板墙结构

板墙结构（共7篇）

板墙结构 篇1

膨胀型聚苯乙烯泡沫EPS(Expanded Polystyrene Sheet),是一种热工性能良好的保温节能型材料。目前有利用废弃的硬质泡沫塑料或其他导热系数小的废弃材料替代制板的报道。该技术广泛应用于外墙外保温工程,其技术及产品日趋成熟。但是在EPS外保温工程中,保温层脱落、开裂、保温及外观效果不佳等问题时有发生。主要原因,除了施工技术问题,选材质量和主要材料之间的融合性问题不容忽视。因此,研究EPS外墙外保温相关工艺的联系与配合,特别是材料的整合性、融合性,对材料的节能效果的实现就显得特别重要[1]。

1 EPS夹心板墙的特点

近年来,我国严寒地区、寒冷地区、夏热地区和夏热冬冷地区也相继建造了EPS外墙外保温的节能建筑,收到了良好的经济、节能效益和环境效益。EPS夹心板墙是由空间钢丝网架与钢筋混凝土构成,中间夹保温苯板的空间结构复合板。此种板材具有自重轻、强度高、隔音、保温、防火、抗震性能好和安装简捷等优点,并易于实现产品生产工业化、标准化和施工机械[2]。

1.1 使墙体潮湿情况得到改善

在外墙外保温中,由于蒸气渗透性高的主体墙处于保温层的内侧,只要所选用的EPS材料质量可靠，且施工规范,在墙体内部一般不易产生冷凝,不需设置隔汽层,而且由于采取外保温措施,墙身温度提高,含湿量降低,改善了墙体的保温性能。在加气混凝土砌块等墙体中,灰缝和面砖粘贴不密实,其防水和气密性较差。采用EPS外墙外保温时,由于高弹性饰面涂料和性能优良的粘结剂,极大地提高了墙体的防水和气密性能,提高了保温节能效果,延长了墙体的寿命。

1.2 提高居住环境的舒适性

在EPS外墙外保温中,由于外墙内部的实体墙热容量增大,室内能蓄存更高的热量,当室内受到不稳定热作用,室内空气温度上升或下降,墙体结构层能吸收或释放热量,故有利于室温保持稳定。而在夏季,外保温层能减少太阳辐射的进入和室外高气温的综合影响,使外墙内表面温度和室内空气温度得以降低。可见,外墙外保温会使建筑物冬暖夏凉,居住舒适。

1.3 有利于既有建筑的节能改造

建于20世纪80年代以前的建筑,不仅都不满足节能基本要求,而且数量大。因此,对既有建筑的节能改造,已势在必行。与内保温相比,外保温节能改造施工时,无需居户临时搬迁,如若施工时间、进度安排合理,基本不影响正常工作和生活。

1.4 减少保温材料的用量,降低节能资金投入

在达到同样节能效果的条件下,采用外墙外保温时,由于基本消除了/热桥0的影响,又可以节约保温材料。据统计,以北京、沈阳、哈尔滨、兰州4城市的塔式建筑为例,与内保温相比,保温材料分别可节省44%(北京)、48%(沈阳)、58%(哈尔滨)、45%(兰州)。

2 EPS夹心墙板的有限元分析

本文拟采用SAP2000有限元分析软件,建立3层结构模型,该结构的开间进深均取规范规定的最大值。整个结构的平面尺寸为4200mm×3000mm。该模型采用混凝土C30,弹性模量E=30GPa,泊松比0.2,楼板采用120mm的现浇混凝土楼板,考虑实际是结构施工有构造柱和圈梁,构造柱尺寸为200mm×200mm,圈梁的尺寸为200mm×200mm。墙体选用有效墙厚90mm,采用有限元软件SAP2000建立结构模型进行分析研究,采用杆件单元模拟梁柱构件,楼板采用Shell单元,剪力墙采用plane单元,底部选用刚性约束。空间三维模型如图1所示。

选取兰州地区的抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,现在将地震波导入SAP2000软件中对3层结构进行模拟分析。并对结构作详细的动力响应分析。分析完成以后读取有关数据,首先可以从结果中直接可以看到结构在地震作用下的三维变形图,变形如图2所示。

通过使用SAP2000软件进行数值仿真,针对本文所建的3层结构模型,选取12个振型数量。其中UX、UY、UZ为该结构的振型X、Y、Z方向的质量参与系数;Sum UX、Sum UY、Sum UZ则是X、Y、Z方向的质量参与系数振型顺序累加值;RX、RY、RZ为该结构X、Y、Z方向扭转质量参与系数。需要判断结构地震动力分析所采用的是模态分析的质量参与要求,也可以说成Sum UX与Sum UY的值必须达到90%以上的限制这也是规范所要求的。一般都是读取最后一个振型的累积质量,本文采用的12个振型中最后一个振型Sum UX=97%与Sum UY=98%所以可以看出是满足规范上的要求。下列分别给出第一振型、第二振型、第三振型、第四振型,振型图如图3～图6所示:

结构位移和加速度的时程分析:

根据规范规定层间位移是衡量建筑结构抗震性能的重要指标,本文根据地质要求选用8度区地震波作用于结构,经过了SAP2000有限元软件分析,分别得出地震作用下楼层的最大相对位移和最大加速度。具体的数据如表1和表2所示:

根据SAP2000软件对结构进行模态分析和非线性动力时程分析,可以看出当结构遇到8度地震波作用时,在对数据进行整理分析后可知,结构在地震作用下最大加速度和最大速度均出现在结构的顶层,并把分析结果与现有的建筑抗震设计规范和砌体结构设计规范进行对比,最后得出该结构满足抗震需求。

3 结论

1)EPS保温材料夹心板符合国家产业政策。建筑结构体系中的承重及非承重墙,均可采用EPS保温材料夹心板,推动了墙体改革的进程。采用由EPS保温材料夹心板形成的建筑结构体系,整个建筑可以不使用一块粘土实心砖,从而能节约耕地,能源,减少了大气污染。并且EPS保温材料夹心板都在工厂完成预制,实现了建筑工厂化。

2)采用EPS保温材料夹心板可增强住宅的舒适性和保温效果;复合墙和楼板底面都可采用高强石膏板作为永久性模板,代替以往的钢模板和抹灰层模板,整个建筑隔声、耐火、保温隔热性能好;由于EPS保温材料夹心板体材料完全采用水泥、石子、砂、钢筋及保温材料系列产品,无放射性和有害气体,属环保型健康住宅。

3)采用EPS保温材料夹心板可提高整个建筑结构体系的经济性。由于EPS保温材料夹心板的自重轻,本身既有良好的热工性能,又具备承载能力,因此EPS保温材料夹心板使建筑自重大大减轻,从而减小了建筑物上部结构的内力,也减小了建筑物基础的荷载,使建筑物整体综合造价大大降低。

4)采用EPS保温材料夹心板可缩短施工工期。材料和制品的工业化,夹心墙都可在工厂内进行预制,缩短了施工工期,实现了文明施工。材料和制品的工业化,还有利于对建筑质量进行源头控制,从而保证工程质量。EPS保温材料夹心板建筑结构体系利用现代综合科学技术成果,大大改善、提高了房屋的适用性、安全性、抗震性、保温隔热性、隔声性等多项性能。

摘要：EPS夹心墙板是一种新型建筑材料,兼具保温隔音与承重双重功能,其应用对我国墙改有着重要的意义。国内对此板承重性能研究很少。采用有限元分析软件SAP2000,分析EPS夹心墙板在地震作用下的响应。

关键词：地震,EPS,夹心板墙,有限元,地震响应

参考文献

[1]王建华.EPS材料配置及在外墙外保温中的应用[J].工业建筑,2007(2):65-69.

[2]刘宏;范建州.EPS材料性能的实验研究[J].电力学报,2000(4):257--260.

[3]涂杰;任娟.新型混凝土夹芯板(承重钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板)的研究与应用[J].工业建筑,2011(41):743-745.

