钢筋混凝土工作井

钢筋混凝土工作井（共7篇）

钢筋混凝土工作井 篇1

随着我国高速的城市化进程,城镇人口密度迅速增大,城市空间日趋紧张。为有效利用土地及空间,电力、通讯传输线路已由过去的路面传输方式改为地下管道传输。就供电线缆而言,为便于检修和更换,沿地下管道每隔80～150m需建造一个箱形电缆工作井(以下简称“电缆工井”)。随着城市圈的迅速扩大,地下电缆工井的建设数量将愈发可观[1]。

笔者调研后发现,国内的电缆工井大多采用整体现浇钢筋混凝土结构;由于我国目前尚未颁布此类地下中小型工作井的设计规范,设计单位一般只能参考相关的荷载规范和混凝土规范按平面刚架计算模型作保守设计,或参考现浇电缆工井标准图集[2]绘制施工图,其设计结果在材料用量上往往有一定浪费,且整体现浇混凝土的电缆工井的施工过程对环境也有一定影响。因此,在满足使用要求的前提下,研发更为经济合理的结构形式和更便捷的施工技术具有明显的经济意义和环保意义,也符合国家“十二五”规划中关于建立资源节约型、环境友好型社会的客观要求。

1 整体现浇式与预制装配式电缆工作井的比较分析

1.1 整体现浇式混凝土电缆工井的特点与不足

整体现浇式混凝土电缆工井具有整体性好、抗渗防水性能好、可靠性高及耐久性好的优点,但也存在一些不足,主要包括:施工周期长,施工现场堆土和材料占地面积大,对路面交通影响大;人力资源投入较多,人工成本高;制模费工费时,井内模板不能重复利用且产生大量建筑垃圾;在地下水位较浅地段,施工期间须全程抽水,耗电量大;因每只井的混凝土用量有限,因此非批量施工时预拌混凝土供应有困难,对工期有影响;施工期间会产生噪声和粉尘污染。

1.2 预制装配式电缆工井的优势与研究现状

与整体现浇混凝土电缆工井相比,预制装配式电缆工井具有以下几点优势。

(1)可减少现场湿作业及相应的养护工序,明显加快施工速度,缩短工期,从而大大减轻对路面交通的影响。

(2)所需人工较少,可明显节省较昂贵的人工成本。

(3)可节省钢材和混凝土,提高模板的重复利用率。

(4)混凝土质量更有保证。

(5)对环境的污染大为减小。

目前,国内一些学者和电力企业的技术人员开发了几种新型预制装配式电缆工井的技术及工艺,并申请了专利[1,3,4,5]。经分析,这些专利技术的预制块件类型数往往较多,接缝数量也较多,这不但影响了工作井的整体性,还加大了渗漏的风险,施工过程也变得繁琐。此外,这些专利的接缝形式大多采用螺栓连接,在接缝处通过铺设遇水膨胀橡胶进行防水,这对块件制作尺寸精度要求较高,且螺栓孔处还容易产生应力集中现象导致混凝土开裂。

1.3 预制装配式电缆工井亟须解决的技术问题

为弥补现有专利技术的不足,更好地实现电缆工井的预制装配化,以下一些关键技术问题需得到妥善解决:首先,为保证预制电缆工井具有足够的承载力,需要解决预制件间可靠传力和整体工作的问题;其次,部分电缆工井位于城市地下水位以下,或经受洪水灾害和水管破裂事故,长期或短期受到水的浸泡作用,因此预制件之间的接缝须满足抗渗和耐久性的要求;第三,为了便于运输、起吊和拼装,预制件的自重不应过大,且块件类型数及接缝数不宜过多;第四,预制件的加工精度和施工拼装精度要求不能过高,提高施工难度的同时产生大量废件,造成浪费。上述关键技术问题可通过设计更合理的预制拼装方案、开发新型接缝构造形式、采用轻巧的结构形式和改用轻质材料等办法来解决。

为尽可能减轻混凝土预制件的自重、增大预制件尺寸、减少接缝数量,同时保证承载力和刚度,笔者认为电缆工井的预制件可借鉴现浇混凝土空心楼盖技术,采用钢筋混凝土空心板的结构形式。

2 混凝土空心板技术应用预制装配式电缆工作井的可行性与技术经济分析

2.1 预制空心板式电缆工井的构思

这里所述的空心板是通过在模板内预先设置薄壁空心芯模而在混凝土内部形成空腔的一种钢筋混凝土板。芯模顶面、底面均布置一定数量的受力钢筋网,顶、底面钢筋网之间设置拉结筋,芯模顶面和底面均保留一定厚度的混凝土层。芯模可由塑料制成,形状可采用正方或长方盒状及圆柱状,具体构造形式如图1所示。

采用空心板作为预制件结构形式的主要目的是.减轻预制件自重、增大单块预制件的体积,以减少拼接缝的数量、加快拼接速度、减小渗漏风险。由于制作空心板增加了芯模布置这项工作,因此相对于实心预制件而言会复杂一些,对生产效率有一定影响,但当预制件能够进行工厂化批量生产时,这一影响可忽略不计。将预制件改成空心板形式后,能否满足承载力、抗裂的要求,与实心板相比其经济性如何,是预制空心板是否具有优越性和可行性的关键性问题。

(a)横截面;(b)顶部投影

2.2 电缆工井工作状态下的静力分析

电缆工井埋设于地表之下,顶部承受车辆荷载及覆土重量,底部承受地基反力和检修荷载,两侧板则受井身周围土体的主动土压力和被动土压力作用,且土体与井身相互约束,受力较复杂,如果同时受地下水作用,受力将更为复杂。

现以一实际的直线型电缆工井为例进行分析研究。该电缆工井外轮廓尺寸为6m(长)×1.5m(宽)×2.4m (高),侧板厚为200mm,顶、底板厚为250mm,顶板面离地面h=0.5m,混凝土强度等级为C25。根据实际电缆工井建设路段的车流密度,参考《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)取车辆荷载为中型汽车10 kN/m2,土的饱和容重为20 kN/m3,内摩擦角φ=24°。参考《给水排水工程管道结构设计规范》(GB 50332-2002),考虑土的扩散作用和动力系数,将车轮集中荷载换算为等效的均布荷载,电缆工井顶板承受的等效均布荷载为73.61 kN/m2;路面堆载产生的主动土压力沿侧板呈梯形分布,同时土与井体的接触关系具有只受压、不受拉的特点,井体承受的荷载及边界条件均较为复杂,使用传统解析方法分析的计算精度差或难以求解,因此这里采用有限元结构分析软件SAP2000对其进行有限元静力分析。

有限元模型中,侧板、底板节点上设置只承受压力、不承受拉力的缝隙(GAP)单元模拟井体与周边土的接触关系。假定GAP单元的受压刚度值Kg随土层深度线性增大,根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)提供的土的压缩模量参考值,刚度值Kg可由公式(1)换算求得。

式中Es——土的压缩模量(kN/m2);

A——每个GAP单元所连接井壁的从属面积(m2);

d——每个GAP单元(可视为一只弹簧)的长度(m)。

具体的计算荷载和边界条件取值如图2所示。

由于井体各部分较厚,最小跨高比仅为4.0,因此须考虑剪力对结构内力的影响,有限元模型中采用厚板单元进行模拟。分析得到上述荷载共同作用下电缆工井的最大弯矩分布如图3所示,由于边界条件和荷载对称,故取长度方向的一半模型进行展示,单位为kN·m。顶板弯矩图和轴力图分别如图4,5所示,图4单位为kN·m,图5单位为kN。

由图可知,开孔处有较大的轴力集中现象,电缆工井井体最大弯矩和最大轴力均位于侧板与底板的交接处,通过计算,最大弯矩数值为11.42kN·m/m,最大轴力数值为43.80kN/m。如果按250mm厚的混凝土空心板计算,对应的最大主拉应力约为1.43MPa,低于混凝土轴心抗拉强度平均值2.58MPa[6],因此尚不足以开裂。根据有限元分析结果,电缆工井大部分区域的主拉应力水平低于0.4MPa,因此在预制电缆工井的侧板与底板交接处和顶板开孔处采用实心板、其他部分采用空心板的结构形式是可行的,这不但不会增加电缆工井开裂的机率,还可减轻预制板件的自重,是一种经济合理的结构方案。

