预制混凝土U型槽

预制混凝土U型槽（精选6篇）

预制混凝土U型槽 篇1

1 概述

在轨道交通工程中,国外“U”梁应用较多,国内仅上海、南京、广州少数城市有使用过“U”梁。据调研[1]“U”梁质量合格率仅为88%,局部外观质量缺陷是“U”梁制作常见的问题,其中腹板振捣困难,内倒角处气泡更是难以解决的问题。随着新技术和新材料的出现,改善混凝土外观质量的办法逐渐增多。脱模剂[2]对混凝土外观质量的改善效果显著,在清水混凝土施工中被广泛采用。透水模板布对于混凝土构件特殊位置如倒角斜面、梁体底部等位置排气泡和消除缺陷等效果显著[3]。此外,高频附着式振捣器等可减少混凝土外观缺陷,提高混凝土外观质量。本文结合青岛地铁R3线工程“U”梁制作,开展先张法预制“U”梁混凝土质量控制技术研究。

2 混凝土外观质量控制

2.1 配合比设计

“U”梁混凝土配制综合考虑混凝土工作性能、力学性能、耐久性和抗裂性能,在大量试验基础上确定冬季夏季混凝土配合比见表1。“U”梁混凝土配合比参数见表2,单方胶凝材料499 kg/m3,粉煤灰掺量8%,矿粉掺量10%,砂率为0.4,水胶比0.295,减水剂掺量1.4%,聚丙烯纤维掺量0.9 kg/m3。混凝土性能测试见表3,采用P.O52.5水泥的1号配合比早期强度及弹性模量稍小于2号(采用P.Ⅱ52.5水泥),但1号配合比28 d强度较高。根据上述特点将1号配合比作为夏季施工配合比,将2号配合比作为冬季施工配合比。

2.2 试验段

为确保“U”梁施工质量,在“U”梁正式制作前,开展两次“U”梁试验段浇筑试验。试验段结构尺寸与“U”梁相同,长度为1 m的试验段。浇筑试验段时,混凝土坍落度200 mm,采用50 mm普通振捣棒振捣,先浇筑底板,等待30 min浇筑腹板,腹板混凝土分层厚度为30 cm~50 cm,浇筑完成后底板和腹板顶面采用二次抹面工艺。2.5 d拆模,拆模后覆盖土工布和薄膜养护。试验段浇筑见图1,试验段整体外观见图2,局部外观见图3和图4。腹板混凝土色泽均匀,无色差,但腹板小气泡较多;倒角大气泡很严重,存在蜂窝、麻面等缺陷,需采取针对措施进行改善。试验段采用的分层浇筑工艺不能验证“U”梁浇筑产生工艺,实体结构浇筑时需根据混凝土凝结时间合理安排混凝土的分段和分层布料工艺,类似构件多因工艺不合理产生冷缝。

2.3“U”梁典型施工

针对试验段出现的外观质量问题,使用模板脱模剂、附着式振捣器改善腹板气泡问题,采用透水模板布对倒角气泡等缺陷进行改进。并针对实体构件浇筑,对混凝土凝结时间进行了调整,制定了合理的分段、分层布料工艺,防止冷缝的产生。

1)脱模剂使用。

根据脱模剂的亲水性,分为油性脱模剂和水性脱模剂,不同性质的脱模剂用途对比见表4。本工程为钢模板,并且脱模剂涂刷后需防水冲刷,经对比和优选,采用马贝油性脱模剂,脱模剂的使用工艺对使用效果有影响,本工程脱模剂的使用工艺见表5。

2)高频附着式振捣器使用。

附着式振动器体积小、振动频率高、振动力大、振幅小、辐射范围大,混凝土流动性、可塑性增加,构件密实度提高,表面气孔小,成型快,质量可大幅度提高[4],本工程采用的附着式振捣器频率为9 000 r/min,频率为180 Hz。布置在外模板靠接“U”梁腹板与底板倒角位置,沿着梁长度方向每侧各布置15个附着式振捣器,间距为2 m,布置方式呈折线型(见图5)。附着式振捣器每次振捣5 s,腹板分5层浇筑,每个附着式振捣器开5次~6次,对应的位置总共振捣时间为25 s~30 s。

3)透水模板布使用。

本工程采用透水模板布对腹板倒角质量进行改进,粘贴胶水具有10 min~20 min可工作时间,不平整时可掀开重新粘贴,粘贴完成后能快速硬化,使模板布与钢模板紧密连接在一起(如图6所示)。

模板布粘贴时需注意:清除模板上的脱模剂,防止影响模板布与模板的粘贴;胶水涂刷需均匀而薄,涂在模板表面及四周的胶水不宜涂得太厚,否则会堵塞排水孔而影响排气效果;待胶水颜色变透明后,方可粘贴模板布;按照模板的尺寸,裁剪好模板布,每边预留约50 mm作为排水用,此工序是发挥排水效果的关键[5]。

4)混凝土凝结时间及浇筑工艺。

一榀“U”梁混凝土浇筑时间为4 h~5 h,混凝土凝结时间控制大约3 h,控制分层间隔时间不大于1.5 h。为了使混凝土浇筑连贯,并能在间隔时间内及时覆盖下一层混凝土,本工程采用横向分段,纵向分层浇筑工艺,分段长度不大于6 m,分层厚度不大于50 cm,并安排专人对施工工艺参数及时间进行记录。

5)外观质量改进效果。

涂刷优质脱模剂和采用附着式振捣器有效排出腹板气泡,通过控制混凝土浇筑工艺和混凝土凝结时间,避免了腹板出现冷缝,腹板混凝土拆模外观见图7,倒角局部外观见图8,通过粘贴透水模板布,倒角混凝土光滑、密实,无蜂窝、麻面现象,基本无气泡。