混凝土防渗板墙施工工艺 篇2

混凝土防渗墙是在松散透水地基中连续造孔, 以泥浆固壁, 往孔内灌注混凝土而建成的墙形防渗建筑物。它是对闸坝等水工建筑物在松散透水地基中进行垂直防渗处理的主要措施之一。防渗墙按分段建造, 一个圆孔或槽孔浇筑混凝土后构成一个墙段, 许多墙段连成一整道墙。墙的顶部与闸坝的防渗体连接, 两端与岸边的防渗设施连接, 底部嵌人基岩或相对不透水地层中一定深度, 即可截断或减少地基中的渗透水流, 对保证地基的渗透稳定和闸坝安全, 充分发挥水库效益有重要作用。混凝土防渗墙的特点是在松散透水地基或坝体中连续造孔成槽, 泥浆固壁, 泥浆下浇筑混凝土而成, 起防渗作用的地下连续墙, 是保证地基稳定和大坝安全的重要工程措施, 有时兼有防冲、承重等其他作用, 它是基础工程, 直接关系建筑物甚至整个枢纽工程的安危, 它是地下工程, 施工工艺与地质条件关系密切。由于地质条件复杂多变, 对防渗墙要求各不相同, 因此施工方案、措施也很少相同。它是隐蔽工程, 工程质量难以进行直观和完全检测, 质量缺陷需在使用中发现, 且很难返工修补。它的施工技术比较复杂, 专业性较强, 对施工人员的现场操作经验有较高要求。

2 混凝土防渗墙施工程序

2.1 造孔

造孔是防渗墙施工中的主要工序, 它受地层等自然条件影响最大, 是影响工期、工程成本, 甚至决定工程成败的重要因素。防渗墙施工技术的进步主要是体现在造孔水平上。防渗墙施工的风险和潜力也主要取决于造孔的成效。主要运用冲击式钻机造孔成槽。在一般情况下, 每一个槽孔都是先施工主孔, 后施工副孔, 主、副孔相连成为一个槽孔, 槽孔浇筑混凝土后成为一个单元墙段。主孔直径等于墙厚。副孔就是两个主孔之间留下的位置, 其长度一般大于墙厚的1.5倍。由于钻头是圆形的, 因此在主、副孔钻完之后, 其间会留下一些残余部分, 这叫“小墙”。这需要变换钻机和钻头的位置, 从上至下把它们劈掉 (俗称打小墙) 。至此就可以形成一个完整的、等厚度的槽孔。在小型水利水电工程中还有使用射水成槽机、锯槽机等进行造孔成槽的。射水成槽的主、副孔安排与液压铣成槽法中主副孔的安排基本相同。锯槽形成的是连续的沟槽, 然后将其分隔为单元槽孔, 进行混凝土浇筑。

2.2 孔底淤积的清理

槽孔钻掘完成后, 泥浆中的钻渣都将沉淀在槽底, 这些钻渣必须在混凝土浇筑前清理干净, 否则, 将给墙体质量带来危害。清除孔底淤积的方法主要有:一是抽筒出渣法。它是钢绳冲击钻机成槽采用的出渣方式。该法操作简便, 但效率低, 泥浆损耗大, 清渣效果也较差, 已逐步被其它方法代替。二是泵吸排渣法。此法用设置在地面的砂石泵通过排渣管将孔底的泥渣吸出, 经泥浆净化系统除去粒径65μm以上颗粒, 再返回到槽内使用。该方法效率高, 效果好, 节约泥浆。三是潜水泵排渣法。国外一般采用立式潜水砂石泵进行清孔换浆, 潜水砂石泵安设在孔底, 将混有钻碴的泥浆抽出孔外, 经净化处理后再用。四是气举排渣法。此法的原理是籍助气举排渣器将液气混合, 利用密度差来升扬排出孔底的沉渣。

2.3 水下混凝土灌注

防渗墙混凝土的浇筑采用的是水下导管浇筑法。槽孔混凝土浇筑是关键的工序, 所占时间不长 (有时只1%) , 但对成墙质量至关重要, 一旦失败, 整个墙段将全部报废, 经济和时间的损失是很大的, 因此应当十分重视, 周密组织, 细心准各, 把握好每一个环节, 做到万无一失。

2.4 墙段接缝

各单元墙段由接缝 (或接头) 连接成防渗墙整体, 墙段间的接缝是防渗墙的薄弱环节。如果接头设计方案不当或施工质量不好, 就有可能在某些接缝部位产生集中渗漏, 严重者会引起墙后地基土的流失, 进而导致坝体的塌陷。由于施工方法的不同, 墙段接头的型式有所差异。其接头方式有:一是钻凿法连接。适用于冲击钻机造孔和墙体材料为低强度混凝土的条件, 这种接头方式最终是在一、二期墙段间形成一条半圆形的接缝。这种方法的优点是工艺简单, 不需专门的设备, 形成的接缝可靠;缺点是要损耗10%左右的墙体材料和工时。二是双反弧连接;它是把一期桩孔改成为槽孔, 施工时先按一般要求完成一期槽孔, 相邻的两个一期槽孔间留下一个接头孔, 也就是二期槽孔的位置, 然后在这个位置上按主孔的要求钻凿出圆形钻孔, 接着用双反弧钻头进行扩孔使圆形孔成为双反弧形状的孔, 再接着用液压可张式双反弧钻头将一期墙段端面残留的泥渣凿除刷洗干净, 最后浇筑成墙。

3 关键工序技术措施

3.1 混凝土导墙技术措施

导向墙应平行于防渗墙中心线, 其允许偏差为±1cm;导向墙顶面高程 (整体) 允许偏差±1cm;导向墙顶面高程 (单幅) 允许偏差0.5cm;导向墙间净距允许偏差0.50cm。

3.2 施工平台技术措施

施工平台应碾压密实, 以防止钻机下沉;钻机侧铺设的卧木, 要求前高后低, 有2%的坡度, 为使卧木连成整体, 横向纵向都用扒钉连接;倒渣平台削成里高外低, 有1/10的坡度, 其上面铺设浆砌块石;在倒渣打平台下沿线开挖排水沟, 内底坡应尽量加大, 沟内缘衬以浆砌块石。

3.3 铁轨与枕木的铺设技术措施

在卧木上面, 垂直于混凝土导向墙, 铺设枕木 (15cm×15cm×430cm) 。枕木之一端部与卧木边缘相齐, 均与导墙有2cm间距。调正枕木间距在50cm左右, 也要调正枕木高低。调正好后用扒钉把枕木卧木连成一体。用钢尺自孔口中心桩量得85cm, 为第一根钢轨位置。再由第一根钢轨内缘用61cm的道尺控制铺上第二根钢轨。同前再用210cm和61cm道尺控制铺上第三、第四根钢轨, 每量得一根钢轨, 都用道钉将钢轨钉死。钢轨选用24kg/cm。

3.4 清孔换浆技术措施

造孔结束并经检查合格后方可进行清孔换浆工作。二期槽孔清孔换浆结束前, 应使用略小于造孔钻头的刷子钻头, 分段刷洗混凝土孔壁上的泥皮。刷洗的合格标准为刷子钻头上基本不带泥屑, 孔底淤泥不再增加。清孔换浆结束1h后, 应达到下列清孔标准:孔底淤积厚度≤10cm;当使用粘土泥浆时, 孔内泥浆密度密度≤13g/cm3, 粘度≤30s, 含砂量≤10%;当使用膨润土泥浆时, 应通过试验确定。

3.5 泥浆

泥浆材料应符合下列要求:粘土料宜选择粘粒含量筠50%、含砂量<5%、二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3~4的粘土。膨润土成品料的品质应为符合SY5060-354规定。新制膨润土泥浆或粘土性能指标, 应分别符合SL174-96表4.0.6和表4.0.7的规定。循环使用的泥浆应每隔30min检测一次性能, 当泥浆超过规定的指标时, 作废浆处理;废浆应集中排放到监理人指定的地点。配制泥浆的水质应符合JGJ63-89第3.0.4条的规定。应按试验选定的配合比配制泥浆, 粘土和水的加料量应称量计量, 加料量误差应<5%, 拌制泥浆所采用的外加剂及其掺量应通过试验确定。储浆池内的泥应定进搅动, 不得结块和沉淀。

4 施工中注意事项

防渗墙混凝土一般具有适当的强度、较高的抗渗标号、较低的弹性模量, 因此混凝土拌和料也要有良了的和易性与较高的坍落度。采用直升导管法在泥浆内浇筑防渗混凝土能有效地将泥浆与混凝土隔开。在土坝坝体内浇筑防渗墙混凝土要制孔内混凝土面的上升速度, 以防止坝体开裂。不论采用何种墙型, 相邻墙段之间或桩柱之间的连接工艺是防渗墙施工技术中的难点。工程实践证明, 接缝质量不良常会成为坝基中的隐患。因此, 防渗墙施工中要严格保证质量。

5 结束语

近年来, 雨水的不断增多, 给建筑设施带来了不同程度的影响, 建筑防渗工作尤为关键和重要, 为了适应环境的变化, 混凝土防渗墙的施工工作要严格按照国家相关的要求进行施工, 不断提高施工工艺。

摘要：文章详细的介绍了混凝土防渗板墙 (以下简称防渗墙) 的特点, 施工程序和技术措施, 以及施工中的注意事项, 因为混凝土防渗墙对建筑的质量有很大影响, 所以它的施工程序细致, 步骤较多, 施工工艺不断提高, 才能保证施工工作顺利的完成。

预应力锚板墙支护技术与应用研究 篇3

1 预应力锚板墙作用机理与设计原理

1.1 作用机理

预应力锚板墙支护结构的机理是充分利用岩土层自身 (或预处理) 的稳定性, 随基坑开挖分层喷射钢筋网砼, 以避免土层帮片及岩石边坡小的节理破碎, 并把土压力传至锚板, 由锚杆集中受力, 通过锚杆的锚固力平衡土压力。锚杆的锚固力在基坑出现位移前通过预应力的施加即得以发挥作用。

1.2 设计原理

预应力锚索的设计原理:是根据朗金理论和库仑理论计算主被动土压力, 三十年来世界各国在设计桩锚护坡时形成自己的设计体系, 如日本采用1/2分割法, 美国采用主被动土压力法等。国内根据不同地区的土质, 采用不同的材料和不同的施工方法等因素计算主、被动土压力和弯矩时也有不同的学派。

