加固工程技术论文范文

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加固工程技术论文

篇1

灌浆技术是通过高压喷射灌浆技术是借助高速射流(水、浆液或空气)直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料,受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹至凝结硬化,从而构成坚固的凝结体,成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物,以满足工程需要的一种技术措施。帷幕灌浆技术是在水利工程中重要的技术措施,帷幕灌浆主要是对水库坝基进行加固处理,对于减小大坝渗漏至关重要。 

2 高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用 

2.1高压喷射灌浆特点 

在传统的化学注浆法中进行改进,结合物理原理,演变成为高压喷射灌浆法。这种技术的施工过程首先要对灌浆地面进行打孔,将连接喷射头的输送管插入孔内,对灌输装置内施加20M帕以上的压力,触动开关,喷射出来的材料与破坏土质混合,形成新的加固材料,凝固在表层,达到除险加固目的。这种技术使用的原料浆液价格底料方便采取,喷射点集中,土质不易流失,使用设备简单便捷,不需要大型运输工具,运用物理方法进行材料送达,对周围生态环境不会产生影响。灌输孔尺寸结合实际情况拟定,不受限制,不会出现爆破大面积塌方的现象。 

2.2 调制高压喷射灌浆浆液 

浆液调配的主要材料是水泥,结合不同水库的实际险情情况,添加适量的外加剂。浆液中不能存在大颗粒物质,水与粘土的比例要经过科学计算。在混凝土浆液中添加减水剂或者促进凝固材料时,要先了解好其酸碱度和化学性质,避免出现与水库修筑材料发生腐蚀反应,形象结构稳定性。 

2.3 高压喷射灌浆技术要求 

运用高压喷射技术进行加固只需要在损坏的结构上钻取一个30mm至50mm的孔,这一过程看似简单实际操作时要格外小心,前期需要做好精准的测量划线,对作业时间严格控制,避免出现灌孔过深或者纵线倾斜的现象。有些区域需要连续加固,对孔的分布要科学合理。确保高压设备连接牢固再进行操作,按照施工顺序执行。新形成的加固层位置与喷射时喷头移动范围有关,要求技术人员有土木工程建筑的相关知识,了解设备性能,应对突况及时做出变动。实施多个运输管共同工作时,要选取合适的角度,对灌孔依次进行标记,避免出现重复操作的情况,确保加固工作高效稳定进展。 

2.4 高压喷射灌浆施工质量控制 

水坝加固除险工作完成后,需要对施工质量安全进行检验,混凝土浆液材质在注入后需要一段养生时间,通过这一时间磨具的封存,加固层可更稳固,水泥材料变的更坚固,所以安全监测工作不能在灌浆完成后即刻开展,要在达到规定时间后拆除塑料隔离层再进行,对施工进行全面检查。包括灌孔的分布位置,质检人员要有自己的科学标准,以此为依据展开工作。灌浆加固点多时,要进行抽样检查,随机选取总数量百分之七的孔进行测量,记录下孔的直径、纵向是否垂直,注入口呈不规则圆形或者处理粗糙均属于不合格现象。灌浆是否达标主要检测其凝固后结构的密实程度,将一定比例的混凝土材料延灌孔注入,额定时间内其流量如果超过比较量,则需要二次维护,灌浆施工不合格。完成工作任务后要对灌孔进行密封,检测工作随着工程开展阶段进行,确保各流程符合标准再进行收尾。 

3 帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的应用 

帷幕灌浆技术是将浆液直接注入在水库斜坡出现裂缝的建筑材料中,形成连续的保护结构,在使用中水就不会透过裂缝渗漏。帷幕顶部直接与坝体相连接,直至不接触水面的岩石层,形成一个保护系统,减小基层渗透水对坝边坡产生的压力。 

(1)钻孔间距。帷幕灌浆在钻孔时应按照设计规定,逐渐减小孔间距离,沿着破损表面横坐标逐步加密,距离控制在1.8m至2.2m之间。如果是双排或者多排孔在测量分布中,多数先对最下层进行施工,再钻取上层灌孔,完成后进行测量,选取中间位置实施多孔的安放。 

(2)帷幕灌浆材料。选取材料时要参照国家出台的标准,使用符合强度要求的浆料。设计人员要结合实际情况对灌注材料进行调配,适当的使用化工原料,但不能对水体产生污染。先将搅拌好的材料取少量灌入实验孔中,确保安全符合要求再开展施工。 

(3)施工工艺流程。进行帷幕灌浆要先设计孔位、钻孔,对有害裂缝进行清理,将施工部位与水隔离,前期准备工作完成后再进行材料的制作,这一过程要经历较长时间,正式实施灌注时要再次检查裂缝处是否洁净,不能留有垃圾。灌浆结束后要经历一段养护时间,再进行验收,确保其牢固程度符合标准后将灌孔密封,通常采用机械设备进行后期工作,条件不允许的现场也可人力进行代替,但要保证牢固性和平准度,不能出现缝隙。整个过程需要工程技术人员现场指导,按顺序进行。 

3.1 冲洗压力 

一般而言,冲洗水压是灌浆压力的80%,在压力值大于1MPa的时候,选用1MPa;冲洗风压是灌浆压力的50%,在压力值大于0.5MPa的时候,选用0.5MPa。 

3.2 裂缝冲洗 

冲洗的时候,当清水流出10分钟后予以停止,并且总时间不得少于30分钟。对于返水达不到澄清标准的孔段,需要继续冲洗,保证孔内残留杂物厚度不可大于20cm。在邻近孔有灌浆操作或者灌浆结束不超过20小时的孔,不可以展开裂缝冲洗操作。 

3.3 制浆方式

根据有关设计规范标准,必须对帷幕灌浆制浆材料予以称重,保证其称量误差不得大于5%。在制浆的时候,需要对掺加剂、投料等进行严格控制。在制浆的时候,一定要确保搅拌均匀,并且测定浆液密度与粘滞度等参数,同时做好记录。在拌制细水泥浆液的时候,需要加入一些减水剂,并且借助高速搅拌机进行均匀搅拌,其转速不得低于1200r/min,时间需要通过试验予以确定。在使用浆液之前,需要进行筛选,一般为80μm方孔,其筛余量不得超过5%,水灰比为0.5:1,输送流速在1.4-2.0m/s之间,输浆压力在0.2-1.0MPa之间。确保浆液温度在5-40℃,低于或者超出标准的浆液视为废浆。 

3.4 帷幕灌浆施工质量检查 

在检查帷幕灌浆施工质量的时候,主要在灌浆结束14天后展开,其检查孔数为总孔数的10%。在检查灌浆质量的时候,一定要严格按照监理工程师要求,将检查孔设置在帷幕中心线上;对岩石破碎、大孔隙注入量、断层等复杂位置进行检查,等等。在进行压水试验的时候,可以在灌浆结束后根据监理工程师的指示,确定检查时间,并且按照其规定流程予以严格检查。承包施工单位需要在灌浆结束后,根据监理工程师的研究,整理有关资料,并且提交给监理工程师,为质量检查工程提供便利条件。 

4 水库除险加固中灌浆技术的应注意的事项 

篇2

徐闻县水利水电勘测设计室 广东 徐闻524100

摘要;文章结合了本县风山水库的现状,针对实际存在的除险问题进行了分析,提出了有效的除险加固对策,希望能给同行带来一定的参考价值。

关键词:病险水库 水库现状除险加固技术分析

0 引言

由于水库多年的运用,使部分水库陆续出现了堤顶高程不足、堤坡冲蚀严重、堤身裂缝以及穿堤建筑物结构强度不够等问题,给水库运行埋下了安全隐患。为进一步完善城乡防洪体系,增强水资源调蓄能力,需对各类水库进行了全面普查和安全鉴定,对带病运行水库,亟需实施除险加固。

1风山水库简介

风山水库位于徐闻县锦和镇境内,坐落迈草溪上游,集雨面积26平方公里,总库容264.2万立方米,正常库容183万立方米,死水位68米,死库容17.65万立方米,该工程于1970年开始兴建,1976年建成投入运行,土坝为粘性土均质坝,原设计坝顶高程为77.26米,坝顶长415米,坝顶宽3.5米,迎水坡比为1:2.5,背水坡比1:2.0。

风山水库主要由土坝,输水涵,非常临时溢洪道等组成,土渠自流式溢洪道位于主坝东北部尾端,底宽20米,堰顶高程75.2米,最大泄流量53.56M3/S,原输水涵管为钢筋混凝土圆涵,涵管内径0.8米,进口高程为68米,最大泄流量2.0M3/S,闸门型式为转动门盖,采用手动卷扬机启闭,

风山水库枢纽布置如图1所示。

风山水库枢纽布置图

2 风山水库的病险情况

根据广东省水利水电科学研究院进行风山水库大坝安全鉴定,鉴定结论为:

(1)安全复核计算表明正常蓄水位稳定渗流期主坝下游坡、校核洪水位骤降至溢洪道堰顶高程不稳定期渗流期副坝上游坡的抗滑稳定最小安全系数不能满足规范要求。

(2)主坝后坝坡在左坝头与山体结合处68m高程附近有散渗现象,坝体填土较疏松,密实度较差,大坝表层约5m范围、右坝头填土和坝基透水性较强;水库原土坝是在期间开始兴建的,工程质量较差,水库多年运行表明,当水库水位达到正常水位74.20米时,原河床段20-60米的范围内有较大面积的渗水。这主要是由于当时施工质量差,坝基清基不好,及土坝填土压密不实。

(3)溢洪道为土渠式临时溢洪道,且尾水渠还未开通,而且过水能力不够,而且带来的水土流失现象严重,放水涵启闭过于原始,涵身情况不明,涵进口及启闭设备已报废。

3风山水库的加固对策

3.1 大坝加固

1、坝顶高程复核

本水库土坝工程等级为4级,坝顶高程的确定,根据《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》第5.3.1、5.3.3条规定,坝顶在静水位以上的超高按下式确定:

坝顶超高(y)=最大风壅水面高度(e)+最大波浪在坝坡上的爬高(R)+安全超高(A);

安全超高:正常运用工况(P=2%)取0.50m,非常运用工况(P=0.2%)取0.30m;

风山水库土坝均质土坝,现状主坝迎水坡为干砌石护坡加固后均为混凝土块护坡。

2、大坝加固方案优选

(1)坝体防渗处理

由地质勘察报告我们可以看出风山水库的坝体、坝基渗水都比较大,本次加固设计,拟在坝体加高培厚前,对其进行灌浆处理,对于坝基渗水我们采用帷幕灌;对于坝体渗水,我们采用进行劈裂充填灌浆。

