取1.2 m;h 为注浆分段长度(m),取3~5 m;n为地层空隙率,取0.4;α为地层浆液填充率(%),取90%;β为浆液损失率(%),取20%。
计算得:Q=5.9~9.8 m3,取Q=6~10m3,即2 m3/m。
5)注浆结束标准。
①所有注浆孔均进行了注浆,无漏注现象。
②一序孔达到设计的注浆量。
③二序孔达到设计注浆终压时,注浆速度不得大于5~10L/min。
④采用地质雷达进行注浆效果检查,无注浆盲区存在;洞内采取超前探孔钻探,检查孔涌水量小于0.2L/(m·min);测试注浆后地层渗透系数应≤10-4~10-5cm/s。
6)注浆工艺。注浆采取分段前进式注浆工艺,每次钻孔注浆段长3~5 m。
7)注浆机械。在堆积体中注浆,地层空隙率大,吸浆能力强,为有效地控制注浆扩散范围,加快注浆进度,应采用大流量(流量大于100L/min)注浆泵,现场采用 ZJB(BP)-30A型注浆泵进行注浆取得了较好的注浆控制效果。
(7)注浆钢管桩
在钻孔注浆结束后,对隧道开挖轮廓线外左右两侧各一排孔下入ϕ108mm钢管并进行注浆,从而形成注浆钢管桩墙,以保证隧道开挖时边墙的稳定。钢管桩注浆采用普通水泥单液浆,浆液水灰比为0.6∶1~0.8∶1 ,注浆时采取定压控制,注浆终压2MPa。
(8)逃生通道
为了保证暗河段施工过程中出现意外时人员逃生安全,在接近暗河段的DK49 +246处设置逃生通道。逃生通道与线路交角52° ,与横洞相交于HDK0+240。逃生通道断面为2.4 m×2.7 m,坡度35.6%,长42.2 m。隧道竣工后,逃生通道两端口采用M7.5浆砌片石封堵,厚2m。
(9)开挖支护
暗河段采用短台阶余留核心土人工开挖,超前支护采用ϕ42mm小导管,小导管长4 m,环向间距0.2 m,纵向间距2.5 m。初期支护采用I18钢架,间距1榀/0.5 m。施工中设置I16临时仰拱,临时仰拱间距1 m。
基底采用ϕ76mm注浆钢管桩加固。钢管桩梅花型布置,间距1 m×1 m,钢管桩进入基底基岩不小于1 m。注浆采用普通水泥浆,浆液配比为:水灰比0.6∶1~0.8∶1。注浆采取定压控制,注浆终压2~3MPa。
暗河段采用C30钢筋混凝土衬砌,衬砌厚度45cm。防水板采用EVA卷材(加无纺布),施工缝间采用橡胶止水带。
一、锚杆框架梁喷混植生护坡
1.1技术要求
框架梁采用菱型布置,节点间距4.0m,框架内喷混植生防护。
框架梁锚杆采用φ32HRB335螺纹钢制作,锚杆间距4m,垂直于坡面施作。锚头用弯沟与框架梁主筋焊接,支架与锚杆焊接。框架梁锚杆钻孔直径110mm,采用M30 水泥砂浆灌注,注浆压力不小于0.4MPa。框架梁采用C30砼现场立模施工,当分段施工时预留钢筋,连接面按施工缝处理
框架内采用喷混植生防护,喷混植生锚杆分为主锚和辅锚,主锚采用φ16HRB335,长2m。辅锚采用φ12HPB235(I级),长1m。锚杆一端设置弯钩,其端部15cm及弯钩涂防锈油漆。喷混植生锚杆钻孔直径φ49mm。
地下水发育时,间隔4m交错设置φ49PVC管仰斜泄水孔,孔深0.6m。
挂金属网时拉紧网,网间用铁丝连接,并采用不同厚度的砼垫块来调节,使金属网与坡面保持在3~6cm。
种植混凝土基材由风化砂、有机肥、疏松剂、保水剂、粘结剂等组成,其配方针对不同的环境地的岩土体经室内配比试验和现场试验确定。
无纺布单位重量为18g/m2。
1.2施工要求
(1)锚杆
锚杆施工前选择相同的地层进行拉拔试验,试验孔数不少于3孔,以验证锚固段的设计指标,确定施工工艺及参数。试验锚杆长3m,采用单根φ32HRB335钢筋,抗拔力不小于250KN。锚杆孔先用高压风吹洗,除去孔内泥渣,注浆安设锚杆。
锚杆的施工工序是:测量放线→清除坡面杂物→钻孔、清孔→锚杆制作→安放锚杆→注浆→锚杆框架梁混凝土→锚杆头紧固→浇注砼封头。
测量放线及清除覆土采用全站仪、钢尺按设计图纸进行放线,用小木桩标示出锚杆孔位置。放线后由人工清除表层覆土和破碎岩块。
钻孔深度按设计孔深+0.2m进行控制,钻孔角度严格按设计图施工。一边钻孔一边用高压风吹尽孔内岩粉,并根据钻进情况和吹出的岩粉做好详细的施工记录。完工的钻孔用破棉絮临时堵塞防止落物,并做好显著标记。
锚杆钻孔时必须采用干钻,不得采用水钻。
锚杆制作按设计要求长度下料制作锚杆,加工锚头紧固螺丝丝口,安装好锚杆对中器及注浆管。
为了使锚杆准确位于钻孔中央,锚杆设有定位装置,加工时严格控制定位装置的间距不得大于2m。锚杆安放入孔复核无误后立即进行注浆。
锚杆注浆采用M30水泥砂浆。注浆管一端与注浆机连接,另一端随同锚杆钢筋送入钻孔底部。注浆时用砂浆搅拌机将水泥、砂、水、外加剂搅拌均匀,通过注浆机、注浆管自孔底作一次性压浆,注浆压力不小于0.4Mpa浆液的注入,逐渐将注浆管拔出,孔内空气同时排出。同一根锚杆的注浆必须连续完成,不得中途停顿,缩孔部分须在浆体初凝前进行补浆。
(2)钢筋混凝土框架梁
钢筋绑扎安装经监理工程师检查合格后,安装梁体钢模板。模板预先涂刷脱模剂,模板拼缝内粘上海绵条,安装模板时扣紧两板的连接螺栓,海绵条被压紧。这样既可堵漏,又能保证浇出的砼线条美观。安装模板时同时进行泄水孔预埋管的固定工作。模板经监理工程师检查合格后方可灌注混凝土。混凝土坍落度控制在4-7cm,泵送入模,防止砼离析和灰浆溅在模板面上凝固成碴,影响护墙外观质量。砼从一端向另一端全断面浇筑,用插入式振动器捣固。振捣时振动棒要“快插慢拔”,插入点的间距为振动棒有效半径的1.0-1.5倍,振动至砼不再下沉、表面平坦、泛浆不再冒泡为止。砼浇筑完后,进行初次抹面,将表面的露石压入或剔走,提浆,抹平。砼初凝并将表面泌水吸收后进行二次抹面收光,并开始洒水养护。
(3)锚杆头紧固和浇筑封头
锚杆注浆、钢筋混凝土格子梁全部完成后,对锚杆头进行紧固并封闭锚头。并派专人进行养护。
(4) 喷砼植生
施工顺序:人工清坡坡面锚杆施工 挂金属网钉设固定锚杆 喷射种植混合基材 铺无纺布 养护