2 预应力锚板墙支护设计与施工

2.1 预应力锚杆的设计

锚杆的设计主要应包括锚杆布置、锚杆承载能力、锚杆整体稳定性、锚杆尺寸确定等。

2.1.1 锚杆布置

锚杆布置包括锚杆层数、锚杆水平间距、锚杆倾角等。

⑴锚杆层数:取决于支护结构的截面和所受荷载;

⑵锚杆水平间距:取决于支护结构承受的荷载和每根锚杆能够承受的拉力值。锚杆间距过小, 锚杆相互之间会有影响, 因此, 我国铁道科学研究院建议其距离不应小于2m;

⑶锚杆倾角:对锚杆的锚固能力, 水平分力是有效的, 而垂直分力则是无效的, 且还会增加支护结构底部的压力。因此, 基于结构安全考虑, 锚杆倾角越小越好, 但倾角不宜小于12.5°;

⑷锚杆的长度:由于锚杆设计过长, 会使摩阻力不能沿锚固段长度范围内同时发挥作用, 因此, 经济性的锚固长度不应超过10～15m。

2.1.2 锚杆的承载力计算

以土力学为基础进行土的剪切滑移面极限状态分析的经典土力学理论的计算, 公式为:

上式中:

Pug———层锚杆的极限抗拔力 (KN) ;

F———锚固体周围表面的总侧阻力 (KN) ;

Q———锚固体受压面的总端阻力 (KN) ;

D1———锚固体直径 (cm) ;

D2———锚固体扩孔部分的直径 (cm) ;

q———锚固体扩孔部分土体的坑压强度 (MPa) ;

A———锚固体扩孔部分的承压面积 (cm2) ;

L1、L2、Z1、Z2———长度 (cm) 。

2.1.3 锚杆的整体稳定性验算

进行锚杆设计时, 不仅要研究锚杆的承载能力, 而且要研究支护结构与锚杆所支护土体的稳定性, 以保证在使用期间土体不产生滑动失稳。锚杆的稳定性, 分为整体稳定性和深部破裂面稳定性两种。整体稳定性的计算可按边坡稳定的方法计算, 主要采用深部破裂面破坏的Kranz简易计算的方法。

2.2 施工工艺

预应力锚板墙施工流程如图1所示。

2.3 施工要点

2.3.1 制锚

拉杆用钢材需有合格证, 并经检验合格后使用。锚杆作抗拔试验随机抽取, 常见的抽查方法是将锚杆的弯头割掉, 按照焊接规范要求将锚杆径向接长, 满足液压机卡头长度要求即可。检测完成后再补焊钢筋弯头。拉杆支架用环行钢撑。锚杆自由段用塑料布或塑料套管裹制, 锚杆长度由锚具端头起算, 成型长度按设计长度制作, 误差±100mm。

2.3.2 开挖

喷锚网支护的特点是边开挖边支护, 挖土必须分层分段开挖。必须做好:土方开挖前用污水泵将钢板桩围蔽内积水抽干, 土方开挖用挖掘机进行, 人工配合;开挖时, 土方底标高要达到设计要求;在快挖至设计标高上20～30cm时, 用人工开挖、操平;标高达到设计要求土方开挖完成后进行检查验收;回填土的宽度以规划设计道路外边线1.0为填土边线;在回填的范围内需进行压实处理。

2.3.3 钻孔

钻孔前应先清除松土覆盖层, 而后再精确测定锚杆的位置, 并设立牢固的角度支架。钻孔设备应适应地质情况, 钻杆的直径要符合设计孔径要求。钻孔过程中, 应注意观察孔渣的变化, 如发现地质变化应立即上报处理。要经常检查角度支架的变化, 并及时调整因钻机振动而引起的角度偏差。钻孔完成后, 用高压水在钻孔内充分冲洗, 以便将岩粉全部清除孔外, 然后再压缩空气将孔内积水吹干。

2.3.4 注浆

注浆的主要作用是形成锚固段, 具有锚固作用;防止钢拉杆锈蚀;充填土层中的孔隙和裂缝。一般为底部注浆, 采用边注浆边拔管的注浆方法。用R42.5普通硅酸盐水泥配制水泥浆, 水灰比控制0.4～0.45, 注浆压力控制在0.4～0.6MPa, 直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出, 注浆管不拔。接着用水泥袋湿粘土加钢板封口, 并严密堵实, 以0.4～0.6MPa稳压注浆5分钟, 才拔出注浆交。灌浆方法可采用一次灌浆法和二次灌浆法。

2.3.5 预应力施加

预应力施加应严格按土锚规范分级进行, 并尽量保证每级的稳定时间, 加荷载时观测锚头位移和锚板的反向位移, 锚头位移或面层及锚板有异常时应立即卸荷查找原因。岩石锚杆可以不分级连续缓慢加至锁定荷载, 并同时观测锚头及锚板位移, 若出现异常情况则应立即卸荷分析原因。

3 应用研究

3.1 项目概况

某大厦项目基坑南侧距主干道人行道仅2.9m, 西侧距路4.0m, 这2条道路车辆多, 动荷载较大, 东、北两侧距路约3.0m, 路边均有自来水管道和煤气管道。因此, 开挖后基坑位移值越小越好。

基坑土层为:素填土平均厚1.9m, 含砖石、垃圾;粉质粘土, 可塑, 局部夹粉细砂, 厚3.6～6.1m;含碎石砾砂, 饱和、中密, 平均厚度1.34m, 该层为主要含水层, 承压水标高3.8m, 水量较大, 花岗岩强风化带, 平均厚度1.25m;以下为中风化花岗岩。

3.2 方案确定

本基坑业主在招标时的典型支护方案有2种:桩-锚、预应力锚板支护。

方案一:桩-锚支护。经计算需用Φ800钻孔灌注桩及桩顶连梁和1道预应力锚杆, 桩入坑底最小2.5m, 在部分位于中风化岩中。桩间土用水泥搅拌或钢筋网喷射混凝土围挡。由于桩钻孔入岩难度大, 仅灌注桩施工期就需1.5月, 支护造价约需250万元。

方案二:预应力锚板支护。支护后的基坑余移值近似于桩一锚支护;而其施工工艺又类同于土钉墙支护方案。该技术已在此前的4个基坑约6000m2的支护工程中成功应用, 用于本基坑还需解决多项难题, 但仍然是可行的, 造价约100万元, 支护与土方开挖同步进行, 不单独占用工期。该方案最后中标采用, 具体如下:基坑无支护开挖2.0m, 挖除第1层填土至粉质粘土层, 砂浆砌筑1000mm高毛石挡土墙至地坪, 再继续往上砌1800mm高的24砖墙作临时围墙。自粉质粘土层开始沿基坑边线施工1圈粉喷水泥搅拌桩, 搅拌桩相互交接100mm形成隔水围幕。粉喷围幕形成后分层垂直开挖, 并在粉喷桩表面挂Φ6@200的单层双向钢筋网喷射80mm厚C20细石混凝土。分层施工预应力锚杆。纵横锚杆间在喷射混凝土面层中加配4Φ12单层加劲传力筋。C25锚板为预制混凝土成品件, 楔角25°。

3.3 施工技术措施

预应力锚板支护要充分利用土层的分层自立性, 实现基坑无支护开挖。本基坑中的第2、3层无法很好的发挥支护作用, 施工过程中采取如下技术措施:

⑴自第2层粉质粘土层开始超前施工1圈粉喷水泥搅拌桩围幕, 粉喷桩间交接100mm。由于工期紧, 为尽快提高粉喷围幕桩体强度, 粉喷桩施工时掺加了适量早强剂。本基坑粉喷桩在粉质粘土层段桩身强度及交接质量良好, 在成桩10d后开挖, 单排粉喷桩围幕即起到挡土挡水作用, 分层开挖很安全。

⑵粉喷桩进入第3层含碎石砾砂层, 由于局部碎石直径大, 桩下部偏位, 出现许多吊脚桩、断桩及因偏斜不能交接的桩, 从而有漏水、流砂等现象。采取分段开挖, 迅速喷射1层掺加速凝剂的混凝土, 然后挂钢筋网喷射第2次混凝土, 待混凝土具有一定强度后才进行锚杆施工, 解决了流砂、片帮等现象。

⑶排水泄水相结合。采用局部插泄水管引水, 水管深入粉喷围幕后, 泄水管加工成筛管状外包丝网或管内填碎石, 以防流砂外泄。通过排泄水相结合的措施大大降低地下水位和水压力, 增加支护安全度, 并使分层开挖得以顺利进行。

3.4 锚杆施工技术

锚杆施工中解决的几个技术难点:

⑴土层锚杆施工基坑第1层锚杆部分位于土层中, 干钻法成孔因土层中含水钻孔壁形成很厚的泥皮, 影响锚杆固力。采用螺旋水循环钻进, 孔底遇强风化岩石后加装合金混合钻具, 钻进及清孔效果良好。

⑵岩土混层锚杆施工第2层锚杆顶部7.0m, 第3层锚杆顶部2.0m为粘土层, 其余为强、中风化岩。采取了双机双工艺法轻松地解决了钻孔问题, 即前机用合金钻进粘土及易钻进的软岩, 后一台用潜孔锤钻进下部硬岩部分, 并用人工注水风动清洗钻孔, 保证了钻孔清渣干净。