3 结语

本文采用矿物掺合料、聚羧酸减水剂和聚丙烯纤维等措施配制出的混凝土性能指标满足先张法“U”梁设计和施工要求;通过采用脱模剂、透水模板布和附着式振捣器等措施,成功解决薄壁“U”梁下料难、振捣条件不利出现的气泡等质量缺陷难题,通过以上关键技术,有效的控制了“U”梁混凝土的外观质量。

摘要：结合青岛地铁R3线“U”梁预制工程实例,介绍了改善“U”梁混凝土外观质量的关键技术措施,在优选矿物掺合料、聚羧酸减水剂等原材料基础上,优化了混凝土配合比,并通过使用优质脱模剂、附着式振捣器及透水模板布等措施,减少或消除了“U”梁的各部位气泡等缺陷,大幅度提高了混凝土外观质量。

关键词：“U”梁,外观质量,脱模剂,透水模板布

参考文献

[1]陈松.浅谈“U”梁外观质量控制[J].广东科技,2012(5):88-89.

[2]傅俊惠.混凝土脱模剂运用技术[J].港口工程,1991(5):38-42.

[3]杨海成,熊建波,王胜年.透水模板布对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性的影响[J].中国港湾建设,2014(2):17-21.

[4]张家华,曹昌辉.浅谈预应力混凝土T型梁施工质量控制应注意的几个问题[J].江西水利科技,2003,29(4):36-38.

[5]杨万斌,袁铁刚,韩秋阳.透水模板布对混凝土质量影响的实验研究[J].河北工程大学学报(自然科学版),2015,32(1):47-49.

预制混凝土U型槽 篇2

关键词：预制混凝土,U型防渗渠道,施工技术

一、概述

西营河是石羊河流域上游八大支流之一, 为了抢救民勤, “决不让民勤成为第二个‘罗布泊’”, 通过西营灌区节水改造, 为西营河向下游增泄水量、实现民勤蔡旗断面水量目标, 节水灌溉已成为发展西营灌区农业经济的根本途径。在灌区工程建设中, 田间渠灌工程主要采用预制混凝土U型壳槽防渗渠道, 自工程实施以来, 取得了很好的效果, 产生了巨大的社会效应。预制混凝土U型防渗渠道, 具有过水能力大、防渗效果好、占地少、抗冻性能强、耐久性好和施工速度快等优点, 较土渠输水可减少灌水量1/3以上, 经济效益显著。

二、预制混凝土U型防渗渠道的工艺

㈠预制成型机规格西营灌区田间渠灌工程采用SLZ-B-1型成型机, 该机成型技术是采用多腔底震立式挤压法。现生产规格U型预制件主要有D46.4、D52、D58三种, 每段渠长为50厘米。

㈡预制工艺

1.混凝土拌和。采用32.5R普通硅酸盐水泥, 按照试验室提供的配合比配料, 使用强制式搅拌机拌和均匀。施工时, 应根据具体情况和施工时间加入一定的外加剂, 以增强混凝土的和易性和抗冻、防渗性能。

2.混凝土进料。将拌和好的混凝土, 采用人工定量法上料。

3.震压成型。震动自进料开始至施压前结束, 施加压力的大小通过压力表控制。

4.脱模。施压结束后, 立即开模出件。模箱为平开, 用专用手推叉车托住底垫板向上一挑即可把预制件取出。

5.检验养护。预制件在取、运、放三个环节上有时往往会产生变形与损坏, 在养护棚内应立即进行外观质量检验, 对有缺陷的构件立即进行修补或返工, 对检验合格的构件进行洒水养护。

三、安装技术

㈠渠基土方碾压基础土壤的密实度是混凝土U型预制件寿命长短的重要因素, 应严格按照设计要求及质量标准控制土壤的密实度, 渠基开挖后应夯实地基再衬砌, 土方夯实及夯填干容重不低于1.60克/立方厘米, 夯填土方的密实度不低于0.95。填土碾压深度一般要求在U型预制件深的3/4处, 这样既可节省回填、开挖土方量, 又便于安装。填土碾压要注意顶面平整, 以确保U型基槽开挖不偏离轴线。

㈡渠道土方开挖根据设计的中心线及测量高程, 进行U型基槽开挖, 然后安放U型基槽设计尺寸的样板, 并以此样板为准, 修整基槽断面, 开挖断面要符合设计要求, 土槽的上口宽度一般比预制件需要左右各宽5厘米~10厘米左右。

㈢预制件安装U型预制件安装前, 每11米安放U型基槽样板, 并以此样板为准, 在构件的底部先铺上低标号砂浆, 形同垫层;安装时, 应掌握上口两边线直, 表面平整, 接缝均匀, 缝宽3厘米~4厘米。

㈣结构缝处理结构缝处理是预制件安装的关键。填缝前, 将缝内余土和其他杂物清除干净, 并洒水清洗湿润;结构缝的填料为C20细粒混凝土人工捣固压实, 压实后覆盖洒水养护。