2.3 混凝土空心板应用于电缆工井技术经济分析

混凝土空心板的基本原理是考虑板中和轴附近的混凝土对抗弯承载力的贡献较少,从而通过构造措施将这部分混凝土去除,保留一定数量的纵肋,使得板在承载力降低不多的情况下,减轻自重10%～50%,减轻幅度取决于体积空心率。将本实例电缆井的壁厚减至200mm,空心直径取为110mm时,体积空心率为18.5%。

根据文献6,7可将空心板截面等效为工字型截面或某一厚度的实心截面,按偏心受压构件进行承载力近似计算。根据有限元分析给出的最大内力,取200mm厚的井壁,经计算得到沿高度和宽度方向配置Φ8@100的受力钢筋、长度方向配置Φ6@100的受力钢筋可满足承载力的要求。在开孔及端部应力集中处按构造再局部增配钢筋。将上述结果与该实际电缆工井原施工图相比,各项技术经济性比较结果如表1所示。

从表1可以看出,采用预制空心板式电缆工井后,钢筋总用量可节省50.5%,自重减轻34.13%,因此可采用较大尺寸的预制块进行拼装,有利于减少拼装接缝的数量。如果再采用轻骨料混凝土,就可进一步减轻自重,对预制拼装更为有利。

需要注意的是,由于板内空心,电缆工井刚度会略有降低,因此在保证承载力足够的前提下,还要考虑因变形刚度降低而增大的问题,以避免裂缝过早出现。这个问题可通过调整芯模布置的方式和间距、局部增强配筋等措施加以解决。

3 结束语

混凝土空心板在承载能力不明显低于实心板的前提下可减轻构件自重,从而满足预制装配式电缆工井因运输和施工吊装需要。在吊装能力一定的情况下,可增大预制件的尺寸,减少接缝数量,便于预制拼装式施工,促进预制装配工电缆工井技术的应用;而且,将混凝土空心板技术应用于受力较为复杂的中小型地下结构中,可进一步拓宽混凝土空心板的应用范围。但正如上述有限元分析所示,从楼盖到地下电缆工井,空心板的受力状态由弯剪复合受力变为压弯剪复合受力,且构件的跨高比减小,剪力影响将不可忽略。目前,对此受力状态下空心板的计算理论和配筋方式的研究尚不充分,仍需通过试验研究和理论分析加以完善。

摘要：总结了整体现浇电缆工作井的工作特点和不足,分析采用预制装配式电缆工作井的优势,指出后者亟须解决的关键技术问题和可能的解决办法。针对现有预制电缆工作井专利技术的不足,建议采用混凝土空心板技术,并综述了现浇混凝土空心楼盖的研究与应用现状。通过SAP2000分析了实际电缆工作井的受力状况,用现有混凝土理论按空心井壁进行配筋设计,将其与现浇混凝土实心井壁进行技术经济对比分析后可知:在预制装配式电缆工作井中采用混凝土空心板技术是可行的,可取得节省材料、减轻自重和减少拼装接缝的效益,但空心板在压弯受力状态下的承载力计算理论尚需作进一步的研究。

关键词：电缆工作井,预制,空心板,技术经济分析

参考文献

[1]穆鹏飞.新型电力工作井力学性能及应用研究[D].上海:同济大学,2007.

[2]GJBT-989/07SD101-8,电力电缆井设计与安装[S].

[3]何纪棠.电力工井预制件[P].中国:ZL200820086697.9,2008.11.26.

[4]余涛,赵于鹏.预制装配式钢筋混凝土检查井优化设计研究[J].工程建筑,2011(3):33-34.

[5]刘山健,陈明宪.预制装配式盖板通道、涵洞的设计与施工[J].公路,2002(7):94-95.

[6]GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].

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[8]方忠年,王玮.现浇钢筋混凝土空心板的试验研究[J].四川建筑科学研究,2005,31(3):18-21.

[9]杨恒,栾曙光.现浇混凝土空心双向板实用计算方法[J].建筑结构学报,2007,28(6):198-202.

[10]GJBT-905/05SG343,现浇混凝土空心楼盖[S].

[11]薛伟辰,张斌,姜东升.预制混凝土框架结构非线性分析[J].建筑技术,2012,43(7):636-639.

钢筋混凝土工作井 篇2

关键词：钢筋混凝土,辐射水源井,辐射管,施工工艺

辐射水源井与常规水源井相比具有以下特点:1)出水量大。2)井的寿命长。3)管理运行费用低,维护方便。

辐射井的施工方法一般有沉井法施工和钻机成孔漂浮下井管法两种。沉井法施工深度一般在15 m左右,钻机成孔漂浮下井管法的施工深度一般可达40 m。

下面以西合线姚李庙车站水源井施工过程为例,对钢筋混凝土大口辐射井的施工工艺进行阐述,以供类似工程施工参考。

1 工程概况

西合线姚李庙车站水源井直径为4.0 m,井深为5.5 m,为钢筋混凝土大口井;井底四周设置4根辐射管;井底反滤层采用卵石填筑,共分为三层,下层为直径60 mm～100 mm、厚度200 mm卵石层,中间层为直径20 mm～30 mm、厚度200 mm卵石层,上层为直径5 mm～8 mm、厚度200 mm卵石层。取水层位于圆砾土层。该水源井及辐射管的构造见图1。

2 钢筋混凝土大口辐射水源井施工技术及工艺

2.1 水源井井身施工方法

2.1.1 沉井施工程序

平整场地→测量放线→开挖土体→砌筑砖基座→沉井制作→沉井下沉→封底。

2.1.2 沉井制作

1)制作顺序。场地整平→放线→挖土1.5 m深→夯实基底→抄平放线→铺砂垫层→挖刃脚土模砌砖座→绑扎钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模。

2)地基处理。沉井制作时先挖土1.5 m深以减少下沉工程量,沉井制作前先对下挖土坑进行处理,以防地基不均匀下沉引起井身裂缝。处理方法采用砂、砂砾、碎石垫层。

3)刃脚支设。沉井制作下部刃脚的支设采用砖垫座。砖垫座砌筑为保证刃脚踏面的宽度和刃脚斜面的推力作用而做成宽高比为1∶2台阶,砖座砌筑完毕后内壁用1∶3水泥砂浆抹平。砖座顶部支出刃脚100 mm以供支模作为平台。

4)井壁制作。

a.制作方式。沉井制作基坑比沉井宽2 m～3 m,四周设排水沟、集水井,使地下水位降至比基坑低约0.5 m。沉井采用分节制作,第一节为1.5 m,其他节段高度控制在1 m。

b.模板支设。沉井模板采用钢定型模或木定型模组装而成,每节模板的长度视井的总长而定为1.2 m。采用木模时,外模靠混凝土一侧刨光,涂脱模剂两度,沿模板长度方向间隔1 m设一道肋模。模板支设时先支井内模,一次支到比施工缝高约100 mm处,竖缝处用方木支撑在内部脚手架上,外模亦一次支到比施工缝略高100 mm处,竖缝亦用木方或脚手管杆与外脚手架紧固。模板支设时内设钢筋撑子以保证井壁的厚度,设钢筋对拉片以使外模稳固,如为圆形沉井则在外模上增设间距为2 m的钢丝绳环箍,以增强模板整体的稳定性。模板支设过程中应进行垂直度、平整度校正。

c.钢筋绑扎。沉井钢筋采用人工井内安装,绑扎顺序为:先内后外,先下后上。竖筋可一次绑好,水平筋分段绑扎,与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接,接头错开1/4,以保证钢筋位置和保护层正确,内侧钢筋之间要设ϕ14 mm钢筋铁码,每0.5 m不少于一个。钢筋用挂线法控制垂直度,用水平仪控制水平度,用木恰卡尺控制间距,用水泥砂浆垫块控制保护层厚度。

d.混凝土浇筑。采用沿沉井周围搭设脚手架平台,用手推车运送混凝土至浇筑口均匀浇筑。

2.1.3 沉井下沉

第一节混凝土达到设计强度的100%,其上一节达到70%后,方可开始下沉。

根据本工程的实际情况,采用下沉挖土方法施工:由设于井外的提升设备将土从井内转出。人工挖土的方法随土质情况而定,一般方法有:由沉井中间开始向四周,每层挖土0.2 m～0.3 m,沿刃脚周围保留0.5 m～1.5 m土堤,然后再沿沉井壁每1 m～2 m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层。刃脚下方土方边挖边清理。如遇流砂时,可采取先从刃脚挖起,每层200 mm,下沉后再挖中间部分;亦可在刃脚跟部满塞稻草,把砂子滤堵在原土层,人工从中间向四周均匀开挖。