喷射种植混合基材料时应尽量从正面进行,凹凸部及死角要补喷。混合基材厚为10±2cm,金属网上的种植混合基材应保证2~3cm厚。 喷射作业应自下而上逐排作圆形绕动,喷枪嘴宜与坡面保持1的距离,喷枪宜垂直于坡面喷射。
喷混植被工程施工后3个月,植被覆盖率应不低于70%。
二、基坑土钉墙喷锚挂网及注浆钢管桩联合支护施工组织设计
1 前言
1.1 工程概况
拟建的xx宾馆综合楼位于xx市xx路与xx路交叉口的西南角xx宾馆院内,该楼长约25.1m,宽约13.8m,高为六层,设一层地下室,框架结构,基坑深度为5.7m,勘察期间实测场地内地下水静止水位埋深5.9-6.0m。
1.2 场地环境条件
拟建建筑物场地环境条件见下表:
场地基坑周边环境一览表
位置
相邻建筑
说 明
备注
南侧
xx宾馆家属楼 距xx宾馆家属楼12.0m 由于甲方未提供具体资料,故对地下是否分布如热力管网、天然气管道、网通管道、高压电缆等不详。
北侧
北侧为建筑物
距北侧建筑物6.0m
东侧
东侧为三层楼房
距三层楼高1.5m
西侧
西侧为围墙
距围墙6.0m
1.3 场地岩土工程条件
1.3.1 场地地形地貌
该场地位于xx河右岸一级阶地,地貌形态单一,场地地势平坦。
1.3.2 场地地层条件
根据xx工程水文地质勘察院有限公司勘察报告,主要地层情况如下:
(1)素填土:褐色,灰褐色,稍湿,可塑,主要成分以粉土为主,上部夹含砖渣及建筑垃圾等杂质。场地内均有分布,与下伏土层呈突变接触,层底埋深1.8-5.3m,平均层厚5.07m。
(2)中砂:黄褐色,湿-饱水,稍密,成分以石英、长石为主,下部含少量小砾石。该层土场地内均有分布,与下伏土层呈渐变接触,层底埋深8.7-8.9m。层厚3.4-4.1m,平均厚3.73m。
(3)砾砂:浅黄色,饱水,稍密,砾石含量8%左右,粒径约2-3cm,主要成分以石英岩、正长岩等。该层最大揭露厚度5.8m,层底在勘探深度内未能揭穿。
1.3.3 场地水文地质条件
该场地地下水类型为第四系松散岩类空隙潜水,主要含水层岩性为②中砂及层③砾砂以下的砂性土,地下水水位埋深5.90-6.0m。地下水主要靠侧向迳流补给,排泄于人工开采和地下迳流。由于受季节性降水、人工开采及xx河橡胶坝拦蓄的影响,地下水水位年变幅1~2m。
1.3.4 场地岩土相关物理力学参数
场地岩土有关物理学参数详见岩土工程勘察报告。
2 本工程基坑开挖须着重解决的问题
根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质条件,基坑侧壁安全等级为二级,基坑开挖深度为5.7m,因此该基坑工程的重点为:
(1) 预防并控制因基坑开挖等因素引起周边地面的不均匀沉降;
(2) 确保基坑周边土体及管线稳定;
(3) 为后续的主体施工创造良好的施工条件。
3 基坑支护结构方案选择
3.1 设计原则
(1)安全第一,确保基坑开挖及地下室施工全过程基坑边坡的安全稳定,严格控制基坑周边管线、路面的变形。
(2)在确保安全完成基坑工程施工的前提下,尽可能降低工程造价。
(3)将基坑支护与土方开挖有机的结合起来,有效缩短边坡支护和土方开挖的工期。
3.2 设计依据
(1)《岩土工程勘察报告》(xx工程水文地质勘察院有限公司);
(2)场地平面布置图;
(3)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)及《规程应用手册》;
(4)《土层锚杆设计与施工》(CECS22:90);
(5)《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:97);
(6)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ-86-85);
(7)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);
(8)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
(9)《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89);
(10)《安全检查验收标准》JGJ59-99;
(11)现场踏勘及现场工程师介绍等。
3.3 基坑支护方案选择
按照设计原则及设计依据,经方案的经济技术比较及工程周围的实际情况,确定该基坑东侧采用注浆钢管桩及土钉墙联合支护方案;基坑其它部位由于素填土层较厚,易产生塌方现象,且周围有厕所、供水管道等,为了基坑边坡的安全,采用土钉墙喷锚支护方案。具体设计见附图。
4 基坑支护设计要点及施工建议
4.1 基坑土方开挖、外运及土方回填方案设计
根据场地地质条件、周边环境和基坑支护设计情况,对基坑开挖提出如下要求:
(1)根据场地岩土条件,本基坑按1:0.4进行开挖放坡,故应严格按照支护设计坡度和深度进行开挖;
(2)基坑开挖时应将地面附加荷载减到最小,严禁在坑边堆载或通行重载车;
(3)土方应分层开挖,每层开挖深度为1.5m,严禁超挖。开挖下一层土时,上层支护结构混凝土的强度应达到70%。严禁施工机械碰撞止水和支护结构;
(4)砂层开挖过程中分段长度不宜过长,每段待支护完成后,再进行下一段的开挖;
(5)土方开挖后及时施工锚杆等支护结构,尽量减少土体变形,保证基坑安全;
(6)基坑内各区间台阶先放坡机械开挖,再人工修坡到位;
(7)在雨季节施工前应检查现场的排水系统,做好基坑周边地表水及基坑内积水的排汇和疏导,防止基坑暴露时间过长或被雨水浸泡。
4.2 基坑边坡支护结构设计内容及设计计算
(1)土钉墙喷锚支护
如前所述,本基坑开挖深度为5.7m,支护范围为砂层,采用1:0.4的比例放坡开挖,根据岩土相关物理力学参数,本基坑喷锚(土钉)支护结构及设计计算采用行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99),按照xx深基坑支护结构设计配套(F-SPW-5.05)输入有关参数,在计算机上进行计算,局部根据施工经验及区域条件进行了调整。支护结构强度及稳定性验算结果均符合相关规范要求,具体计算情况如下:
A 剖面:
第一排: 土钉Ф16 L=3.0m@1500
第二排: 土钉Ф16 L=6.0m@1500
第三排: 土钉Ф16 L=4.5m@1500
B 剖面:
第一排: 土钉Ф18 L=9.0m@1500
第二排: 土钉Ф18 L=6.0m@1500
第三排: 土钉Ф18 L=3.0m@1500
锚杆设置倾角12°左右,采用梅花型布置。为了控制基坑边坡变形,如发现锚杆施工引起地面沉降,危及基坑安全,全部采用一次性自进式钢管锚杆。钢筋网采用方格网,规格为Ф6.5@250×250,喷射混凝土为C20细石砼;厚度80-100mm,水泥采用32.5级水泥,水泥:砂:石配比为1:2:2,喷射砼内粗骨料最大粒径不宜超过15mm,土钉为Ф16-20螺纹钢筋,加强筋为Ф12,并同土钉头牢固焊接。焊接方法可参考《基坑土钉支护技术规程》CECS96,97第5.2.3条之规定。
(2)注浆钢管桩及土钉墙联合支护
由于基坑距东侧三层楼房仅1.5m,故该部位采用注浆钢管进行支护,注浆钢管桩长9.0m,桩径Ф108mm,桩间距500mm。采用钻机成孔。详见平面布置图。
5 基坑支护土钉墙施工工艺和要求
5.1 施工顺序
(1)场地清理;
(2)基坑放线;
(3)开挖第一层1.0~1.5m深;
(4)第一层支护;
(5)开挖第二层;
(6)第二层支护等。
5.2 施工工艺
土钉墙喷锚挂网支护工艺流程见下插图
插图 施工顺序及施工工艺流程图
5.3 土方开挖
土方应分层分段开挖,每段开挖长度20.0m左右,每层开挖深度不得大于1.5m,若开挖过程中砂层含水量过大,出现流砂、塌方现象,应减少每层开挖深度为1.0m左右,并加密土钉,及时支护。对开挖出的边坡进行人工修正,确保边坡的平整度。对土钉位置作出标记,如因地质条件及场地设施的影响而改变孔位时,须经质检、监理人员确认后再作孔位调整。开挖过程中应做好安全监测及基坑支护的协调配合工作。
5.4 造孔
本工程采用洛阳铲人工成孔,成孔直径100mm,孔深宜大于设计孔深10cm,成孔倾角12°。施工造孔中若遇粉土层有流砂缩孔现象,则应修改成孔工艺,防止流水、流砂现象发生。
5.5 土钉制作安装
(1)土钉采用Ф16HRB335钢筋。
(2)土钉杆接头应采用焊接的搭接接头,焊接必须复合规范要求。
(3)土钉杆体应沿土钉轴线方向每隔2.0m左右设置一个居中支架,居中支架采用Ф6.5钢筋制作,并将用作居中支架的钢筋弯成弧形与土钉杆焊接。
(4)土钉孔造好后应尽快放置土钉,土钉放入前应认真检查钢体质量。
5.6 注浆
(1) 根据本工程条件注浆采用水泥净浆,水泥采用Po32.5级普通硅酸盐水泥。
(2)注浆液水灰比为0.4-0.5。
(3)注浆压力不低于0.4Mpa。
(4)注浆应从孔底开始灌填,当孔口有浆液流出并加压稳定后,方可停止注浆。
5.7 编扎钢筋网
(1)钢筋网采用Ф6.5调直钢筋,双向间距均为250mm。
(2)根据作业面层分层、分段铺设钢筋网,钢筋网之间的连接可采用搭接,搭接长度不小于一个网格边长且不易小于200mm,或采用点焊,并随壁面随坡就势铺设。
(3)钢筋网铺设好后,应在其上面焊接加强筋,使土钉、钢筋网、加强筋连成一体。基坑四周边沿要将网片上翻一定宽度,形成防水护坡顶。
5.8 喷射混凝土
(1)喷射混凝土采用Po32.5级普通硅酸盐水泥,砂子采用中砂,且砂的含水率宜控制在5%-7%,石子应用坚硬、耐久的碎石,其最大粒径一般不应大于10mm。
(2)喷射混凝土的面层强度C20,配合比一般采用水泥:砂:碎石重量比为1:2:2,水灰比为0.40~0.50。
5.9 防排水措施
防排水对基坑安全非常重要,一旦有水浸入基坑周围,将改变土的物理力学性质及土体受力特性,因而要求基坑施工时截断所有通往基坑的水源。施工过程中若发现坑壁有渗水现象,在坑壁支护范围内每隔6.0m设置一泄水孔,插入排水管,以便进行渗水排出。
6 基坑工程安全监测
6.1 基坑安全等级
根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)第3.1.3条本工程基坑安全等级为“二级”。
6.2 基坑支护监测的目的
(1)为基坑开挖、支护信息化施工提供有利的科学依据。
(2)通过监测,保护周边建筑物、道路及市政设施的安全。
6.3 基坑安全监测内容
(1)支护施工中的边坡位移监测;
(2)土方开挖施工中的监测;
(3)基坑工程施工中对周边管线的监测;
(4)对周边建筑物、道路及市政设施的监测。
6.4 监测仪器及监测方法
根据《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)中的有关规定,选择安全监测仪器及施测方法。
(1)基坑侧壁的水平位移采用精度不低于DJ2级经纬仪观测,按视准线法施测;
(2)建筑物的沉降监测采用精度不低于DS1级水准仪观测、按测微法施测。
6.5 监测周期
监测时间、周期主要根据施工进程确定,基坑周边建筑物和道路在基坑开挖前测取2次初值读数,坡顶观测点待基坑第一层支护完毕设置观测点后开始观测。观测周期为:每开挖一层后当日进行监测,无挖土情况四日一测,有危险施工征兆时,加密观测,并及时提交监测成果。
6.6 允许变形控制
根据实际监测数据对基坑工程作出险情预报,是一个很重要的技术问题,必须根据工程的具体情况,综合考虑各种实际因素,在测定数据的基础上及时做出判断。
允许变形标准有两种指标,其一为变形容许值(累计变形),其二为变形速率。这两种指标中任何一种达到警戒限值都应及时做出判断,即刻进行处理。
6.6.1 基坑边坡及地面变形监控
(1)基坑变形的监控值
根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002中第7.1.7条规定,基坑边坡及周边地面允许变形值应符合下表:
基坑变形的监控值(单位:cm)