㈤背面回填构件背面一般有2.5厘米的间隙, 采用细粒砂土填充密实。

㈥修整U型槽顶渠堤为防止U型预制件上口遭到破坏, 在填缝材料基本凝固后, 采用就近的砂砾石修整坡顶, 使之不受破坏。

四、施工中应注意的问题

在施工中混凝土要严格执行施工规范和设计要求;混凝土要严格按照试验室出具的配合比配料, 按操作规程拌和。机械拌和时, 常温下拌和净时间不得少于2分钟, 若发现有不均匀情况, 应延长拌和时间。特殊情况下人工拌和的顺序及翻拌数量应遵守“三三三”制, 即先把砂料和水泥干拌三次至颜色一致;再适量加水, 湿拌三次, 使砂浆干湿均匀;最后加入石子及剩余水量, 湿拌三次, 直至均匀;混凝土在运输过程中应尽量缩短运输时间及减少转运次数, 严禁中途加水;构件及砌缝表面宜加遮盖养护, 开始养护时间为12小时~18小时, 在炎热干燥气候情况下应提前养护, 养护时间不应低于14天;安装预制构件时, 其强度应大于混凝土强度标准的75%;预制混凝土U型预制件是一种薄壳结构, 运输、安装时必须轻搬轻放。

五、结语

浅淡渠道U型槽的安装及施工 篇3

1 严把好预制权入场关

莆田地区采用的砼U型预制板是由LZYB-1型砼构板成型机生产的, 有D120、D80、D60三种型号。首先根据实际灌溉面积的大小, 通过流量计算选择合适型号。对使用的预制板要严把入场关, 按批次抽检质量, 回弹试验, 强度达到20MPa, 表面无蜂窝麻面, 否则一律不能用于安装。

2 安装与施工

砼U型槽的安装工序由填土碾压, 基槽开挖, 安装勾缝, 修整堤顶坡等部分组成。

2.1 填土:

碾压U槽基础的密实度关系到渠道寿命的长短, 为此必须重视填土夯实的质量。首先按照设计图纸, 进行土方回填及夯实。填土碾压高度一般要求至渠深的3/4处, 这样既节省碾压方量, 又便用于安装。夯实后每10m进行干密度抽检, 密度达到1.55g/m3以上, 同时注意顶面平整, 以保证渠槽开挖准确。

2.2 开槽:

由施工场地和工程量大小, 选择挖掘机或人工开槽。根据放好的中心线和测好的高程开挖渠槽, 宽度和深度一般掌握与砼预制板内径相同。若用挖掘机, 槽底部应预留5cm原状土, 上开口宽度大于设计宽度10cm.然后放样架槽工修理。

2.3 修槽:

开槽完成后, 一般先打上中心桩和高程桩, 桩距20cm, 在桩一侧安装样板 (一般选用现有的U型预制板) , 然后在样板内侧挂线, 上边线后缝宽不应低于15cm, 样板一半高处缝宽不应小于10cm, 样根底部不应小于7cm。自上而下进行修槽, 直到符合设计的渠槽。

2.4 安装:

首先掌握上口两边线的平直, 其次是底缝的顺直, 接缝均匀。

安装前应先加密高程桩, 一般间距10m左右, 然后测量样板, 顶两侧应等高。一般挂三条线, 下边一条备板底, 上边两条管板顶, 板顶高程偏低于1cm, 板底高程偏差应小于0.3cm。相邻两板之间缝宽3cm。两侧板高1/2以下, 先抹3:7泡灰泥, 然后安装U型预制板, 1/2~4/5高度添加驳硬的3:7泡灰泥。用木夯轻轻夯实, 板后泡灰泥密实度应达到90%以上。

2.5 勾缝:

勾缝前应先清缝, 清缝深度应超过板厚, 特别注意应清净板壁上附着的泥浆。然后用水泥素浆均匀涮两遍缝隙, 未干以前用100#干硬性普通硅酸盐水泥砂浆分次填缝, 捣实, 划出宽2cm, 深0.5cm的凹槽, 用1:1水泥砂浆罩面, 压实, 压光, 压平, 裁去毛边。

2.6 修埂:

在填缝材料基本凝固后修埂, 埂高超过板顶20cm, 埂宽不低于60cm, 用木夯实。

2.7 养护:

勾缝后盖塑料布或撤水养护, 保持缝面湿润, 一般不应少于7天, 冬季采取相应的保湿措施。

3 注意事项

3.1 U型槽适合挖方段单纯防渗, 填方段最好不使用U型槽防渗;

纵坡的选择需根据地形条板, 可选用较大纵坡, 灌区部分支渠为东西走向, 纵坡可选为1/200, 这样可减少冻帐, 增加抗冻帐性, 延长娶道使用寿命。

3.2 建筑物与U型槽上下连接处是渠道的薄

弱环节, 施工时应注意建筑物的宽度与U型槽上开口相同, 上下游不能雍水;连接处基础土层应检验确保密实度达1.55g/m3以上。

3.3 勾缝:

缝宽2~3 cm, 清缝深度比板厚大0.5 cm以便水泥砂浆与U型槽后壁相结合。勾缝时最好勾成凹缝, 平缝或凸缝易脱落影响使用效果。

3.4 如果渠边带路, 堤顶要高出或低于路面, 以防机动车压坏渠道。

摘要：介绍渠道U型槽安装工序及其施工方法。

浅析封闭式路堑U型槽优化设计 篇4

沧州市正港公路泊头市区改线段工程, 全长15.79km, 一级公路标准设计, 设计车速V=80km/h。本工程在泊头市张三家村西侧, 路线在K211+468.711下穿京沪铁路, 采用立体交叉。对应京沪铁路位置桩号为K286+970, 平面位置为设计路线中线对应京沪铁路预留的框构中间, 2008年京沪铁路在此处预留框构桥为8+16+8m, 下穿位置净高要求为5.0m, 路线设计高程按照净高≥5.3m考虑, 与京沪铁路交角为117°。考虑该位置所处地面高程较低, 铁路框构两侧及G104跨线桥两侧采用U型槽与京沪铁路和104国道相交, U型槽全宽34m。