2.1.4 沉井封底

当沉井下沉至距设计标高0.1 m时,即停止井内抽水,使沉井依靠自重下沉至设计或接近设计标高,再经过2 d～3 d下沉稳定,或经观测在8 h内累计下沉量不大于10 mm时,即可进行封底。

封底方法:采用内排水封底(干封底),将新旧混凝土接触面冲刷干净或打毛,对井底进行修整呈锅底形,由刃脚向井中心呈放射形挖排水沟,再在排水沟上填以卵石作成滤水暗沟,根据沉井内径的大小和涌水量设置多个或一个集水坑。在集水坑内设置一个抽水滤鼓(滤鼓顶面比底板顶面低约200 mm),将潜水泵置于滤鼓内排水以便铺一层150 mm～500 mm厚碎石层,碎石层上浇一层厚约100 mm的混凝土垫层,待垫层达到约50%强度后即可进行钢筋绑扎和混凝土浇筑,混凝土浇筑时由四周向中间推进。待混凝土达到70%强度后,对集水坑逐个停止抽水,逐个封堵。

2.2辐射管施工方法

1)顶进设备的选用。本工程的辐射管采用机械顶进施工,顶进设备采用全液压千斤顶,其吨位为100 t,行程为250 mm,最大承载推力为915 kN。

2)顶进施工。a.施工准备。顶进后背墙由方木、型钢或钢板及混凝土井壁组成;导轨选用钢质材料制作,两导轨安装牢固、顺直、平行、等高,其纵坡与管道设计坡度一致。千斤顶安装时固定在支架上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点在管道中心的垂线上。b.钻头掘进。为了便于钻进,在滤水钢管前端焊接一个钻头,钻头的直径稍大于钢管的直径为220 mm,钻头前端加工成圆锥形以减少掘进阻力。c.流砂出土。钻头前的砂土经过钻头进入滤水钢管内,而挤压在滤水管周围的砂土颗粒从滤水孔进入管内随同水流一起排出。d.正常顶进。在顶进过程中,应有一个人站在前面观察,边铲边顶。同时,当末端管子留在导轨上的长度为40 cm～50 cm时,无论千斤顶活塞是否全部用完都要停止顶进,因为要为下一步顶管做预备工作面。

3结语

随着我国现代化建设的飞速发展,基础建设日新月异,为把对环境、居民生活等的影响降到最低限度,减少拆迁量、降低工程投资、采用四新技术,越来越多的基础建设工程采用顶管等非开挖技术进行施工。随着沉井和顶进施工工艺的逐步成熟,该技术有广阔的应用前景和推广价值,特别是在市政工程的降水领域,为一种新型降水施工方法。

参考文献

[1]王艳玲.钢筋工程施工应注意的问题[J].山西建筑,2007,33(1):170-171.

钢筋混凝土工作井 篇3

钢筋混凝土井式梁结构是一种双向受力体系,广泛的应用于办公楼、教学楼、宾馆建筑门厅,礼堂等跨度较大的结构中。这种结构形式具有跨度大、用料省、艺术性强和受力合理等优点。其特点是两个方向的梁同位相交,梁高一样,且布置成井字形。板被划分成若干区格,板由梁支承,梁由周边承重墙支承或支承在支柱、大梁上[1]。目前计算方法有3种:1)有限差分法;2)力法;3)位移法。井式梁结构无论按板计算还是按梁计算都十分复杂。工程设计中一般通过PKPM中的JQL程序或计算图表[2]来计算。这二者均没有考虑钢筋的屈服硬化和混凝土的非线性性能,基于此,本文运用矩阵位移法原理,设计井式梁结构的计算程序,通过对各空间梁单元抗弯刚度的迭代计算,实现考虑材料非线性的井式梁结构的“实时”“实程”分析。

1 钢筋混凝土矩形梁截面受弯非线性分析

1.1 计算假定

1)平截面假定,即弯曲前的平截面在弯曲后仍保持平面。

2)考虑梁的抗扭刚度影响,但不考虑抗扭非线性。

3)受压、受拉区混凝土的应力—应变关系:

4) 钢筋的应力—应变关系(考虑钢筋的屈服硬化):

1.2 矩形截面的条带划分

为了使弯矩—曲率能进行数值计算,采用全截面划分条带的方法(见图1),把混凝土分成条带,且假定每一条带上的应力σc,i是均匀分布的。根据平截面假定,每一条带的应变为$\overline{\epsilon }{}_{c,i}=\overline{\epsilon }-{\rm Z}{}_i\phi$。由混凝土和钢筋的应力—应变关系可以求得σc,i,σ′s及σs。这样每一条带上作用的力为:

混凝土:Ni=bdiσc,i=ΔAσc,i。

钢筋:N′s=A′sσ′s,Ns=Asσs。

每一条带混凝土及钢筋对截面h/2高度的力矩为:

Mi=NiZi,M′s=N′sZ′s,Ms=NsZs。

这样由力的平衡条件可得:

${\displaystyle \sum _{i=1}^n\sigma }{}_{c,i}\text{Δ}A-A{}_s\sigma {}_s+A^{\prime }{}_s{\sigma }^{\prime }{}_s=0$。

由力矩平衡条件可得:

${\displaystyle \sum _{i=1}^n\sigma }{}_{c,i}{\rm Z}{}_i\text{Δ}A+A{}_s\sigma {}_s{\rm Z}{}_s+A^{\prime }{}_s{\sigma }^{\prime }{}_s{{\rm Z}}^{\prime }{}_s={\rm M}$。

1.3 弯矩—曲率计算步骤及计算框

在进行弯矩—曲率计算中,采用分级加变形的方法:通过分级加曲率φ并假定$\overline{\epsilon }$。具体步骤如下:

1)输入截面信息;

2)每次取:曲率φ=φ+Δφ,φ的初值为0;

3)假定某一规定的截面的应变$\overline{\epsilon }$;

4)求出各条带的应变εi;

5)按钢筋和混凝土的应力—应变关系求对应于应变ε的应力σ;

6)验算是否满足截面的平衡条件∑N=0;

7)如果不满足,则需修改假定的$\overline{\epsilon }$,重复4)～6);

8)满足平衡条件后,即可求得对应于φ的内力矩M;

9)重复2)～8)循环,得到弯矩—曲率曲线。

1.4 主轴向力平衡迭代过程

在程序的调试过程中,如何使主轴向力满足平衡条件,将是一个技术关键。假设$\overline{\epsilon }$为$\overline{\epsilon }{}_1$,则求得各条带的内力总和N1。显然,$\overline{\epsilon }{}_1$不大可能第一次就假定的正好满足平衡条件,令α1→N1。调整$\overline{\epsilon }{}_1$,给$\overline{\epsilon }$一个微小的增量$\text{Δ}\overline{\epsilon }$,则$\overline{\epsilon }{}_2=\overline{\epsilon }{}_1+\text{Δ}\overline{\epsilon }$,再按第一次同样的步骤求得总合力α2=N2,从而可以确定上述总合力的变化值Δα1=α2-α1。这样,按外插法从下式可以得到$\overline{\epsilon }{}_m$:

$\begin{array}{l}\frac{\text{Δ}\alpha {}_1}{\text{Δ}\overline{\epsilon }}\overline{\epsilon }{}_m+\alpha {}_1=0\Rightarrow \overline{\epsilon }{}_m=-\text{Δ}\overline{\epsilon }\frac{\alpha {}_1}{\text{Δ}\alpha {}_1}=-\text{Δ}\overline{\epsilon }\frac{\alpha {}_1}{\alpha {}_2-\alpha {}_1}\Rightarrow \overline{\epsilon }{}_m=\\ -\text{Δ}\overline{\epsilon }\frac{{\rm N}{}_1}{{\rm N}{}_2-{\rm N}{}_1}。\end{array}$

算出调整值$\overline{\epsilon }{}_m$后,就可以调整第一次的假定值$\overline{\epsilon }{}_1$为$\overline{\epsilon }{}_3$:$\overline{\epsilon }{}_3=\overline{\epsilon }{}_1+\overline{\epsilon }{}_m=\overline{\epsilon }{}_1-\text{Δ}\overline{\epsilon }\frac{{\rm N}{}_1}{{\rm N}{}_2-{\rm N}{}_1}$。按上式的$\overline{\epsilon }{}_3$再进行复算,看是否$\overline{\epsilon }{}_3={\rm N}{}_3\to 0$。如果不满意,还可重复上述步骤进行运算,使总合力更接近于0。

2 钢筋混凝土井式梁结构计算主程序

2.1 计算原理

本文采用矩阵位移法编制井式梁结构计算程序。采用空间梁单元形式,在局部坐标系下空间杆件的杆端位移列阵$\overline{\delta }{}^e$和杆端力列阵$\overline{F}{}^e$分别为:

$\overline{\delta }{}^e=\{\overline{u}{}_i\overline{v}{}_i\overline{\omega }{}_i\overline{\theta }{}_{xi}\overline{\theta }{}_{yi}\overline{\theta }{}_{zi}\overline{u}{}_j\overline{v}{}_j\overline{\omega }{}_j\overline{\theta }{}_{xj}\overline{\theta }{}_{yj}\overline{\theta }{}_{zj}\}{}^{\text{Τ}}$,

$\overline{F}{}^e=\{\overline{X}{}_i\overline{Y}{}_i\overline{{\rm Z}}{}_i\overline{{\rm M}}{}_{xi}\overline{{\rm M}}{}_{yi}\overline{{\rm M}}{}_{zi}\overline{X}{}_j\overline{Y}{}_j\overline{{\rm Z}}{}_j\overline{{\rm M}}{}_{xj}\overline{{\rm M}}{}_{yj}\overline{{\rm M}}{}_{zj}\}{}^{\text{Τ}}$。

从而可以得到局部坐标系下的单元刚度矩阵$[\overline{{\rm K}}]{}^e$。将局部坐标系下的单元刚度矩阵转换成整体坐标系下的单元刚度矩阵。

整体刚度矩阵的形成,主要有两个步骤:首先将单元刚度矩阵扩大,更换节点编码,形成扩大的单元刚度矩阵,然后将扩大的刚度矩阵集合成整体刚度矩阵。但是上述过程占用较多的存贮容量,为了节省存贮容量,可将这两步结合起来穿插进行。

因为整体刚度矩阵为带形矩阵,为了更进一步节省存贮容量,只存贮上半带的元素,即采用半带存贮。

求解方程采用半带存储消去法,求出节点位移后,可用下式求节点力:

$\{\overline{F}\}{}^e=[\overline{{\rm K}}]{}^e\{\overline{\delta }\}{}^e+\{F{}_0\}{}^e$。

其中,{F0}e为节点被约束情况下,由杆件上荷载作用而产生的节点力。

2.2 程序设计

井式梁结构是一种交叉梁系,在划分网格时,一定要使得井式梁交叉点为单元节点。井式梁荷载的分配是根据节点位移变形协调来分配的。按空间梁单元模式考虑,并考虑其抗弯非线性。其具体步骤及程序框图见图2。

在这个程序中,首先用梁单元将结构划分,再将梁节点扩大成矩形截面,通过抗弯刚度的变刚度的搜寻,进行受弯性能非线性分析,以整体位移向量的二阶范数作为收敛控制条件,采用增量迭代法,将荷载分级加载,并在每一级荷载中采用割线刚度迭代法进行求解。

3 计算实例

4×4跨井式楼盖,边界条件为周边简支。梁截面为250 mm×600 mm,肋间距为3 000 mm,不考虑钢筋混凝土板的影响。混凝土采用C30,肋梁截面尺寸相同,均为250 mm×600 mm,梁的受拉钢筋为3Φ20,受压钢筋为3Φ20,箍筋为ϕ12@100,腰筋为4ϕ12,楼面承受均布荷载,荷载为6 kN/m2。

利用本文的程序进行计算,将荷载进行分级,并根据结构的对称性输出各关键点挠度(竖向位移)及各梁单元抗弯刚度,将其与荷载的关系绘制成曲线。

由分析可知,随着荷载级数的增加,近井式梁中部的单元刚度降低的相对较快,而外围的单元则随着到结构中心的距离增大刚度降低的较慢;而当荷载达到一定的程度时,结构中部单元的刚度几乎保持不变,即进入弯曲—曲率曲线段的第Ⅲ阶段。更多荷载则更多的由周围单元来承担,这样相邻单元的刚度也渐近于某个值。由挠度—荷载级数的曲线图我们可以看出,对于每一个节点的挠度—荷载关系,我们都可以用一个三折线来模拟。

根据规范,发现其不满足规范要求l0/300,可见梁截面尺寸的设计和配筋设计不是很合理。运用该程序对该结构进行优化设计,经比较,本例将截面尺寸改为:250 mm×700 mm,截面配筋为:拉钢筋为4Φ20,受压钢筋为4Φ20,箍筋为ϕ12@100,腰筋为4ϕ12,比较经济合理,在6 kN/m2面荷载的作用下,中点最大位移为:35.137 mm。

为验算程序的正确性与实用性,运用大型通用有限元软件ANSYS和计算手册对该结构进行计算,对特征点(点26)进行比较分析,从比较结果可以看出,运用计算手册计算前期计算值较大,因为其各阶段采用的是同一抗弯刚度,这和井式梁结构的实际受力有一定差异;本文程序计算结果与ANSYS软件计算的结果比较相近,尤其是变化规律。因此,采用本程序计算具有一定的准确性。此外,由于本程序建模方便,计算速度快,使其实用性更强。

4 结语

1)本程序可以解决各种荷载作用下的井式梁结构的计算问题;

2)井式梁结构是一种超静定结构,变形的计算按节点竖向变形相等的原则进行计算;

3)采用空间梁单元的模式对钢筋混凝土井式梁结构进行程序设计,不断调用对应截面的弯曲—曲率关系,实现了抗弯刚度的变刚度搜寻;

4)井式梁结构在受荷过程中,是整个结构相互协调的过程,当跨中进入塑性区时,井式梁结构外围承受的荷载将增大;

5)本程序可以作为软件包加载在CAD上,进行菜单式的输入输出,从而实现绘图功能。

摘要：采用平截面假定,忽略结构抗扭性能非线性,调用弯矩—曲率关系的子程序,通过对空间梁单元进行变刚度搜寻,编制考虑材料非线性的钢筋混凝土井式梁非线性计算的有限元程序,最后利用本程序进行算例分析,验证了程序的正确性。

关键词：钢筋混凝土井式梁,非线性,弯矩—曲率,变刚度

参考文献

[1]沈蒲生.楼盖结构设计原理[M].北京:科学出版社,2003.

[2]包福廷.井字梁结构静力计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1989.

[3]朱伯龙,董振祥.钢筋混凝土非线性分析[M].上海:同济大学出版社,1985.

