大型水池（共6篇）
大型水池 篇1
福建省顺昌富宝公司合成氨污水处理厂需建造一个大型的圆形沉淀污水池。该池直径19.1m, 自重2400t, 场地±0.00以下埋深15.60m, 露出场地±0.00以上1.2m。由于该池建筑场地四周已经有一些建构筑物, 如果进行这样深基坑的施工需要大面积开挖, 侵入周围的建构筑物, 此方案不可取。如果采用桩基进行深基坑的垂直支护, 将大大增加工程造价, 延长工期。根据多方案反复论证后, 决定采用沉井技术进行施工。要求设计单位在按普通水池结构要素设计的同时, 还要考虑圆形水池做为沉井下沉的一些力学结构因素, 保证沉井施工所需的强度、刚度、稳定性。该圆形水池沉井底部设1000mm×3000mm“井”字形底梁, 待沉井下沉至设计标高后再行封底。井壁两侧预留二个大直径进出水洞口, 下沉后需与其他进出水管线对接, 对下沉精度要求比较高。
1 地质、水文情况
沉井所处位置土层自上而下依次为: (1) 杂填土层; (2) 粘土层; (3) 淤泥层; (4) 轻砂质粘土层; (5) 含泥粗中砂层中的孔隙承压水, 上层水位埋深1.10~2.90m。沉井下沉时将穿过 (2) 粘土层 (呈软-可塑状) , 坐落于 (3) 淤泥层 (呈流塑状) 上。
2 沉井施工方案优化
本沉井初步设计做法为:沉井分四节制作, 两次下沉。地质资料表明, 沉井第1次下沉后将坐落于淤泥层上, 需待其下沉稳定后才能继续进行上部施工, 这将影响工期, 并将导致沉井在制作第3、4节井壁过程中荷载增加继续下沉, 且施工荷载增加不均匀时, 还将导致沉井倾斜, 影响沉井井壁制作的垂直度及施工安全。考虑到施工安全、沉井主体结构的施工质量以及工期等因素, 将沉井施工方法在原设计基础上进行优化, 最终采用“四节制作、一次下沉”的施工方法。
沉井的常规施工步骤为:基坑开挖→铺砂垫层和承垫木→沉井制作→抽取承垫木→挖土下沉→沉井封底→浇筑其它部分结构。
调查资料表明, 沉井制作前所铺设的刃脚承垫木在沉井制作完毕后难以抽出, 且抽取承垫木时易造成沉井倾斜, 增加下沉的不稳定因素。经过对各种材料进行筛选, 并从保证质量和经济角度考虑, 决定采用200cm厚C15素混凝土取代承垫木。经计算论证, 混凝土垫层具有足够的承载力, 可确保“四节制作, 一次下沉”施工方法的顺利运用。
3 沉井施工
施工顺序:基坑开挖→铺设砂垫层→浇筑垫层混凝土→砌筑刃脚砖座→沉井主体制作→挖土下沉→沉井封底→浇筑其它部分结构。
3.1 基坑开挖
沉井在基坑中制作, 降低施工作业面, 以减少沉井的下沉深度。土方开挖深度为1.5m (挖至粘土层) , 考虑到施工操作需要, 基坑开挖尺寸应比沉井尺寸宽2m。
3.2 铺设砂垫层
砂垫层选用中粗砂500mm厚, 分层夯实, 在沉井轮廓线外1.5m及井字梁底位置铺设400mm×300mm碎石带, 形成滤水暗沟, 同时在基坑四周设置排水沟及集水井与滤水暗沟相连, 用潜水泵排除积水, 如图1所示。
3.3 素混凝土垫层
在砂垫层上沿沉井周边刃脚及井字梁梁底位置浇捣200mm厚C15素混凝土, 垫层宽度为刃脚及砖座边各加宽400mm, 素混凝土垫层应严格控制平整度, 并保证混凝土施工质量, 为沉井的制作打下良好的基础。
3.4 刃脚砖座
采用MU7.5实心砖, M10砂浆砌筑梯形刃脚支座, 砌筑时, 每隔1m留设20mm宽垂直通缝, 以便于砖座的拆除, 砖座内壁用1∶3水泥砂浆抹平, 面层铺设薄三合板与沉井刃脚混凝土隔离, 如图2、3所示。
4 沉井主体制作
4.1 模板支设和钢筋绑扎
沉井圆形主体结构模板采用1830mm×915mm×18mm胶合板竖向拼装而成, 竖楞采用100mm×100mm方木, 间距300mm, 考虑浇筑混凝土时模板的侧压力较大, 水平龙骨采用2φ48mm钢管, 间距600mm, 以φ12mm对拉螺栓固定, 对拉螺栓中间设40mm×40mm×3mm止水片, 同时在模板外侧设置钢丝箍, 以加强模板的整体性。
本沉井“井”字形梁底梁较大 (1000mm×3000mm) , 绑扎钢筋前, 先采用钢管搭设梁体支架, 再配合塔吊吊装大直径钢筋, 在支架上安装好梁筋后再拆除钢管架体。其余部分钢筋工程与普通混凝土结构施工相同。
4.2 混凝土浇筑
混凝土在搅拌站集中拌制, 用塔吊吊运至浇筑部位, 沿井壁均匀对称进行浇筑, 浇筑采用分层平铺法, 每层虚铺厚度约400mm, 将沉井沿周长分成若干段, 同时进行浇筑, 并保证对称均匀下料, 以免地基产生不均匀沉降。
每节混凝土一次连续浇筑完成, 施工缝处混凝土应凿毛并冲洗干净, 钢板止水带 (3mm厚, 300mm宽) 面层混凝土残渣也应清除干净, 浇筑上节混凝土前应先浇筑100mm厚减半石子混凝土。
4.3 施工过程中遇到的问题
在制作第4节井壁过程中, 垫层混凝土出现微小裂缝。经观测, 沉井沉降量为15~22mm, 沉井为均匀沉降。考虑沉井中设有“井”字形底梁, 整体刚度较好, 为保证沉井井壁制作的质量, 对混凝土垫层局部裂缝采用灌注环氧树脂的方法进行修补、加固后, 停止基坑内抽水, 继续制作第4节井壁, 在制作第4节井壁过程中, 采取以下措施: (1) 加强模板的整体性及刚度, 加密对拉止水螺栓, 同时在模板外围增加钢丝箍的数量, 以减小模板在浇筑混凝土过程中的变形, 保证沉井主体混凝土施工质量; (2) 加强对沉井沉降和垂直度的观测, 若发现产生不均匀沉降, 及时在沉降量较大对应侧的井字梁上堆放砂袋以增加该侧荷载, 并暂停施工, 调整不均匀沉降; (3) 保证对称均匀增加施工荷载, 在浇筑混凝土时, 掺入一定量的缓凝剂, 沿井壁四周缓慢均匀地进行浇筑。