⑶锚杆开孔坍塌处理第4层及第3层部分锚杆开孔位于含碎石砾砂中, 用潜孔锤风动开孔时很容易坍塌, 塌孔后钻具无法对准孔位, 钻进无法进行。先挂网喷射混凝土, 开开孔锚杆处灌注纯水泥浆并加速凝剂, 可有效加固孔口部碎石砾砂并起密封作用, 防止风压泄漏, 保证锚杆孔的继续钻进。

3.5 预应力施加

本工程的第1、2层锚杆由于锚固段大部分位于土层中, 预应力施加应严格按土锚规范分级进行, 并尽量保证每级的稳定时间, 加荷载时观测锚头位移和锚板的反向位移, 锚头位移或面层及锚板有异常时应立即卸荷查找原因。第3、4层岩石锚杆可以不分级连续缓慢加至锁定荷载, 并同时观测锚头及锚板位移, 若出现异常情况则应立即卸荷分析原因。

3.6 检测结果

在受力较大的第1、2层锚杆安装了钢弦式锚杆测力计, 随基坑开挖每天2次观测锚杆预应力值的变化, 并绘成曲线。通过检测发现, 第1、2层锚杆在锁定后48h内预应力分别损失为20%和15%, 但随着基坑的分层开挖, 预应力值又有所回升。在基坑挖至强风化岩时, 基坑位移稳定后锚杆预应力值也趋于稳定。预应力锚板支护技术在该项目中成功应用。

4 结束语

预应力锚板墙深基坑支护技术在深基坑开挖中得到了广泛应用, 成为适用于各种复杂地质条件下的基坑工程边坡支护的一种快捷、经济的应用技术, 它可提供开阔的施工空间, 提高挖土和结构施工的效率和质量。锚杆施工机械及设备作业空间小, 可为各种地形及场地使用, 同时, 它不独占工期, 而随基坑开挖同步、流水进行。用锚杆及喷射砼面层代替传统的钢支撑和桩 (砼桩、钢板桩) , 能够大量节省钢材砼等建材, 减少土方开挖量且能改善施工条件;其次锚杆的预应力可以通过抗拔实验获得。因此可保证设计有足够的定全度, 控制边坡的位移, 值得我们深入研究。

摘要：本文从预应力锚板墙的作用机理与设计原理出发, 结合工程实例, 探讨了预应力锚板墙支护技术在基坑支护工程中的设计与施工要点, 对类似工程具有一定参考作用。

关键词：预应力锚杆,基坑支护,设计,施工,应用

参考文献

[1]陈军, 深基坑支护工程的设计、施工与监测, 焦作工学院学报 (自科版) , 2002

[2]韩文浩, 预应力锚板墙支护技术在深基坑开挖中的应用, 西安建筑科技大学学报, 2003

桩板墙支护大截面抗滑桩施工技术 篇4

云南盐化某工程,总面积为107 324.7 m2,总填方230 100.78 m3,总挖方176 529.13 m3,场地平整标高按1876.700 m计算。场地分成两个平台,高程分别为1 876.650以及1 862.200～1 876.030 m,高差0.60～14.45m。根据总图规划,将形成1:0.4～1:0.5的陡坡。挡墙地段将开挖4～10 m,后期回填5～10 m厚的人工填土,因而场地将形成高14.50～19.00m的边坡。设计院对该场地边坡进行边坡稳定性验算,结果表明边坡处于不稳定状态,须进行支护加固。其中该场地北侧Ⅲ～Ⅵ地段长60 m,边坡坡脚采用桩板墙进行支挡,板后满铺三维复合排水土工网作为反滤层,桩顶放坡回填4m高填土,填土坡率1:1.5,桩板墙后回填土及桩顶填土边坡加铺宽4 m的土工搁栅,层间距0.5 m,坡面喷播植草,桩顶平台预留作为管廊设计位置。

该桩板墙支护抗滑桩桩共布设98根,间距6.0(7.0)m,桩长21～22m,标高1862.200 m以下锚入地下、深10.0m,截面尺寸为2m×3m;标高1862.200m以上为悬臂段,长为11～12 m,截面(2×3～2×0.75) m2;桩内侧两边设有0.5 m×0.5 m翼板用于桩间预制挡土板。地质资料揭露,在钻孔深度范围内地层主要由基岩-泥岩及泥岩完全风化形成的粘性土组成,抗滑桩成孔须穿越粘土层、强风化泥岩层和中风化泥岩层,挖深达10.0m左右。场区水文地质条件较简单,场地地下水为基底泥岩裂隙发育溶蚀孔洞所含少量裂隙水以及雨季期间上层滞水形式不规则分布于粉质粘土中的微量孔隙水,水量极小。

2 工程分析与方案选择

.从结构受力分析上看,抗滑桩实际上是“抗弯”构件,其受力情况类似“悬臂梁”,而普通基础灌注桩主要是“受压”构件,两者是有根本区别的。因此,在桩成孔施工中要确保抗滑桩孔侧壁岩土(特别是受力方向)不被扰动,以满足抗滑桩锚入地下的设计嵌固要求。采用如下施工方案:(1)首先采用人工镐、锹掘进;(2)泥岩部分人工镐锹掘进困难时采用风镐钻进;(3)风镐钻进困难时再采用爆破开挖,采用“预裂爆破+松动爆破+掏槽爆破+微差起爆”相结合的爆破工艺。

根据“群体工业建筑大体积混凝土构件识别与温差裂缝控制”理论,结合施工经验,将抗滑桩(2m×3 m)判定为大体积混凝土构件,采取大体积混凝土施工相关措施,进行温差应力裂缝防治。

考虑本工程抗滑桩系大批量、单一型号的现浇构件,为保证结构表观质量达到清水混凝土效果,满足施工工期的要求,特采用定型钢模板进行模板支设。

3 工艺流程

3.1 桩板墙支护大截面抗滑桩结构施工流程

抗滑桩位土方开挖→桩定位放线→隔桩成孔→终孔验收→桩混凝土结构施工→挡土板分块吊装、分层回填桩内侧土。

3.2 桩成孔施工流程

放线定桩位→挖第一节桩孔土方→支模现浇第一节护壁→安装垂直运输设备(准备潜水泵、鼓风机及照明设施等)→挖第二节桩身土→清理桩孔壁、控制桩孔直径和垂直度→拆除上节模板支设第二节模板、浇灌第二节护壁→重复第二节挖土、扎筋、支模和浇混凝土护壁工序,循环作业到设计标高→对桩孔直径、深度及持力层进行全面检查验收→清理孔底残渣→准备桩芯结构施工。

3.3 桩芯结构施工流程

准备工作→终孔验收→桩钢筋笼安装→抗滑桩明桩部分模板→设置混凝土泵导管→桩芯混凝土浇灌。

4 桩成孔施工方法

4.1 施工定位放线

挖孔定位放线,采用经纬仪和水平仪及50 m钢尺来完成,分为三个阶段。

(1)第一步根据已设定的支护桩轴线控制线,放出桩位十字轴线(偏差不大于3 mm),然后放出桩身线,提供给第一节桩身挖土。

(2)第二步待第一节护壁浇灌拆模后,及时将该桩位的十字轴线控制线及其标高投测到护壁上,作为成孔轴线和标高控制用。

(3)第三步是每节护壁浇灌前,均须对桩孔吊线尺量,清挖桩孔四壁,来控制每节桩身的孔径及垂直度,并且每3～5节护壁对于其控制轴线和标高检查不少于一次。

4.2 桩成孔

4.2.1 挖孔施工

桩成孔作业,对于粘土采用人工挖孔;对于风化泥岩,采用风镐破除,确实无法保证挖进时,采用浅孔小炮爆破松动后开挖。同时根据土质情况及时浇筑护壁,以确保桩壁稳定和施工安全。

土质挖孔由人工使用镐、锹进行开挖,先挖中间部分然后挖周边,逐层向下开挖取土,截面按桩径d+δ(护壁厚)来控制。挖出土方装入桶内并吊至地面后转运,一般每节挖1 m高即进行护壁浇灌。

开挖岩土料采用3t小型骨料提升机,提升桩内开挖料至1862.80 m标高地面堆放,该提升机采用悬臂旋转式支架,其提升电机位于其支撑底盘上,具有操作简便灵活、移动方便、安全可靠等优点。由于运输工作量大、工期要求紧,垂直运输设备共使用20套,保证了高强度桩孔开挖弃料的正常运输。

4.2.2 护壁施工

(1)护壁节一般情况下按1.0 m高施工,护壁施工采用工具式钢模拼装而成,拆上节来支下节进行循环使用,模板间用U形卡连接,采用048钢管支撑,以便浇灌混凝土和下节挖土施工。

