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1.泥石流對鐵路橋梁工程的危害性分析
泥石流由黃土、粘土、松散巖石碎屑等摻合形成,在降水、降雪、融雪、地震等外界因素的誘發下,沿著坡面或者溝槽流動,形成比洪水密度還要大的特殊洪流,屬于一種不良的物理地質現象,對環境具有極大的破壞力。泥石流具有明顯的災害性,一旦發生,既有可能造成大規模的經濟損失和人員傷亡。而我國屬于泥石流分布最為廣泛的國家,泥石流破壞力極大,堵塞、淤理、沖刷、撞擊橋梁構造物,造成直接的破壞,譬如堵塞涵洞和沖毀橋面。幾十年來,我國鐵路橋梁頻繁受到泥石流的破壞,據不完全統計,2012年我國10余省被沖毀的橋梁945座,橋梁涵洞13420座,而且呈逐年上升的趨勢。2013年7月10日,四川汶川連續遭遇強降雨,國道213線發生十多處泥石流災害,部分道路路基受損嚴重,泥石流垮塌方量在4000余立方以上有6處,其中最嚴重的是發生在國道213線(草坡3號橋)處,草坡3號橋已經被岷江河水沖斷垮塌。草坡4號橋也被泥石流阻斷,上漲的岷江河水已經形成堰塞湖。由此可見,泥石流對鐵路橋梁工程具有極大的危害性,我們應該結合泥石流發生的特點,以及找出鐵路橋梁工程抵抗泥石流的薄弱之處,針對性采取災害的治理措施,進一步提高鐵路橋梁工程抵抗泥石流災害的能力。
2.鐵路橋梁工程泥石流災害的治理措施
在修建鐵路橋梁的時候,橋梁位置的合理選擇,是合理避開泥石流侵害的最好方式,同時還需要布置好鐵路橋梁橋墩、基礎、橋梁孔跨、橋梁凈空與梁式、橋梁墩臺、橋頭等部位,提高橋梁整體抵御泥石流災害的能力。
2.1橋梁位置的選擇
泥石流流通區和堆積區的橋位布置,是合理避開泥石流侵害的奏效措施。泥石流流通區的橋址,應該正交于流通區域的河勢和流向,將斜交角控制在10-20°范圍內;在溝道順直的位置,主流比較穩定,而且沒有上游和下游的急彎;接近隧道位置的橋位,需要考慮橋梁和隧道的結合,橋梁下方要留出足夠的凈空,以防止泥石流堵塞隧道。泥石流堆積區的橋址,該位置的泥石流溝道不明顯,而且水泥分散,存在嚴重的漫流淤積現象,橋梁適合分散設置,同時結合泥石流溝道的水文特征、泥沙特征、沖淤特征等,對泥石流流量進行設計,考慮是否設置見溝橋梁或者并溝橋梁,采用開挖溝床的方法,滿足橋梁下方虛擬凈空的做法,同時在具有較好排導條件的位置,集中設置橋梁。
2.2橋墩墩臺與基礎
鐵路橋梁的泥石流溝設計,要求有利于泥石流排泄,同時防止泥石流對墩臺的撞擊和對基礎的沖刷,為此,我們需要加強墩臺和基礎的抗撞擊與抗沖刷能力:首先是墩臺,治理泥石流時,鐵路橋梁橋墩應該適當減少,并且不允許采用輕型的橋墩,而應該盡量選擇圓端型或者圓形的實體橋墩,這種類型的橋墩能夠分散泥石流的流向,從而緩沖產生的沖擊力。橋墩的迎水面則要具備整體性的強度,同時具有較佳的耐磨性,如果不能夠抵御泥石流的沖擊力,則要求在設計泥石流主線橋墩時,檢算泥石流的沖擊力。其次是基礎,在沒有完成累積性淤積之前,鐵路橋梁仍然存在被泥石流集中沖刷的風險,而橋梁基礎首當其沖。在山麓區域的泥石流橋梁基礎,要考慮到主河的沖刷和銹蝕,同時控制泥石流橋基受到的一次性揭底沖刷。如果橋梁處于泥石流堆積扇的扇緣,則要防止橋墩基礎跌落到主河床當中,筆者認為應該根據河床的床面和水流,計算出橋梁基礎的沖刷深度。除此之外,鐵路橋梁在設計V型槽排泄泥石流的時候,要綜合考慮沖刷和淤積的作用。再次是沖起爬高,在設計鐵路橋梁橋墩的時候,需要綜合考慮泥石流在受到阻擋后所產生的沖起爬高,否則沖擊物可能沖上橋面,從而造成交通堵塞。關于沖起爬高的計算,要求綜合泥石流的設計流速、自由落體加速度、動能改正系數等進行計算。最后是導流堤斜流沖高,泥石流導流堤壩和束流堤壩,是在鐵路橋梁和泥石流相交之后,防止由于軸線與泥石流流向不平行而產生的局部沖高。其中斜流在導流堤壩邊坡上的局部沖高值,需要綜合沖向導流堤的水流或者股流平均流速、導流堤的邊坡坡度、流向與導流堤邊坡上水邊線形成平面夾角、自由落體加速度等進行計算。