采取以上措施后, 沉井主体混凝土顺利制作完毕。
5 沉井下沉
5.1 准备工作
(1) 用实心砖封堵沉井两侧预留进出水洞口, 外侧用水泥砂浆抹至与沉井外壁平并压光。
(2) 沿沉井井壁高度方向每隔1m弹设一圈水平墨线, 并在沉井内外侧井壁按8等分弹设垂直墨线, 并悬挂垂线, 垂球离井壁距离均为300mm, 直观地显示沉井的垂直度状况。
(3) 待沉井混凝土强度养护至设计强度的70%后, 即可进行沉井下沉施工。
5.2 素混凝土垫层及刃脚砖座的破除
采用风钻破除素混凝土垫层刃脚砖座, 按从内到外的顺序, 先破除“井”字梁梁底部分, 再破除沉井周边刃脚部分。破除时应对称施工, 破除出的混凝土碎块及砖碎块应及时清除并吊运出井外, 防止沉井初沉时即产生倾斜。
5.3 下沉取土
为保证均匀、对称取土及工作效率, 按沉井底梁将沉井分成9个取土区域, 并增加2台汽车吊进进行工作 (见图4) , 采用人工分层开挖, 挖土时从中间向四周对称均匀地进行, 每0.4m为一开挖层, 首先开挖中间部分 (9) , 然后均匀对称开挖刃脚部位 (1、5;3、7;2、6;4、8) 。
开挖时, 刃脚处留1.0m宽的土堤, 每人负责一段 (2~3m) , 对称、均匀地往刃脚方向削薄土层, 每次削100mm, 当土堤变薄经受不住刃脚的挤压而破裂时, 沉井便在自重作用下均匀、垂直地挤土下沉。
在沉井最初下沉的5m以内以及即将沉至设计标高时, 应特别注意沉井的平面位置和垂直度, 否则继续下沉不易调整。当下沉至离设计标高0.15m时, 应停止抽水、取土, 让沉井依靠自身重力下沉至设计标高, 同时加强观测, 并准备足够数量的毛石、木垛、砂袋等, 堆放在沉井四周, 严阵以待, 随时准备进行阻沉或促沉工作, 确保沉井精确下沉至设计标高。
5.4 下沉观测
在下沉过程中, 应随时观测内外井壁上悬挂的8个垂球, 并用2台经纬仪及1台水准仪定时进行垂直度及标高观测。当垂球产生偏移或四周标高观测不一致时, 应立即进行纠偏工作。沉井下沉过程中, 每4h时应及时进行纠正, 使偏差控制在允许范围内, 当沉井沉至离设计标高2m时, 应对下沉及挖土情况加强观测以防超沉。
5.5 下沉纠偏
(1) 沉井倾斜。沉井产生倾斜的主要原因为: (1) 沉井四周刃脚下土质软硬不均; (2) 沉井内取土不对称; (3) 刃脚处局部遇孤石阻挡。
当沉井发生倾斜时, 采取以下措施进行控制: (1) 用砂袋对下沉较慢的一侧进行加荷, 使该侧下沉加快, 同时相应调整取土位置进行纠正; (2) 当沉井入土较深, 采用以上方法纠正有困难时, 可采用高压射水管在沉井下沉较慢一侧的外壁进行射水, 同时辅以加荷及调整井内取土方位, 直至纠正倾斜。
(2) 沉井位移。沉井位移的原因主要是由沉井倾斜导致。当沉井发生倾斜时, 可有意使沉井向位移反方向倾斜, 然后再纠正倾斜, 这样反复纠正倾斜几次, 即可使其恢复至正确位置。
(3) 沉井扭转。沉井扭转的原因主要是由沉井不同方向的倾斜和位移复合作用引起的, 可按上述方法多次纠正倾斜、位移, 使扭转偏差控制到允许范围以内。
6 沉井封底
当沉井下沉至设计标高后, 进行沉降观测, 在8h内累计下沉不大于10mm时, 即可进行封底。
封底前, 将井底土形整平, 并在中心处设置集水井, 用潜水泵将地下水排出井外, 使地下水位保持低于井底施工操作面300mm左右。清理井壁上的泥块, 超挖部分抛填毛石、卵石, 并灌砂整平、夯实后, 浇灌素混凝土垫层, 绑扎底板钢筋, 与混凝土底板接触的井壁混凝土面应进行凿毛处理, 并冲洗干净。
封底时, 应先对称浇筑周边区块底板混凝土, 最后浇筑中间区块底板混凝土, 在底板混凝土浇捣及养护期内, 应不间断地进行抽水, 待底板混凝土强度达到设计强度的70%后, 抽除水泵, 并立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土, 并装上法兰, 再在上面浇筑1层混凝土, 使之与底板平。
参考文献
[1]GB50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S]
[2]JGJ120-99, 建筑基坑支护技术规程[S]
大型水池 篇2
关键词：钢筋混凝土水池,池壁变形,变形缝,崩裂事故,地基
由于混凝土的抗拉强度低, 延性差, 加上收缩、徐变的影响, 混凝土构配件很容易产生裂缝。这一特点在大型的钢筋混凝土薄壁水池中表现得尤为突出, 使得大型水池对于地基变形及池壁不均匀受力极为敏感。通过对某大型水池崩裂事故的分析, 本文提出了处理方案, 并且从设计与施工的角度提出一些建议。
1 工程概况