[4]刘振平,唐新军,栾骏.钢筋混凝土梁全过程非线性数值模拟[J].山西建筑,2007,33(11):1-3.

[5]吕西林,金国芳,吴晓涵.钢筋混凝土结构非线性有限元理论与应用[M].上海:同济大学出版社,1998.

混凝土模块式排水检查井施工工艺 篇4

混凝土模块式排水检查井适用于雨水管道直径D≤2000mm, 管顶覆土≤4m和污水管道管径D≤1500mm, 管顶覆土≤6m之间圆形直线、转弯、90 度-135 度、90 度-135 度四通;矩形直线、转弯、90 度三通、90 度四通;抗震设防烈度为8 度及8 度以下地区。安徽省新路建设工程集团有限责任公司自2007 年开始, 组织技术人员和施工工人不断研讨、改进排水检查井的施工方法, 行成了该施工工艺并在太和县国泰路项目得以成功应用。

1 工艺特点

①混凝土强度上升快, 可以节约时间回填检查井周围土方, 提高其他的施工工艺效率。

②模块砖中心是空的, 工人施工时用绳索系着往下运送, 施工安全性高, 消除了检查井砌筑时的安全隐患。

③采用混凝土灌芯, 提高的检查井的强度和整体结构受力, 使检查井不宜损坏、变形。

2 工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

施工准备→检查井基础→底板→墙体砌筑→踏步、溜槽设置→连接管接入→灌芯、振捣→安装井圈、井盖

2.2 操作要点

2.2.1 施工准备

技术人员按照设计要求各种规格的检查井做出不同的组砌方案, 组织好施工人员、材料及机械, 对施工人员进行技术交底, 检查井井位精确放线, 材料数量计算准确、堆放合理, 避免二次倒运造成材料损耗、人员及机械的浪费。

2.2.2 检查井基础

基础坐在土质良好的原状土上, 地基承载力不得小于100k Pa, 如不能满足要求, 进行地基处理。如不能满足要求, 必须采用沙砾石或灰土进行处理, 垫层采用C15 素混凝土。

2.2.3 底板

除小于 Φ700 的圆形检查井底板采用素混凝土外, 其他型号的检查井底板均采用钢筋混凝土, 强度等级为C25。

2.2.4 墙体砌筑

墙体砌筑前先清理模块表面杂物, 天气炎热时, 提前1-2 小时洒水湿润。先把井位线准确定位好, 依据不同的检查井尺寸选不同的模块砖, 首层模块砖根据定好的井位线砌筑, 然后依次砌筑。

2.2.5 踏步、溜槽设置

踏步设置:井室及井筒按垂直净距360mm, 水平净距150mm, 起点踏步控制在井盖下220mm, 方便维修人员上下。溜槽施工前将检查井内溜槽位置处冲洗干净, 用模块砖砌筑后用砂浆抹面, 溜槽应平顺、圆滑, 与管道接口一致。

2.2.6 连接管接入

检查井砌筑到一定高度时注意雨水支管口的留置, 预留支管的管径、方向、高程必须符合规范和图纸设计要求。

2.2.7 灌芯、振捣

灌芯前将土和其他杂物清除干净, 灌芯混凝土严格按设计配合比配置, 灌芯砼分层、连续浇筑, 直到距本次浇筑模块砖顶面6cm停止, 不留施工缝, 一次浇筑砼的高度小于2m。振动棒振捣时插孔到底, 快插慢拔, 防止过振和漏振。

2.2.8 安装井圈、井盖

检查井井座下应设置砼圈梁, 设置圈梁前, 先将其圈梁位置清理干净, 圈梁高度大于等于200mm, 砼等级大于C40, 采用加筋加固。井盖为球墨铸铁井盖, 井盖与其支座必须有连接。

3 材料与设备

3.1 材料

一座检查井施工工法材料用量应根据模块检查井尺寸大小确定, 常用 Φ1500 圆形模块雨水检查井型号、规格、用量见表1。

3.2 设备

投入的设备见表2。

4 质量控制

①砼模块到场后必须提供产品合格证、检测报告、表明生产厂家、模块强度等级、型号、批次及生产日期等。

②按设计精确放样, 保证井位的位置准确。

③地基承载力不得小于100k Pa, 满足基础承载力要求。

④天气干燥、炎热时, 模块砖提前1-2小时洒水湿润。

⑤溜槽应平顺、圆滑, 与管道接口一致。

⑥灌芯砼分层、连续浇筑, 直到距本次浇筑模块砖顶面6cm停止, 振捣必须密实。

⑦圈梁砼等级必须≥C40, 采用加筋加固。

5 安全措施

①制定安全措施及安全制度, 落实安全生产责任制, 施工前必须进行安全技术交底, 确保安全无遗漏。

②施工时每人必须正确佩戴安全帽, 模块砖下放时, 必须确保检查井施工人员有安全距离。

③检查井砌筑过程中沟槽内必须干燥施工, 沟槽无塌方隐患, 保证施工作业人员安全作业。

④严格遵守《市政工程安全技术规程》, 严格按安全规程执行。

6 环保措施

①遵守国家有关环保规定, 争做文明先锋。

②合理堆放材料, 做到料清场洁。

③每天施工前对作业人员进行环保班前会教育, 提高大家环保意识, 美化城市环境。

7 效益分析

7.1 技术效益

利用砼灌芯使检查井整体受力, 提高检查井的抗剪强度;起到很好的防水效果, 检查井不易渗水, 使检查井周围渗漏导致路面沉降。

7.2 经济效益

模块砖砼灌芯检查井, 施工工艺简单, 施工速度快, 有利于加快工程进度, 缩短工期。

太和县国泰路道路及附属物工程中采用模块砖砼灌芯检查井施工工法, 本工艺的使用大大减少了人机料的投入, 节约了施工成本。该工程人工费节约了3.9 万元, 材料费节约了1.09 万元, 机械费节约了3.27 万元, 管理费节约了12.9 万元, 合计节约费用21.16 万元, 节约费用见表3。

7.3 社会效益

摒弃粘土制品、解决了以前落实环境保护政策和节约用地难的问题, 具有很好的社会效益。

8 结语

该工艺利用混凝土模块砖体积大、强度高、施工进度快, 通过灌芯混凝土使检查井整体受力, 提高了检查井的质量。通过和以前检查井相对比, 摒弃粘土制品、解决了以前落实环境保护政策和节约用地难的问题, 具有很好的社会效益。

摘要：混凝土模块式排水检查井由混凝土井壁墙体模块、砌筑砂浆、灌芯混凝土、包封混凝土、勾缝、座浆、抹三角灰组成, 整体结构受力明确, 对于不同结构断面和尺寸的检查井易于砌筑, 简单便捷, 适用于市政、工业与民用建筑室外雨水及无腐蚀性污水管道工程。本文在工程实践的基础上, 总结出混凝土模块式排水检查井施工工艺。

关键词：混凝土,模块式,排水检查井,施工工艺

参考文献

[1]GB 50666-2011, 混凝土结构工程施工规范[S].

[2]GB50204-2015, 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3]CJJ1-2008, 城镇道路工程施工与质量验收规范[S].