2.3其他措施
除了以上的鐵路橋梁選址和鐵路橋梁墩臺、基礎的治理泥石流措施,橋梁孔跨、橋梁凈空與梁式、橋梁墩臺、橋頭等部位同樣需要強化抵抗泥石流災害的能力。首先是鐵路橋梁孔跨,根據泥石流的流勢,以及結合鐵路橋梁的位置的地形、地質、河相等因素,在較為穩定的流通區溝道內,設置壓縮河床,但該位置不能伸直橋墩,而且盡量采用單孔的主溝,減少泥石流的強大沖擊危害。在山麓區域的泥石流堆積扇孔跨,要求參照地形和溝槽寬度,在泥石流頻繁運動的位置設置橋梁,而且不能夠在主流位置設置橋墩,最好采用大跨跨過,孔跨需要分清流量、流勢和流向。而山前區域的泥石流堆積扇孔跨主流不穩定,因此要根據泥石流常年的流水寬度確定橋梁長度,并且控制泥石流的壓縮度。其次是鐵路橋梁凈空與梁式,鐵路橋梁凈空設計的原則是“寧高勿低”,梁底最低的標高是溝底地面下平均標高、百年一遇泥石流水深、設計時限內的河床淤積高、泥位彎道外側超高值、泥石流受阻沖起爬高值、橋梁安全高的總和。鐵路橋梁的凈空高度控制條件則包括設計年限河床累計淤積高度、凈空受一次性極限最大淤積高、泥石流出口主河流河床上漲時橋下淤積值、泥石流淤積值等。至于梁式的選擇,則是在盡可能爭取受泥石流控制橋下凈空的條件下,選擇能夠低高度鋼筋混凝土梁。再次是鐵路橋梁墩臺,墩臺采用直接防護的方式,從防護作用的特點出發,因地制宜地選擇合適形式。常見的鐵路橋梁墩臺防護形式如下:石籠或板樁防護,采用竹子、鋼筋等制成石籠護基,并砌筑板樁圍堰,但需要控制樁頂面標高;水泥混凝土預制塊防護,在河床承載出現不穩定狀態的時候,如果鐵路橋梁基礎的埋置深度比較淺,適宜采用平面防護的方式,采用鋪筑水泥混凝土防護的方法,在河床整個寬度內進行;塊石片石防護,采用雙層或者單層的塊石,清除河床淤泥雜物之后,填充砂礫并夯實后,再進行砌石處理;橋墩拋石防護,在深水墩臺,將石塊拋到墩臺四周的坑內,并在填滿河床面之后,就能夠防止水流的正面沖刷;板樁墩頭的防護,適用于土質變遷性的河段,采用板樁進行墩頭防護,并盡量埋置在沖刷線以下,做成單向斜口的形式,以及控制板樁入土嵌制的深度。
3.結束語
綜上所述,泥石流由黃土、粘土、松散巖石碎屑等摻合形成,在降水、降雪、融雪、地震等外界因素的誘發下,沿著坡面或者溝槽流動,形成比洪水密度還要大的特殊洪流,屬于一種不良的物理地質現象,對環境具有極大的破壞力。幾十年來,我國鐵路橋梁頻繁受到泥石流的破壞。為此,我們需要在修建鐵路橋梁的時候,橋梁位置的合理選擇,是合理避開泥石流侵害的最好方式,同時還需要布置好橋梁橋墩、基礎、橋梁孔跨、橋梁凈空與梁式、橋梁墩臺、橋頭等部位,提
高橋梁整體抵御泥石流災害的能力,提高鐵路橋梁工程的安全水平。
參考文獻
鐵路為當今社會與經濟發展做出了不可磨滅的貢獻,它具有經濟、安全、運輸量大、節能高效等優點。橋梁工程作為鐵路的基礎,對鐵路建設有著十分重要的意義。好的鐵路橋梁工程質量需要經過嚴謹的施工,才能保證在投入運行階段保持良好性能。
1鐵路橋梁的定義