某矿井水调节干化水池, 水池总长150 m, 宽30 m, 净深6 m;长向分三格, 每格长65 m, 20 m, 65 m, 容积分别为:10 925 m3, 3 420 m3, 10 925 m3, 池壁厚度均为600 mm, 底板厚500 mm, 混凝土强度均为C30;底板以下用级配砂石换填至老土, 换填深度1.6 m, 水池的平面尺寸、变形缝位置、回填土标高见图1, 水池剖面图见图2。
2 注水试验
本工程于2013年1月完工。2013年8月水池进行注水试验, 水深5.700 m。水池注满水后出现了如下问题:
1) 池壁变形缝处漏水:其位置见图1中“■”形标记处, 水流从缝中喷射而出, 自上而下形成三角形水幕, 接近池底处水幕最宽, 约为10 cm, 图3为现场照片。
2) 水池注满水后, 图1中西侧水池“▲”形标记处池壁顶端变形过大, 向外偏移15 mm, 放水后复位。
3) 图1中“●”形标记的底板变形缝处涌水:水压较大, 底板凿开约1 m×0.8 m的方形积水坑, 并用潜水泵抽水, 如图4所示, 两台水泵 (功率75 k W, 管径100 mm) 24 h不间断抽水, 才能保证不积水, 据此估算涌水量约60 m3/h。另外, 在本格水池注满水后, 听到咔咔的崩裂声, 响声洪亮, 由变形缝处发出。
3 成因分析及解决方法
1) 池壁变形缝漏水的原因为变形缝没有按照设计要求施工。原设计的变形缝宽30 mm, 中间设橡胶止水带, 嵌缝材料为:聚乙烯棒背衬, 遇水膨胀止水条, 聚氨酯或聚硫密封膏。如图4所示为该水池的变形缝, 缝宽约2 mm (现场量测) , 中间埋设500 mm宽的橡胶止水带, 施工过程及嵌缝材料不详。如图3所示即为在变形缝边上凿开的孔, 未见嵌缝及密封材料。而且施工不规范以及变形缝两侧池壁变形不均匀都会造成橡胶止水带断裂, 从而漏水。此缝用化学灌浆法处理, 由专业的防水堵漏公司完成[1]。
2) 池壁顶端位移来源于两个方面:a.受力构件自身的变形;b.地基的变形造成结构 (构件) 的位移。现取1 m宽的池壁, 按悬臂构件计算池壁顶端的变形。工况:水深5.7 m, 水荷载按三角形分布 (池外填土荷载属于有利工况, 不考虑) ;悬臂梁在三角形分布荷载作用下梁端挠度计算公式[2]:
根据式 (1) 得到池壁顶端的变形值范围为3.9 mm~4.5 mm (混凝土弹性模量Ec取3 GPa~2.55 GPa) , 计算结果远小于池顶的实际位移15 mm, 由此推断:池顶位移主要由地基变形产生。另据现场情况, 此水池结构对称, 排水后池壁变形恢复, 而东边的水池注满水后顶部却未出现明显位移。以上分析表明西侧水池池壁顶部变形主要来自地基的不均匀弹性变形。对此, 采取增设扶壁梁柱和斜撑的方法, 将池壁水的侧压力扩散到周边土体。
3) 变形缝处涌水, 表明池底板在地下水位线以下, 地基含水率高。水池注满水后, 一方面, 地基受力变大, 局部甚至达到极限荷载 (地基承载力不均匀, 上文已述) ;另一方面, 水池南边东西两侧靠池壁各设了长约20 m, 宽约5 m, 坡度18°的机械作业坡道, 坡道为毛石混凝土砌筑, 高度0 m~6 m, 坡道荷载达到4 000 k N, 加剧了地基不均匀变形的程度;再者, 水池底板为一块59.64 m×25.74 m×0.5 m的混凝土大板, 底板施工时未留设后浇带, 造成地基的初始变形得不到调整和释放从而在结构中积累、加剧;不均匀变形造成变形缝处底板错位, 崩裂橡胶止水带, 因此听到咔咔的崩断声 (排空后检查水池未发现有混凝土损伤痕迹) 。
水池已施工完成, 再进行地基处理的难度高, 故先考虑降水, 在水池周边明挖排水, 降水完成后, 原变形缝用密封材料封堵, 池内对变形缝两侧底板加厚补强, 高配变形缝止水带, 并处理好新旧混凝土结合面, 以防渗水。池外埋设反滤排水管[3] (如图5所示) , 然后回填 (回填土必须满足压实度要求) , 用反滤排水管排出水池附近的地下水, 从而减小地下水对水池底板的影响。
4 结语
1) 综合分析这次事故, 地基的不均匀变形是造成变形缝崩裂的主要因素。使地基产生不均匀变形的原因有:a.地基处理不达标, 级配不良、压实度不足;b.漏水及雨水使得地下水位上升引起地基承载力下降;c.偏心荷载太大。故对于大型水池及类似建筑, 在设计及施工时, 对于地基因予以足够的重视;施工完成后必须及时回填, 并严格控制回填质量, 以防地表水入侵地下引起地基承载力下降;合理布局荷载。
2) 现场踏勘发现:施工单位施工管理不善, 对于水池的关键部位与关键技术无知, 大意, 甚至肆意施工, 是造成本次事故的直接原因。可见, 要想防止此类事故的发生, 规范施工管理必不可少。
3) 对于工程设计人员, 对于水池的关键技术和关键部位, 诸如地基 (处理) 方案、变形缝位置与做法、重要构造做法等, 要在设计文件中予以突出强调, 引起相关人员注意, 从源头上防患于未然。
参考文献
[1]百度百科.化学灌浆法[EB/OL].http://www.baidu.com.
[2]《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 1998:85.
[3]张奕薇, 张瑞兴.大型钢筋混凝土水池上浮开裂事故的处理方法[J].建筑技术, 2003, 34 (4) :279-280.