钢筋混凝土工作井 篇5

近十年来, 随着我国城市化进程的不断加速, 城市市政工程要求也不断提高, 与地下管线配套的预制装配式混凝土检查井产品已经成为逐渐取代传统现场砌筑式检查井的最佳选择。到目前为止, 已有数千套大型预制混凝土检查井在北京、天津、沈阳、上海、广州等城市得到使用。使用经验表明:系列化、标准化、工厂化生产的预制混凝土检查井产品具有提高生产效率、保证产品质量、节约能源、缩短现场施工时间、防止污染环境等优势。

目前, 我国已有部分科研单位和生产企业研究开发了预制混凝土检查井, 并发布了一些设计图集和技术指引。北京市市政工程研究院及北京市市政专业设计院绘制了预制混凝土检查井技术图纸, 并由中国建筑标准设计研究院出版了《预制装配式钢筋混凝土排水检查井》图集。广州市鸿维城市建设工程设计院、广州市市政园林局联合发布了《预制装配式钢筋混凝土检查井技术指引》, 初步完成了预制混凝土检查井地方性标准化生产、实践的技术基础。但国内外尚无检查井产品相关的标准。

为了规范国内预制混凝土检查井产品的生产和使用, 工业和信息化部以工信厅科[2011]第75号文件《关于印发2011年第一批行业标准制修订项目计划的通知》下达了《预制混凝土检查井》建材行业标准制定任务, 由苏州混凝土水泥制品研究院有限公司负责起草。经编制组共同努力, 现已通过审查并已正式发布, 标准编号为JC/T 2241-2014, 将于2015年4月1日实施。

1 标准编制过程及意义

苏州混凝土水泥制品研究院有限公司与国内相关科研单位以及部分检查井生产企业开展合作, 在充分调研和广泛征求意见的基础上, 于2012年3月提出了《预制混凝土检查井》标准草案稿。此后, 经过会议讨论、调研等方式, 于2013年4月顺利完成了标准的报批工作。该标准的制定填补了我国在该领域的空白, 其技术指标达了国内先进水平。

2 标准主要条款编制说明

本标准共分十一章和五个附录:1.范围;2.规范性引用文件;3.术语和定义;4.分类、规格尺寸和标记;5.原材料和构造要求;6.技术要求;7.试验方法;8.检验规则;9.标志、运输和保管;10.使用规定;11.出厂证明书。资料性附录A检查井各组成部件图;规范性附录B承载力荷载值计算方法;规范性附录C检查井闭水试验方法;规范性附录D承载力试验方法;资料性附录E预制混凝土检查井安装使用规定。现将标准中的主要条文进行说明介绍。

(1) 范围

本章规定了本标准的内容和适用范围。预制混凝土检查井适用于城市地下管道工程, 包括雨水井、污水井等排水用检查井以及电缆井、煤气井、电信井等其他用途的检查井。

标准规范了由耐腐蚀材料制作的耐腐蚀预制混凝土检查井, 该型检查井对酸、碱、盐等腐蚀介质具有良好的耐腐蚀性, 可直接与地下耐腐蚀排水管道配套使用, 专用于输送有腐蚀性介质的地下管道系统, 具有延长寿命、减少污染等优势。采用其他形式防腐的预制混凝土检查井可参照本标准执行。

(2) 术语和定义

条款3.1:本条给出了预制混凝土检查井、耐腐蚀预制混凝土检查井、圆形井、矩形井、组合井、井圈、调节圈、收口圈 (板) 、井筒、井室顶板、上井室、下井室、井室底板等术语的定义。

条款3.2:本条主要规范了预制混凝土各部件主要尺寸表示符号以及承载力荷载值的表示符号。

(3) 分类、规格尺寸和标记

条款4.1:检查井按井室外形分为圆形检查井和矩形检查井两种;按制作材料性能分为普通检查井和耐腐蚀检查井两种。

圆形检查井 (见本标准图1) 是目前使用较多的一种检查井品种, 一般用于中小口径的城市排水系统, 而矩形检查井 (见本标准图2) 一般用于大口径和特大口径的城市集中排水系统工程。

条款4.2:本条所规定的预制混凝土检查井各部件规格尺寸基本涵盖了目前国内管道工程所用的各种检查井。因预制混凝土检查井主要与混凝土排水管配套使用, 所以其井室尺寸依据GB/T11836-2009《混凝土和钢筋混凝土排水管》国家标准进行确定。按井室尺寸, 本标准将预制混凝土检查井分为21种规格 (见本标准表1) 。

条款4.2:本条规定采用字符和文字相结合的方法对检查井进行标记, 标记顺序依次为检查井组合方式、井室外形 (圆形代号Y, 矩形代号F) 、井室材料、井室尺寸、井圈内径、井筒内径、井室开孔类型、进管公称内径、出管公称内径。

(4) 原材料及构造要求

条款5.1:本条规定预制混凝土检查井生产所用的全部原材料均须符合现行国家标准或行业标准的技术要求。这些要求与现行国家标准GB/T11836-2009要求基本相同, 同时包括了采用耐腐蚀混凝土材料制作的预制混凝土检查井方面的要求。耐腐蚀混凝土材料是由大量粉煤灰、矿渣等工业废料、碱性激发剂、专用外加剂和砂石骨料所组成的碱矿渣粉煤灰混凝土。该种混凝土不采用普通水泥作为胶凝材料, 具备较强的耐盐、耐酸、耐碱腐蚀能力, 适用于制造耐腐蚀水泥制品。

条款5.2:本条主要对预制混凝土检查井的钢筋骨架制作及构造提出要求。预制混凝土检查井一般由多个部件组成, 各部件形状并不完全规则, 其钢筋骨架大多无法滚焊成型。预制混凝土检查井顶板、底板、收口圈、矩形井井室的钢筋骨架一般采用人工焊接, 顶板预留孔洞周边应进行加固绑扎。预制混凝土检查井的井筒呈规则圆形, 其钢筋骨架一般采用滚焊成型。圆形检查井井室的钢筋骨架也可采用滚焊成型, 成型后需剪出预留孔洞, 并对孔洞周边进行加固绑扎。踏步是检查人员出入检查井的通道, 宜在检查井生产过程中预留好安装孔洞。

(5) 技术要求

条款6.1:本条规定了预制混凝土检查井成品的外观质量要求。由于其成型方式与常用钢筋混凝土制品成型方式相同, 所以本标准规定的检查井外观质量与常用的钢筋混凝土制品标准基本一致。

条款6.2:本条规定了预制混凝土检查井成品的尺寸偏差要求。因预制混凝土检查井的井筒和井室与钢筋混凝土排水管相近, 且多数检查井生产企业均采用钢筋混凝土排水管的生产工艺及设备生产预制混凝土检查井, 所以本标准规定的检查井尺寸偏差与国家标准GB/T 11836-2009要求基本一致。

条款6.3:本条规定了预制混凝土检查井用混凝土的强度等级、配合比设计、外加剂使用及混凝土标准强度的测试评定要求。规定检查井用混凝土强度等级不应低于C30, 主要考虑了预制钢筋混凝土制品的机械化生产工艺要求, 尽量避免或减少成品因拆模、倒运、运输及安装而引起的井体损坏。

条款6.4:本条规定了预制混凝土检查井产品的抗渗性要求。为了保护土壤环境, 标准对检查井产品提出了抗渗性要求, 并作为检查井出厂检验和型式检验中必不可少的检验内容, 是最终产品质量评定的主要检验项目之一。检查井产品的抗渗性包括井壁抗渗性和检查井接口密封性两个部分。水压检验时可按不同部件分别进行水压试验, 也可将检查井的各个部件安装连接后进行水压试验。与普通管道制品不同的是检查井的下井室 (或大口径检查井的上井室部分) 井壁存在开孔, 带开孔的下井室部分无法进行抗渗性试验。因此, 本标准规定的检查井产品抗渗性能试验不包括带有开孔的井室部分。

条款6.5:本条规定了检查井产品的承载力检验要求, 检查井的承载力检验包括轴向承载力和顶板、底板承载力要求。检查井承载力检验在英国、日本、我国台湾地区等标准中都有要求, 但实施比较困难。考虑到如果标准中没有相关承载力检验要求, 企业生产时可能出现不按图纸或图册要求加工制造、配筋不足、混凝土强度不足等问题, 本标准列入承载力检验要求。其中, 轴向承载力检验适用于单体式预制混凝土检查井, 但不包括检查井的带孔部分, 因为带孔部分在检查井铺设安装前是以空洞的形式存在, 其轴向承载力明显偏低, 试验时容易在井壁空洞部分的上下部位产生纵向裂缝。另外轴向承载检验还适用于组合式预制混凝土检查井的井筒及以上部分。