考虑到资金筹措困难,本次灌浆设计主要是针对坝体、坝基渗水较为严重的部位,即输水涵两侧至主河床段,灌浆从桩号0+450起至0+550共100米范围内,在坝轴线下游1m处布置第一排坝基帷幕灌浆孔,孔距 2.5m,同时在坝体顶沿坝轴线布置两排坝体劈裂灌浆孔,排距1.5m,第一排在坝轴线下游1.0m,第二排位于坝轴线上游0.5m处,孔距5m。

(2)坝高

原设计土坝坝顶高程为77.26米,现场实测结果表明现坝顶高程位于76.945―77.84米之间,坝顶高度参差不平;原设计坝顶宽3.5米,实际坝顶宽度为2.38―4.02米,宽度大小不等。而本次水库除险加固按照粤府[1997]86号文的要求,由此计算出坝顶高程为80.00米,现坝高无法满足新的设计标准的要求。所以,该水库土坝必须加固培厚。

(3)坝坡

水库加固后,大坝坡度上游坡约为1:2.5,下游约为1:2.5。坝坡稳定计算表明,上下游边坡均满足设计要求,为了节约工程投资,本次加固设计拟维持原上游设计边坡1:2.5不变,仅原浆砌石护坡上现浇12厘米的C15砼覆盖。坝体加高部分上游护坡按原1:2.5的边坡延长至坝顶,现浇12厘米厚C15砼。下游护坡在土坝培厚至原坡比1:2.5后铺草皮防护。因土坝最大高度达17.77米,所以拟在原河床段坝体经常渗水的部位设置反滤体,反滤体顶高程为65.235米,反滤体顶宽1米,两边以1:1.5的坡度往下延伸。在下游坝坡人蓄经常上坝的坝段,设置步级供人蓄行走。

(4)坝身排水

本次加固设计拟在二级平台及坝脚均设置排水沟,同时下游坝坡每隔200米设置一道纵向排水沟,以把平台排水沟的水流引向坝脚排出,以免下游边坡及二级平台被水流冲刷。同时在河床渗水较多的坝段坝脚设置反滤体排水。

3.2溢洪道重建

(1)溢洪道现状

现溢洪道为开敞自流式土渠,堰顶高程74.20米,原设计底宽20米,边坡系数为1,比降1/120,现土渠溢洪道的最大泄洪流量为80.85m3/s,而按照粤府[1997]86号文的要求,该水库本次采用50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,由此而计算出50年及500年一遇的最大来水流量分别为Qmax=163.83m3/s、245.25m3/s。由此可以看出现土渠溢洪道的泄洪流量无法满足新标准的要求。本次水库加固须新建溢洪道。

(2)溢洪道的进口断面及结构型式

溢洪道的进水口为喇叭形进水口,两岸边墙的高度随着土坝的边坡坡比逐渐减低,两岸的挡墙均为重力式混凝土挡土墙,因水库洪水期泄流量较大,最大可达213.1 m3/s,大于10 m3/s,溢洪道堰底及豆粕不宜采用浆砌石或干砌石衬砌,所以设计溢洪道堰底及陡坡段底板均采用混凝土底板。

3.3 输水涵加固

(1)输水涵现状及加固设计方案

现输水涵位于土坝桩号0+503米处,涵底高程为68.00米,涵管内径为0.8米,长47米,设计正常放水量1m3/s,满足灌溉要求。其内径也符合有关标准的规定,运行经验表明涵管的结构,强度满足要求,对于涵管轴线两侧的渗水现象我们拟对其进行灌浆处理。由于该水库土坝坝体加高培厚,固须接长原涵管,接长涵管长16米,管内径0.8米,管壁厚0.22米。原进水口采用转动门盖控制,现该设备已严重老化,无法进行启闭,转动门盖也已破损,涵管漏水严重,水库已无法正常蓄水。本次加固设计拟拆除原转动门盖,在涵管进水口新建放水塔。

3.4接长输水涵管结构设计

(1)水力计算

输水涵水力计算采用XL-1程序计算,其计算结果为:斜坡长度6米,消力池长度3.0米。本次设计取斜坡长度6米,消力池长度4米设计。

3.5输水涵涵身结构计算

(1)基本资料

接长涵管为钢筋混凝土结构圆管,管内径r0=0.4m,涵管厚h=0.22 m,外半径r1=0.62 m,管平均半径r2=0.51 m,混凝土座垫(2a=135º)管中心处,接长管处内水水头H1=5.42m,外水水头H1=2.51m,管顶填土高度H=5.4 m,回填土为粘土,饱和容重γt=1.72t/m3,管上水平土压力系数取η=tg2(45°-22.4°/2)=0.448,制管材料采用Ⅱ级钢筋(Rg=2400kg/cm2),C25混凝土(Rw=180kg/cm2)建筑物等级Ⅳ级,安全系数k=1.35。

(2)内力计算

3.6.自动监测系统设计

水库自动监测系统亦称“超短波自动化综合参数监控系统”,其主要内容包括:①水库水位、水库集雨区雨量遥测及洪水预报系统,并包括大坝测压管水位及渗漏堰槽的监测;②大坝位移、沉降自动观测系统;③县区三防办中心站、水库管理处及水文处的分中心,二级计算机组网无线数据通讯系统。

4水库除险加固后基本情况

(1)水库库容

正常水位74.20米,正常库容183万立米;设计洪水位76.40米,相应库容为311万立方米;校核洪水位为77.03米,相应库容为373万立米;死水位68.00米,死库容17.65万立方米。

(2)挡水建筑物

加固后土坝为均质土坝,土坝全长732米,坝顶高程80.00米,最大坝高17.77米,坝顶宽4.5米;二级平台高程72.00米,二级平台宽5米。上游坝坡坡度1:2.5,采用C15砼护坡覆盖原浆砌石护坡,砼护坡厚度12厘米;下游坝坡坡度1:2.5,采用草皮护坡;在原河床段坝体比较高的部位,设置反滤体。反滤体顶部高程为65.235米,其平台宽1米。

(3)泄水建筑物

新建溢洪道采用宽顶堰型式,堰顶高程74.20米,溢洪道宽30米,斜坡长16米,消力池长12米,海漫长26米。溢洪道从正常水位74.20米开始自由溢流,最大排洪流量为213.1 m3/s。

(4)输水建筑物

水库加固后,由于土坝加固培厚,所以须接长涵管长16米,管内径0.8米,管壁厚0.22米。原涵管进口转动门盖已无法使用,须拆除重建,本次输水涵加固拟拆除原转动门盖,设置放水塔控制放水流量。放水塔高度为80-67.4=12.60米,其中工作室高度为3.5米,塔身为C20钢筋混凝土圆结构,塔内设置闸门,塔上安装启闭机,进水塔基本数据为:进水高程为68.00m, 塔工作台高程为80m,启闭机房顶高程为83.5m。

篇3

 

1.国内建筑结构加固技术的研究现状及发展趋势

近年来出现的一些新加固技术,如粘贴纤维复合材料加固法、钢丝网水泥砂浆加固法、纤维材料的嵌入式加固法等,这些技术从一开始引进和出现在国内,就以它们优异的性能、特点和加固效果得到了工程界的关注和青睐。广大科研技术人员在新加固技术方面开展了大量的试验研究和理论分析,国家也颁布了一些新加固技术规范,在工程实践中正逐步推广。预计不久的将来,随着新加固技术的逐步成熟,一定会在工程中得到广泛应用。

1.1 碳纤维加固技术的研究现状及发展趋势

我国在利用碳纤维加固技术的研究和应用起步较晚,发展却很迅猛。1997年国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心率先开始了“碳纤维材料加固修补混凝土结构”的试验研究开发与应用,并被定为国家“九五”重点科技攻关项目.随后通过采用进口的碳纤维材料在北京、上海、辽宁、江苏等省市进行了一些实际工程结构的补强加固,并取得了较好的效果。

1.2纤维复合材料嵌入式加固技术

纤维复合材料嵌人式加固技术是将加固材料放人结构表面预先开好的槽中,并向槽中注人粘结材料使之形成整体。目前国外已经有了一定规模的研究和应用,国内在国家工业建筑诊断与改造技术研究中心开展了这项技术的试验研究,但尚未应用于工程实践。

2.砖混结构裂缝种类及其产生的原因

2.1干缩裂缝:多发生在墙面抹灰层内,一般沿墙面长度方向每隔一段距离形成一条裂缝,这种裂缝开始随时问而发展,以后逐渐稳定。另一种干缩裂缝则呈不规则的龟裂或呈放射状裂缝,此类裂缝宽度较小。产生的原因有:①抹灰用砂过细或含泥量较大;②水泥安定性不好;③砂浆过稀,抹灰不实;④抹灰层失水过快,养护不好等造成抹灰层收缩较大而形成裂缝。

2.2砖墙温度裂缝:一般有如下规律:① 顶层重,下层轻;两端重,中间轻;向阳重,背阳轻;且这类裂缝与温度变化有关。②砖墙温度裂缝随部位不同而呈不同的形状。产生的原因有:① 屋面保温层,隔热保温性能差;② 砖墙砂浆标号较低,砌筑质量较差;③结构构造上处理不当,如采用半圈梁 。

2.3地基下沉裂缝:一般共同规律是:下层多,上层少;纵墙多,横墙少;外墙多,内墙少;斜向多,竖向少。产生的原因有:①地基不均匀下沉;②房屋过长未留缝,沉降不一;③平面复杂,转角较多;④ 高低层相差较大,未留沉降缝;⑤荷载与分布不均匀;⑥ 使用不当,地基浸水或地下水位上升(多发生于湿陷性黄土地区);⑦ 地基施工质量。

3.砌体裂缝的类型和防治方法

砌体结构裂缝的类型有斜裂缝、水平裂缝和竖向裂缝三种。斜裂缝有的发生在有现浇混凝土挑檐的平屋顶房屋和无保温屋盖的房屋顶层纵墙面的两端,一般长度在1开间~2开间范围内,外纵墙两端有窗时,裂缝沿窗口对角方向裂开。有的发生在底层至二层外纵墙的两端,斜裂缝通过窗口的两个对角向沉降量较大的方向倾斜,裂缝下大上小。水平裂缝有的发生在平屋顶屋檐下或顶层圈梁下2皮~3皮砖的灰缝位置,一般沿外墙顶部连续分布,两端较中间严重。有的发生在底层至二层窗间墙的上下对角处,成对出现,沉降量大的一边裂缝在下,沉降量小的一边裂缝在上。竖向裂缝发生在纵墙中央的顶部和底层窗台处,裂缝上宽下窄。