基坑类别
围护结构墙顶位移监控值
支护结构墙体最大位移监控值
地面最大沉降监控值
二级基坑
6.0
8.0
6.0
(2)水平位移速率控制
连续3日水平位移速率达到2mm/d;应预报警。
6.6.2 邻近建筑物沉降控制
(1)根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002中第5.3.4条规定,建筑物允许变形值应符合下表:
建筑物的地基变形允许值
变形特征
中、低压缩性土
高压缩性土
砌体承重结构基础的局部倾斜
0.002
0.003
(2)沉降速率控制
连续3日沉降速率达到1mm/d或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩张,应预报警。
6.6.3 邻近管道变形控制
累计沉降达30mm(管道支架间距L的5%);连续3日沉降速率达到1mm/d或实际发现管道漏水、漏气。
6.6.4 巡视发现各种严重的变形现象,如严重的基坑渗漏、管涌等。
6.7 数据处理及信息反馈
施工监测过程中的数据处理及信息反馈是喷锚网支护“信息化施工”的一项重要内容,由于喷锚网支护设计施工受地质、水文环境、天气、荷载等诸多不确定因素的影响,设计方案也难以完全符合工程的实际情况,所以,施工过程中加强施工监测,应用信息控制实施全程跟踪动态设计尤为重要。现场施工中,要求通过监测手段,随时掌握周边环境的变化以及支护土体的稳定状态、安全程度及支护效果,为设计和施工提供信息,现场技术人员要通过信息反馈体系,及时修改支护方案和施工工艺,具体措施为:
(1)及时整理观测资料,每3~7d提供一次统计报表;
(2)遇特殊情况及时加密跟踪观测,并随时通报有关部门,当观测值超常发展或不收敛(超过规范所规定的预警界限值)时,应立即实施补救方案;
(3)定期向有关部门报告监测进展情况;
(4)技术成果包括沉降~时间曲线图及变形~时间曲线图等。
7 应急预案
当监测发出预警通报后,有关各方面应及时互通情报,研究处理方案,有步骤地采取应急措施,及时排除险情,并跟踪检验处理后效果,从而确保后续工程的安全。
根据xx有关工程经验,提出有关应急预防及技术措施。
7.1 土钉成孔造成流砂
在土钉成孔过程中可能由于渗漏、施工震动使土体液化,产生流砂。针对此种可能性,应提前准备速凝剂及堵漏材料,出现以上情况及时注浆,以最快的速度封闭土体,避免土体长时间暴露,或采用击入相同长度Ф48钢管后注浆,以防边坡出现异常。
7.2 土方超挖造成塌方或边坡位移
土方开挖过程中,可能会产生超挖而造成塌方或边坡位移,这时应及时回填土方,或用沙袋反压坡脚,并增加锚杆及时抢险支护,待土体稳定后再进行下一步开挖。
本基坑下部主要为砂层,若开挖期间砂层含水量过大,极易产生流砂、塌方等情况,对此应减小每层开挖深度,开挖后立即支护,并适当加密土钉。
7.3 地面沉降速率过大
若地面沉降速率过大并有坑底隆起现象,应迅速回填反压,并采用静压注浆等措施迅速加固坑底,特别注意挖土时间和挖土顺序。若有深层土体流动迹象,应立即停止挖土,查明原因后再开挖,采用进一步增加被动区土压力等方法加固坑底。
7.4 基坑变形过大或地面荷载过大出现位移
如出现上述现象,应马上减轻地面荷载,根据现场情况补加预应力锚杆,控制位移发展,或者在坑底坡脚被动土区进行压重(如填砂袋等)。
7.5 支护结构渗漏水
如发现支护结构渗漏水,应及时进行引流、修补,并采用CS浆材进行压密注浆修补。
7.6 临基坑边地下市政给排水管道漏水
本工程基坑四周临建筑物较近,可能铺装有市政管道,如果发生管道漏水现象,则会较快增大漏水部分土体的含水量,进而造成坑壁渗水,影响土钉墙支护的安全。如遇此类情况发生,要尽早切断漏水源,并停止基坑开挖,对边坡坡脚采取堆土措施,以稳定坡体。
7.7 停电措施
自备发电机组,以便临时停电时支护施工不停止。
8 工程质量及安全保证措施
8.1 组织措施
(1)责任承包制度:施工全过程实行责任承包制,项目负责人、技术人员、施工人员明确职责,对工程质量,施工安全进行承包,奖优罚劣。
(2)技术培训制度:工程技术人员定期向各施工专业班、组技术交底,做好技术培训和劳动安全教育,使全体施工人员熟悉设计,熟练安全操作。
(3)开好碰头总结会:值班技术人员应在当班之前或之后召集各施工班长、开好施工碰头会,及时布置施工任务,解决施工难题,总结施工经验。
(4)严把材料进场关:所有材料均应有产品合格证,出厂检验报告,水泥、刚才均应进行复检,质量不合格产品不准进入施工现场。
(5)加强施工质检工作:由质检员对每道工序进行质量检查验收,做好记录。
(6)信息化施工:工程技术负责人对工程进度、质量和边坡安全情况全面了解,密切注意边坡位移沉降,发现问题,及时处理。
8.2 管理措施
(1)依照设计方案精心组织施工,各主要工序必须有工程技术人员及质检人员共同把关,每道工序检验合格后方可进行下一道工序作业,违反设计要求和规范要求的必须停工、返工,最终达到设计要求。
(2)进场材料由专人负责验收,不合格材料不许进场。
(3)质检人员要抓好质量检查工作,各工序质量验收,严格掌握各种配合比,认真做好记录。
(4)进场作业人员严格遵守三项规程,即安全规程、操作规程和现场管理规程,由安全员检查各项安全制度落实及执行情况。
(5)现场工程技术组应负责全面工作,保证安全施工,确保工程质量进度,及时解决施工中的各种问题,做好现场管理和对外协调,做好资料收集。
(6)指定专人定期养护已完成的支护段,如及时洒水等。
(7)技术人员应测试各种变化情况,填写记录变位数据,密切注意边坡稳定情况,发现异常及时报告。
(8)施工用电应做到“一机一闸一保护”,并对现场施工人员进行安全用电教育。
8.3 技术措施
(1)基坑边坡出现较大变形时,随时采用加密加长土钉,设置竖向锚杆(管),必要时注浆加固边坡土体,一旦出现危险来不及支护时,及时回填,待稳定后再作加强支护处理。
(2)加强变形监测控制,为基坑施工提供安全依据。
(3)基坑变形较大,可减少分层挖土深度和长度,随挖随支护。