[4]张克恭, 刘松玉.土力学[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[5]上海市政工程设计研究院.矩形钢筋混凝土清水池[Z].
大型气密性试验水池施工技术研究 篇3
无锡综合试验水池项目施工技术复杂、施工难度大且工期紧张,包括深基坑开挖施工、气密性混凝土结构施工、大跨度、大吨位钢结构制作与安装及气密性屋面结构施工。
工程地质条件复杂,主要有黏土层、碎石混黏土层,地下承压水水位高(高出地面6~8 m)。基坑开挖范围大,开挖深度大,最大开挖范围直径为101.0 m的圆形,最大开挖深度达30.0 m。基坑降水、地下水位控制要求高。开挖施工复杂、难度大。
水池水面以上密闭空间保持1/3.5个大气压的真空度要求,水池池壁、底板混凝土结构及水池顶部钢结构要求气密、水密。水池为矩形,水深35.0 m,池壁为高38.0m、单边长46.0 m、57.0 m、厚0.8~1.5 m的薄壁混凝土结构,要求气密、水密,不能出现混凝土裂缝,混凝土质量要求高。
水池上部为钢拱架结构,钢拱架结构总重量达3 800 t,承受达到1/3.5个大气压真空度的作用力。钢拱架主拱跨度为61.48 m,矢高31.5 m,单榀重量约168 t,共10榀。受施工条件限制,钢拱架安装不能采用大型吊装设备整体吊装或分节分段吊装的方法施工,宜采用整体滑移法施工工艺。整体滑移时需滑移距离76.5 m、滑移总重3 700 t。钢拱架的制作与安装要求高,施工难度大。
钢结构的制作和安装有大量的气密性焊缝,尤其是现场焊缝较多,必须采取针对性措施和检测方法。安装时也要充分考虑气密性结构的特点,采取措施保证结构的气密性要求。如何保证大量的气密性焊缝的现场焊接质量,也是本工程的一大难点和重点。
2软基深基坑开挖施工工艺
本工程深基坑开挖施工分为一期基坑开挖施工和二期基坑开挖施工。一期基坑开挖施工的开挖范围为直径101.0m的圆形基坑,开挖深度为14.0 m(地面至高程-16.0 m);二期基坑开挖施工范围为57 m×46 m的矩形基坑,开挖深度为16.0 m(高程-16.0 m至高程-32.0 m)。
1)围护结构及水平支撑系统:一期基坑采用地下连续墙作围护结构,地下连续墙深入基岩3.6 m,厚1.2 m,分56个槽段施工。二期基坑采用钢筋混凝土灌注桩作围护结构,共147根。灌注桩直径1.2 m,桩底入岩1.5 m,且固嵌深度不小于5.0 m。二期基坑内,在高程-24.5 m布置水平支撑系统,包括钢筋混凝土圈梁、立柱及水平钢支撑。
2)降低作用在围护结构上的侧压力:主要采用降低地下水位,控制基坑外侧的施工荷载,以减小作用在围护结构上的水压力、土压力和附加荷载。一期基坑外侧地下水位降至地下连续墙墙顶以下10 m深,基坑内地下水位控制在开挖面以下1.0 m;二期基坑地下水位降至开挖面以下1.0 m。一期基坑外侧布置15个深井降水井,降水井间距约22.0 m,井深22.0 m。基坑内采用排水沟、集水井抽排。二期基坑外侧布置6口降水井,基坑内采用排水沟、集水井抽排。选择合适的出渣、运输施工机械设备,控制基坑外侧地面的施工荷载不大于2.0 t/m[1]。
3)施工机械设备配置及开挖方法:分层分块开挖,每层开挖厚度为2.0 m。地面至高程-13.0 m范围开挖施工时,在确保围护结构(地下连续墙)安全的情况下,沿围护结构内侧布置一条下基坑道路,采用挖掘机开挖,自卸车运渣的方法施工,以提高施工效率,缩短工期;高程-13.0 m至高程-16.0 m范围开挖施工时,开挖面均匀下降,保持围护结构均匀受力的受力状况,以提高围护结构的安全性。采用在基坑外布置长臂挖掘机出渣,基坑内采用挖掘机、装载机出渣的方法施工。高程-16.0 m至高程-32.0 m范围(二期基坑)开挖施工时,分别在一期基坑和二期基坑外布置一台塔机,作为开挖出渣的垂直运输设备。基坑内采用挖掘机及装载机出渣。基坑内土方经塔机吊运至一期基坑外再装车运至弃渣场。基坑内开挖面高差控制在2.0 m以内,且开挖面均匀下降。水平支撑系统在开挖至高程-25.0 m时进行施工,在水平支撑系统形成后才能进行高程-25.0 m以下部分的开挖施工。
4)监测:信息化施工,确保开挖施工安全。布置水土压力、围护结构的钢筋及混凝土应力、围护结构水平位移、地下水位、水平支撑钢管轴力和周边建筑物沉降监测。监测结果达到设定的报警值时,采取相应的处理措施,确保开挖施工安全。监测按每天一次的周期进行。
3气密性混凝土结构施工工艺