根据裂缝产生的原因,要消除砌体裂缝。必须从根源上进行防治,尽可能在夏季或温暖季节,浇灌屋顶挑檐及圈梁混凝土,一般不要冬季施工。挑檐上最好做保温层,并达到规定的厚度:这样就能减小钢筋与混凝士和砌体之间的温差,避免顶部出现裂缝。根据建筑物的实际情况设置沉降缝、伸缩缝,提高结构刚度和施工质量,都能减少裂缝的发生。当然,处理好地基是防止墙体底部出现裂缝最有效的方法。

4.常用建筑补强加固方法

4.1 加大截面加固法

加大截面加固法是采用与原有构件同类的材料,通过增大截面的面积,提高构件的承载能力和刚度,达到对原构件进行加固的目的。

4.2 外包钢加固法

外包钢加固法是把型钢或钢板等材料包在被加固(钢筋混凝土)构件的外侧,通过外包钢与原有构件的共同作用,提高构件的承载能力和刚度,达到加固的目的。

4.3 外加预应力加固法

外加预应力加固法是采用外设预应力拉杆或撑杆对结构构件或整体进行加固的方法。它通过改变原结构的内力分布、降低结构原有应力水平来间接提高结构的承载能力。

4.4 改变受力体系加固法

粘钢加固法方法是以减小结构的计算跨度和变形,间接提高承载能力的一种加固方法。为了减小构件的计算跨度,常采用增设支点(包括柱支座和弹性支座)和采用托梁技术,从而改变结构的受力体系,使承载能力得以提高。

4.5 粘钢加固法

粘钢加固法是将钢板用结构胶粘贴在混凝土构件的外部,以提高结构承载能力的一种方法。论文参考。这相当于构件的体外配筋。该项技术目前已趋于成熟。

4.6粘贴纤维复合材料法

粘贴纤维复合材料加固方法与贴钢加固法相似,只是加固用的材料是纤维复合材料,如玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)等。

5.结论

裂缝对结构有较大的危害。论文参考。主要表现在如下几方面:1)冰冻的影响。混凝土有了裂缝,水可渗入,当气温降到2℃以下时,水分就会结成冰,结成冰的水分膨胀,会导致沿裂缝边缘散裂。冻融循环每重复一次,这种散裂现象就会发生一次,这样裂缝符逐渐加宽:2)钢筋锈蚀 由于空气中二氧化碳长期作用使混凝土中性作用物质的碱度降低,丧失保护作用。当碳化到达钢筋表面时,若钢筋上有水溶液、氧和电位差,就会发生电化学腐蚀,使受力钢筋截面积不断削弱。另外,锈蚀的产物大约是钢筋被侵蚀体积的2倍~3倍,这种膨胀效应足以使外围混凝土产生相当大的拉应力,致使混凝土裂缝继续扩张。论文参考。影响钢筋和混凝土的粘结力 3)破坏结构整体性,降低结构刚度、结构承载力、耐久性,发生渗漏 4)加快混凝土碳化脱落,降低抗疲劳能力:5)影响美观效果。所以一旦建筑物出现裂缝就必须对其进行处理。建筑结构加固方法的不断进步都有利于建筑工程质量的提高,延长建筑物的使用寿命,对国民经济的发展有着积极的作用。

参考文献

[1] 李勇. 粘钢加固工程实例分析[J]. 中国新技术新产品, 2009, (16) :57

[2] 黄锐聪. 混凝土结构补强施工技术探讨[J]. 科技资讯, 2009, (27) :61

[3] 李洪翠. 桥梁粘钢加固的质量控制[J]. 科技信息, 2009, (22) :647-648

篇4

(Shanxi Yuncheng Road & Bridge Co.,Ltd.,Yuncheng 044000,China)

摘要:随着我国经济的不断发展,对公路、铁路运输的要求的也越来越高,而这其中,桥梁技术是非常重要的环节。我国的桥梁技术自上个世纪八十年代以来,发展较为迅速,但是对桥梁的保养、维护、维修、加固技术的发展则比较缓慢,进度也相对滞后,这是目前我国公路桥梁发展的主要技术缺陷。本文重要探讨与研究如何使用碳纤维加固技术,使桥梁施工更加稳固。

Abstract: With the development of China's economy, the requirement of highway and railway transportation. Bridge technology is an important link. From 1980s, China's bridge technology develops rapidly. But service, maintenance and repair and reinforcement technology, the main technological defect of China's highway and bridge, develops slower. This paper mainly discussed how to use techniques of reinforcing bridge with carbon fiber.

关键词:碳纤维 加固桥梁

Key words: carbon fiber;reinforce bridg

中图分类号:U44文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)19-0068-01

0引言

随着国民经济的不断发展,公路桥梁的建筑也越来越受到高度的关注,因为公路桥梁的建筑不仅关系物流的四通八达,也关系着人民的生命财产安全。就目前的情况而言,我国的公路桥梁建筑没什么大问题,但是在桥梁的保养、维修、加固及技术改造方面仍然有所欠缺,尤其是加固技术需要技术人员进一步的加强与改良。

1材料及其性能

将碳纤维材料用于混凝土结构建筑,加强建筑结构的加固修复,是近几年来新开发的一项技术,这项新技术的优点在于,他利用浸渍树脂,将碳纤维材料制成的补助构件,沿着受损混凝土构件的受力方向,亦或是垂直于受损构件的受力方向,牢牢粘贴在受损构件之上,因为碳纤维材料优秀的韧性,使之与构件充分结合在一起,共同工作,发挥作用,从而有效的起到对混凝土构件的加固加强。

在桥梁加固施工中,通常使用两种碳纤维材料,分别是碳纤维复合材料包括碳纤维布和粘接材料,下面我们来做一个简单的介绍:①碳纤维布,碳纤维布是目前桥梁加固技术中运用最为广泛的材料,碳纤维布弹性好,不易被拉扯断,强度高,可以承受受损构件带来的巨大压力,韧性好,可以有效弥补受损构件的功能,同时,单根纤维间强度变化小、在制造与处理过程中强度稳定并保持不变。②粘接材料,粘接材料的功能就是将碳纤维与受损的混凝土构件连接在一起,具有一个纽带的作用。所以,粘接材料是碳纤维与受损构件是否能够连接在一起的重要关键点,也是两者传力途径中的薄弱环节,因此,粘接材料应当具有足够的刚度与强度以及韧性,才能够有效保障碳纤维与受损混凝土构件之间的剪力的传递,也不会因为混凝土构件的开裂从而导致脆性粘接的破坏。

2碳纤维加固的主要特点

作为一种新型的高效桥梁加固技术,碳纤维加固技术具有以下的几个特点:①使用碳纤维加固与其它加固方法比较,碳纤维布加固技术因为碳纤维独特的强度与韧性不会再增加构件的承载压力,也不会进一步的扩大断面的尺寸,进一步说,碳纤维加固技术不会影响整座桥梁的结构外观,也不会减小桥下空间。②碳纤维加固技术施工十分简单,技术也并不复杂,所以不需要使用大型设备,而施工的工期也比较短,施工过程中,可以不受空间的限制,在碳纤维与受损构件的连接时,因为碳纤维布本身的柔性特点,所以碳纤维布可以与任何一种形状的受损构件进行连接,对其进行加固,成型非常方便。③在进行碳纤维布加固时,依据碳纤维布本身的刚度与强度,再通过环氧树脂等粘结材料与受损混凝土构件进行有效的粘结,从而不需要再额外设置锚栓或者是凿开混凝土,所以不会损伤原有完好的构件。④在进行碳纤维布加固时,由于碳纤维布本身柔性很好的特点,当他粘贴在受损混凝土构件表面的时候,能够有效封闭并连接受损混凝土构件表面的裂缝,并能强力约束混凝土结构裂缝的生成,阻止裂缝的进一步扩展。⑤在加固时,由于受损构件的老化,可能使用的碳纤维布也许不止一次,但是碳纤维布能够在同一个部位不断缠绕、重叠、粘贴,从而充分的满足构件的补强要求,将加固的效果达到最佳。

3碳纤维加固技术的计算

虽然碳纤维加固技术有诸多优点,但是在施工时也不能有半点马虎,必须经过严格周详的计算,才能够进行施工。

①碳纤维布虽然柔韧性极好,但也仅仅能在活载作用下承担一部分承载压力,所以,在施工前的计算时,应当根据相应的弹性模式比值,并且按照极限应力法来计算碳纤维布的应力状态。②碳纤维布在进行加固时,技术人员应当先对受损构件的截面进行假定:当受损构件弯曲后,他的截面仍然保持为平面,那么在加固时,粘贴的碳纤维布材料的拉力应变能力仍然按照截面假定计算进行确定,但是也不能够超过碳纤维布材料的容许拉力应变强度。③在碳纤维布的加固时,应当注意,钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积,但是不大于其设计的强度值,否则尽管碳纤维布的柔韧性较好,但是也无法承受巨大的压力。④在达到受弯承载力极限状态前,碳纤维片材与混凝土之间必须粘结可靠,不发生粘结剥离破坏。⑤碳纤维布加固混凝土结构的破坏模式较多,且与受拉钢筋间的相关性较大,需判定加固后构件的极限状态。

4结语

在世纪初,我国加入世贸组织后,公路运输、铁路运输行业变得越来越炙手可热,交通运输量的增长幅度,每年都有50%左右,高速增长的经济与运输量,迫使我们必须重视公路交通,因为公路交通在国民经济中的作用和地位越来越显著地为人们所重视,而与此同时,公路桥梁的建设也已经进入了大家的视线。

目前,我国桥梁建造技术已经进入了世界领先水平,但是很遗憾,我国对桥梁的维修并不是十分严重,以为建成一座桥梁,就可以一劳永逸,却不知这种想法大错特错。桥梁也有他的使用期限,也会老化,当桥梁出现损伤的时候,如果不能进行及时加固,则会加快桥梁的老化。所以,我们应当重视桥梁加固技术。

所以,我们必须尽快认识到碳纤维加固技术对于桥梁加固的重要意义,伴随着碳纤维修复和补强技术的不断深入的研究和进一步的发展,该项先进技术必将广泛为工程界所接受和采用,真正、有效地提高桥梁通行荷载及安全性能,为我们的公路工程建设服务。

参考文献:

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[2]张逗.桥梁碳纤维加固技术研究.硕士学位论文,2007,(11).