9 确保工程支护施工进度
9.1 设备安排
主要机械设备安排见下表:
xx宾馆基坑支护主要设备安排一览表
设备名称
数量(台/套) 工作范围
型号
空压机
1
压浆
7-11.5m3
注浆机
1
注浆
CJZ-30
喷浆机
1
喷浆
PZ-5BA
钢筋调直机
1
调直钢筋
洛阳铲
6把 土钉成孔
电焊机
1
钢筋制作
切割机
1
切割钢筋
空气锤
1
打锚管
钻机
1
注浆钢管桩造孔
30型
9.2 施工人员安排
施工人员安排见下表:
xx宾馆基坑支护施工人员安排一览表
岗 位
人 数
岗 位
人 数
成孔组
6
注浆组
3
材料员
1
土钉制作挂网组
4
空压机操作员
2
机电工
1
钻机人员
4
管理
2
合计:23人
注意:施工人员和施工机具可根据现场作业面的情况随时调整
10 注意事项及有关问题
(1)土方开挖应按照确定的基坑边界和坡率分层分段进行,边坡附近不留孤岛、土柱,每层开挖深度控制在1.5m左右,绝不可超挖,随开挖随支护,若开挖期间,遇流砂、塌方,应减小每层开挖深度。
(2)加强安全监控。由于土性及地下工程的复杂性,施工过程中常存在许多影响安全的不可知因素,然而基坑和周围环境的安全,集中体现在土体的变化情况。因而在基坑开挖和基础施工期间,进行边坡土体及周边位移观测。以分析对比观测指导和控制施工。
(3)边坡浸水对边坡的稳定性危害极大,要求查明基坑周边上下水管道,切断可能侵蚀边坡的水源。并做好基坑周边地表水的排水工作。
(4)基坑边沿严禁超载,以免导致支护结构较大变形而危及边坡及建筑物安全。
(5)基坑开挖到底后,应迅速做好垫层并尽快浇注底板,避免基底暴露时间过长。
(6)本方案是在有限的资料下做出的,勘察报告也不可能完全反映整个场地的地质情况,因此施工前应详细了解周边建筑、管网情况,在施工期间应根据现场具体情况,反馈信息,调整施工方案,实行信息化施工。
一、前言
一般索桥的主要承重构件主缆都锚固在锚碇上,在少数情况下,为满足特殊的设计要求,也可将主缆直接锚固在加劲梁上,从而取消了庞大的锚碇,变成了自锚式悬索桥。
过去建造的自锚式悬索桥加劲梁大多采用钢结构,如1990年通车的日本此花大桥,韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰海湾新桥、爱沙尼亚穆胡岛桥墩等。2002年7月在大连建成了世界上第一座钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥——金石滩金湾桥墩,为该类桥墩型的研究提供了宝贵的经验。此后在吉林、河北、辽宁又有4座钢筋混凝土自锚式悬索桥正在设计和设计和建造中。
自锚式悬索桥有以下的优点:①不需要修建大体积的锚碇,所以特别适用于地质条件很差的地区。
②因受地形限制小,可结合地形灵活布置,既可做成双塔三跨的悬索桥,了可做成单塔双跨的悬索桥。
③对于钢筋混凝土材料的加劲梁,由于需要承受主缆传递的压力,刚度会提高,节省了大量预应力构造及装置,同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。
④采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点,能取得很好的经济效益和社会效益。
⑤保留了传统悬索桥的外形,在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。
⑥由于采用钢筋混凝土材料造价较低,结构合理,桥梁外形美观,所以不公局限于在地基很差、锚碇修建军困难的地区采用。
自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点:①由于主缆直接锚固在加劲梁上,梁承受了很大的轴向力,为此需加大梁的截面,对于钢结构的加劲梁则造价明显增加,对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重,从而使主缆钢材用量增加,所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。
②施工步骤受到了限制,必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊索,因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大,其额外的施工费用就会增多。
③锚固区局部受力复杂。
④相对地锚式悬索桥而言,由于主缆非线性的影响,使得吊杆张拉时的施工控制更加复杂。
二、历史回顾
19世纪后半叶,奥地利工程师约瑟夫。朗金和美国工程师查理斯。本德分别独立地构思出自锚式悬索桥的造型。本德在1867年申请了专利,朗金则在1870年在波兰建造了一座小型的铁路自锚式悬索桥。
到20世纪,自锚式悬索桥已经在德国兴起。1915年,德国设计师在科隆的莱茵河上建造了第一座大型自锚式悬索桥——科隆-迪兹桥,当时主要是因为地质条件的限制而使工程师们选择了这种桥型,该桥主跨185m,用木脚手架支撑钢梁直到主缆就位。此后,美国宾夕尼亚州的匹兹堡跨越阿勒格尼河的3座桥和在日本东京修建的清洲桥都受科隆-迪兹桥的影响。虽然科隆-迪兹桥1945年被毁,但原桥台上的钢箱梁仍保存至今。匹兹堡的3座悬索桥比科隆-迪兹桥的跨径要小,但施工技术比科隆-迪兹桥有了很大的进步。科隆-迪兹桥建成后的25年内在德国莱茵河上又修建了4座悬索桥,其中最著名的是1929年建成的科隆-米尔海姆桥,该桥主跨315m,虽然该桥在1945年被毁,但它至仍然保持着自锚式悬索桥的跨径记录。在20世纪30年代,工程师们认为自锚式悬索桥加劲梁的轴力将使该种桥梁的受力性能接近于弹性理论,所以这段时间美国德国修建了许多座自锚式悬索桥。
三、国外现代自锚式悬索桥
1、日本此花大桥
日本此花大桥原名大阪北港连络桥,是现有的最早修建的特大跨径自锚式悬索桥,又是世界上唯一的英国式自锚式悬索桥。1990年通车。