1优化混凝土配合比,减少水泥用量,添加外加剂,确保混凝土的和易性。科学合理的配合比既保证了混凝土生产质量又降低了水化热,且有利于浇筑施工,提高混凝土密实度。2混凝土分缝设置及处理:混凝土分缝设置止水钢板和键槽。混凝土表面采用高压水枪冲毛并清洗干净。3穿墙预埋件和拉条处理:穿墙预埋件和拉条设置止水钢板。4加强混凝土振捣:混凝土振捣密实,不漏振欠振,在预埋件、混凝土分缝、钢筋密集等部位加强振捣。5加强混凝土养护:池壁混凝土采用涂刷泡沫养护剂养护。
4钢结构制作与安装施工技术
1)本工程的钢结构制作与安装施工采用水平同步滑移技术,水平同步滑移技术是建筑行业正在大力发展的新技术之一。针对该综合试验水池工程特点,我公司适时提出了大型构件的水平同步滑移施工技术的研究与应用课题,以期该技术在本工程中得到了很好的实践转化。这项技术就是在试验水池滑移开始端设置宽度约大于两个钢拱节间的拼装平台,依次拼装完成后累积滑移。关键技术是利用四台滑移爬行器顶推钢拱前进,通过两台液压泵站给爬行器系统提供动力,一台电脑对整个系统进行有效控制,利用机、电、液相结合的方式,实现钢拱滑移全过程的自动化控制。
本工程水平同步滑移技术具有以下特点:1屋盖钢结构下方由于存在地下结构,大型吊装设备无法直接进入施工场地内,因其在水池结构外拼装,不占用其他专业施工作业面。成功解决滑移施工受屋盖底部场地限制、安装与土建作业同时展开施工的矛盾,节约工期。2方便流水作业,缩短施工工期。与其他施工方法相比,经济和技术优势较为明显。3所有钢拱肋都是正拼,不需要翻身。所有钢拱肋的胎架尺寸都是一致的,对保证尺寸精度很有利。4采用液压爬行器作为动力装置,与传统的卷扬机钢丝绳牵引不同,爬行器滑移过程的推进力及推进速度完全可测和可控。计算机系统通过传感器检测爬行器的推进力及速度,控制各爬行器之间的协调同步,当有意外超载或同步超差时,系统会及时做出调整并发出报警信号,从而使滑移过程更加安全可靠。5滑移轨道充分利用原有结构进行支撑,既方便安装又节约成本。6由于爬行器与构件刚性连接,易同步控制,结构安装就位准确性高。7累积滑移步骤性强,易于形成流水作业,提高了施工效率。8爬行设备体积小、自重轻、承载能力大,安全可靠性好,自动化程度高,操作方便灵活,特别适用于大型起重设备难以进入的施工场地进行大体量构件的累积滑移拼装,为建筑结构和工程设备的安装提供了一种全新的施工方法。
本工程水平同步滑移技术具有以下难点:1本工程上部钢结构属大体积、大跨度、大重量,其钢拱跨度为61.48m,矢高31.5 m、最大长度76.5 m;主拱的安装位置下方是直径达101 m、深达30 m的水池;其安装时需滑移距离76.5 m、总重3 700 t。2需要铺设滑移轨道;控制多点牵拉同步难度大等缺点。3需采用措施克服拱肋下部支点的水平力;需要设大型临时支撑,临时支撑下部需要较强的基础,拱肋结构的安装高度为标高+4.00 m。4滑移施工时,要确保两侧同步,严格控制行进过程中不发生扭曲应力而导致顶部密封板焊缝开裂。
2)本工程钢结构存在大量的气密结构,拱形钢结构内部需要承受80 k Pa的压力,钢结构的制作和安装有大量的气密性焊缝,尤其是现场焊缝较多,必须采取针对性措施和检测方法。安装时也要充分考虑气密性结构的特点,采取措施保证结构的气密性要求。如何保证大量的气密性焊缝的现场焊接质量,也是本工程的一大难点和重点:1根据结构特点需开发专用的焊缝真空试验装置,要求其结构紧凑、体积小、抽真空时间短,密封好,观察直观方便,效率高,节省工期。2在钢结构加工之前要进行真空气密弧形板单元的焊接工艺试验和气密加载试验,以检验焊接工艺的可靠性。3密封板焊缝要求100%抽真空检测。4现场部分安装焊缝的检测需在高空进行。
5结论
深基坑开挖施工技术能节约施工用地,保护周边建筑的安全,适合于沿海地区建筑物密集、施工用地紧张的地方,减少征地拆迁费用;气密性混凝土结构施工技术能防止混凝土出现裂缝、提高混凝土施工质量;大跨度、大吨位钢结构制作与安装施工技术适用安装场地狭小、大型起重机械无法布置的大型结构安装工程。具有经济、高效的综合功能,具有广泛的社会效益和经济效益。
摘要：通过无锡综合试验水池工程课题的研究,提出大范围、大深度软基深基坑开挖,气密性混凝土结构,大跨度、大吨位钢结构制作与安装的施工技术,通过项目的实施,掌握该套施工技术并形成一套完整的深基坑开挖、气密性混凝土结构及大跨度、大吨位钢结构制作与安装的综合性施工工艺。
关键词：气密性混凝土,软基深基坑,池壁,大吨位钢结构,制作与安装
参考文献
[1]GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].
[2]JGJ120-1999建筑基坑支护技术规程[S].
[3]JGJ79-2002建筑地基处理技术规程[S].
[4]DBJ08-61-1997基坑工程设计规范[S].