[3]黄颖.碳纤维加固桥梁技术[J].公路交通技术,2005,(1).

[4]于泽友.碳纤维加固桥梁技术探索与研究[J].河北工程技术高等专科学校学报,2002,(1).

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一九九七年八月参与了南平至章庄二级公路路面改善工程建设,在该项目中,任技术负责人,总结并编写《水泥稳定砂砾层机械化施工要点》,对在水泥稳定砂砾机械化施工中,机械配备,材料用量及控制,工艺流程及工程质量控制起到了良好效果。在一九九八年孟溪大垸水毁调研工程后,总结了《沥青路面春季翻浆处治方法及要点》,在春季雨水过多,不利于沥青路行车的状况下,主要采取三种处理措施:(1)开挖路肩明沟:春初翻浆路段两侧路肩上每隔6-8开挖一道横向明沟。及时排降除路面水份。(2)挖横断面或路基明沟,不致使路面积水。(3)挖渗水坑,在易于翻浆的路段,挖成直径20-40cm左右的坑,人工定期掏出坑积水。同时还在市养护工作经验流会上作了《浅谈公路水毁的成固与防法》,总结经验。近几年工程水毁主要有路基沉陷,路基坍塌,桥梁破坏,防护与加固工程损坏等类型。公路水毁要以预防为主,及时清除水毁隐患,防患于未然,只要能从公路的设计、施工、养护等方面重视水毁,采取措施得当,公路水毁将会得到有效控制。

三、敢于探索,理论结合实践,专业技术工作成绩显着

一九九八年十月,担任水泥路养护工程队技术员,在公安县公路管理局列养里程中,国道二级水泥砼路面有49km,省道公石线有49.5km,为了交通行车舒适,找出一条即经济又合理的水泥砼路面破板修复办法,通过实践观察发现破板的主要原因是基层不稳定造成的,影响基层不稳定的主要因素是雨水渗透到基层,在荷载的作用下,基层开始变形发生唧泥,对这种现象,我们为市养护科提出要加强对水泥砼路面进行缝养的建议,采用科学的缝养和高密度缝养材料,对遏制水泥砼路面的破碎起到了明显的效果,受到了市局的领导表扬。

xx年2xx年国道黑狗当大桥工字梁生生位移,桥面铺装板破裂,桥梁伸缩缝损坏,被省市专家确定为危桥,需要加固维修。我担任该项目技术负责人,针对大桥各种病害,通过近十天观察,报省市批准,采用简支梁稳定工字梁,重新布筋进行桥面铺装,通过四个多月的维修加固,经省市检测为合格优质工程,大大的提高了桥梁的通行能力,行车安全有了保障。该项目受到了省市领导好评,市养路科在此召开了全市桥梁维修加固工程现场会,个人也受到了极大的鼓舞。xx年四月完成了207国道二级路面改善工程j标段施工任务。我担任技术负责人,在老油路基础上进行加铺砂砾下基,在施工中发现老油路路面呈块状,且极不稳定,上报给市局,经实地察看,本人建议挖除块松动油路基础,进行局部挖一补一措施,通过弯沉检测,各项技术指标合格,此项目被评为优质工程。xx年三月担任沙刘接线改建工程技术负责人,在处理软基时,k00+300-k00+500有200米软基无法处治,因路基旁为一水堂,在下挖无望的情况下,结合在书本上学到的知识,进行石灰桩处冶后,再进行底标号砼下基施工,三天后通过弯沉检测,容许值在标准范围内,完全合符二级公路建设标准,受到监理和业主的表扬。

xx年八月参加了省公路局与长安大学科研项目试验工程建设,任公石d标技术负责人。因为公石线是连接我市至湖南岳阳107国道的主要干线,对我市的经济发展有着十分重要的作用,根据湖北省公路局和长安大学科研项目要求,其主要是目的在于比较旧水泥砼路面上不同结构加铺层在相同的气候,水文、地质等自然条件及相同交通量情况下各种加铺层的使用寿命,防止反射裂缝的能力,找到适合于湖北实际情况,在技术上可行,经济上合理及施工方便的旧水泥砼路面加铺改建的典型结构。在湖北省公路局和市局主管部门的领导,在长安大学陈教授和杨博士的指导下,我参与了项目技术科各种承载力试验及cbr值检测,对板块不同部位进行了弯沉测量。参与了初步测量,设计到实际施工放样,水准点恢复及中线测定,为长安大学科研项目提供了第一手数字依据,在几次省公路局和长安大学的经验交流会上,受到了省局和长学教授好评,该项工程初步评定为省优质工程。

篇6

中图分类号: U445.55+2 文献标识码: A 文章编号:

前言

我国地基基础项目工程的施工技术已经在八十年代取得了很大的进步,这不仅是促进了地基与基础工程的发展,同时也是对地基基础工程技术的考验。面对近几年发生的事故来看,要求对地基与基础工程的技术更加的严格。近些年来,我国水利水电的相关建设项目规模逐渐扩大,那么地基与基础工程技术也应该相应提高。

二、岩石地基处理

1、灌浆强度值灌浆法

灌浆强度值灌浆技术指的是:在任何一个孔段进行灌浆都会在一定程度上耗费热量,耗费的这些热量值接近于这个孔段的灌浆压力与灌浆体积的相乘结果。这个热量值就被定义为灌浆强度值。

灌浆强度值灌浆法的几个重点:

在灌注的时候只能使用固定比例的浆体;

灌浆压力通过灌浆强度值曲线来操控,在不利的地段尽量不用高压,在适当的地段使用高压。

与现代高科技适当配合,实时监控灌注压力和注入率,画出压力-体积曲线,再对灌注结束的时间进行判定。

2、无盖重固结灌浆

堤坝灌注混凝土和堤坝地基固定灌浆之间在工程所用时间上存在矛盾。经过多年实践经验结果可以看出,无盖重固结灌浆在理论与实际中是合理的,无盖重固结灌浆不但可以节约时间、节省能源,而且灌浆效果能够达到设计的要求,可是无盖重固结灌浆也存在一定的缺点,在孔段两端的灌浆效果不尽如人意,需要后期补充灌注。还需要注意在缓倾角裂隙发育的孔段尽量不使用。

3、岩溶灌浆

最近几年,岩溶灌浆技术已经取得了不错的成绩,而且技术水平扔在不断发展中。我国的地形地貌特征复杂多样,在岩溶地区建造水利水电项目就需要岩溶灌浆技术。岩溶灌浆技术实际上是在已经对溶洞的情况有了一个初步的了解,然后在钻孔中安装特殊的一种模袋,并且把速凝浆液往其中灌注,以达到堵塞岩溶流通的效果。岩溶灌浆技术在水利水电工程中应用广泛,效果非常显著。

4、隧洞灌浆

因为在实际工程中会有一些承受较大压力的人工隧洞,隧洞灌浆技术在遇到这种情况时发挥了不可估量的作用。以山西万家寨引黄河水工程为例,这项工程中普遍使用TBM掘进隧洞,在洞中使用特制混凝土管片,在向其余隧洞壁面的空隙填充砾石等材料,再执行灌浆操作。

5、灌浆原料

(一)稳定灌浆。稳定灌浆指的是在水泥浆体中加入稳定剂,使其两小时折水率小于等于5%的水泥浆体。稳定灌浆在我国的施工工程中实际应用范围较小。

(二)改性细水泥。在普通硅酸盐水泥中掺入灌浆机,再对其进行干磨,使其比表面积5000~6000cm2/g,细度小于30μm颗粒≥95%,小于6μm颗粒≥40%。

6、化学灌浆

化学灌浆技术可以起到补充的作用,更加重要的是在地基处理中已经成为了一种主要应用的技术。在我国的施工建筑中,水泥灌浆与化学灌浆综合使用效果非常好。综合使用灌浆技术能够改善岩石的力学与抗渗性能,可以对水泥灌浆的缺点进行补充。以三峡工程为例,其中一部分岩体因为有轻微裂缝,如果仅使用水泥灌浆是不能满足施工需求的,设计人员对这一部分进行了化学灌浆补充作业,得到了非常好的结果。

7、岩体预应力锚固

在我国水利水电工程中岩体预应力锚固已经得到广泛应用。岩体预应力锚固技术在实践中也得到了更加显著的进步,设计出更加多样更加具有优势的锚固形式,例如拉压复合型、压力分散型、拉力分散型、环形预应力锚索等各种新形式。

三、覆盖层处理

1、混凝土防渗墙

混凝土防渗墙技术在近几年里有了新的进展,成为了覆盖层地基防渗的主要方式。其中的塑性混凝土技术、地下连续墙技术得到了更加广泛的应用,墙断接头技术在不断探索中也有了新的进展,在我国的水利水电工程中,率先应用了自凝灰浆防渗墙技术,这是混凝土防渗墙的一个新突破。

2、覆盖层灌浆

从前我国普遍使用的是循环钻灌法,而预埋花管法在国外应用较普遍。随着与国际交流加深,循环钻灌法和预埋花管法在近几年来得到了更加科学合理的应用。循环钻灌法与预埋花管法各有其优势,在工程设计过程中,根据实际需要选择灌浆方法更加符合科学的态度。

3、高喷灌浆

高喷灌浆技术自1970年引进国内之后,此项技术在我国得到了普遍应用开发,黄河小浪底工程中就大量使用了高喷灌浆技术,并且修建出了防渗效果非常好的高喷防渗墙。最近几年,以大量工程实践为基础,高喷灌浆技术得到了进步不的优化,对以后的施工工程非常有利。

4、振冲加固技术

振冲加固技术适用于软土地基加固。随着高科技技术高速前进,振冲器的性能也在不断提高,在软土地基加固中振冲加固技术得到了更长足的发展。振冲工艺的改进也在进行中,填料方式更加多样化,从原来的间断填料法和连续填料法发展到今天的强迫填料法。强迫填料法解决了软粘土缩孔、填料困难、砂土塌陷等一系列问题,而且取得了不错的成效,强迫填料法的成桩效果非常好。质量控制标准由原来的单一控制加密电流,发展为同时控制加密电流、留振时间、加密段长三个指标。