2 地理状况、地质条件与设计依据

2.1 地形、地貌

本项目位于泊头市境内, 地处清凉江流域下游, 为滨海冲积、海积平原。地形平坦、开阔, 地势低平, 自西南向东北微微倾斜, 海拔一般为8.0~11.0m之间, 最低海拔7.0m, 最高海拔15.0m。自然坡降为三千分之一。

2.2 区域地质稳定性评价

路线穿越地区地处华北平原东部, 属新华夏系北东向断裂构造的黄骅凹陷和埕宁隆起区, 自吕梁运动后, 区域内地壳逐步稳定。总体上来说, 该区域构造活动较为平稳。

2.3 工程地质评价

土壤以粘土、粉质粘土为主, 无不良地质路段。

2.4 水文地质评价

路线所经地区属松散岩区水文地貌, 沿线地区为富水区, 地下水储量丰富。地层透水性强, 水质较差, 对工程结构有一定的侵害作用, 地下水位一般为2~7m。沿线地下水须经水质化验符合工程用水标准方可用于工程。

2.5 地震基本烈度采用

路线穿越地区从大的范围来看, 属华北平原地震构造区。自历史记载以来, 该区基本上没有发生过五级以上的地震。根据《中国地震动参数区划图》 (GB 18306-2001) , 本地区地震动峰值加速度系数为0.05g, 地震基本烈度为Ⅵ度, 进行了抗震设计。经地质勘测, 工程所在地区土壤以粘土、粉质粘土为主, 无不良地质路段。沿线均为富水区, 地下水静止水位为9.2m, 场地地下水属于空隙潜水, 主要受大气降水补给, 以蒸发为主要排泄途径, 地下水位的年变化幅度为0.50~1.00m。

2.6 气温、降雨、日照、蒸发量、霜期、冻深等

沿线地处暖温带, 距海岸线95km左右, 属半湿润气候区, 除大陆性季风气候外, 因濒临渤海而略具有海洋性气候特征。夏天酷暑, 冬天奇寒。

(1) 气温:年平均气温12.0℃, 一月平均气温-3.8~-4.5℃, 七月平均气温26.5℃, 极端最低气温-20.6℃, 极端最高气温42℃。

(2) 降水:本地区年平均降雨量617.8~627.0mm, 年内分布不均匀, 降水主要集中于6~9月份, 占全年降水量的80%。降雨年际变化较大, 历年最大降雨量1343.0mm, 最小降雨量247.0mm。历年一小时最大降雨量78.4mm。年蒸发量大, 多年平均蒸发量1121.1~1736.0mm。

(3) 日照:5月份的日照为全年之冠, 5~6月份日照时数最多, 12月份日照时数最少, 夏季的月份白昼时间最长, 但因云雨较多, 日照时数反而较小。全年中5月份太阳总辐射量最大。春夏两季蒸发作用强烈。

(4) 冻土:最大冻深0.6m

2.7 设计依据

根据河北省发展和改革委员会冀发改基础[2011]40号;河北省地矿局第四水文地质大队编制的《正港公路泊头市区改线段工程建设项目地质灾害危险性评估报告》;河北省地震安全评定委员会文件冀震安【2010】173号;沧州市沧州水利勘测设计院编制的《正港公路泊头市区改线段工程防洪评价报告》;现行部颁有关标准、规范、规程及工程建设标准强制性条文 (公路工程部分) 及国家有关的法律、法规政策。

根据以上地勘测量资料及设计依据, 结合本地段处于富水区且地下水位较高、下穿路堑段较长等特点, 为延长公路的设计使用寿命, 降低后期维护成本, 提高行车安全性和舒适性, 综合多方面设计考虑因素, 在参考大量相关资料后结合当地实际情况, 设计下穿引道采用封闭式路堑U型槽结构形式。

3 封闭式路堑U型槽设计

(1) 封闭式路堑U型槽是一种由边墙和底板组成的结构, 它与桥涵构成一个整体, 将地下水封闭在墙后及底板之下。既不用降低地下水位又能确保路堑干燥稳定, 且结构简单, 施工方便。本设计利用了铁路下穿立交框构桥, 使其挡墙与两侧封闭式路堑挡墙相连, 形成一个整体, 桥台护坡与封闭式路堑挡墙顶相衔接。

(2) 封闭式路堑U型槽设计考虑了边墙自重、底板自重、边墙墙背承载土压力和水压力、平衡地下水浮力和活载, 在满足承载能力极限状态、正常使用极限状态和抗浮稳定的前提下, 尽量节省材料。根据理正岩土计算软件计算结果, 设计底板厚度0.8m, 挡墙顶宽0.5m, 墙背竖坡采用1∶0.2。本项目取用设计参数值见表1:

(3) 封闭式路堑U型槽结构物整体用C40防水钢筋混凝土就地浇筑, 其下部设计为20cm厚C20素混凝土垫层, 垫层下设计40cm级配碎石底垫层。防水混凝土抗渗等级不得小于P8。

(4) 封闭式路堑U型槽结构物边墙及底板配筋经计算确定, 主筋采用HRB335, 构造筋采用HPB225。除沿受力方向布置钢筋外, 在垂直受力方向布置分布钢筋, 单位长度上分布钢筋的截面面积不宜小于单位宽度上受力钢筋截面面积的15%, 且不宜小于该方向板截面面积的0.15%;分布钢筋的间距不宜小于250mm, 直径不宜小于6mm;对集中荷载较大的情况, 分布钢筋的截面面积应适当增加, 其间距不宜大于200mm。

(5) 封闭式路堑U型槽结构物, 设置伸缩缝共23道, 缝宽3cm, 缝内填塞沥青木丝板, 底板顶及边墙两侧0.06m深度内采用双组份聚硫防水密封膏封闭, 止水带采用符合国标GB18173.2-2000《橡胶止水带》技术标准的HXZ-b651型或具有相同性能的橡胶止水带, 规格为300×Φ14×R15×10。