大型水池 篇4
1 地下水池结构经济性设计关键点
大型地下水池结构经济性设计要尊重水池所在地的地质条件、地形特征、水文状况等。并在此基础上进行科学取材、设计, 结合水池受力特征, 水池尺寸大小等来优选合适的结构形态, 大型地下水池通常适合选择现浇混凝土水池的设计方案。
大型地下水池结构经济性设计必须建立在满足水池强度要求、抗裂性规定、稳定性、抗渗性等基础上, 其中载荷的优化组合是关键。经济性设计则要重点从池壁厚度设计、底板设计等方面出发, 优化布局、科学设计, 从整体上提高地下水池结构设计的经济性、合理性。
2 地下水池结构的经济性设计方法
2.1 水池壁厚设计
大型地下水池通常选择混凝土水池, 一般根据水池所处位置、池壁板类型等来选择水池池壁厚度, 而且要严格参照《地下工程防水技术规程》中的相关规定进行科学、合理地设计。为了达到经济性效果, 壁厚通常控制在20~50cm, 根据水池深度来具体取值, 水池深度<3m, 取小值, 相反, 深度>3m, 则取大值。当地下水池较大时, 为了控制成本要杜绝持续增加池壁厚度的方法, 例如:水池深度>6m, 则应增设梁柱支撑来减小池壁的荷载, 以此来控制池壁厚度, 减少施工成本。然而, 地下水池厚度有一个最小极限值, 不能小于20cm, 对于上方有墙体的水池, 厚度则要≧25cm, 大量的工程表明:这样的尺寸设计与把握不仅能够达到一定的经济性目的, 也能有效防止裂缝的出现, 预防水池结构变形。
2.2 水池底板设计
大型地下水池的底板一般采用整体式底板, 即做成筏板基础。
底板作为水池的底部构造, 要确保具有一定的厚度, 通常按1.2~1.5b池壁厚度来计算、选型。底板做成筏板基础, 这样才能发挥底板对地下水池地基的牢固功能, 同时也增加了水池自重和荷载能力、提高防渗漏功能, 所以无须加厚池壁, 从而满足经济性的要求。底板厚度要结合池壁厚度进行计算, 弯距分配, 底板较厚通常不会对弯矩分配带来明显的影响, 但可能对池壁带来影响, 导致池壁根部配筋的增加。
水池底板采用弹性地基板计算, 并不适合采用地基反力法。池壁顶端走道板的支撑对池壁计算模式的影响, 以及走道板本身的计算;还有水池有时也要求进行抗震计算, 例如:一些地下与地上高度比相差较大的泵房, 以及地面水池的拉弯计算及温度及壁面温差应力的计算等。水平肋梁加池内型钢混凝土拉梁, 才把厚度降到700mm, 仍配筋配到22◎100。这一系列复杂的计算, 只为确大型地下水池设计及施工的科学性和经济性。
2.3 地下水池受力钢筋保护层厚度
参照地下防水工程规程中的相关规定, 大型地下水池迎水面钢筋保护层厚度要在50mm以上, 实际的钢筋混凝土保护层最小厚度取值如下表:
应该切实参照地下水池相关规程的规定来设计钢筋保护层的厚度, 结合以往的地下水池施工经验, 保护层≦50mm, 如果质地过薄, 则无法发挥保护功效, 甚至可能随着水池施工的进展逐渐开裂。具体的保护层取值应该参照水池结构特点、设计标准等来进行, 具体标准为:迎水面设置30~40mm保护层+20mm防水砂浆层, 这样一方面可以控制水池壁的厚度, 达到经济性的目的, 另一方面也为水池施工创造了便利条件, 最重要的是防水砂浆能够有效保护水池结构主体, 达到安全防护、防水的目标。
2.4 地下水池的抗浮设计
对于地下水池抗浮设计, 一般有以下几种方法:自重抗浮, 压重抗浮, 基底配重抗浮, 打抗拔桩抗浮等。但是对于增设梁柱底板成筏, 缩小池壁厚的大型地下水池而言, 由于水池自重减小, 应选择基底配重抗浮和打抗拔桩抗浮的方法。基底配重抗浮即在水池底板下设置重混凝土, 通过底板与混凝土的连接来达到抗浮的目的。如果所需石材能就地采集, 则相当经济。打抗拔桩抗浮法对于大型地水池抗浮效果显著, 不仅可满足水池的整体抗浮需要, 还能过科学布桩解决水池的局部抗浮问题, 抗拔桩宜采用小桩密布的方法, 桩长应尽量小于在单节长度, 这样可节省造价和接桩费用, 达到节省资金的目的。
4 结语
大型地下水池结构的经济性设计要重点从底板设计、侧壁设计两大方面出发来科学布局、合理把握, 要尽量控制底板厚度、侧壁厚度, 可以通过增设梁柱的方式和方法达到这一目标, 这样才能有效提升地下水池结构经济性, 达到预期的设计目的。
参考文献
[1]刘健行.郭先瑚.苏景春.给水排水工程结构.北京:中国建筑工业出版社, 2012.
锚杆在大型水池抗浮设计中的应用 篇5
1工程实例
污水处理厂工程的大型曝气池, 其平面尺寸为123m×159m, 采用现浇钢筋混凝土结构, 底板为周圈600mm厚、中心400mm厚的筏基。该大型曝气池场地的地下水位较高, 经实测为两层地下水位, 其中第一层地下水静止水位标高为35.46m~37.32m, 第二层地下水静止水位标高为23.61m~25.82m, 曝气池基础底标高为34.80m, 场地设防水位为37.00m。
因该大型水池的结构荷载较小, 在水池排空时自重不足以抵抗地下水浮力。因此, 在设计中采用了垂向抗浮锚杆来解决曝气池的抗浮问题, 锚杆数量依据设防水位确定, 根据《土层锚杆设计与施工规范》中的要求, 需施工22.6m长的抗浮锚杆2216根。
2工程地质状况
根据岩土工程勘察报告, 抗浮锚杆设计与施工所涉及的地层为:
(1) 细、粉砂 (3) 层, 局部分布有薄层中、粗砂 (3) 。层和砂质粉土 (3) 2层, 该大层总厚度为1.20m~3.10m。