跨径布置为(120300120)m,是现有最大跨径的自锚式悬索桥。垂跨比叫大,为1/6,以减小主缆的索力,使能为梁所承受。
该桥采用单主缆,用PWS法施工,包含30束股,每束184丝。仅一个索面,吊索做成倾斜形,构成三角形吊杆,与钢箱加劲梁一起,体现了英国式悬索桥的特点。
钢箱加劲梁为三室箱,梁高3.17m,箱总宽26.5m.由于单索面,按抗扭的需要,箱高较大。塔成呈花瓶形,但下塔柱较矮。人字形上塔柱要在加劲梁节段架设后才能安装。
2韩国永宗大悬索桥
永宗大悬索桥位于韩国汉城仁川国际机场通往汉城市区的高速公路上,是世界上第一座双层行车的公铁两用自锚式县索桥。
跨径布置为125300125m,主跨径与日本此花大桥相同。垂跨比为1/5,以减小主缆索力。
塔设计成花瓶形,高104.6m,较美观。采用空中纺线法制索,主缆直径46.7cm.主缆塔处横向间距受塔型限制,公6.6m,而在主跨中部则展宽为35m(与梁宽相同),主缆呈三维空间曲面。
加劲梁三跨连续,其腹板及行驶铁路部分的下层为桁架。梁总高12m,宽35m.上层设6个车道;下设4个车道及双线铁路。加劲梁的上层桥面系为一钢箱,以承受巨大的水平轴力。箱高3m,连同风嘴,总宽41m.梁的施工,分为8个节段,用3000t的海上浮吊架设,全部放在临时排架或塔上,然后安设吊索。
防护体系,加劲梁采用抽湿防护,只要有一个传感器测得相对湿度高于50%时,抽湿系统自动开始一切工作,直至相对湿度降至40%以下。
主缆防护采用S形钢丝缠绕,再设涂装,并采用干燥空气体系,与日本明石海峡大桥相同。
3、美国旧金山——奥克兰海湾新桥
20世纪30年代中期修建的旧金山——奥克兰海湾桥,全长12.8m,是当时世界上最长的、技术水平很高的桥梁,至今人仍为旧金山半岛至东海湾的主干线,车辆繁忙,每天通行近28万车次。设计的地震力很小,其东桥(钢桁架桥)于1989年在里氏7.1度地震烈度时局部坍塌,因此决定修建新海湾桥来代替现有东桥,全长3.6km.新桥每方向有宽25m的桥面,各包括5个车道和一条轻轨铁路。南侧还有宽4.8m的人行道,考虑1500年回归的地震。
主航道桥为自锚式悬索桥,单塔,跨径为385180m.两主缆直径0.78m,东侧(385m侧)锚固在东墩处的梁上,其素鞍由箱梁支承,并设计成可移动的,以平衡两主缆索力差。西侧(180m侧)主缆通过两分离的索鞍环绕在西墩上,这两个分离索鞍固定在西墩上在施工期间两主缆索力差异采用一项进的座板来平衡。西墩上设计一个预应力帽梁,其重量可以平衡桥梁跨径不对称而在西墩产生的恒载拨力,也用以承受西墩两主缆在运营荷载和地震荷载作用时其素鞍产生的不同应力。塔高160m.主缆不跨越而是固定在单一的索鞍上。塔由4柱组成,沿高度用剪力杆连接。塔柱为钢箱。柱间有间距3m的横隔梁连接。承台高6.5m,支承在13根直径2.5m的钢管桩上,桩内填灌混凝土,桩净长20m,嵌入岩石。
上部结构为两个空心的各向异性版,并将吊杆荷载分布在箱梁上,箱梁间用宽10m、高2.5m、间距30m的横梁连接。该横梁承受吊杆横向72m跨的荷载,保证两箱在荷载、特别是风和地震荷载时的整体作用。吊杆设在两箱的外侧,形成两空间索面,很美观。
4、其它自锚式悬索桥
Sorok岛桥是韩国与Geogcum岛连接本土的桥梁,跨径布置为110m480m200m,矢跨比为1:8,加劲梁为钢箱梁,高跨比为1:400,桥塔为H形。1996年哥本哈根的国际桥梁和结构工程协会(LABSE)学术会议论文集中,J.F.Klcin介绍了一种自锚式悬索桥的比较方案,跨径布置为303m950m303m,采用单主缆,主跨跨中约200m长的主缆在梁体内部,与梁固结,使结构具有很高的刚度,索夹处设有锚固装置,所以主缆截面沿桥梁是可变化的,这样可大大节省主缆造价。
四、国内自锚式悬索桥
尽管自锚式悬索桥在国处产生发展较早,在国内却很少建造,相关文献也很少,使这种桥型在国内的发展远远落后于国外。2002年在大连建成了世界上第一座加劲梁采用钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥,此后大连理工大学桥梁研究所又设计了多座钢筋混凝土自锚式悬索桥,为国内桥梁的建设提供了宝贵的经验。
1大连金石滩金湾悬索桥
金石滩金湾悬索桥是我国,也是世界上第一座钢筋混凝土结构的自锚式悬索桥,位于大连金石滩旅游度假区的滨海路上,横跨帆船港池入海口,已成为当地的一处特殊景观。
金石滩金湾桥主桥为自锚式混凝土悬索桥,它直接把主缆锚固于加劲梁的两端,用加劲梁做成拱形(吊拱体系),用主缆的水平分力来抵搞拱脚的推力,起到了系杆拱桥中系杆的作用。这样既满足了跨中通航的净空要求,同时也使主桥两端高度降低,大大减少了引桥的长度,节省了投资。这种拱度也可使加劲梁刚度增加、挠度减小,从而使该桥在受力和经济上都达到了很好的效果。金湾悬索桥总长198m,其中主桥长108m,引桥长90m,主桥跨径为(246024)m,桥宽10m,矢跨比为1:8,双塔双主缆结构。主桥的加劲梁采用钢筋混凝土边主梁形式,梁高1m,梁段中间浇注横隔梁,引桥为钢筋混凝土连续梁。桥塔为钢筋混凝土门式塔架,塔高27m,塔柱直径为1.5m.主桥的加劲梁及横梁采用50号混凝土。主缆索采用ф7,吊杆采用ф5镀锌高强钢丝,冷铸锚具。基础采用ф1.6m钻孔灌注桩基础。主缆跨过桥塔索鞍,不散开,两端锚固在主梁上,在端部主索套筒内设减震器。梁上吊杆间距为3m.主桥施工主要工序为:钻孔桩基础;浇筑桥墩桥塔;搭设临时支架,支架上浇筑加劲梁;加劲梁达到强度后挂主缆,上索夹,张拉吊杆。
金石滩悬殊索桥采用了新的结构形式,总造价只有498万元,不但取得了良好的经济效益,而且其独特的设计为美丽的海滨城市大连又增添了一处亮丽的风景,同时也为该类桥型的建造提供了宝贵的经验。
2、浙江省平湖市海盐塘桥
海盐塘桥位于浙江省平湖市东湖风景区,上部结构构为自锚式钢筋混凝土悬索桥,主跨跨径组合为(307030)m,全桥长164m;桥面全宽40.0.m;桥梁纵坡为K2.20%.