(6) 本设计为提高底板及边墙的抗渗能力, 在垫层上依次先涂沥青漆两次、石棉沥青一层、沥青浸制麻布一层、石棉沥青一层、10mm厚沥青砂胶后再浇筑底板, 混凝土浇注完成后, 挡墙外围做相同防水处理。

(7) 根据地下水静止水位及地下水位年变化幅度, 设计封闭式路堑U型槽挡墙顶设计高程为9.7m, 挡墙上设置30cm厚浆砌片石护坡, 护坡高度2m, 坡度1∶1。

(8) 经验算, 对封闭式路堑U型槽的滑动稳定性、倾覆稳定性、地基应力、墙趾板强度、墙踵板强度、立墙截面强度、裂缝宽度及抵抗地下水浮力能力达到有关规范标准。

(9) 封闭式路堑U型槽结构物两侧设置30cm厚浆砌片石护坡 (坡度1∶1) , 与地面线衔接。

封闭式路堑横断面图见图1, 封闭式路堑钢筋构造横断面图见图2。

4 施工注意事项

(1) 基坑开挖至设计高程后应及时施工, 以免暴露时间过长而影响施工质量及进度。

(2) 全部施工过程应严格执行有关施工规范, 确保工程质量。

(3) 基坑开挖和材料运输过程中, 应注意施工安全及环境保护。

(4) 为确保边墙在施工过程中的自身稳定, 当强度达到设计强度的70%时, 方可进行墙背回填, 并应分层夯实。

(5) 伸缩缝止水带位置应端正, 止水带的中心线与伸缩缝中轴线应重合, 防止扭曲、偏斜、被钢筋钉割破, 水平伸缩缝止水带下的混凝土及垂直伸缩缝止水带外侧的混凝土均应特别注意捣固密实, 保证无空隙, 以免漏水。

(6) 内外模板之间不得用螺栓拉杆或铁丝穿透, 以免形成渗水通路。

(7) 封闭式路堑整体结构采用现场浇注混凝土施工法。为降低混凝土水化热, 避免早期开裂, 防水混凝土中可掺入一定数量的粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等。其等级和掺量应按照有关施工规范执行。为防止发生离析现象, 浇注混凝土的运输路程不宜过长。若有离析时, 则必须进行二次搅拌, 但不得再次加水。混凝土浇注应使用钢模, 养生 (覆盖、洒水、保温等) 时间不得少于14d。

(8) 封闭式路堑中, 若同一底板处于不同地层, 为避免不均匀沉陷, 在灌注以前, 基底应换成同一地层夯实后再灌注混凝土。

(9) C20素混凝土垫层顶部进行凿毛处理, 凿毛深度4mm, 铁路下穿框构桥与封闭式路堑连接处需凿除原混凝土, 设置连接筋和防水带后再进行混凝土浇注。其他未尽事宜参照相应规范根据实际情况处理。

5 结语

封闭式路堑U型槽结构物在沧州地区首例设计, 主要根据类似工程中积累的经验和借鉴了别的结构物的成型理论进行的相关计算。其设计参数对研究封闭式路堑U型槽结构有一定的参考价值, 为今后工程设计具有重要的实际指导意义。在正港公路泊头市区改线段工程中应用封闭式路堑U型槽结构, 整体式设计结构防止了路面下沉、开裂、雨水破坏路基等公路病害的发生, 延长了公路的设计使用寿命, 整体结构对行车安全性和舒适性均有很大提高, 产生了显著的经济效益和社会效益。

摘要：随着我国交通基础建设的迅猛发展, 公路与公路、公路与铁路交叉大多采用全立交形式, 一些线路不可避免地采用下挖路堑方式通过。以沧州地区正港公路泊头市区改线段工程下穿京沪铁路为例, 在设计中参考了大量相关资料并结合当地实际情况, 对部分采用封闭式路堑U型槽结构形式的路段进行了优化设计。

关键词：封闭式路堑U型槽,设计优化,整体式结构

参考文献

[1]蔡忠河.公铁立交下穿引道排水系统设计及应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2009.

预制混凝土U型槽 篇5

关键词：下穿既有线,U型槽,开挖支护,抗滑桩,监测

1工程概况

某城市立交桥工程是该市城市交通规划“四纵四横”主干道A路与B路的立交交叉, 它的建成将极大缓解两条主干道的交通分流以及机场前往该市主市区的交通分流。同时, 又是提高城市交通环境的重要工程。在立交与既有铁路的交叉处, 既有上跨铁路的现浇桥梁, 又有下穿铁路的地面道路和管线, 同时由于交叉处位于城区、铁路处于弯道, 南侧、东侧为既有铁路, 距离6～30 m, 北侧为房建开发施工区, 现场地形复杂。其中W线道路采用箱涵下穿铁路, 按照拨线施做箱涵框架, 完成框架结构后铁路恢复原位。地面以下道路部分采用U型槽连接。U型槽的设计总宽度最宽处达66 m, 由W4、W2S、W2N、W3等四道U型槽组成, 每道U型槽之间设6.28～6.8 m绿化带, W4、W3为临边基槽, 基槽开挖深度2～8.8 m。A路东段U型槽地段横断面布置见图1。经核查场地无管线;土的内摩擦角200, 稳定边坡为1∶2.5, 靠近铁路施工的基坑必须安全防护, 在滑动面以内时, 计算应考虑列车荷载产生的附加荷载压力。