(2) 卵石、圆砾 (4) 层, 该层厚度为0.80m~2.70m。以上两大层总厚度为3m左右, 即这两层处于抗浮锚杆自由段的范围以内。
(3) 粘质粉土、砂质粉土 (5) 层, 粘土、重粉质粘土 (5) l层, 粉质粘土、粘质粉土 (5) 2层, 细、粉砂 (5) 3层, 该大层总厚度为8.00m~10.50m。
(4) 卵石、圆砾 (6) 层, 细、中砂 (6) 1层, 粗、中砂 (6) 2层, 该大层总厚度为4.90m~7.40m。
(5) 粘质粉土、砂质粉土 (7) 层, 重粉质粘土、粘土 (7) l层, 粉质粘土、粘质粉土 (7) 2层, 该大层总厚度为5.10m~6.90m。抗浮锚杆进入该大层约4m左右。
二、大型水池抗浮锚杆设计
1抗浮锚杆试验
为确定该大型水池场区内锚杆的实际抗拔力, 从而为设计与施工提供数据依据, 在正式施工前做了6根试验锚杆。具体锚杆参数如下:主筋为2根7Φ5钢铰线;锚杆成孔直径为Φ127;锚杆长度为22m, 其中非锚固段为6m;填孔材料为0.5cm~2cm的豆石, 采用水灰比为0.5的素水泥浆注满豆石空隙;锚杆抗拔力设计值为N=245k N。
锚杆抗拔试验结果:
(1) 根据《土层锚杆设计与施工规范》中的要求, 采用循环加载试验方法, 共6个循环, 最大加载力为400k N, 其中2根锚杆加载超过400k N, 在最大加载时钢绞线拉断。
(2) 试验结果分析
(1) 各锚杆加载至400k N时均未拔出, 可认为由压浆锚体提供的极限抗拔力不小于400k N。
(2) 6根锚杆试验可分为3种类型:第一种是3#、4#、5#锚杆主要为锚体变形;第二种2#、6#锚杆主要为自由段钢绞线变形;第三种是l#锚杆为自由段钢绞线变形+锚体变形。分析结果表明, 工作性能最佳为第一种。
(3) 由于采用钢绞线作锚杆主筋, 其自身残余变形较大, 需采用钢筋主筋来代替钢绞线作锚杆主筋, 以减小残余变形。
2锚杆设计参数选择
根据锚杆抗浮试验结果, 并进行调整, 所得到的锚杆实际设计参数及技术要求为:
(1) 锚杆的成孔直径为Φ127, 锚杆的长度为22.6m, 其中锚杆自由段为6m, 锚固段16m。 (2) 锚杆主筋采用了1根Φ40的钢筋, 锚杆数量为2216根, 布孔间距为2.6m×3.3m。 (2) 单根锚杆的抗拔力设计值为245k N, 预张拉力值为294k N, 锚杆的极限抗拔力与其设计值之比不小于1.5。
三、抗浮锚杆施工工艺应用
单根锚杆的施工工艺流程, 大致为:锚杆加工→钻进成孔→提拔套管→灌入浆料→补浆→锚固体养护→锚杆验收试验→锚杆张拉及固定。
1锚杆成孔
该工程中, 抗浮锚杆的成孔采用的是SH-30型钻机, 其特点是自带柴油机作为动力, 通过钻头在一定高度内的周期冲击, 使得孔底内土体破碎, 并由钻头将土体带出孔外而进尺。
冲击钻进成孔, 其基本原理是利用机械动力, 便钻头在一定高度内周期地冲击孔底, 使土体破碎, 由钻头带出孔外而获得进尺。
(1) 钻进成孔
钻进成孔的工艺过程大致为:立架→对准孔位→开孔→下套管→冲击取土。在钻孔之前, 应首先根据给定的孔位, 人工先去除掉该处的垫层混凝土, 然后再立起钻架, 使钻头对准孔位成孔, 在钻进过程中重复下套管、取土的过程, 直到预定深度为止。
要求钻孔过程中套管应保持垂直, 以避免出现塌孔问题或者孔内淤积问题。同时, 还应对地下水进行封闭, 以尽量进入到套管中, 要求套管的跟进深度和钻进深度之间应当保持一致。
(2) 清孔
当钻孔到设计深度时, 需用管钻将孔内的泥浆清除干净, 以避免孔内的泥砂与后续的注入水泥浆之间混合, 从而影响到锚固体的强度。
2注浆
按照SH-30型钻机的施工特点, 首先采用水灰比为0.55的纯水泥浆注入到钻孔的空间中, 然后再填充强度为20MPa的豆石无砂混凝土, 最后在充填水灰比为0.45~0.5左右的纯水泥浆。
(1) 配浆。纯水泥砂浆采用的是标号为425R的硅酸盐水泥, 为有效防止锚杆因地下水浸入而出现腐蚀问题, 在水泥砂浆中还适当添加了钢筋阻锈剂, 添加比例为硅酸盐水泥量的3%左右。水泥砂浆根据0.55水灰比在搅拌机中配置, 搅拌时间不宜低于1分钟。
(2) 灌浆。以注浆管作为水泥砂浆的导管, 并采用泥浆泵进行砂浆的汲取, 再灌入孔洞内, 其相应技术要求为:第一次灌浆的压力通常控制在1MPa~1.5MPa左右, 要求灌入砂浆直至孔口出现冒浆为止;第一次灌浆3小时以后, 再采用2.5MPa~3MPa的压强进行第二次灌浆, 以填充第一次灌浆遗漏的空隙, 以达到补浆的效果;灌浆过程中, 应注意保护好锚杆的主筋, 以防止因出现主筋端部受损, 而导致锚杆无法张拉固定的问题。
3锚杆张拉固定
锚杆的张拉及固定, 通常在基础混凝土浇筑完成后进行, 要求在张拉之前应首先将锚穴内清理干净, 然后再利用承压钢板从锚杆的顶部套入, 再平整的放置于锚穴内。该工程中, 锚杆张拉固定的技术要求为:
锚杆在张拉前, 应对张拉设备进行标定, 一般采用的是液压千斤顶;当锚固体与水池基础混凝土的强度均大于15MPa以后, 方可进行张拉固定, 工程中锚杆的设计拉力为245k N, 要求张拉到设计拉力的1.2倍即294k N, 保持张拉状态10分钟以后, 再卸载拉力到设计值, 然后再旋紧螺母, 固定锚具。
四、工程验收结果
锚杆全部施工完成以后, 共随机抽取110根锚杆进行验收试验, 占锚杆总数量的5%。具体验收标准为:
1要求锚杆的拉拔力, 不得低于1.5倍的锚杆设计值, 即不低于367.5k N。