平湖海盐塘自锚式悬索桥充分利用自锚式悬索桥的受力特性,借鉴了同类桥梁的一些优点,并经过改进。其主要有以下几个特点:主缆锚于梁端,不需要建造昂贵的锚碇;主梁采用了钢筋混凝土箱梁,利用主缆的水平分力,为主梁施加免费预应力,主梁内不再配置预应力钢束;塔顶不设置鞍座,主缆直接锚固在塔顶上。这种桥型结构新颖,造型美观,结构轻巧,构件受力合理,用材经济,造价比同等跨径的预应力混凝土连续梁桥、部分斜拉桥都要低,是一种在中小跨径内非常具有竞争力的桥型。
五、自锚式悬索桥的受力分析
1、受力原理
自锚式悬索桥的上部结构包括:主梁、主缆、吊杆、主塔四部分。传力路径为:桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受,主缆承受拉力,而
主缆锚固在梁端,将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关,所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小,一般来讲,
跨度较大时,可以适当增加其矢跨比,以减小主梁内的压力,跨度较小时,可以适当减小其矢跨比,使混凝土主梁内的预压力适当提高。由于主缆在塔顶锚固,为了尽量减少主塔承受的水平力,必须保证边跨主缆内的水平力与中跨主缆产生的水平力基本相等,这可以通过合理的跨径比来调节,也可以通过改变主缆的线形来调节。
另外,自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受,而活载还需要由主梁来承受,所以主梁必须有一定的抗弯刚度,主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。
2、结构特点
采用自锚式结构体系,和地锚式相比可以不考虑地质条件的影响,而且由于免去了巨大的锚锭,降低了工程造价。采用自锚,将主缆锚固于加劲梁之上,相比同等跨径的其他桥型,更有其特有的曲线线形,外观优雅,而且现代桥梁除了满足自身的结构要求外,也越来越注重景观设计,其发展前途很大。
自锚式悬索桥采用混凝土加劲梁,虽然增加了体系的自重,但也增加了体系的刚度,在一定的跨度允许范围内,使桥梁的安全性指标、适用性指标、经济性指标、美观性指标得到了完美的统一。对结构受力而言,由于采用了自锚体系,将索锚固于主梁上,利用主梁来抵抗水平轴力,对于混凝土这种抗压性能好的材料来说无疑是相当于提供了。免费的。预应力。因此采用的是普通钢筋混凝土结构,节省了大量的预应力器具,而且又由于混凝土材料相对于钢材料的经济性,工程造价大大减少。但是由于混凝土的抗拉、弯的性能较差,所以对其进行受力分析时应综合考虑这个特点。
由于自锚式悬索桥的主缆拉力是传递给桥梁本身,而不是锚锭体,主缆拉力的水平分力在桥梁的上部结构中产生压力,如果两端不受约束的话,其垂直分力将使桥梁的两端产生上拔力。例如金石滩悬索桥桥采用了两种办法来抵抗这种上拔力:一是在锚块处设置拉压支座;二是在主桥和引桥的交接处设置牛腿,从而将引桥的重量压在主梁上。
由于主梁采用混凝土材料,设计和计算时必须计入混凝土的收缩)徐变等因素的影响,这就使得混凝土自锚式悬索桥的设计较钢桥更为复杂。
六、施工工艺
1、主塔施工
悬索桥一般主塔较高,塔身大多采用翻模法分段浇筑,在主塔连结板的部位要注意预留钢筋及模板支撑预埋件。对于索鞍孔道顶部的混凝土要在主缆架设完成后浇筑,以方便索鞍及缆索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度监控,每段混凝土施工完毕后,在第二天早晨8:00至9:00间温度相对稳定时,利用全站仪对塔身垂直度进行监控,以便调整塔身混凝土施工,应避免在温度变化剧烈时段进行测试,同时随时观测混凝土质量,及时对混凝土配比进行调整。
2、鞍部施工
检查钢板顶面标高,符合设计要求后清理表面和四周的销孔,吊装就位,对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理,安装索鞍主体。索鞍由索座、底板、索盖部分组成,索鞍整体吊装和就位困难;可用吊车或卷扬设备分块吊运组装。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm标高误差最大值3mm.吊装入座后,穿入销钉定位,要求鞍体底面与底座密贴,四周缝隙用黄油填实。
3、主梁浇筑
主梁混凝土的浇筑同普通桥一样,首先梁体标高的控制必须准确,要通过精确的计算预留支架的沉降变形;其次,梁体预埋件的预埋要求有较高的精度,特别是拉杆的预留孔道要有准确的位置及良好的垂直度,以保证在正常的张拉过程中拉杆始终位于孔道的正中心。
主梁浇筑顺序应从两端对称向中间施工,防止偏载产生的支架偏移,施工时以水准仪观测支架沉降值,并详细记录。待成型后立即复测梁体线型,将实际线型与设计线型进行比较,及时反馈信息,以调整下一步施工。
4、索部施工
(1)主缆架设
根据结构特点,主缆架设可以采取在便桥或已浇筑桥面外侧直接展开,用卷扬机配合长臂汽车吊从主梁的侧面起吊安装就位。
缆索的支撑:为避免形成绞,将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m,设置索托辊(或敷设草包等柔性材料。),以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大,在牵引过程中采用小车承载索锚端。
缆索的牵引:牵引采用卷扬机,为避免牵钢丝绳过长,索的纵向移动可分段进行,索的移动分三段,分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。