顶板、底板承载检验适用于单体式预制混凝土检查井的底板和组合式预制混凝土检查井的顶板或底板 (顶板与上井室一体时为上井室部分, 底板与下井室一体时为下井室部分) 部分。顶板或底板的承载力检验载值 (Pt) 应由计算确定, 计算荷载时应充分考虑覆土荷载、地面堆积荷载或动荷载的组合作用。同时要求当计算所得的荷载值低于轴向承载力检验荷载 (P0) 时, 顶板、底板承载力检验荷载值按轴向受压荷载 (P0) 取值。

外荷载检验时, 本条规定在裂缝荷载下检查井各部件内外表面或顶板、底板上下表面出现的裂缝宽度不得超过0.2mm。裂缝指标与GB/T 11836-2009国家标准要求基本一致。

(6) 试验方法

本章规定成品检查井外观检查方法、尺寸偏差和井壁裂缝宽度的测量方法及成品检查井的闭水试验方法均可参照GB/T 16752《混凝土和钢筋混凝土排水管试验方法》标准规定的方法进行检验。其中, 闭水试验方法也可参照本标准附录C给出的方法进行试验。成品检查井的承载力试验由于缺少相应的方法标准, 故在本标准中增加了附录D, 对轴向承载力和顶底板的承载力检验方法作出了相应规定。

(7) 检验规则

条款8.2:本条对预制混凝土检查井产品出厂检验作了规定。检验项目包括外观质量、尺寸偏差、混凝土强度、井壁抗渗性能。组批规则规定50套为一个批次, 如不足则至少10套才能组成一个批次。标准同时还建议对于产品质量比较稳定的企业, 经供需双方协商, 可适当增加批量基数, 业主或甲方单位应给予协商的余地。

本条将出厂检验项目分为A类和B类。A类属于相对重要项目。因此, 在对某批次成品进行最终质量判定时, 本条要求A类检验项目必须都符合本标准规定时才能将整批检查井产品判为合格。B类检验项目要求相对较低, 规定最多允许出现两项超差。

条款8.3:本条对预制混凝土检查井产品的型式检验作了规定。检验项目包括外观质量、尺寸偏差、混凝土强度、井壁抗渗性能、轴向承载力和顶板、底板承载力。规定至少10套才能组成一个批次。与出厂检验相比, 型式检验增加了轴向承载力和顶底板承载力检验。型式检验判定规则与出厂检验判定规则相同。

(8) 标志、运输和保管

本章规定了预制混凝土检查井合格产品标志所包含的内容, 具体有:企业名称、产品商标、产品标记、生产日期、“严禁碰撞”等字样, 同时对成品、运输堆放和保养提出了要求。

(9) 使用规定

本章对预制混凝土检查井产品的铺设使用提出了要求, 在安装使用时应符合国家标准GB 50141《给水排水构筑物工程施工及验收规范》、GB 50268《给水排水管道工程施工及验收规程》及附录E的规定。

(10) 出厂证明书

出厂证明书是预制混凝土检查井成品出厂的重要证书, 本章对其内容作了具体规定。

(11) 附录

本标准共有五个附录:附录A给出了检查井各组成部件图;附录B给出了检查井承载力荷载值计算方法;附录C给出了检查井闭水试验方法;附录D给出了检查井承载力试验方法;附录E给出了预制混凝土检查井安装使用规定, 提供了施工准备、接头处理方法、施工和验收规范。

3 结语

浅析深冻结井高标号混凝土的研究 篇6

关键词：深冻结井,高性能混凝土,试验应用

若是依旧采用旧式的混凝土井壁材料, 会使井壁受到越来越大的地层压力, 进而使井壁的设计越来越大厚。如果这样的话, 不但会降低井筒的挖掘效率, 增加混凝土的用量, 从而大大增加了施工的成本, 甚至在一些大规模的混凝土施工中产生严重的温度裂缝, 很大程度上降低了井壁的施工质量。通过试验, 深井冻结法施工支护可以研制并且采用低温高强高性能混凝土的办法。本文试验的某煤矿副井井筒深8 6 0.9 m, 冲积层深度5 8 3.3 m, 冻结深度638m。显而易见, 这属于非常常见的深冻结井, 笔者通过对高性能混凝土在井壁中的研究, 来尝试探索低温高强高性能混凝土在进行深冻结井施工中应用过程中的可行性。

1 对冻结井所处地质条件的调查

井筒检查孔以此经过了第四系、上第三系、二叠系。第四系地层的厚度是159.4m其主要成分由勃土、粉细砂层和砂质勃土构成, 结构属于冲积河湖相沉积形成, 上第三系地层厚389m, 主要成分由厚层土、豁土质砂、砂质勃土、砂层等成分组成, 厚度达79.7m, 约为地层厚度的二成左右。二叠系残存厚度约为112.3m, 成分包括杂色泥, 粉砂岩, 砂岩和铁质岩组成。

2 在低温条件下对高强混凝土井壁的模拟实验

2.1 混凝土原材料的选择

提前在实验室阶段里完成对混凝土的配比步骤才能满足深井井壁支护对低温高强混凝土的要求。水泥、中粗砂、石子、掺合料等相关的混凝土原材料, 需要经过实地考察、取样检验后精挑出来。原材料都需要相关的质量合格证明, 需多次做抽样检验严格规定砂石含泥量, 保证合格。对于拌合用水, 可以采用地下水, 同样需要取样检验, 符合用水标准方可使用。

2.2 高强混凝土实验室模拟试验

由科研单大量的试验研究, 掌握了现场采用的混凝土原材料是否能够满足配制合格混凝土的需求。首首先、需要设计计算出几十组的配合比, 采取了正交试验, 测试拌合物性能和各种养护条件、各龄期试件的抗压强度, 并取其中具有代表性的几组。

3 在低温条件下对高强混凝土井壁的现场试验

3.1 现场试验

为了验证高强高性能混凝土在冻结井壁中的应用效果, 在该煤矿副井井筒外壁的-369.32m~375.42m段进行了两个不同高度的工业性试验, 首先将实验条件都设定好。从井下管口观察, 拌合物的砂石材料被胶凝浆体牢牢包裹住, 结成一体;等入模后也没有“离析”现象和石子互相堆聚的现象。事先配制好的混凝土, 吊放所用时间是其他强度等级的混凝土相应时间的三倍不止。

通过对比分析, 我们可以得到以下的一些结论。

(1) 依据规定的C70混凝土配合比所配制高强低温混凝土拌合物性能完全可以满足井筒施工的需要。

(2) 不同龄期以及不同养护条件的混凝土强度达到了相应的规定, 同时满足了设计的要求。

(3) 井壁未出现裂缝、蜂窝、麻面等现象。

(4) 井壁不会因出现径向温度差而产生环向温度的裂缝。

3.2 低温高强混凝土的施工工艺

结合两个不同高度的试验配合比结果, 决定在该副井井筒深部施工中采用低温高强混凝土对井壁进行施工。井壁混凝土的强度为C70, 该配合比可以满足吊桶在立井内输送、卸料、浇注等施工工艺的各项要求。由试验结果可知, 低温下混凝土的各项技术指标都满足设计要求。根据先进的搅拌系统对施工工艺和质量控制措施进行了一些优化, 可以充分保证高强混凝土在深立井中的应用。施工方法如下。

(1) 井壁技术参数情况。

冻结段井壁设计为内外双层钢筋混凝土井壁, 支护厚度900mm~2200mm, 混凝土标号C30~C70, 在外壁和井帮之间铺设50mm~75mm厚度地泡沫塑料板, 内外层井壁间铺设双层1.5mm厚聚乙烯塑料板。

(2) 混凝土搅拌和输送阶段。

(3) 混凝土配制。

对搅拌各物料进行标称可以保证在规范规定的允许偏差;值得注意的是, 每次配制混凝土需要测试砂石的含水率;混凝土搅拌时间需要规定在一定范围;保证每个段高测试混凝土坍落次数, 不少于三次。

(4) 混凝土浇注阶段。

井壁采用短段掘砌施工, 混凝土浇注对称分层进行, 每层浇注厚度控制在相应范围。可以通过振捣器的振捣来辅助下放混凝土过程, 以便提高混凝土的流动速度。

(5) 混凝土振捣过程。

采用高频振捣器方式进行振捣, 混凝土分层对称浇注, 振捣密实。采用垂直点振, 不得平拉。震动棒的移动距离要控制在一定范围。

(6) 脱模阶段。

(7) 养护阶段。

高强高性能混凝土水化热放的热量可能会引起环境温度突变, 进而使内层产生裂缝, 可以采取一下养护管理措施:降低混凝土人模温度;加强井筒通风降温;对所砌井壁进行喷淋洒水养护等措施。

4 结语

本项目试验研究具有重要的理论价值和工程实践意义, 可以进一步进行研究、设计、施工粘土层冻结立井井壁高强高性能混凝土, 为今后的施工提供了理论和实践依据。

参考文献

[1]朱清江.高强高性能混凝土研制及应用[M].北京:中国建祠, 工业出版社, 1999.