(2)护壁施工时,先修整土壁以达到设计要求直径和垂直度,然后绑扎钢筋网片、支设模板,并及时浇筑混凝土。

(3)每次护壁支模前采用吊锤检查找正中心线,校正孔壁,使上下节孔保持同心度。

(4)上层桩孔护壁浇筑完成1 d后,即刻进行下层桩孔的爆破开挖,基本控制在每3 d一个循环。

(5)护壁采用现场拌制的混凝土,护壁混凝土滞后于桩孔开挖一层,即下层挖成孔护壁钢筋安装完成后,方拆除上层护壁混凝土模板,进入下层护壁立模及混凝土浇筑。

(6)依次循环,逐渐开挖至设计深度。

(7)为防止上下两节混凝土护壁脱节,上一节护壁主筋间隔伸入下一节护壁混凝土内不小于250mm,以确保两节护壁的整体连接。

4.2.3 成孔降排水

实际成孔中仅遇到微量地下水,采取就地挖设临时积水坑汇集,用水桶舀排的方法。

5 桩成孔爆破技术

5.1 爆破方案

抗滑桩井开挖截面尺寸为2.2m×3.2m,开挖截面较小,爆破作业面较狭窄,随着爆破作业深度的增加会出现渗水现象,作业人员还可能被坠物砸伤,所以是较危险的爆破作业之一。根据施工作业环境和进度要求,主要采取台阶爆破法和锥形掏槽爆破法相结合的爆破作业方案。主要技术措施为预裂、松动、掏槽和微差起爆技术。爆破要求如下:

(1)爆破飞石不得危及现场人员的安全,不得损坏周围设备、设施;

(2)爆破、人工(机械)清渣、挖方、运输等施工工序的协调配合对施工安全、施工效能、施工工期的控制至关重要,必须做到协调一致;

(3)必须严格控制爆破震动,爆破震动不能对已完成孔桩护壁和邻近孔桩产生不利影响;

(4)深井作业为便于清渣,必须严格控制爆渣块度。

5.2 预裂爆破

沿井壁周边布置预裂孔。采用微差预裂爆破技术,使井壁周边形成一道裂缝,使岩体造成结构上的分离。主要达到两个目的:一是保证井壁边坡稳定和垂直(减少开挖量);二是阻隔坑内松动、掏槽爆破震动,以免波及到相邻井桩和建筑设施,即隔震作用。

炮眼采用手持式凿岩机打向下垂直炮眼,炮眼呈梅花形布置,为保证爆破效果,炮眼底留0.1 m厚垫层,装药采用2段或3段间隔装药,药包间用导爆索连接,炮眼布置及装药结构见图1。

5.3 松动爆破

在井坑爆破开挖过程中采用松动爆破,主要目的是控制爆破飞石和爆破震动。

5.4 掏槽爆破

掏槽爆破是掘进爆破的关键技术,此次爆破主要采用锥形掏槽,掏槽眼比其他炮眼加深20 cm,其作用主要是为松动爆破眼提供爆破临空面,减少其夹制作用。

(a)平面图;(b)装药结构

采用手持式凿岩机向下打斜向炮眼,炮眼呈梅花形布置,为保证爆破效果,炮孔加深0.2 m,炮眼底留0.1m厚垫层。

5.5 毫秒差起爆技术

加大一次起爆药量,提高一次爆破的开采量,满足工期要求,同时大为降低爆破震动的效应,减少爆渣块度。炮孔布置及装药结构见图2,3。

5.6 起爆网路

网路采用非电导爆管起爆网路,为达到减震作用,预裂炮孔、松动炮孔、掏槽炮孔分四段起爆,每段间隔时间为50 ms,起爆雷管电源采用煤矿MK-100型起爆器起爆。网路起爆顺序见图4,图4中圆圈内的数据代表起爆顺序。

6 桩芯结构施工

6.1 准备工作

(1)配制符合质量要求的混凝土并满足可泵性要求。混凝土技术指标:坍落度160～200 mm,含砂率40%～45%(中砂),粗骨料粒径d不大于30 mm。

(2)混凝土输送设备及浇筑设备就位。

(3)备料:备足一次连续混凝土浇筑所需的砂、石、水泥等材料。

6.2 终孔验收

桩成孔深度、持力层满足设计要求并得到现场设计代表的认可,与监理办理验收记录后方可进行桩芯结构施工。

6.3 桩钢筋笼制作安装

(1)桩芯钢筋现场制作安装,每桩钢筋在孔内原位绑扎,竖向主筋在中间搭接一次。

(2)在绑扎桩钢筋时,先绑扎箍筋及竖向主筋,然后绑扎桩挡土侧的第2～3排主筋及构造钢筋。待地下首节钢筋绑扎安装完后,再绑扎余下一节钢筋。

(3)竖向主筋搭接采用单面帮条焊搭接,帮条钢筋采用主筋相同级别、直径的钢筋,焊缝采用单面焊,长度不小于10d。

6.4 模板支设

(1)采用工厂预制定型钢模板支设,模板设置对拉螺栓来抵抗混凝土侧压力,对拉螺栓为16@500布设。桩箍采用48钢管脚手架搭设并与模板支撑架连接以保证桩模板侧向稳定。

(2)模板支承架采用048钢管脚手架搭设,在抗滑桩两侧搭设三排架,排距1.5 m,步距1.8 m。

(3)为确保模板支承架稳定,一般来说需要3～5根桩的支承架整体连接搭设,并设置一定数量的抛撑。

(4)抗滑桩在模板支设时,须考虑在桩侧设置好下料口和振捣口,以便混凝土浇筑和捣固,上下口留设间距不大于2.0m。

6.5 桩芯混凝土施工

(1)桩芯混凝土均采用泵送混凝土、导管直接送入桩孔内进行浇灌,每桩混凝土整体一次浇灌完毕。

(2)在浇灌2.0m×3.0m抗滑桩时,对于暗桩事先要在桩孔内搭设好浇灌吊架,以方便操作人员下孔进行混凝土捣固等作业。吊架采用48钢管搭设,立杆间距1 500 mm×1 500 mm,步距1 800 mm,应按内架要求进行搭设,吊设于孔口上,并与孔壁支撑牢固。随桩芯混凝土向上浇筑,吊架逐步拆除。对于明桩部分,在桩体外、外架上进行混凝土下料、捣固、封模等一系列操作。

(3)混凝土浇筑与捣固:混凝土浇筑时,按3.0m分段浇筑,用插入式振动棒分层(0.5 m)捣固密实。

(4)混凝土浇筑时,由于桩孔内空间较小、照明不足,因此要求使用24V安全电压进行照明,并且随时向孔内输送新鲜空气,以防窒息和触电事故发生。

6.6 大体积构件混凝土施工技术措施

(1)采用低热混凝土,即走混凝土多掺技术路线进行混凝土配制,根本上降低每m3混凝土产生的水泥水化热量,具体为:最大限度降低水泥水化热;严格控制水泥用量不大于4 508 kg/m3,且优先采用矿渣水泥;掺入水泥用量8%～10%的粉煤灰、磷矿渣,降低水泥用量;掺入高效减水剂,减少用水量可降低水泥水化热产生量;严格控制砂石含泥量不大于2%。

(2)首根施工的抗滑桩采用温度信息法施工和监测控制,根据所测温度数据,及时采取措施加强保温养护力度,如加盖草席、浇注热水甚至采用碘钨灯烘烤等(一般加盖草席即可满足要求),控制混凝土温差不大于25℃。

(3)测温频次:每4 h进行测量1次,直到混凝土内外温差趋于平直线,一般不少于5 d。

(4)沿桩对角线布置测温点,沿桩按“底中顶”不同区域进行监控。

7 桩成孔安全事故防治

7.1 防止孔壁塌陷

认真按设计要求进行护壁施工,以防止人工挖孔桩孔壁塌陷;考虑在护壁混凝土中掺人一定量的早强剂,以确保护壁及早承受土侧压力。

7.2 防止触电

严格按《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ 46-1988)的要求,进行施工临电的搭设、维修和使用,贯彻执行“三相五线制,一机一闸一漏电”等各项用电制度。

施工现场使用的各种电器设备均须装有漏电保护器,其额定漏电动作电流不大于15 mA,动作时间小于0.15 s;孔内照明灯要采用安全电压且不大于12 V,同时加设防爆灯罩;潜水泵长期留在孔下使用,其绝缘性要经常做检查,应以500 V摇表检查其绝缘电阻,其值不小于0.5 MΩ,否则要采取拆除、烘干等措施,使其达到规定的绝缘电阻值后,方能再次投入使用;潜水泵的电缆电线,必须使用YHS型防水橡胶护套电缆,照明用电线路要采用BX型电缆线,以防止线路由于耐久性差破损漏电;潜水泵放置在孔底时,绝不能使其电缆受力,应将吊桶送到孔底,然后将电缆线分段固定在排水管上,并将其吊在孔口横木上,施工中注意不得受磨、受砸。

7.3 防止坠落

沿桩孔周边采用48钢管搭设1 200 mm高栏杆并挂安全网一道,进入桩孔内要搭设安全梯道供人员上下,防止坠入桩孔发生安全事故;已成孔的桩位要采取围栏、遮盖等手段,以防止施工人员走路不慎跌入孔洞内。

7.4 防止坠物伤人

防止坠物伤人的关键在于对人的管理,要求施工中所有物件搬运均须有组织、有秩序进行,严禁抛扔;孔内挖土人员一定要戴好安全帽,地面卸土人员与地下作业人员要有可靠的信息传递措施,以防吊运土块掉落伤人。