1.1 开挖土质情况

施工场地处于秦淮河漫滩一级阶地, 表层素填土呈灰黄色, 软塑为主局部硬塑, 为亚粘土混少量碎砖、碎石填积, 土质不均, 层厚2～3 m;其下分布:亚粘土, 呈灰黄色, 软～流塑, 低塑性, 层厚2～4 m, 埋深2 m以上;第三层为亚粘土, 灰色、稍松中密, 承台基坑深度在第二层以上。在基坑开挖深度9.3 m以内的垂直固结系数为29.8×10-3cm2/s (平均值) , 最大值为52.6, 最小值为9.63, 土的固结程度依含水量的大小而变化, 详见表1。

1.2 水文地质情况

表层人工填土, 透水性好, 且由于其厚度不大, 含水不很丰富, 全新世沉积②-1亚粘土、②-2淤泥质亚粘土为饱水层, 但透水性弱;②-3a亚砂土饱含地下水, 含水丰富, 透水性较好;承台低标高均在②-1和②-2层, 虽透水性弱, 但饱含水份, 水位在地面以下1.0～2.8 m, 水量大, 基坑开挖深度内为潜水。

2基坑支护方案的比选

由于建设区域地形复杂, 临近铁路、民居, 加上地质条件恶劣, 要求施工安全必须达到万无一失。根据设计情况和工程地质、水文和周围环境进行方案选择, 从安全、经济、现有条件等各方面综合考虑, 经比选 (见表2) 施工方案确定为:基槽深度在3 m以内采用放坡开挖, 3 m以上深基坑采用单悬臂水泥混凝土灌注桩作为抗滑桩支护, 支护桩桩长18.2～22.6 m, 桩体支护外侧设3排深度8～10 m的水泥搅拌桩做止水帷幕, 采用2台PC220挖掘机分层开挖, 10台自卸车运土, 基槽内设三排降水井, 采用砂井法设置。

3施工工艺

(1) 施工工艺流程。

基坑支护→井点降水→排水沟设置→基坑开挖→支护桩监测→荷载板试验→基底 (U型槽垫层) 。

(2) 支护体系施工。

支护桩采用钻孔灌注桩, 设计桩顶标高低于U型槽顶标高, 设为9.2 m, 桩长18.2～22.6 m, 计60根, 18.2 m桩计40根, 22.6 m桩长计20根, 设于W4线靠近铁路一侧。W3线支护位置为:W3K0+192.58～W3K0+212.58;W4线支护位置为:W4K0+202.888～W4K0+242.888;桩径1 000 mm, 间距1.05 m, 一字型布置, 临近铁路12.5 m桩钢筋笼主筋采用25根Φ32, 其他支护桩钢筋笼主筋14根Φ22, 箍筋按构造设置采用Φ10@200保护层, 钢筋采用Φ16设置成耳状筋, 加强筋采用Φ16@2 000。施工时, 两个同时施工桩间距大于4 m。开挖范围设水泥搅拌桩止水帷幕, 共三排, 桩长15 m, 桩径0.5 m, 间距0.5 m。

支护桩完成后, 开挖出桩顶, 露出50 cm桩头钢筋, 作60 cm厚桩冠联接墙, 侧面设8根ϕ16纵筋, 间距15 cm, 箍筋按照构造要求设置间距30 cm, 采用ϕ12钢筋。

支护桩及止水帷幕施工完成一段, 即在止水帷幕一侧设置截水沟, 沟宽1 m深0.5 m, 沟内铺设塑料薄膜。

3.3 井点降水的设置

井点降水在各线间的绿化带中间设置, 共计3排井眼, 间距10 m, 计28个井眼。采用钻孔机械钻眼至开挖深度以下3 m, 将Φ300钢管设砂眼包裹过滤网吊入孔眼中间, 然后在钢管井四周填细石或粗砂, 开挖前先进行降水两个工日。抽出的水经沉砂池经排水管往附近旭光厂中的排水井排出。

3.4 基坑开挖

采用挖掘机分层开挖, 使支护桩受力均匀。作业方法以反铲挖掘机配合自卸车在地面作业。机械不允许在坑内作业。在开挖过程中, 控制开槽深度, 不允许超挖, 予留30 cm土人工清除, 避免扰动基底, 放坡开挖的位置要将坡度削平, 坡上荷载卸除。开挖过程中, 密切监测支护桩变形。

4支护桩的监测

基槽内土体开挖后, 支护桩受力变形, 桩后软土变形沉陷和土体横向变形一致。支护桩嵌入土中较深, 按悬臂梁体计算铰接点在Q=0处, 即在桩顶以下8.18 m处, 沉陷土体位置X0=8.18×tg (45°-4/2) =5.7m, <6 m。支护体系微小变形不会影响到铁路基床, 但变形过大, 土体滑移将改变支护桩受力模式而破坏, 因此, 基坑开挖及地下结构施工期间必须加强基坑监测。本基坑安全等级为一级。

4.1 测试内容

(1) 地面沉降位移观测。

①沿支护桩圈梁顶面每隔15 m设一观测点;②沿铁路线两侧每隔15 m设一观测点;③对南侧靠近基坑的住宅楼设四个沉降观测点。

(2) 深层水平位移量测。

共布置8根左右测斜管, 测斜管深度20 m。

(3) 桩身应力量测。

选择5根左右支护桩, 采用钢筋应力计量测。

4.2 监测要求

(1) 所有测试点、测试设备需加强保护, 以防损坏。

(2) 量测周期。基坑土方开挖到地下室侧壁回填。

(3) 测试单位需及时向设计人员通报测试结果并提供最终测试成果。

4.3 监测与测试的控制要求

(1) 支护桩。

水平位移速度不超过3 mm/d;位移总量小于5‰挖深。

(2) 铁路及建筑沉降速度不超过3

mm/d;位移总量小于30 mm, 房屋差异沉降不超过1/1 000。

(3) 桩身应力及支撑轴力。

达到设计值的80%。

5安全验算

5.1 坑壁垂直, 放坡开挖的最大允许高度

垂直开挖最大允许高度:

hmax= 2C/Kγtg (45°-14°/2)