四、堤防工程

1、垂直防渗技术

出现提防事故大多数是因为渗透损坏,所以对堤身和地基进行防渗可以显著减少堤防事故。

(一)深层搅拌混凝土防渗墙。因为深层搅拌混凝土防渗墙具有高效、投入少的优点,所以在实际施工中应用非常普遍。在遇到透水层深度较大、并且伴有紧密排列的砂层和卵石层的时候,采用置换式塑性混凝土防渗墙效果显著。挤压注浆、震动沉桩防渗墙则适用于砂性土及颗粒直径比较小的砂砾石层。

2、土工合成材料应用

土工合成材料可以分为土工织物、土工膜、土工复合材料及-k32特种材料个品种。我国早期的土工合成材料技术发展较为缓慢,在进入上世纪九十年代后,以一些实践工程为基础,土工合成材料的应用逐渐快速发展起来。逐渐在堤防、闸坝、渠道、险库加固等多领域中广泛应用。

3、堤防质量检测技术

(一)探测堤防隐患

科技水平不断的提高,探测新方式也渐渐进入了工程施工中,现在堤防探测中主要应用地质雷达法、高密度电阻率法、瞬变电磁法、地震波法等技术。每一种办法都具有其优势,结合实际综合使用可以得到更好的结果。

(二)填筑质量控制

填筑质量控制中也应用到了高科技技术,从前的环刀取样测试密度控制操作繁琐,周期长,现在采用YS-1型压实计、BZJ-3B表面波压实密度仪、核子密度仪、普式贯人仪等先进仪器。

(三)防渗墙质量控制

现在在建筑工程中普遍用到的防渗墙质量控制方法是钻孔取芯检测、开挖检测、围井检测和物探法等。但是这些方法都存在一定的局限性,在防渗墙质量检测中不能够达到理想的效果。这其中比较好的方法是在墙体上打孔CT成像检测,但是只能在小范围内探测。所以基础工程技术需要人们投入更多的关注,来实现缩短工期、保证安全、降低成本的目的。

五、结束语

地基基础工程是建筑的根本,其质量如何能够最直接地反应出建筑的安全性能,建筑工程的质量与地基基础工程有密切的关联。因此,在确保地基质量的同时,不断对地基基础工程新技术进行探索,来满足我国经济发展的需要。

参考文献:

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1.软土地基简介

随着经济的发展,市政道路的施工进行的如火如荼,市政道路的施工质量与人们的日常生活息息相关,我国的幅员辽阔,地质条件也较为复杂,尤其在内地的湖河沉积地区以及沿海地区软土地基的分布情况十分广泛,在市政道路的施工过程中也常常会遇到软土地基的问题,这种地基的含水比大、承载力差、压缩比高,空隙比约为1.0,容易受到外界因素的干扰变大,难以满足现阶段市政道路施工的要求。为了保证市政道路的施工质量,必须采用相关的方式加强软土地基的稳定性,防止沉降问题的发生。目前,我国国内在处理市政道路软地基的加固方面已经取得了良好的成效,下面就针对软土地基的加固技术进行进一步的介绍。

2.市政道路软土地基的处理原则

对于市政道路软土地基的处理,首先要遵循经济性的原则,即在条件允许的范围内,要优先使用天然的材料进行加固,如工业废料、建筑垃圾等符合加固标准的材料进行加固,但是在材料的选择中要避免选择具有腐蚀性或者有机含量较高的垃圾,防止地基的加固难以达到规定的标准;其次,要遵循目的性的原则,即软土地基的处理必须要达到减小下渗、改善抗剪性、动力性的目的,防止地基出现变形以及液化的情况,将地基的压缩性控制在标准范围内,保证市政道路的后续使用质量。

3.市政道路施工中的软土地基加固技术

3.1 换填法

换填法是软土地基常用的加固方式,即在实地调查的基础上,将固定深度和范围内的软土地基挖出,进行换填,换填的材料需要选择稳定性高、强度好的材料,如石灰、砂石等等,在选择的过程中要遵循三个标准:

3.1.1 因地制宜的原则

在选择换填材料时,要根据施工场地的实际情况选择适宜的材料,以保证材料可以满足当地道路建设的需求,并做好材料中石头含量、粒径以及配级的检验,确定好材料之后,就可以将淤泥软土使用挖掘机挖除,用天然的材料进行置换,一般,开挖深度宜控制在2m以内,使用分层填筑、压实和检测进行施工,以便提高地基的承载力。

3.1.2 逐层加固的原则

在进行换填的过程中,为了保证压实的质量,必须对置换材料进行逐层压实,在换填的前期,需要对换填的面积和深度进行计算,再进行下阶段的换填和加固的工作,在第一层换填完成后,用机械碾压法将其反复压实,再进行逐层换填。

3.2 排水固结法

3.2.1 袋装沙井固结法

排水固结法包括袋装沙井固结法以及砂垫层处理法,袋装沙井固结法就是将符合标准要求的砂装入具有透水性的编织袋中,再利用辅助设备将沙袋侵入软土地基之中,这种固结的方法比较适宜用在厚度大于5m的软土层中、且地基承载力小于路堤建筑自重的情况中,具备施工效率高、施工费用低、用料少的特点,也是软土地基加固的常用方法之一。

3.2.2 砂垫层处理法

砂垫层处理法就是在软土地基的表面铺设好砂层进行排水的方式,令软土地基中的水分在上层荷载的影响下排水,从而达到地基加固的目的,使用这种加固方法时要注意,要保证排水固结的速度与路基填筑速度保持一致性,保证在填筑的过程中可以有效的实现排水,同时,避免上层荷载过大导致路基遭到破坏。

3.3 机械碾压加固法

机械碾压加固法是利用土壤中水分的特征来进行加固的一种方式,由于土壤中的水分是与以多种多样的形式存在,但是不管何种形式的水分在外力的作用下,也会被排挤出来,使用机械碾压就可以有效的排除地基中多余的水分,起到地基加固的作用。在进行加固的过程中,要根据实验数据来决定碾压的工艺,确定好碾压的力度、次数以及范围,在具体的工作过程中,要先使用小吨位碾压机进行碾压,进而使用大吨位碾压机进行碾压,碾压完成后再使用光轮碾压机进行碾压,在碾压过程中要遵循边线大到中的碾压原则,以1/3重叠的方式进行递进式碾压。

3.4 化学加固法

化学加固法就是利用化学材料对软土地基进行固结的处理方法,目前常见的化学加固法包括深层水泥加固法、石灰搅拌桩法以及灌浆法三种。

3.4.1 深层水泥加固法

使用深层水泥加固法对软土地基进行加固可以在短时间内得到需要的地基强度,使用该种方式加固后的地基具有变形小、无公害的优点,在北欧、日本、芬兰等国家已经得到了广泛的应用,在我国国内虽然应用时间较短,但是也取得了良好的社会效益和经济效益。

3.4.2 石灰搅拌桩法

石灰搅拌桩加固法是依靠石灰和土之间的物理反应形成所需的强度,应用在不同的地基中会产生不同的加固效果,加固的深度可以达到20m。在加固的过程中要通过机械搅拌的方式,在机械钻进时向地基内喷射压缩空气,在钻进要适度的标高后,要将钻头进行反向旋转,将生石灰输送至地基内,让土体和石灰进行充分的搅拌,形成具有水稳性、整体性以及一定强度的石灰桩。由于石灰桩具有膨胀挤密的作用,因此,在设计石灰桩是要遵循密布桩和小桩径的原则,桩间距和加固的深度应该按照沉降验算和稳定验算来确定,在验算完成后再进行施工。

3.4.3 灌浆法

灌浆法就是利用液压、气压以及电化学的原理,将一些可以固化的浆液注入到软土地基中,以便改善地基物理力学性质。在灌浆工程中,使用最广泛的浆材就是水泥,水泥的力学强度好、无毒、使用寿命长、材料价格低,但是在沉淀析水的影响下具有稳定性差的弱点,为了克服这些缺点,可以在水泥浆中加入砂、粘土以及粉煤灰等材料,或者掺入附加剂来改善浆液的性质。

4 结语

软土地基的加固是市政道路施工的关键性因素,关系着市政道路的施工质量以及使用寿命,目前,对软土地基的加固技术较多,需要根据施工地的实际情况以及周围环境进行综合判断和选择,保证软土地基加固的效果。

参考文献:

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1.2边坡工程稳定性分析方法

1.2.1边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。

1.2.2边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法,可靠指标法,统计矩法以及随机有限元法。

2边坡工程处治技术

2.1抗滑桩技术边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业面困难。

2.2注浆加固技术注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。

2.3加筋边坡和加筋挡土墙技术加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙的特点有:结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。

2.4锚固技术岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重,节约了工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的社会效益和经济效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用,例如以下几种情况:①锚杆与钢筋混凝土桩联合使用,构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩;锚杆可以是预应力或非预应力锚杆,预应力锚杆材料多采用钢绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢(预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。②锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上,锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡,以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。③锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙,这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ,Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护,一般采用自上而下的逆作法施工。④锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。

2.5预应力锚索加固技术用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。

2.6排水工程的设计地表排水工程的设计要求:①填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝,往往是滑坡的先兆,也是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层,使土的抗剪强度降低,造成坡体滑动。因此,对坑洼和裂缝应仔细查找,认真夯填。②合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置,应尽量顺直,并垂直于径流方向。如遇到山坡有凹地或小沟时,应将凹地填平或与外侧挡土墙相连,内侧与水沟联结,避免水沟内的水流越出或渗入截水沟沟底,导致水沟破坏。应该结合边坡的区域地貌、地形特点,充分利用自然沟谷,在边坡体内外修筑截水沟、平台截水沟、集水沟、排水沟、边沟、急流槽等,形成树杈状、网状排水系统,以迅速引走坡面雨水。

3结语

论文对常用边坡工程的处治措施进行了初步探讨,指出了常用边坡工程处治措施的适用性,然而随着工程建设规模的不断增大,边坡高度增高,复杂性增大,对边坡处治技术的要求也越来越高。可以预见,随着科学技术的发展,边坡处治技术将得到进一步的发展,并逐步趋于完善。

参考文献:

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中图分类号:S611 文献标识码: A

一、引言

岩土工程技术于20世纪60年代起源欧美国家,是从土木工程实践中分支并独立出来的一种新技术体制。顾名思义,岩土工程主要是求解与岩体、土体的有关工程问题,主要包括地基处理、基础施工、边坡加固、地下通道开挖与支护等地下工程问题。经过多年的发展,目前我国岩土工程技术已经取得了十足的进步,但仍存在新技术发展、新材料应用等方面等存在不足。因此为了克服岩土工程施工中的难题,现阶段急需加强岩土工程新技术研究。