7.5 防止窒息、中毒和爆炸

施工中一定要按要求配备好鼓风机及其通风设备、氧气瓶,以便向孔内输送新鲜空气和急救;在成孔中不得抽烟和使用明火,以防孔洞中存在的可燃气体发生爆炸;作业若有头晕、不适等症状,应立即停止作业返回地面,送入新鲜空气并且查明情况后,方可下孔作业。

7.6 防止爆破伤人

在人工成孔中遇大块孤石与岩石采用爆破开挖时,要防止爆破伤人。

(1)在爆破前,须征得有关方面的同意后方能实施,并且加强管理。

(2)现场要由专人指挥、专人控制。

(3)炸药、雷管导爆管要指定专人专库保存、专人使用。

(4)每天剩余的炸药、雷管导爆管应送回仓库,由专人清理,不得转借和私自收藏,以防发生意外。

(5)爆破工作要由专业爆破技术人员进行,并且持证上岗。

(6)爆破中须严格控制好药量,不得大于40 g。

(7)起爆前,要对爆破线进行检查,井口用重物覆盖好,同时撤离人员,设置警戒线,发出信号后,由放炮负责人指挥发令后,才可进行爆破作业。

(8)若发生盲炮,必须切断导爆电源,由专业技术人员负责处理,无关人员不得在场,并且设置周边警戒线,以防万一。

8 结束语

该抗滑桩表观质量好,无任何裂纹,填土加载后倾斜度满足设计要求和规范规定。桩板墙支护抗滑桩具有体型单一、量多、构件体积大和在成孔掘进中对桩孔侧壁防止松动要求高的特点。通过本工程实践,主要有以下体会。

(1)桩板墙支护抗滑桩实际上是“悬臂桩-抗弯构件”,在成孔开挖中要确保孔壁岩土不松动以满足嵌固要求,在成孔挖进困难不得以采用爆破开挖时,采用“预裂爆破+松动爆破+掏槽爆破+微差起爆”相结合的爆破工艺是可行的一种工艺。

(2)把抗滑桩界定为大体积构件进行施工,采取“低热混凝土+保温法+首件构件测温”进行该混凝土构件的温差裂缝控制,达到了预期目的。

(3)对于类似本工程抗滑桩这种大批量的、单一型号的现浇构件,采用定型钢模板进行模板支设,对保证结构表观质量、加快施工速度大有裨益,在生产、经济上具有一定意义。

参考文献

板墙结构 篇5

近年来我国经济快速发展, 21世纪初修建的众多高速公路通行能力已无法满足日益增长的交通需求, 大量高速公路路基需改造拓宽。而高填方拓宽路堤工程, 涉及到路堤本身的变形与稳定问题, 尤其当因条件限制新填筑路堤段不能放坡而形成高垂直边坡时, 支护形式对于减少路堤的不均匀变形及提高其稳定性就显得尤为重要。而桩板墙在支护工程中一向表现优异, 桩体能将上部坡体和下部锚固段岩土体联结成共同作用体, 有效改善坡脚应力集中现象和上部拉应力现象[1]。挡土板的设计若充分考虑土拱效应, 可以减小其工程量[2]。但是纵观相关文献[3,4,5], 现有桩板墙工程大都采用预应力锚索桩板墙, 且除了应用于基坑支护工程, 大部分桩板墙施工位于路堤下方, 对于高填方路堤拓宽采用路肩式悬臂桩板墙支护的研究和工程实例较为少见。

本文结合山区高速公路拓宽工程, 提出了路肩式悬臂桩板墙支护方案, 并采用数值模拟方法分析桩板墙支护路堤垂直边坡的处治效果, 研究其实际应用的可行性, 并对桩长和桩间距等参数进行优化, 使经济效益达到最佳。研究结论可为相关设计提供理论参考。

1 工程背景及计算模型

该高填方路段属于河南省洛三线高速公路加宽改造工程, 需将原路面双向四车道扩建为双向八车道[6]。为减少道路通车干扰、降低施工难度和避免或减少耕地占用, 对于填方高度大于15m的双侧拼宽路基段设计采用路肩式悬臂板桩墙支护方案。本文研究的路段中新路基边坡高8m, 边坡临空面竖直。挡土墙参照嵌岩桩板墙设计, 一块挡土板长宽高分别为3.96m、0.60m、0.25m, 单桩高长宽分别为20.0m、1.3m、2.2m, 其中桩悬臂长8m, 桩间距4m。

建模时根据工程地质条件进行简化, 按土层分布情况将模型分组为天然地基、原路堤和新路堤, 桩、板用FLAC3D自带结构单元模拟。根据对称性, 模型取单幅路基, 截取路基走向50m, 边坡高40m, 包括5个台阶。为消除边界效应的影响, 边坡下方设130m×50m的天然地基。计算中在与桩体内侧接触的土体和路面各取两组节点作为位移和土压力监测点。计算模型如图1所示。

模型底部采用固定边界, 沿路线走向边界固定Y方向位移, 垂直路线走向边界固定X、Y方向位移。计算参数以现场取样所得实验结果为基准, 取值见表1。车辆荷载参考《公路挡土墙设计与施工技术细则》[7]中荷载作用的取值规定, 车辆附加荷载标准值取20 k Pa, 分布在各个车道上。

2 模拟结果分析

2.1 桩板墙处治效果

新填筑路堤作为主要荷载作用于挡土板, 板又将荷载传至桩体, 因此桩为主要受力构件。图2为垂直路基走向的桩身内力分布图。桩体因承受新路堤传递的侧向接触压力, 弯矩自桩顶向下逐渐增加, 在墙下1.5m处达到最大值1928k N·m, 之后在桩身嵌入段内, 随埋深增加而减小, 直至桩底处为0。弯矩图近似抛物线, 对称轴向墙踵下部偏移是因为桩体嵌固在斜坡上, 桩土起始接触点未受较大地基反力。剪力图亦证明此点:在桩身悬臂段, 剪力自上而下逐渐增加, 延续到墙下1m深度处最大值418k N, 随后剪力迅速减小, 在3m深度处减小至0并开始反向增大, 在6m深度处达到反向剪力峰值215k N, 此后剪力随深度减小。

图3为桩板墙墙后土压力分布图。沿路基走向取一断面观察, 土压力沿墙高呈非线性分布:桩身悬臂段土压力自顶部开始较小, 在接近墙踵时迅速增大, 峰值为135~160k Pa, 墙下土压力基本维持在110k Pa左右。从空间分布形式上看, 土压力在桩作用的位置明显比相同高度处挡土板作用的位置处大,

2.2拓宽路堤变形规律

路堤位移变化如图4所示。墙面附近土体侧向位移呈线性分布, 最大值34.4mm位于桩顶处, 墙下0~9m深度范围内土体受抗滑桩挤压影响, 位移2~14mm;路面沉降量呈“勺子”形分布, 新老路基结合处沉降量增加较快, 距路面中心15.3m处沉降量达到最大值, 为89.8mm。整体来看:水平位移分布情况为路肩处最大, 往墙踵线性减小;竖向位移集中在新路堤的中上部, 旧路堤固结沉降基本完成, 新填筑路堤自身沉降较明显。

2.3 桩板墙处治敏感性分析

为对比不同桩参数对支护效果的影响, 分别对桩长、桩间距取不同数值, 即桩长增设18m和22m, 桩间距增设3.5m和4.5m。计算整理得共9组数据, 从表2可看出, 桩间距固定时, 桩身每增加2m, 横向位移减小5%~10%, 沉降量减小1%~2%, 挡土板正应力减小约5%。桩长固定时, 桩间距每增加0.5m, 横向位移增大2%~3%, 沉降量增大4%~5%, 板内正应力增幅4%~5%。

图5为桩间距固定为4m、桩长取不同数值时桩身内力图。图5a中, 随着桩身增长, 桩身弯矩值减小, 在墙踵处降幅明显。桩每增长2m, 最大弯矩值减小70k N·m左右, 减幅为3%~4%。图5b中, 随着桩身增长, 桩身剪力值减小, 在墙踵下1m及3m处的正负剪力峰值降幅明显。桩每增长2m, 最大剪力值 (墙下3m处) 减小20~30k N, 减幅为10%~13%。

图6为桩长固定为20m、桩间距取不同数值时桩身内力图。图6a中, 随着桩间距增大, 桩身弯矩值增大, 在墙踵处增幅明显。桩间距每增大0.5m, 最大弯矩值增大约250k N·m, 增幅约14%。图6b中, 随着桩间距增大, 桩身剪力值增大在墙踵下1m及3m处的正负剪力峰值降幅明显。桩间距每增大0.5m, 最大剪力值 (墙下3m处) 增大30~50k N, 增幅为14%~20%。

3 结语

桩板墙处治效果明显, 桩体所选参数有足够安全度。桩板墙悬臂段土压力随着土体深度增加而增大, 且表现出“土拱效应”, 在墙下1m范围内, 土压力达到最大值, 在墙下3m深度后保持稳定。新路基顶面沉降曲线呈“勺子”形, 路堤侧向位移呈线性分布。