开挖坡角45°时, 土坡稳定时的允许最大高度 (无坡土荷载) 为:

h=10sin 45°cosφ/ (18.6×2× (45°-14°) /2)

式中 γ—土的重度, 取18.6 kN/m3;

φ—内磨擦角, 取14°;

C—粘聚力;

K—安全系数, 取1.25, 坡土荷载=5 kN/m2。

5.2 悬臂钻孔灌注桩支护计算

基槽最大开挖深以6 m计, γ=18.6 kN/m3, 内摩擦角ϕ=14°, 内聚力C=10 kPa, 坡上不允许大型机械作业, 仅按轻荷载5 kN/m2计算。列车荷载取特种荷载25t×3/1.5m×2, W4主线距铁路较近处按铁路特种荷载换算成均匀荷载计算。原路基边坡1∶1, 基床 (轨枕) 宽按2.5 m, 最近处5 m, 下传压力为:

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以不利状态将铁路均布荷载土移至坡顶, 即坡上均匀荷载以16.51 kN/m2计列。悬臂桩排与铁路位置关系见图2, 桩体受力见图3。

桩的嵌固深度l计算

已知γ=18.6kN/m3 , φ=14°, C=10kPa

换算深度:

h1=P÷γ=16.5÷18.6=0.89m

换算容重:

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主动力压力系数:

Ka=tan2 (45°-4/2) =tan2 (45°-20°/2) =0.49

被动力压力系数:

Kp=tan2 (45°+4/2) =tan2 (45°+20°/2) =2.04

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a=2/3h=2/3×6=4m

土综合压力系数:Kγ= (Kp-Ka) γ1= (2.04-0.49) ×21.359=33.11kN

根据土综合压力系数可求得m=0.737, n=0.36

W3=m (1+W) -n 解之得:W=1.05

则φ=0以下嵌固桩长:

x=WL=1.05×8.18=8.589

桩需嵌固深度为:

t=u+1.2x=2.18+10.306=16.57m≈16.6m

桩长为:L=H+t=6+16.6m=22.6m

最大弯距:

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桩结构计算

拟采用ϕ1 000 mm灌注桩, 桩截面积A=785 400 mm, C25混凝土, fcm=13.5N/mm2, 假定受压混凝土截面积的圆心角为200°, fy=290N/mm2

由:undefined查表φ==0.556 φt =1.25-2φ=0.139

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φ32∶A3′=804.25

n=19866÷804.25=24.7

取25根。

因较大弯矩区作用在距桩顶8.18～12.235处, 此部分桩配筋设计适用于距铁路12.235m以内的桩。

6安全施工注意事项

(1) 开挖基槽前将支护桩后表面土体 (地面以下1.0～2.0) 卸荷, 以减小压力。

(2) 靠近支护桩一侧, 禁止大型施工车辆行走, 安全行驶距离为6 m。

(3) 严格按支护方案施工, 特别是加强内撑, 及时施做U型槽道路钢筋混凝土封底垫层, 减小支护体系位移减弱被动土压力。

(4) 在基坑开挖过程中加强位移观测, 位移过大, 立即采取加密支撑等措施。

(5) 在施工中, 确保操作安全、规范, 加大人力、物力, 加快施工进度。每完成一道工序马上回填基坑, 减少基坑暴露时间和基坑深度, 确保安全。

(6) 基坑支护桩外侧设截水沟, 宽1 m、深0.5 m, 并用塑料覆盖, 积水与井点抽出的水一起汇集到沉砂池, 排到附近的排水管道内。

7结束语

基槽开挖施工要求在临空面侧确保挖方边坡的绝对稳定, 要有万无一失保证临近建筑安全的工程措施。抗滑桩以承受水平推力为主, 桩尖应嵌固于稳定密实的地层中一定深度, 但软土、流塑亚砂土不具备对桩尖起锚固作用, 桩尖最好嵌入岩层中, 若嵌入硬塑亚粘土中, 需慎重验算其抗滑能力, 若按被动土压力计算, 则需考虑抗滑桩外移变形对铁路路基产生变形值大小的预测。本次通过成功设计、组织实施临近铁路、房屋建筑以及软土、流塑亚砂土等不良地质情况下的基槽开挖支护施工, 确保了既有铁路临时通道路基的绝对安全, 可作为单悬臂支护抗滑桩施工的范例。

参考文献

[1]建设部.建筑基坑施工技术规范[S].

[2]建设部.国内十项建筑新技术[S].

[3]深基坑支护施工技术[M].

[4]建筑施工手册[M].