二、岩土工程技术发展与应用现状

由于受气候条件、周围建筑环境以及水文条件的影响较大,而且岩土体本身就特性复杂性,使得岩土工程问题成为当前工程设计与施工中的一大难题。但是目前玩过很多设计与施工单位,由于思想观念落后等原因,使得岩土工程新技术、新材料不能够得到及时应用,发展缓慢。具体表现在以下几个方面。

1、创新意识差,新技术发展缓慢

目前我国很多岩土工程设计与施工单位的从业人员缺乏创新意识,新技术、新材料研发方面投入低,没有系统的人才培养制度,在面对复杂的岩土工程问题时,仍然采用传统的设计理论或施工方法,不仅造成施工成本增加,施工效率降低,更是极大的阻碍了岩土工程新技术的发展,降低了企业的市场竞争力。

2、综合素质差,创新能力较低

岩土工程技术在我国已经发展了50多年,在水利、铁道和矿井工程建设、建筑工程、市政工程和交通工程领域,我国岩土工程发展了取得了一定的进步。但是总体而言我国岩土工程技术发展仍然存在很多不足,仍然沿用传统的库伦定律、Rankine理论、Fellenius圆弧滑动分析理论、Terzaghi一维固结理论等,至今没有发展新的岩土理论,使得复合地基设计、土体蠕变、岩爆等一些复杂的岩土工程难题无法解决。

三、岩土工程新技术与新材料

现代科学发展的一个特点是学科间相互渗透,产生学科交叉并不断出现新的学科,这种发展态势也影响岩土工程的发展。自20世纪60年代以来,随着电子技术和计算机技术的迅速发展,计算分析能力和测试能力的提高,岩土工程新材料和新技术不断涌现。

1、岩土工程新材料

岩土工程新材料的出现对于解决以往无法处理的工程难题提供了可能,其中最为典型的就是近年来发展出来的土工合成材料,由于土工合成材料具有节约资源、绿色环保、经济效益高、处理效果好等优点,迅速在岩土工程中被得以运用。土工合成材料的出现与发展可以称为岩土工程的一次革命。

(1)轻量土

轻量土是由原料土、聚苯乙烯泡沫颗粒、 水泥和水所组成的混合物,具有轻质、强度的可调性、变形小等优点。将淤泥或淤泥质土作为原料土,制作出来的轻量土,不仅重量轻、强度高,还将淤泥、淤泥质土回收再利用,对于环境保护意义重大,具有广阔的应用前景。

(2)土体固化剂

当进行公路施工时经常会遇到橡皮土,路基基床冒浆等危害,而固化剂的出现对于防止该现象的发生提供了极大可能。土体固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。根据土壤的物理和化学性质,掺入一定量的固化剂,经拌匀、压实处理,经过一系列物理化学反应后,土体的强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能指标明显改善。土体固化剂替代了石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统材料,具有技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期,节省资源、能源,节约土地,保护植被等优点,已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。

(3)盾构用气泡剂

盾构用气泡剂由多种表面活性剂、稳定剂、强化剂和渗透剂等复配而成,载体为水。在工作过程中与水混合,通入压缩空气,液体膨胀产生泡沫,注入开挖仓内。利用刮面膏状微细泡沫的效果使开挖土呈塑性流动;泡沫在受到强力搅拌作用下,微细气泡与开挖土均匀混合,将置换土颗粒中的孔隙水,因而可提高其止水性。盾构用气泡剂能够提高土壤的工作性能,减少土体的内摩擦力,减小土体的黏度,出渣更容易,无需膨润土的分离及再回收,施工环境良好,对周围影响小等优点。

2、岩土工程新技术

近些年来随着地下空间的开发,海洋拓宽,海底隧道、人工岛和跨海大桥的修建,沙漠改造,以及高速公路、高速铁路的修建,人们遇到岩土工程问题越来越复杂,因此发展并应用新型的岩土工程技术尤为重要。

1、灌注桩后注浆技术

灌注桩后注浆是指在灌注桩成桩后一定时间,通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧处的注浆阀注入水泥浆。灌注桩后注浆不仅可以加固桩底沉渣(虚土)和桩身泥皮,还能对桩底和桩侧一定范围的土体通过渗入(粗颗粒土)、劈裂(细粒土)和压密(非饱和松散土)注浆起到加固作用,增大桩侧阻力和桩端阻力,提高单桩承载力,减少桩基沉降。相关研究发现采用灌注桩后注浆技术可使单桩承载力提高40%~120%,桩基沉降减小30%左右。而且利用注浆钢导管可发挥承载力桩身纵向钢筋和声测管。

2、型钢水泥土复合搅拌桩支护结构技术

型钢水泥土复合搅拌桩支护结构是通过特制的多轴深层搅拌机自上而下将施工场地原位土体切碎,同时从搅拌头处将水泥浆等固化剂注入土体并与土体搅拌均匀,通过连续的重叠搭接施工,形成水泥土地下连续墙;并在水泥土硬凝之前,将型钢插入墙中,形成型钢与水泥土的复合墙体。型钢水泥土复合搅拌桩支护结构施工时对邻近土体扰动较少,占地和施工占地少,废土外运量少,施具有可靠的止水性;施工时无振动、无噪声、无泥浆污染,而且施工成本较钻孔灌注排桩能够约节省20%~30%。

3、工具式组合内支撑技术

工具式组合内支撑技术是在混凝土内支撑技术的基础上发展起来的一种内支撑结构体系,主要利用组合式钢结构构件截面灵活可变、加工方便、适用性广的特点,具有施工速度快、支撑形式多样、计算理论成熟、可拆卸重复利用、节省投资等优点。特别适用于周围建筑物密集,相邻建筑物基础埋深较大,施工场地狭小,岩土工程条件复杂或软弱地基等类型的深大基坑。

4、逆作法施工技术

逆作法施工技术是高层建筑物目前最先进的施工技术方法。先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构,同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱,作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构,作为地下连续墙刚度很大的支撑,随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构,直至底板封底。逆作法能够提高地下工程的安全性,可以大大节约工程造价,缩短施工工期,防止周围地基出现下沉,是一种很有发展前途和推广价值的深基坑支护技术。

5、其他

除以上新技术以外,长螺旋钻孔压灌桩技术,水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术,真空预压法加固软土地基技术,土工合成材料应用技术,复合土钉墙支护技术等由于绿色环保,经济效益高也是我国推荐使用的岩土工程新技术。

四、结束语

中国地域辽阔,工程地质复杂,在工程建设中遇到的岩土工程技术问题也是空前的,这对于广大岩土工作者来说既是机遇也是挑战,需要共同努力,将中国岩土工程推向一个新的水平。

参考文献:

[1] 汪稔,孟庆山. 岩土工程中新技术与新材料. 中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集,北京,2003-10-25-28:79-87

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概述:传统的挖槽埋管地下管线施工技术由于对地面交通影响较大。使本来就拥挤繁忙的城市交通如同雪上加霜。同时给市民工作、生活带来许多不便。顶管技术就是在这种情况下发展起来的一种非开挖技术。随着顶管技术在市政工程的广泛运用。本论文主要讨论在顶管作业施工过程中出现了一些具体的技术问题。值得施工技术人员重视。并以此和同行共享。

一、顶管技术在城市给排水中的发展

地下给排水管网是城市基础设施的重要组成部分,对城市给水管网进行改造的时候,管道安装工作需要专业的工程技术人员进行。传统的地下管线施工技术通常对地表有很大的破坏,而且地下管线的改造是在城市道路下的工程,必然会对本来就拥堵的城市交通带来更大的不便,也严重影响了人民群众的正常出行,施工后的道路恢复工作也比较麻烦,在一些人口密集交通易堵塞的大城市这个问题显得更加明显,因此,这个问题成为了众多专家研究的话题,也是我们急需解决的问题。

非开挖工程技术彻底解决了管道埋设施工中对城市建筑物的破坏和道路交通的堵塞等难题,在稳定土层和环境保护方面凸显其优势。这对交通繁忙、人口密集、地面建筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的,它将为城市创造一个洁净、舒适和美好的环境。非开挖技术是指在进行地下管线的铺设改造中尽力不开挖或者少开挖。

顶管技术就是在目前的形势下发展起来的一种菲开挖技术,这种技术在国外应用非常普遍,在我国也有很大的普及空间。伴随着顶管技术的投入使用,在运用中也经常出现一些问题,本文主要提出在顶管技术施工中容易出现的技术问题,值得施工技术人员重视,并以此和同行共享。

二、顶管施工的特点

顶管法又称为非开挖管道敷设技术.它具有不需要开挖面层.就能穿越地面构筑物和地下管线及公路、铁路、河道的特点,相比开挖敷设技术。投资和工期将大大节省。同时,顶管施工技术可以降低噪音,减少粉尘.减轻对城区的交通条件和环境状况的干扰和破坏.属于真正的无污染、高效率的施工技术。顶管施工法由于其上述多方面的优点.在市政工程中尤其是在市政给排水管线工程中得到了广泛地应用。概括起来,顶管施工技术具有几大方面的优点:施工面由线缩成点,占地面积小;地面活动不受施工影响,对交通干扰小;噪音和震动低.城市中施工对居民生活环境干扰小.不影响现有管线及构筑物的使用;可以在很深的地下或水下敷设管道,可以安全穿越铁路、公路、河流、建筑物,减少沿线的拆迁工作量.降低工程造价。其主要缺点是施工技术难度较高,需要详细的工程地质和水文地质勘探资料。

三、顶管技术施工应用分析

1、顶进管的选择

顶进管一般选州钢筋砼管.如没有腐蚀要求可选用钢管。钢筋砼管的规格设计、配筋和应力验算应遵守有关钢筋砼的标准和技术规程.特别是有关钢筋砼管的标准和技术规程。

2、顶进管岛径的选择

顶进管的直径选择是片先根据工程性质、工程需要确定内径。根据顶进管所受荷载确定砼管的配筋及壁厚.进而确定外径。因为顶管工程工作面上需要配备挖土工人.所阻一般管内径不小于500rm。

3、顶进管妊度的选择

顶进管的长度对顶管过程的可控性和经济性有很大的影响。在直线推顶的情况下使用长管可以减少装管的次数.取得良好的效果.但随着管长度的增长.如果偏离原定的路线,建造顶坑时顶娅坑的长度也要增大.挖坑、支护、回填、修复的费用将相应地增加。反之,在直线上推顶很短的管也较困难.闪为短管比较容易向周闱土层中挤入.致使整个管呈蛇形弯曲,这便降低了管路顶进的可控性。