桩体能较好地联结上部垂直坡体和下部锚固段岩土体, 协调二者的侧向变形差异。桩最大弯矩值和最大剪力值都出现在墙踵下部1m范围内。桩嵌入深度增大或者桩间距减小, 土体位移减小, 桩身弯矩和剪力值减小, 板内最大正应力相应减小。桩间距变化所产生的影响大于桩长变化所产生的影响, 特别是桩身弯矩和剪力及板内正应力均变化幅度较大。

针对洛三高速公路的路基拓宽工程, 在桩板正常使用极限状态内, 可以在2m范围内缩短桩身嵌固段, 适当扩大桩间距, 相应调整挡土板参数取值。合理的参数既能保证边坡稳定性, 又使桩板墙最有效发挥作用, 提高其经济性。

摘要：针对山区高速公路拓宽工程, 提出路肩式悬臂桩板墙支护方案, 采用数值方法分析高填方路堤侧向位移、沉降及土压力变化规律, 研究桩板墙的支挡效果、桩板内力分布及变形规律。分析结果表明, 桩板墙应用于路基拓宽工程效果显著, 路堤在加宽路基自重荷载作用下沉降主要集中在其上部, 路基顶面沉降曲线呈“勺子”形, 侧向位移从路基顶面到底部线性减小;桩体能较好地联结上部垂直坡体和下部锚固段岩土体, 协调二者的侧向变形差异;桩嵌入深度增大, 土体位移减小, 桩身内力减小;桩间距增大, 土体位移增大, 桩身内力增大;桩间距变化所产生的影响大于桩长变化所产生的影响。该研究成果对高填方路堤桩板墙支挡工程中桩体参数优化和新旧路基结合部位的处治均有借鉴意义。

关键词：高填方,拓宽,桩板墙,数值分析

参考文献

[1]巨能攀, 黄润秋, 涂国祥.桩板墙桩土作用机理有限元分析[J].成都理工大学学报 (自然科学版) , 2006, 33 (4) :365-370.

[2]魏业清, 张林洪.考虑土拱效应的桩板墙挡板设计[J].科学技术与工程, 2008, 8 (21) :5964-5967.

[3]富海鹰, 何昌荣.新型预应力锚拉式桩板墙的原型观测分析[J].岩土工程学报, 2005, 27 (9) :1050-1054.

[4]李志勇, 邓宗伟.预应力锚索桩板墙动态响应规律研究[J].岩土力学, 2010, 31 (2) :645-648.

[5]蒋楚生.路堤 (肩) 式预应力锚索桩板墙结构设计理论及工程应用研究[D].西南交通大学, 2006.

[6]韩文涛.单侧加宽扩建方式下的旧路面改建几个关键问题的考虑[J].中外公路, 2012, 32 (5) :79-82.

板墙结构 篇6

关键词：预应力锚索桩板墙,工艺流程,施工要点

1 工程概况

哈大客运专线北起哈尔滨市, 南经长春、沈阳, 直抵大连;全长904公里, 最高时速可达350km以上;哈尔滨西客站是新建铁路哈大客运专线的重要组成部分。新建哈尔滨西客运站工程DK920+626.31～DK920+734.31段路基工程以深挖方形式通过, 最大挖方深度超过18.0m, 路基两侧设置预应力锚索桩板挡土墙结构。工点范围地形相对较为平坦、开阔, 地貌单元为松辽平原北部岗阜状冲积平原, 出露地层主要为第四系全新统人工填筑土, 上更新统冲击黏质黄土、粉质粘土, 底部为砂土层。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

本工程预应力锚索桩板墙施工工艺流程如图所示。

2.2 施工要点

2.2.1 桩板墙施工

桩基基础采用人工挖孔, 吊车吊放钢筋笼, 混凝土采用集中拌和站拌和、灌车运输、导管灌注。主要施工工序包括场地平整、挖孔、端部桩底处理、钢筋笼制作与安装、水下混凝土灌注等工作。

平整场地及测量放样。对场地进行平整, 结合地形做好桩区地面截、排水及防渗工作。按施工图进行测量放样, 核对平面位置。

桩基开挖。根据测量放样的平面尺寸, 用人力掘进开挖。当挖至1m时, 采用C20混凝土护壁, 厚度20cm。孔口位置适当加厚, 护壁后保证孔径不小于设计直径, 护壁高度要高出桩顶设计标高40cm;护壁完成后继续开挖, 每掘进1m, 检查孔径、桩位和垂直度, 使之符合规范要求, 并进行护壁;开挖过程中, 保留好每米的土样, 随时取样并与地质勘探资料对比, 如有不符, 及时提出变更报告, 并做好每日挖深的原始记录。当有地下水时, 采用潜水泵排水。

终孔检测。挖至基底设计标高后, 采用与设计桩径相同、长5m的检孔器检测桩的孔径、孔深、垂直度, 符合规范要求后, 对基底进行清理, 除掉松散的石块、沉淀物。

钢筋笼的制作与安装。钢筋笼在钢筋加工场内加工成形。吊装时钢筋笼中心应与孔位中心重合, 钢筋保护层采用混凝土垫块施作。缓慢下放钢筋笼, 防止碰撞孔壁引发塌孔。

混凝土的灌注。采用罐车配合吊车进行水下混凝土灌注, 采用φ250mm的钢导管, 导管安装时要固定在桩的中心, 顶部托架要保持水平, 使之位置居中、轴线顺直、稳步沉放, 上部安装储料漏斗, 底部离孔底250～400mm, 隔水栓采用小砂袋;混凝土掺用高效缓凝剂, 以保证有足够的坍落度和良好的和易性。混凝土在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象, 灌注时应保持足够的流动性, 坍落度要控制在180～220mm范围内;混凝土灌注过程中, 随时检查孔内混凝土面的位置, 掌握好拆除导管时间, 使导管埋入混凝土内深度始终保持2～4m内, 混凝土灌注过程中随时测量混凝土面位置和导管埋入深度, 并作好浇注详细记录;距桩顶2m长内用振捣棒加以振实, 混凝土灌注终结时, 桩顶要高出设计0.3m左右, 以保证凿除桩头后桩的质量。混凝土灌注连续不得中断。

桩基检测。采用无损检测法测出桩的类别, 检测出一类桩、二类桩、有问题桩和废桩, 作出评定后, 对不合格的桩要及时处理。

2.2.2 锚索制作

锚索可在钻孔的同时在现场进行制作, 内锚固段采用波纹形状, 张拉段采用直线形状。钢绞线露在桩身外的长度为60cm, 将截好的钢绞线平顺地放在作业台架上, 量出锚固段和锚索设计长度, 分别作出标记;在内锚固段的范围内穿对中隔离支架, 间距100cm, 两对中支架之间扎紧固环一道;张拉段每米也扎一道紧固环, 并用Φ22的聚乙烯塑料管穿套, 内涂防腐油膏, 最后, 在锚索端头套上导向尖锥。注浆管采用Φ25mm硬塑料管, 与钢绞线一道放入孔内, 隔离支架采用5mm厚钢板制作。

2.2.3 锚索安装

向锚索孔装索前, 要核对锚索编号是否与孔号一致。确认无误后, 再以高压风清孔一次, 即可安装锚索。安装锚索要顺畅进入, 若中途受阻, 采用高压风在锚索前吹孔, 锚索跟进的办法安装锚索, 若安装锚索仍不顺畅, 立即拔出锚索, 安排钻机清孔, 重新安装锚索。

2.2.4 注浆

采用孔底注浆法, 砂浆由孔底注入, 空气由锚索孔排出。待浓浆从孔口流出后安装止浆塞加压注浆, 直到注浆压力保持0.6-0.8MPa, 停止注浆。水泥砂浆采用标号不低于42.5的硅酸盐水泥或普通水泥, 水灰比、速凝剂加入量根据施工配合比确定, 外加少量铝粉使水泥浆在硬化过程中膨胀。采用的拌合水及减水剂须对预应力钢材无锈蚀作用。浆体强度不小于30MPa, 灌浆工作应连续进行, 不得中断, 并做好试验块。

2.2.5 钢筋混凝土垫板施工

垫板是一个受压构件, 它把锚具的集中荷载传递到坡面, 垫板表面必须与锚索轴线垂直。钢垫板可以打进垫板混凝土1.5cm, 外露1.5cm, 垫板内放入Φ8钢筋网一片。采用C35混凝土, 模板采用6mm厚钢板定型加工。

2.2.6 锚索的张拉

张拉前, 张拉端锚具的下面安设钢垫板 (30×30×4mm3) , 放置前先将钢垫板加工成带有钢绞线和注浆管的孔洞。选用OVM锚具, 安装必须与锚索的轴线垂直。千斤顶就位要准确, 确保顶出力于锚索在同一轴线上。待托梁及桩身混凝土以及锚固端砂浆强度均达到70%以上时, 方可进行锚索的张拉, 张拉锚索前需对张拉设备进行标定。

采用单根对称张拉的方法, 分二次进行, 第一次拉至初始预应力, 间隔3～5天后进行第二次张拉, 张拉至超张拉应力, 每次张拉的稳定时间2～3min, 每次均量测锚索伸长量, 做好锚索伸长量和相应张拉力记录, 并进行实际伸长量与计算伸长量的比较, 如超过允许偏差, 就暂停张拉, 采取措施予以调整, 方可继续张拉;若伸长值偏小, 可采取超张拉措施, 同样每次张拉及下道工序桩前土开挖, 均需对桩位移进行监测, 做好记录。

2.2.7 封孔注浆及封头混凝土施工

注浆管从预留孔插入, 至管口进到锚固段顶面约50cm, 在灌满孔道并封闭排气孔后, 宜再继续加压至0.8～1.0MPa, 稍后再封闭灌浆孔。预应力筋锚固后的外露长度应不小于10cm, 锚具应采用混凝土封头保护, 封头混凝土的尺寸应大于预埋钢板的尺寸, 厚度不小于15cm, 封头处原混凝土应凿毛, 以增加粘结性, 封锚后保持桩面整洁美观。

结束语

新建哈尔滨西客运站工程预应力锚索桩板墙工程已完成, 根据施工单位自检、监理单位验收、以及建设单位组织的静态验收情况, 结果表明, 采用此工艺流程和施工要点, 满足了规范要求, 保证了施工质量

参考文献

[1]铁建设[2005]160号, 客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准[S].