2在最大试验荷载值367.5k N作用下, 锚头的位移应当趋于稳定。
3试验所得的总弹性位移, 应超过锚杆自由段理论弹性伸长值的80%, 且小于锚杆自由段与1/2锚固段长度之和的弹性位移理论伸长值。即锚杆抗拔力为367.5k N时, 总弹性位移5mm<S<16.85mm。
试验结果表明, 所抽检的1 1 0根抗浮锚杆的锚头位移情况大部分为7mm~13mm, 且之后进行的锚杆张拉与固定工作, 均表明了所有2216根抗浮锚杆的张拉结果, 均能满足设计要求。
结语
本文结合污水处理厂大型水池的工程实例, 就锚杆在大型水池中的抗浮设计应用进行了分析与探讨。工程实践证明, 在大型水池抗浮问题中, 采用垂向锚杆的方法是非常有效的, 且工程施工方便、造价经济, 具有良好的经济效益与社会效益, 值得在类似工程中大量普及与应用。
参考文献
大型水池 篇6
1 工程概况
该工程每个水池长47.45m，宽22.45m，池内净高3.15m。水池底板为现浇钢筋混凝土，柱、壁、顶全部为预制装配，部分浇制，现浇底板及预制柱、梁、壁板均采用C25混凝土，抗渗等级为S6级。每块预制壁板宽1.80m，高3.20m，壁厚250mm，壁板与杯口之间及壁板间竖向接缝采用C30微膨胀混凝土灌缝(图1、2)。池壁内外及底板均用水泥砂浆抹面，顶盖的槽板上面做40mm厚细石混凝土找平层。
2 微膨胀混凝土试验
微膨胀混凝土是用微膨胀水泥配制的混凝土，微膨胀水泥是普通水泥中掺入适量的矾土水泥和生石膏，经混合均匀而成的。微膨胀混凝土在施工前首先应根据设计要求作配合比试验。
工程设计要求的微膨胀自应力控制值;预制壁板板缝为2kg/cm2(约0.2MPa)，预制壁板与底板的杯口接缝为1kg/cm2(约0.1MPa)，限制膨胀率为2/万～3/万。设计对原材料的要求：水泥和矾土水泥均应符合现行国家标准，采用32.5普通水泥，石膏采用生石膏磨细(比表面积为4000～4500cm2/g)，砂采用含泥量不大于3%的中砂或中粗砂，碎石采用粒径为5～15mm，质地坚硬、级配良好的碎石，其含泥量不大于1%。
根据设计要求，经试验作出的配合比为：
(1)微膨胀水泥配合比(单位：kg):
水泥50：矾土水泥3.74：石膏粉3.74;
(2) C30微膨胀细石混凝土配合比：
微膨胀水泥1：水0.55：中砂1.98：碎石2.65。
按现行施工规范要求，矾土水泥不得与硅酸盐水泥混合使用，而在该工程施工中，微膨胀水泥是用硅酸盐水泥加入膨胀剂矾土水泥和生石膏粉配制成的，其中硅酸盐水泥是起强度作用的强度组分，膨胀和强度既有对立的一面，又有统一的一面，膨胀是前提，强度是保证，缺一不可。只有在一定的条件下(即一定的配合比和一定的养护条件)，膨胀和强度之间可暂时统一起来，表现为膨胀增加的同时，强度也有所增加(或者强度不降低)。因此，微膨胀混凝土在施工前必须根据设计要求做好试验，在施工中要严格按照试验报告提出的配合比和养护条件去做，才能使微膨胀混凝土达到设计要求的膨胀率和强度。
3 施工方法与注意事项
3.1 准备工作
灌缝前现将杯槽凿毛，清除槽内的垃圾、表面上的水泥薄膜和松动石子或软弱混凝土层，然后冲洗干净，充分浇水湿润，但残留在混凝土表面的积水必须清除。
安装预制壁板前要把壁板接缝处的接合部位全部凿毛并冲洗干净，每块壁板安装到设计位置后，其两侧都用钢楔固定牢固。
3.2 微膨胀水泥的配制
在清扫干净的水泥地面配制微膨胀水泥, 具体做法是先将按照配合比计量好的32.5普通水泥、矾土水泥和生石膏粉拌合三遍。为了使其掺合得更均匀, 搅合以后再用细筛筛一遍, 然后装入塑料袋内, 并用磅秤随装随过秤, 按每袋50kg分装, 随即将袋上口扎紧, 存放在仓库内, 贮存期不宜超过14天。
3.3 微膨胀混凝土的配制及施工注意事项
微膨胀混凝土配制的质量，直接影响水池的抗渗性能和结构安全，所以微膨胀混凝土所用原材料必须符合设计要求，并要严格按照试验报告提出的配合比配制。
灌缝时使用插入式振动器将混凝土振捣密实，振捣时间要比普通混凝土适当加长。杯槽中固定壁板的钢楔取出后，要特别注意对钢楔坑的二次浇灌处理，以免钢楔坑处混凝土不密实，引起漏水。因为微膨胀混凝土凝固较快，所以每次搅合的微膨胀混凝土必须在30分钟内用完。
3.4 施工缝的留置与处理
壁板之间竖缝与杯槽的施工缝，留在杯槽以上10～20cm处(距底板55～65cm)，并在施工缝两面各20cm高的范围内按防水砂浆5层做法处理(图3)，以保证接缝严密不渗水。壁板之间竖缝两面的模板要一次支完，在浇灌竖缝混凝土时一次连续完成，不留施工缝。
3.5混凝土养护
在微膨胀混凝土浇捣完毕以后，待混凝土表面收水(用指甲划不出明显的划痕时)，即在两侧都盖上草袋并浇水养护，在隔3昼夜内，每隔2小时浇水一次，以后每日至少浇水6次，浇水养护的时间要保证在14天以上，要安排专人负责养护工作。
4 技术经济效果
4.1 节省模板和支模用工
由于该工程池壁采用预制装配混凝土板，仅板缝用微膨胀混凝土灌缝，所以与整体浇制混凝土大型水池相比，可节省大量模板和支模用工。该工程若采用整体浇制混凝土池壁，仅池壁的模板接触面就达1762m2，按定额计算需用木材70m2，但在板缝内浇制微膨胀混凝土，池壁模板的接触面只有190m2，把预制壁板使用的模板也计算在内，仍可节省模板80%左右，按定额计算可节省木材56m3，支模用工也可节省80%左右。而且由于壁板可以提前预制，所以施工工期大大缩短，也为文明施工创造了有利条件。
4.2 抗渗性能好