预制混凝土U型槽 篇6

1 工程概况

工点位于新建铁路龙岩—厦门铁路龙岩—漳州DK35+588～DK36+028段,全长440 m,U型槽每节长20.0 m,边墙净间距16.5 m～22.0 m,槽内净高3.0 m～8.0 m,地处低山区,平行线路右侧200 m左右为一山区河流,河宽50 m～60 m。

本工点地下水发育,为防止路基开挖后地下水大量流失及河床水通过含水层流入路基,路堑采用封闭式结构——钢筋混凝土U型槽,基坑采取注浆止水临时防护。

2 封闭式路堑结构的形式

封闭式路堑横断面设计成U型槽整体结构,采用抗渗标号不低于B6的C30防水钢筋混凝土现场浇筑而成,其基本部分为边墙和底板两大部分。

1)边墙。本工程U型槽结构采用梯形,该横断面形式的边墙顶部宽度较小,下部较大,且因其上小下大的截面形式也能很好的适应土压力和水压力的应力分布,根据边墙高度和地下水位的高低,边墙顶部宽度为0.5 m～1.3 m。边墙内侧坡度直立,边墙外坡坡度为1∶0.05,采用一定坡率,既可开阔人的视野,又可减缓列车行驶过程中人体视觉疲劳。2)底板。底板采用矩形断面,其两端可不伸出边墙外侧,也可以适当伸出一定长度,此长度根据边界宽度的限制或抗浮计算来确定。本工程采用前者,其边墙及底板尺寸(节次按里程从小到大编号)见表1。

3 封闭式路堑U型槽结构的设计

3.1 边墙的计算

3.1.1 边墙墙背土压力、水压力

1)土压力计算。

其中,pa为土压力,kN;pa1为水上部分土压力,kN;p′a1为水上部分对水下部分产生的土压力,kN;pa2为水下部分产生的土压力,kN;rw为水容重,kN/m3;rsat为土体饱和容重,kN/m3;r为土体天然容重,kN/m3;H为U型槽边墙高,m;h0为地下水位距墙顶距离,m。

2)水压力计算。

pw=rw(H-h0)2。

其中,pw为水压力,kN。

3.1.2 边墙墙背弯矩

${\rm M}=p{}_{a1}({\rm H}-\frac{2}{3}h{}_0)+\frac{1}{2}{p}^{\prime }{}_{a1}({\rm H}-h{}_0)+\frac{1}{3}p{}_{a2}({\rm H}-h{}_0)$。

其中,M为墙背弯矩,kN·m。

3.1.3 边墙结构计算

按照《混凝土结构设计规范》及边墙受力计算其正截面强度,受力钢筋的计算,截面抗裂度检算、斜截面抗剪强度检算和裂缝宽度验算,在此不详述。

3.2 底板的计算

1)活载。

底板计算需要考虑的活载包括槽内列车荷载,槽内的列车荷载按等效集中力计算,本工程按《新建时速200 km客货共建铁路设计暂行规定》中0.8UIC计算:活荷载Q=125 kN。

2)均载。

底板计算均载包括C15混凝土垫块、表层0.6 m级配碎石、底梁自重,其计算主要根据拟定的断面尺寸及材料容重计算。

3)边墙自重。

边墙自重根据拟定的断面尺寸及材料容重计算,设计时应将边墙自重分成集中荷载和作用在边墙底宽度范围的均载两部分考虑。

4)地下水浮力。

T浮=rw(H+B-h0)L。其中,T浮为地下水浮力,kN;B为U型槽底梁高度,m;L为U型槽底梁长度,m。

5)端部弯矩。

本工程边墙底部与底板相连接处截面较大,视为刚性连接。因此将土、水压力作用在边墙上产生的弯矩加在边墙与底板连接处,作为底板的集中弯矩考虑,计算时应考虑两种情况:地下水位最高及地下水位在梁底部及其下时计算至梁底中心线时的弯矩。

6)地基反力及底梁内力计算。

本工程中底板的计算采用了弹性地基梁法,按照文克勒假定,采用了“郭氏法”进行计算,并根据计算出的内力进行截面尺寸的确定和配筋。

3.3 U型槽结构抗浮稳定性

其中,P边墙为边墙自重,kN;P底板为底板自重,kN;P垫块为垫块重量,kN;T′为结构上托力,kN;C为侧壁单位面积上托力,kN/m2。当侧壁单位面积上托力小于墙背土层侧摩阻时,我们认为结构抗浮是稳定的,为保证结构的永久稳定,必须增强结构对竖向位移的抵抗能力,可以通过以下几种途径来实现。

3.3.1增加结构的重量

从上式可看出把结构底板(和边墙)的自重增加,可以抵消地下水的上浮力,是工程设计中较常采用的一种方法,但是增加底板厚度会使基底标高进一步下降,从而又增大了上浮力,因此增大建筑的圬工一部分又会被增大体积所排开的水抵消。

3.3.2采用锚杆将结构锚固于下卧地层中

用锚杆将结构锚固于下卧地层中,该方法主要是通过锚杆的锚固力抵抗其上浮力,这种方法不需要排开更多的水,所以该方法所需的锚固力少于前一种方法中基底增加的重量。

3.3.3结构底板设置抗拔桩

结构底板设置抗拔桩抵消地下水的上浮力,其主要是依据桩基中的摩擦桩原理,设计时摩擦力宜适当折减。

3.3.4边墙锚固于围护结构上

充分利用围护或基坑支护结构,将边墙墙顶锚固于围护结构上,此法类同于4.32条中设计原理,以防止其上浮。

4结语

封闭式路堑U型槽作为一种很好的挡土、挡水结构形式,在地下水路堑区得到广泛应用,U型槽结构虽然结构截面形式比较简单,但它包含很多复杂的问题,本工程为我们今后对类似结构设计提供了可借鉴的经验。

摘要：结合具体工程实例,介绍了龙厦线DK35封闭式路堑U型槽的设计,并进行了该U型槽的结构设计计算,指出封闭式路堑U型槽是一种很好的挡土、挡水结构形式,值得在地下水路堑区推广。

关键词：封闭式路堑,U型槽结构,设计

参考文献

[1]陈忠汉,黄书秩,程丽萍.深基坑工程[M].第2版.北京:机械工业出版社,2003.

[2]《岩土工程手册》编委会.岩土工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1994.

[3]李彦霞.沥青路面的水损害与预防[J].山西建筑,2008,34(11):298-299.