[2]TZ212-2005, 客运专线铁路路基工程施工技术指南[S].

板墙结构 篇7

在进行病险堤坝水库整治中, 堤基防渗工作是水利工程中的重点。目前水利工程中, 已经有很多病险土坝水库采用塑性混凝土防渗板墙进行堤坝加固。许家崖水库是一座以防洪、灌溉、发电、供水、水产养殖为主的大Ⅱ型土坝水库, 该工程大坝加固采用塑性混凝土防渗墙截渗, 本文以塑性混凝土防渗墙在该工程中的应用为背景, 对塑性混凝土防渗墙施工技术进行了探讨。

2 塑性混凝土防渗板墙的施工重点难点

2.1 导墙的施工要点。导墙设计为“┑┏“型的钢筋混凝土结构, 其等级为C20, 厚度为0.2m, 深度为1.0m, 水平施工平台0.8m, 导墙采用单面配筋。防渗板墙设计厚度为0.4m, 两导墙间距为0.48m, 以便于抓斗正常入槽施工。导墙是控制容蓄泥浆和成槽位置, 避免槽顶发生坍塌的辅助性设施, 也是施工垂直和水平量测的基准。施工测量和导墙混凝土浇筑是导墙施工施工中的重点。采用相关的测量仪对防渗墙轴线进行测量, 同时建立及复核施工测量控制网。

2.2 成槽施工要点。根据现场施工条件, 成槽采用液压抓斗成槽机成槽, 采用隔槽施工的方式, 在液压成槽机施工到较坚硬的地层时, 要改用冲击钻机进行施工, 冲孔采用跳孔两期成槽的施工方法。施工中的主要质量控制措施如下:将槽段划分为7m, 成槽采用隔槽施工, 液压抓斗“三抓成槽法”施工, 分Ⅰ期、Ⅱ期进行成槽和混凝土浇筑施工, 根据地层地质条件及槽孔孔壁稳定性对槽段进行合理的调整, 槽段之间采用接头管法套接。为了保证槽孔的稳定, 槽内泥浆面要高于导墙面0.4m左右, 不足时要随时向槽内补充泥浆。在进行二序槽孔施工时, 要处理好槽孔接头部位, 因于塑性混凝土强度低, 故可采用切削法对接头部位进行处理, 成槽造孔工序施工完毕后, 为保证槽段端头连接紧密, 可采用钢刷对接头进行刷壁处理, 从而保证整体链接的紧密性, 最终保证了防渗墙的质量。

2.3 泥浆制备与循环。结合现场实际情况以及工期要求分期设置2个300m3的泥浆池。严格按照投料顺序并准确计量配合比投料。搅拌要均匀, 搅拌的时间要≥8分钟。泥浆在拌制好并送入贮浆池后, 在贮浆池内的静止时间不得少于6小时, 确保膨润土充分水化并膨胀, 保证泥浆的质量。新拌制的泥浆密度要控制在1.04~1.05, 循环中的泥浆密度则要控制在1.25~1.30, 如果地层松散, 泥浆密度可适当的加大;混凝土在灌注前, 泥浆的密度应控制在1.15~1.20。在施工过程中, 要加强对泥浆的管理, 定时检测泥浆的性能并及时调整泥浆的配合比。对于新拌制的泥浆, 其含砂率等项目要全部测试。混凝土在灌注前要测一次密度, 在成槽过程中, 每三个小时或进尺2m~3m, 要测定一次泥浆的粘度和密度, 并在清槽的前后阶段, 要各测一次含砂率、粘度和密度;在槽段的底部、中部以及上部, 设定取样的位置;在每个槽段的中部和底部, 要各测一次p H值、泥皮厚度以及失水量, 如果检测不合格, 要及时做出调整。

2.4 泥浆回收及再生。在成槽阶段, 混凝土的循环与置换过程而排出的泥浆, 其主要消耗的为膨润土等材料, 并混入电解质离子和土渣, 导致泥浆的综合性能明显降低。为了减少这些废弃的泥浆对环境的污染以及实现节约成本的目地, 可对泥浆采用重力沉渣的方法进行处理。处理后的泥浆, 要进行检验, 并根据检验得出的结果, 填充相应的材料后再次调制, 直到满足标准要求, 再送入贮浆池, 待掺入材料并完全溶合后再使用。

2.5 终槽验收。槽孔按照设计完成施工后, 施工单位要自行检测成槽的深度、宽度及垂直度等尺寸。在自检合格后, 再报请现场监理人员验收, 在监理人员验收合格后, 要及时清槽换浆。清槽过程可采用空气吸泥法并反复循环, 吸泥管径可采用Φ125的钢管。将空气压入到槽底的吸泥装置并吸出泥砂, 同时要向槽段内持续输送新鲜的泥浆, 置换出带渣的泥浆。吸泥管要不断移动吸泥的位置, 保证清槽后的槽底, 其沉渣厚度达到标准要求。在孔底静止1小时后, 在距离槽底0.5m高度内的泥浆, 其比重要低于1.15, 含砂率低于4%, 粘度要介于18~22S。在Ⅱ期槽段成槽并要清槽前, 要在槽内一期槽段的混凝土端头处, 利用特制的方锤来回清刷, 直至钢丝刷不带有泥污。严格按设计要求做好连续墙接头部位的施工。

2.6 防渗墙混凝土浇筑质量控制要点。塑性混凝土采用混凝土运输车运输至施工现场, 混凝土浇筑采用“直升导管法”, 导管内径为φ230mm, 壁厚4mm, 根据规范要求及施工现场的实际情况, 明确导管布置的间距。导管在组装完成后, 要进行密闭承压试验, 导管的提升可采用25t汽车吊。拌制好的塑性混凝土, 采用4台汽车混凝土运输车运送到施工现场, 再由储料斗的卸料槽导入至导管漏斗, 混凝土的浇筑速度, 应以≥2m/h为宜, 其终浇面的高程应控制在150.6m上下, 并高于设计高程10cm。混凝土的原材料, 粗骨料的最大粒径要≤20mm, 超径含量≤5%, 杂质含量要<2%。水泥可采用普通的硅酸盐水泥。混凝土中各原材料的掺入偏差, 砂、石为±2%, 掺合料、水泥、水为±1%。混凝土的扩散度要控制于35cm~40cm, 坍落度18cm~22cm。抗渗、抗压、弹模试验应在每个槽段的槽口处取样。混凝土的浇筑过程, 要有专人绘制浇筑曲线图和指示图, 及时记录导管的拆卸情况, 核对并测量混凝土的平面度以及埋入混凝土的导管深度, 避免出现“拔空”事故。

3 应用效果评价

由于塑性混凝土的强度相对较低, 所以, 成墙混凝土的取样不可采用钻孔取芯法, 只可在混凝土的浇筑阶段制作试件并试验。在对防渗墙混凝土的质量进行检测分析时, 对设计28d龄期混凝土进行取样试验, 实验结果均满足弹性模量≥500MPa, 抗渗性能≤1×10-7cm/s, 抗压强度≥2.0MPa, 完全满足设计要求。费县许家崖水库除险加固工程于2013年11月份开始, 至2014年汛前基础处理及工程主体已全部完成。从施工后的蓄水情况来看, 坝体渗漏量明显减少, 防渗指标满足设计要求, 对增加稳定、减少水资源流失起到重要作用, 有效解决了坝体渗漏问题, 为水库更好地发挥作用提供了可靠保障。由于塑性混凝土防渗墙独特的优越性, 使其在水利工程中得到了广泛的应用。

摘要：本文对塑性混凝土防渗板墙在水库堤坝加工中的应用进行了探讨, 在进行塑性混凝土防渗板墙施工中, 首先要严格按照施工工艺进行施工及管理, 还要针对施工的重点及难点, 制定切实有效的控制措施, 并在施工中贯彻执行, 从而保证整个工程的施工质量。

关键词：混凝土,防渗墙,塑性混凝土

参考文献