缆索的起吊:在塔的两侧设置导向滑车,卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近,卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。主要用吊车起吊,提升时避免索与桥塔侧面相摩擦。当索提升到塔尖时将索吊入索鞍。在主索安装时,在桥侧配置了3台吊机,即锚固区提升吊机、主索塔顶就位吊机和提升倒链。
当拉索锚固端牵引到位时,用锚固区提升吊机安装主索锚具,并一次锚固到设计位置,吊机起重力在5t以上;主索塔顶就位吊机是在两座塔的二侧安置提升高度大于25m时起重力大于45t的汽车吊,用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位,在吊装过程中为避免索的损伤,索上吊点采用专用索夹保护;主索在提升到塔顶时,由于主跨的索段比较长,为确保吊机稳定,可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。
(2)主缆调整
在制作过程中要在缆上进行准确标记。标记点包括锚固点、索夹、索鞍及跨中位置等。安装前按设计要求核对各项控制值,经设计单位同意后进行调整,按照调整后的控制值进行安装,调整一般在夜间温度比较稳定的时间进行。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度,然后计算出各控制点标高。
主缆的调整采用75t千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高,完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后,边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。
(3)索夹安装
为避免索夹的扭转,索夹在主索安装完成后进行。首先复核工厂所标示的索夹安装位置,确认后将该处的PE护套剥除。索夹安装采用工作篮作为工作平台,将工作篮安装在主缆上(或同普通悬索桥一样搭设猫道),承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊,索夹安装的关键是螺栓的坚固,要分二次进行)索夹安装就位时用扳手预紧,然后用扭力扳手第一次坚固,吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行,边跨从锚固点附近向塔顶进行。
(4)吊杆安装及加载
吊杆在索夹安装完成后立即安装。小型吊杆采用人工安装,大型吊杆采用吊车配合安装。
由于自锚式悬索桥在荷载的作用下呈现出明显的几何非线性,因此吊杆的加载是一个复杂的过程。主缆相对于主梁而言刚度很小。如果吊杆一次直接锚固到位,无论是张拉设备的行程或者张拉力都很难控制而全桥吊杆同时张拉调整在经济上是不可行的。为了解决这个问题,就必须根据主梁和主缆的刚度、自重采用计算机模拟的办法,得出最佳加载程序。并在施工过程中,通过观测,对张拉力加以修正。
吊索张拉自塔柱和锚头处开始使用8台千斤顶对称张拉。吊索底端冷铸锚具,其锚杯铸有内外螺纹,内螺纹用于连接张拉时的连接杆以便千斤顶作用,外螺纹用螺母连接后将吊杆固定于锚垫板上。由于主缆在自重状态标高较高,导致吊杆在加载之前下锚头处于主梁梁体之内,因此在张拉时需配备临时工作撑脚和连接杆。
第一次张拉施加1/4的设计力将每一根吊杆临时锁定!第二次顺序与第一次相同,按设计力张拉完,然后检测每一根吊杆的实际荷载,最后根据设计力具体对每一根吊杆进行微调。在吊索的张拉过程中,塔顶与鞍座一起发生位移!塔根承受弯矩!这样有可能产生塔根应力超限的危险,为了不让塔根应力超限!张拉一定程度后,根据实际观测及计算分析!进行索鞍顶推,使塔顶回到原来无水平位移时的状态,如此反复后!将每根吊索的张拉力调整至设计值。
施工过程的控制对于自锚式混凝土悬索桥每一道工序的施工均非常重要,尤其在索部施工过程中每一阶段每一根吊索的索力都要及时准确的反馈。吊索张拉时千斤顶的油表读数是一个直观反映,另外利用智能信号采集处理分析仪通过对吊索的振动测出其所受的拉力,两种方法互相检验,确保张拉时每一根吊索的索力与设计相吻合。
七、需要进一步研究的问题
(1)更优越的施工方法的研究。例如将中跨主缆锚固在主梁的底部,用转体施工,从而可以在一定程度上克服施工上的困难,但在跨径较大的情况下,如何保证转体施工时的稳定性,还需要做进一步的研究。
(2)主缆锚固点锚下应力的分布研究。
(3)当主缆外包钢管混凝土时,吊杆在主缆上的锚固方式研究。
(4)吊杆及主缆的合理张拉顺序研究。
(5)新型材料的研究和开发。
(6)受力体系及理论的进一步完善。
八、结论及其发展
(1)通过国内工程时间证明,钢筋混凝土自锚式悬索桥在中小跨径上是一种既经济又美观的桥型,结构的刚度也相对较大,对于中小跨径的公路桥梁和人行桥都适合建造。
(2)对于钢筋混凝土结构的自锚式悬索桥,锚块的设计是一个关键环节,它不但影响结构的整体工作性能,也是影响桥梁的经济效益和美观要求,应给予足够的重视。
(3)自锚式悬索桥主缆的锚固形式是与地锚式的最大不同之处,根据受力大小和锚块构造要求的不同,可采取直接锚固、散开锚固和环绕式锚固等方式。
(4)由于主缆非线性的影响而使吊索张拉时的施工控制变的尤为关键。
(5)加劲梁采用钢材造价较贵,并且钢结构容易在轴力作用下压屈。而采用钢筋混凝土材料恰好可以克服这两个缺点。
在科学技术高速发展的今天,分析手段也越来越先进和完善,一些新型美观的结构也因此受到设计师们的研究和重视。尽管自锚式悬索桥有着自身的缺点和局限,但在中小跨径上是一种很有竞争力的方案,它会越来越受到人们的重视和欢迎。这种在20世纪曾被忽视很长一段时间的桥型随着社会的进步又得到了人们的重新认识,随着实践经验的逐渐积累,自锚式悬索桥的设计理论和施工方法也将趋于完善,跨越能力也会不断提高,相信在以后会有越来越多的方案倾向于这种桥型。
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