4、顶管施工的前期准备

现场平面布置,平面总体帛置包括起重设备、自动拧制室、料具间、管片堆场、拌浆棚及拌浆材料堆场、注水系统、弃土坑的布置等,始硼t作井内安装发射架、顶管机、前顶铁、主推千斤顶、反力架等顶进设备.工作井边侧设置下井扶梯供施工人员上下。

顶管机进,出洞处以及后靠土体加固为确保顶管机出洞的绝对安全,对后靠土体机进。为防止腰管机进、出预留空间导致泥水流失.并确保在顶进过程中压注的触变泥浆不流失,必须在工作井安装洞口止水装置。

三、顶管施工的工艺

顶管施工又称为顶进法施工.是指利用顶进设备将预制的箱形或圆形构造物逐渐顶入路基.以构成立体交义通道的施工方法。顶管施工需先在确定的管段之间设置工作井和接收,在工作井内安装推力设备将导轨上的顶管机头推入土体,机头导向。将预制的钢筋混凝上管向前顶进.前端土体通过上作井运出,最后完成管道铺设。

1、顶管井的设计

顶管井分工作井与接收井两种,顶管井的建造结构有很多种类,一般使用钢筋混凝土结构。工作井的结构形式通常有单孔井和单排孔井,它们的结构受力性能由高至低依次为圆形一矩形。结构布置时,可在井内设置内支撑.改善结构受力。在建造过程中工作井按双向顶进设计,问距与设计枪杳井间距一致.施工完毕,在工作井和接收井的位置上按设计要求做检查井。

2、顶管施工工序

①穿墙:打开穿墙闷饭将工具管顶出井外.并安装穿墙止水装置,主要技术施工措施如下:a穿墙管由填夯压密实的纸筋粘上或低强度水泥粘土拌和土.以起到临时性阻水挡土作用;b为确保穿墙孔外侧一定范嗣内土体基本稳定并有足够强度.工作井工具管穿墙,对穿墙管外侧采取注浆同结措施;

c穿墙前对可能出现的问题进行分析并制定相应处坪措施:d蝴板开启后迅速推进工具管.同时做好穿墙止水.

结束语:管工艺的施工从技术上讲是完全可行的.相对于开槽坪管从社会效益与经济效益睐讲更具有优越性,另外一方面从切实做到保护环境人手.加人推广顶管施上技术力度势在必行.可以预见未来的管线铺设技术将以顶管工艺为支撑。

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中图分类号:B032.2文献标识码:A

近年来,我国经济的快速发展使得建筑工程成就显著,同时也带来了不少工程质量问题,其中地基基础方面的问题占很大的比重,尤其是砖混结构的老旧房屋。由于砖混结构房屋抗剪强度低、抗震性能差,工程中易出现沉降不均匀,倾斜、开裂等问题,造成建筑物不能满足安全、适用、耐久的要求。城市建设规模的不断扩大,使得一些建筑物不得不建在不良地基上,在这种情况下又未对地质勘察、设计、施工、监测等环节加强监管,便会发生不均匀沉降、开裂、倾斜等事故。其次,我国现存的大量古代建筑,由于建造时期施工技术水平的限制,以及在长期使用中结构功能逐渐减弱,出现了倾斜、结构破坏等问题,使房屋的建筑结构需要进行加固处理。一般加固处理包括几种类型,如既有建筑在功能的改造方面的加固处理、对结构发生裂损的进行补强处理、房屋整体的结构纠偏、加固以及对单位构件截面承载力进行加固处理等。

1.纠偏加固施工关键技术分析

建筑物倾斜包括整体倾斜和局部倾斜,造成建筑物倾斜的原因很多,有上部结构、地基基础的原因,也有环境和外部干扰的原因,或者是这些共同作用的结果、建筑物倾斜发展的过程也不相同,有的是在施工过程中产生的,有的是经过长时间积累在使用多年后才暴露出来的,还有在外力作用下突发产生的。建筑物倾斜的发展趋势也不相同,有逐渐趋于稳定的,也有等速进行甚至突然趋大的。建筑物倾斜往往是地基承载力不足、变形过大、地基失去稳定性的反映,只有明确建筑物倾斜的原因,并对房屋纠编加固处理的必要性和方案的合理性进行充分研究,才能有效的进行建筑物的纠偏加固工作。总之,建筑倾斜是地基丧失其稳定性的反应,是地基不均匀沉降的结果。当沉降量超过一定的范围会造成危害。因此须对建筑物进行纠偏。纠偏技术一般有顶升(抬升)、迫降、阻沉以及综合处理等、常用的纠偏方法及特点如下:

1.1 顶升纠偏

顶升纠偏法是指在建筑物基础沉降大的部位采取顶升措施,或者在沉降大的一侧地基土中注入具有挤密加固作用或具有膨胀性的浆液的纠偏方法。

图1顶升法纠偏计算示意图

顶升纠偏法有框梁顶升纠偏法、托梁顶升纠偏法、静压桩顶升纠偏法、地基注浆顶升纠偏法及双灰桩顶升纠偏法等。

1.2 迫降纠偏

采取措施迫使建筑物沉降较小的一侧下沉,减少或消除与另一侧的沉降差,以达到纠偏倾斜建筑物的目的。

图2迫降法纠偏计算示意图

常用的迫降纠偏方法有掏土纠偏法、加压纠偏法、抽水纠偏法和浸水纠偏法。

1.3 阻沉纠偏

采用地基基础加固托换方法或改变结构形式和地基附加应力分布,减少或阻止沉降较大一侧的沉降,而让沉降较小的一侧继续沉降。使原来的沉降趋势反方向发展,从而达到纠偏目的。主要方法有:部分托换调整纠偏法、卸载纠偏法和调整上部结构纠偏法。

1.4 综合纠偏法

同时采用两种或两种以上的纠偏方法达到建筑物纠偏的目的。这数种纠偏方法有时是预先确定的,有时是在纠偏施工过程中根据纠偏情况进行方案调整而采用的。

(1)顶升、迫降法相结合

即先在沉降较大的一侧用锚杆静压桩或坑式静压桩进行顶升,以减少沉降差和基底压力;然后在沉降较小的另一侧用掏土或抽砂、抽水、浸水、加压等方法迫降,直至建筑物被纠偏扶正为止。

(2)多种迫降法相结合

为了加快沉降较小一侧沉降速度,可将两种或两种以上的迫降方法混合使用,已达到建筑物纠偏扶正的目的。

(3)卸载牵拉纠编法

对于软土地基上的贮池、贮罐等筒体结构的纠偏,可先卸载,然后利用筒体结构刚度较强的特点,用牵拉的达到纠偏扶正的目的。

1.5 桩基础纠偏法

主要有桩基水冲纠偏法、断桩纠偏法和掏土、浸水等常规纠偏方法。

(1)桩基水冲纠偏法

用高压水冲刷桩周或桩底土体,促使基础下沉,达到纠偏目的。一般情况下,

对于摩擦桩和较长的摩擦端承桩,一般冲刷桩身土;而对较短的摩擦端承桩,则常常冲刷桩底土层;端承桩不适用该方法。

(2)断桩纠偏法

断桩纠偏法是通过凿除桩顶周边混凝土,使被凿桩段的截面积减小,局部压应力增大,迫使承台下沉而达到纠偏目的。纠偏后应恢复桩顶与承台的可靠连接。当原桩承载力不足时,可对原桩进行加固。

(3)掏土、浸水等常规纠偏方法

对于桩和承台共同作用的情况,可采用浸水掏土相结合的方法,将承台底土所承受的荷载转嫁到桩顶上去,从而迫使桩身下沉,达到纠偏的目的。端承桩不适用该方法。

2.纠偏加固设计优化实例分析

工程实例:某住宅楼,砖混结构,建成于1995年,楼体发生沉降、倾斜。经勘核,大部分地基的承载力无法满足上部结构的要求。要解决沉降与倾斜问题,首先必须对承载力不足的地基进行加固,使其满足承载力的要求,然后才能进行纠偏,解决建筑物的倾斜问题。通过对建筑物检测分析结果,综合比较,反复论证,决定采用坑式托换加固法与浅层掏土纠偏法相结合的纠偏加固方法。

在该工程的维修施工过程中,将原沉降较大一侧的压桩和原沉降较小一侧的掏土纠偏同时进行,并推迟原沉降较小一侧桩的托换,既缩短了工期,又减小了桩顶的附加应力,同时房屋的附加沉降也控制在允许范围内,取得了较好的纠偏效果。

图3纠偏加固施工图

纠偏能否成功关键在于方案是否合理、施工是否得当。因此,方案设计前应进行充分的调查研究,严格按方案施工、并进行严密的监测、及时准确的反馈建筑物沉降情况。

2.1加固区坑式托换桩设计

南端基础座落在软弱地基上,必须首先对该段进行稳定加固,控制其在纠偏施工和以后的长期使用中不再产生新的沉降。因此,对南端软弱地基采用桩式托换法加固处理。

(1)桩距及桩数

在加固区条基下均匀的布置托换桩,根据/条基一疏桩基础0桩距(>6d)可确定加固区承重横墙及纵墙下的托换桩数。加固区托换桩的布置共布置33根桩,该加固方案的原理就是采用桩式托换法,使基底土得到补强加固,托换桩与土形成疏桩复合地基,共同承担上部结构荷载。

(2)单桩承载力设计值确定

根据数据可知,砖混结构住宅楼单位面积的重量为1.5t,根据加固区的总建筑面积可估算加固区建筑物的重量约为1O00t,根据桩数可知单桩承载力设计值约为300kN。

(3)极限承载力

参考工程地质勘察报告,以砾砂层作为地基持力层,则南端托换桩入土深度约为11.5m(桩长9m),北端托换桩入土深度约为6.0m(桩长3.5m)。按公式估算桩竖向极限承载力,则最南端桩竖向极限承载力为560kN;北端桩竖向极限承载力为400kN。

(4)终压力

坑式静压桩的终压力可由设计单桩承载力确定:

P压=KP

式中: P压终压力;P为设计单桩承载力标准值;K为压桩力系数。与地基土性质、压桩速度、桩材及截面形状有关。在粘性土地基中,当桩长小于20米时,K值可取1.5。

(5)条形基础受力验算

静压桩作用下对钢筋混凝土条形基础进行抗冲切、抗剪和抗弯能力验算,验算结果符合规范要求。根据设计共布置地基托换桩96根,1~33号桩的设计承载力为300kN,根据公式桩的终压力为450kN,以确保南端地基加固后建筑物不再沉降;34一96号桩的设计承载力为2OOkN,根据公式桩的终压力为3O0kN,用来加固补偿北端地基因掏土对地基稳定性的破坏。该建筑物总的建筑面积为2974.31m2,根据经验可知砖混结构住宅楼单位面积的重量为1.5t,则该楼总重为4164t。

托换桩采用钢筋混凝土预制桩,桩截面为200mm×200mm桩身混凝土强度等级为C30,内配4根直径为12mm主筋,箍筋采用直径为6mm,间距为150mm,两端预埋8mm厚钢板,用于电焊连接桩段,桩段长度有1.5m、1.2m、1.0m、0.8m、0.5m等几种。

图4预压托换桩结构图

1)上部结构加固

对上部结构刚度不满足纠偏要求的部位进行加固,填充加固抗压验算不满足要求的一层~五层(l)轴线(D)一(F)轴线卫生间与窗间的墙段,加固抗压验算不满足要求的一层(14)轴与(E)轴相交处纵墙。

2)水平向掏土,迫使基础沉降

在沉降量小的北端,选择直接在条形基础下进行水平向掏土,削弱原有的支撑面积,加大浅层土中的附加应力,迫使基础沉降。为能实现有效掏土和有效沉降,在该楼房北端承重墙两侧间隔布置掏土工作坑,每次掏土量应从北向南依次减少;基底土体被掏产生临空,地基支撑面积减小,接触应力增加,地基土产生侧向挤压变形,迫使基础逐渐下沉。

2.2坑式静压桩施工工艺

确定桩位-操作坑开挖-第一节桩就位、校正-压桩-深度及压力值记录-下节桩就位、校正-焊接接桩-压桩-压桩力达到设计要求-最终深度及压桩力验收-托换处理-承台制作-操作坑回填-地面回复。

坑式静压桩是利用建筑物上部结构自重作支承反力,用千斤顶将预制好的钢筋混凝土桩接长后逐段压入土中的施工方法。坑式静压桩是在既有建筑物基础底下进行施工作业,因而难度大且有一定的风险性,所以施工时必须严格的施工程序和具体的施工操作方法。

2.3坑式静压桩的托换处理措施

(1)加固区坑式静压桩的处理措施

由于南端地基变形过大、地基承载力严重不足,有地质勘查报告和施工日志可知南端的杂填土层较厚,且在地基基础施工时没有对杂填土进行处理。因此,为了有效的阻止南端地基的沉降变形,须对南端地基进行静压桩托换加固,静压桩穿过软弱地基层落在可靠地持力层上。为了使静压桩提供稳定持久的承载力,减少地基的压缩变形,对加固区静压桩做以下的处理措施:

l)在静压桩压桩施工前,凿除条基底部与桩接触区域的素混凝土垫层,并打磨光滑,以减小静压桩头部位与条基底部的压缩变形。

2)压桩施工压桩力达到终压力控制标准时,将液压千斤顶不卸压稳压一段时间,以提高静压桩承载力的可靠性。

3)液压千斤顶稳压后,安装托换架,用两个同型号的手动千斤顶在托换架上同步加压,直到液压千斤顶压力表读数下降时为止,量取桩头部位到条基底部的距离,用截取的钢管托换液压千斤顶,在钢管上垫上钢垫板并用钢楔打紧。

(2)掏土区坑式静压桩的处理措施

地质勘查报告显示,北端地基压缩性较小,其承载力也较高,但是在浅层掏土法纠偏过程中,掏土施工对地基土造成扰动,破坏了浅层地基土的承载结构。因此,北端地基土中静压桩即可以起到掏土纠偏完成后分担上部结构荷载的作用,又可以起到在纠偏到过程中保护上部结构,防止纠偏过大的作用。为了使静压桩能够很好的跟地基土一起承担上部荷载,并充分发挥桩的承载力,使桩产生一定量的下沉,达到桩同作用的效果。因此施工时对掏土区的静压桩做以下的处理措施:

l)压桩施工压桩力达到终压力控制标准时,将液压千斤顶不卸压稳压一段时间,避免地基土中的薄夹层对压桩力的影响。

2)压桩完成后卸掉千斤顶,并在桩顶上放置预留了一定沉降缝隙的钢管,起到建筑物沉降过大时的保护作用,对于沉降过大部位或者建筑物变形的关键部位可以在桩顶上安装大吨位千斤顶,来控制沉降。

3)当掏土施工完成后,各点沉降达到目标值后,需对静压桩进行托换处理,托换施工也采用预压托换法。由于条基下混凝土垫层的存在,当桩受力后有一定的刺入量,使得桩同作用的优越性得以发挥。

结语:

随着科学技术迅猛发展,实践积累、创新出各类改造加固的新方法,相关行业规范、标准也逐步完善,本文仅针对砖混结构旧楼改造加固工程的设计与施工中对纠偏加固技术进行分析、探讨,希望对我国老旧砖混结构房屋改造、纠偏加固工作提供一些参考。

参考文献:

【1】陈昌露.砖混房屋维修加固技术研究及工程实践[D].天津大学工程硕士学位论文2006年

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本人自1997年参加工作以来,一直从事公路养护、公路工程相关的专业工作。2000年,本人通过自学考取开汉理工大学土木工程系公路与桥梁专业函授班,三年的学习,使本人积累了丰富的专业理论知识。在2002年被县职改办评为助理工程师。我先后从事公路养护中、小修工程技术管理,207国道南平至章庄二级公路路面改善工程,参与了水泥砼路面破板修复工程,任技术负责人,207国道黑狗当大桥简支梁维修加固工程,207国道J标马市段二级公路路面改善工程,期间担任技术负责人,沙刘线接线路面改善工程,还参与了省公路局和长安大学科研项目——旧砼路面不同加铺层结构设计试验。任该项目技术负责人,与同事一起撰写了《水泥砼路面破板基层处治方法》、《水泥稳定砂砾基层机械化施工要点》、《浅谈公路水毁的成固与防治》等学术论文。

二、勇于创新,总结经验。专来技术工作水平在实践逐步提高

一九九七年八月参与了南平至章庄二级公路路面改善工程建设,在该项目中,任技术负责人,总结并编写《水泥稳定砂砾层机械化施工要点》,对在水泥稳定砂砾机械化施工中,机械配备,材料用量及控制,工艺流程及工程质量控制起到了良好效果。在一九九八年孟溪大垸水毁调研工程后,总结了《沥青路面春季翻浆处治方法及要点》,在春季雨水过多,不利于沥青路行车的状况下,主要采取三种处理措施:(1)开挖路肩明沟:春初翻浆路段两侧路肩上每隔6-8开挖一道横向明沟。及时排降除路面水份。(2)挖横断面或路基明沟,不致使路面积水。(3)挖渗水坑,在易于翻浆的路段,挖成直径20-40cm左右的坑,人工定期掏出坑积水。同时还在市养护工作经验流会上作了《浅谈公路水毁的成固与防法》,总结经验。近几年工程水毁主要有路基沉陷,路基坍塌,桥梁破坏,防护与加固工程损坏等类型。公路水毁要以预防为主,及时清除水毁隐患,防患于未然,只要能从公路的设计、施工、养护等方面重视水毁,采取措施得当,公路水毁将会得到有效控制。

三、敢于探索,理论结合实践,专业技术工作成绩显著

一九九八年十月,担任水泥路养护工程队技术员,在公安县公路管理局列养里程中,国道二级水泥砼路面有49km,省道公石线有49.5km,为了交通行车舒适,找出一条即经济又合理的水泥砼路面破板修复办法,通过实践观察发现破板的主要原因是基层不稳定造成的,影响基层不稳定的主要因素是雨水渗透到基层,在荷载的作用下,基层开始变形发生唧泥,对这种现象,我们为市养护科提出要加强对水泥砼路面进行缝养的建议,采用科学的缝养和高密度缝养材料,对遏制水泥砼路面的破碎起到了明显的效果,受到了市局的领导表扬。

二00二年207年国道黑狗当大桥工字梁生生位移,桥面铺装板破裂,桥梁伸缩缝损坏,被省市专家确定为危桥,需要加固维修。我担任该项目技术负责人,针对大桥各种病害,通过近十天观察,报省市批准,采用简支梁稳定工字梁,重新布筋进行桥面铺装,通过四个多月的维修加固,经省市检测为合格优质工程,大大的提高了桥梁的通行能力,行车安全有了保障。该项目受到了省市领导好评,市养路科在此召开了全市桥梁维修加固工程现场会,个人也受到了极大的鼓舞。二00二年四月完成了207国道二级路面改善工程J标段施工任务。我担任技术负责人,在老油路基础上进行加铺砂砾下基,在施工中发现老油路路面呈块状,且极不稳定,上报给市局,经实地察看,本人建议挖除块松动油路基础,进行局部挖一补一措施,通过弯沉检测,各项技术指标合格,此项目被评为优质工程。二00三年三月担任沙刘接线改建工程技术负责人,在处理软基时,k00+300-k00+500有200米软基无法处治,因路基旁为一水堂,在下挖无望的情况下,结合在书本上学到的知识,进行石灰桩处冶后,再进行底标号砼下基施工,三天后通过弯沉检测,容许值在标准范围内,完全合符二级公路建设标准,受到监理和业主的表扬。

二00三年八月参加了省公路局与长安大学科研项目试验工程建设,任公石D标技术负责人。因为公石线是连接我市至湖南岳阳107国道的主要干线,对我市的经济发展有着十分重要的作用,根据湖北省公路局和长安大学科研项目要求,其主要是目的在于比较旧水泥砼路面上不同结构加铺层在相同的气候,水文、地质等自然条件及相同交通量情况下各种加铺层的使用寿命,防止反射裂缝的能力,找到适合于湖北实际情况,在技术上可行,经济上合理及施工方便的旧水泥砼路面加铺改建的典型结构。在湖北省公路局和市局主管部门的领导,在长安大学陈教授和杨博士的指导下,我参与了项目技术科各种承载力试验及CBR值检测,对板块不同部位进行了弯沉测量。参与了初步测量,设计到实际施工放样,水准点恢复及中线测定,为长安大学科研项目提供了第一手数字依据,在几次省公路局和长安大学的经验交流会上,受到了省局和长学教授好评,该项工程初步评定为省优质工程。

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