钢筋混凝土工作井 篇7

1 城市道路检查井存在的病害及原因分析

1.1 第一类病害

检查井的支座出现了松动以及井周围路面沥青面层开裂, 经过开井检查后发现, 大部分检查井的井筒状况良好, 只有井盖和支座均出现了松动, 同时支座下的座浆和井内抹面也出现不同程度的脱落。

1.2 第二类病害

第二类危害的发生主要是路面的不均匀沉降, 这主要是是因为井周围土基的应力要高于井基的应力, 从而造成了路面的不均匀沉降。所以得出结论这种井的用砖强度远远没有达到抵抗车辆碾压的强度, 这种砖使用的耐久性就比较差了, 这种砖用不了几年就会发生酥烂的状况。

1.3 第三类病害

井盖凸出路面。这种现象主要是因为:检查井和道路的不均匀沉降, 其中道路的沉降量大于检查井沉降量。

2 城市道路检查井存在的病害及原因分析

2.1 检查井本身材料及结构构造方面的原因

通过调查发现, 基本上所有的井筒的建筑结构都是采用砖砌体结构, 井基是采用的钢筋混凝土或者直接混凝土, 找平层采用的是水泥砂浆, 铸铁的井盖和支座, 井周路面所采用的材料与路面的材料是一样的。另外, 调查发现一些采用二灰碎石与混凝土层面这些半刚性的材料建筑的井, 由于与周围路面所使用的材料过于繁多, 所以不同材料因为力学差异的存在, 并且在一些外力环境的变化下诸如湿度、温度和车辆载荷等外力的干扰下, 这些负载的建筑材料会发生相应的应力改变, 路面材料发生变化也是显而易见的。在检查井的使用过程中出现施工材料的裂缝, 进而导致差异性沉降等道路病害的发生。

2.2 施工工艺及施工控制的原因

(1) 检查井本身地基的承载力比较差。路面上的荷载是通过检查井的井盖以及井周围传至检查井井体, 然后再通过井体作用在地基上, 也就是说路面检查井上的荷载最终是作用在检查井地基上。在城市车流量比较大的背景下就需要检查井地基保持比较高的承载力, 否则在长时间连续荷载的作用下, 地基下方的土层就会在李的作用下被压缩下沉, 从而使检查井出现整体下沉、凹陷的现象, 最终破坏了路面的平整度。

(2) 压实度不达标。这种问题表现在柔性和刚性的问题上, 主要是检查的井的刚度与周围相应路面结构的强度的统一性存在较大的差异, 这实际上市柔性与刚性的搭配不甚合理。所以一定要重视井周围回填土的压实强度, 如果这个做不好, 那么就会产生一系列的问题。在2008年下发的相关验收规范文件当中要求, 对于井周围回填土的压实度的要求有一个明确的要求, 要求井周围回填土的压实度最好与井周围道路基层的压实度实现非常的接近或者相同, 这个标准是在重型压实度的标准要求下, 回填土的压实度一定要等于或者大于95%, 但是目前的情况是在井施工的过程中往往是先把井筒已经搭建起来, 这样就会造成井和工作坑质之间的距离过于狭窄, 机械要想实现碾压, 也会非常困难, 这样机械碾压的工序就必须要绕过井来碾压, 这样就有一段距离的空间的压实情况非常不理想, 如果利用人工来夯实的话, 也不能精确的控制压实的质量, 这样就会导致回填土在使用的过程中以及后期会发生沉降的状况, 从而引起路面的下沉。

(3) 施工管理不严格。在施工的过程中由于管理方面的问题, 会出现高程控制不足及盲目压缩施工工期的现象。部分施工单位在施工的过程中, 在道路侧石砌施工完成后, 通过参照侧石的标高的方法来确定井盖的标高。这种测量方法由于忽视了道路的横向坡度, 从而使井盖标高和道路设计标高不协调。在这种情况下会导致检查井盖高出或低于路面的现象, 在使用过程中受到外部荷载冲击后会进一步导致井盖与井周围之间的不均匀沉降现象。此外, 市政道路施工中, 部分施工企业为了节省投资, 人为的压缩施工工期也是造成检查井病害的一个重要原因。对于检查井周围混凝土来说, 达到其设计的强度需要在28d以上, 如果在施工的过程只刻意赶工期, 或者工期安排不合理, 在混凝土强度不足时就进行碾压, 容易造成施工期间的破坏。另外在施工完成之养护时间不达标, 导致砌筑砂浆的强度不足等都会出现平整度的问题。

3 检查井平整度的控制和改进措施

针对上述出现检查井平整度问题的现象和原因, 应当结合施工过程中的情况和设计及施工经验, 采取以下方面的控制措施来保证检查井的质量。

3.1 保证地基有足够的承载力

一般施工中要求检查井的地基承载力不能够小于100k Pa, 所以对于施工过程只出现软土地基时不能够随意回填, 需要进行换填操作。当满足地基承载力的要求之后, 才能进行下一步的施工。

3.2 保证井周围的压实度

对于新建的道路检查井, 应当采用反开槽工艺, 其施工工艺主要要求如下:

(1) 首先要检查井施工, 先用浇筑的方式将盖板定先浇筑上, 再对井口进行覆盖, 在摊铺道路的时候, 当到达井圈顶部的时候, 结束摊铺, 而后对井圈进行反开槽和现场浇筑, 并且相应地将井支座安装上去。 (2) 反开槽回填的材料应当和道路路面结构保持一致, 其压实度应当达到97%。 (3) 井圈安放前要先校正标高, 然后在盖板上抹1︰2比例的水泥砂浆进行调平。

3.3 加强施工过程中的管理

对施工过程进行全方位全过程的管理, 严格地按照技术要求对施工工程进行监督管理。在道路施工前要对设计进行解读, 全方位地做好测量工作, 特别是要对高程测量要严格。另外在施工的过程中, 要机动灵活的对路面的横坡度和路面的纵坡度进行把握, 并且根据这两点对井圈的高程进行参考调整。在安装的过程中最好采用十字线安装法, 这样可以避免施工过程中产生的平整度偏差。对于施工进度的把握要做合理, 避免压缩工期的现象发生, 在施工质量上, 一定要保证井周围的砂浆强度要满足设计要求的90%以上, 这样就可以避免产生开裂的状况。

4 结语

本文主要围绕城市道路机动车道检查井中的平整度问题, 对于检查井存在井周边路面开裂、凹陷或凸出等现象。通过分析检查井周围沥青混凝土平整度病害的具体原因, 通过采用合理的施工工艺, 加强检查井施工中管理等措施, 有效解决了检查井周围存在的平整度病害, 对于完善城市道路基础设施具有主要意义。

摘要：检查井是管线系统和城市道路的重要组成部分, 近年来城市道路出现开裂、沉降、波浪等病害的的频率愈加频繁, 其中城市道路检查井井周沥青混凝土沉降以对井周平整度造成了严重破坏, 此病害严重影响了乘车的舒适性、安全性和道路美观耐久性, 大大缩短了道路的使用周期, 本文通过对造成此病害原因的分析, 就其防护措施提出了自己的见解。