鐵路在修建過程中,經常需要跨過山谷、河流、峽谷,以及為不影響生態環境或者為實現鐵路間的立體交叉而修建的構筑物。
2鐵路橋梁工程的施工工藝
鐵路橋梁工程施工工藝流程為:樁位鉆孔施工承臺施工墩身施工支持墊石施工架梁、現澆梁施工橋面施工軌道施工。本文將著重介紹樁位鉆孔、承臺及墩身的施工工藝流程。
2.1樁位鉆孔施工工藝
樁位鉆孔的施工工藝流程為:場地平整、測量放線護筒埋設鉆機就位鉆孔第一次清孔鋼筋籠吊裝、安放第二次清孔砼澆筑。在進行樁位鉆孔施工時,需要在以下方面加以嚴格控制:
(1)在進行場地平整時,若場地情況良好,將場地平整壓實即可;若場處于淺水灘、淤泥等場地情況較差的地區時,則需要進行圍堰搭設工作平臺;若場地處于深水區等復雜的地質環境下時,則需要搭設鋼平臺或者采用其它技術措施;
(2)在進行護筒埋設時,首先根據當前地質環境條件確定采用的鉆孔機械。護筒埋設完成后,使用全站儀等儀器對護筒位置、標高校驗,確保在規范要求的誤差之內。若場地處于容易塌孔的沼澤地、海岸線、河口等涉水地區,可以考慮使用雙護筒埋設造孔;
(3)鉆機鉆孔時,若地質條件不允許容易出現塌孔時,應進行泥漿護壁,此外泥漿護壁還可以用于循環清孔。泥漿在陸地上拌勻后,使用機械倒入樁孔中,并用鉆機攪拌30-40分鐘后進行清孔,成孔待灌注時間不超過8小時。使用測量繩每隔10-20分鐘對孔深進行測量3-4次,確保沉渣厚度小于20cm;
(4)鋼筋籠制作場地與安裝場地需要運輸,運輸過程中應防止較大震動、顛簸,避免成品的鋼筋籠造成變形,嚴格按規范及圖紙要求完成鋼筋籠的孔內對接。鋼筋籠吊裝完成后,在鋼筋籠四周焊接鋼筋彎鉤掛在護筒上,防止鋼筋籠在砼澆筑時因各種原因下沉;
(5)砼澆筑通常采用導管澆筑法,砼澆筑前,對導管進行試拼,檢查接口連接是否嚴密牢固,使用前進行過球、水密及承壓試驗;在導管上端連接混凝土漏斗,其容量必須滿足儲存首批混凝土數量的要求。開始灌注時,在漏斗下口設置封閉閥,當漏斗箱內儲足首批灌注的混凝土數量時,打開封閉閥使混凝土猝然落下,迅速落至孔底并把導管裹住;混凝土的灌注連續進行,澆筑時經常起動導管,使混凝土保持足夠的流動性。當導管底埋置于混凝土的深度達3m左右,或導管中混凝土落不下去時,開始將導管提升和拆除,提升后導管的埋深不小于2m且不大于6m。
2.2承臺施工工藝
承臺施工工藝流程為:測量放線承臺開挖樁頭破除承臺墊層施工承臺鋼筋、模板安裝砼澆筑及養護。在進行樁位鉆孔施工時,需要在以下方面加以嚴格控制:
(1)承臺施工前要對樁基進行檢測。按照我國《建筑樁基檢測技術規范》(JGJ106-2014)的規定,樁基檢測的方法主要有鉆芯法、靜載試驗、高應變法、低應變法、聲波透射法等幾種。在樁基檢驗驗收合格后方可進行下一道工序;
(2)樁位破除時,若事先預留了嵌入承臺的鋼筋接茬,則可以直接進行下一步的承臺施工;若因施工條件限制事先未能留出鋼筋接茬,則要使用電鎬等設備鑿除與平臺搭接的樁頭位置鋼筋外包裹的砼,確保鋼筋全部露出;
(3)承臺模板通常采用組合鋼模板。在安裝前需對模板進行除銹、涂刷隔離劑等。在砼施工前需對模板進行驗收,確保模板的垂直度、平整度等誤差符合規范要求;
(4)鋼筋、模板經過驗收合格后進行砼的施工。砼施工時應配合正確的振搗,不正確的振搗方式能使混凝土面層開裂,或者過度振搗造成混凝土的離析。在凝土澆筑完成后要積極做好二次振搗混,確保混凝土在模具內振搗密實。澆筑完成后積極進行二次抹面,確保砼的施工質量。
2.3墩身施工工藝
墩身的施工工藝流程為:墩身內承臺鑿毛鋼筋安裝綜合接地安裝和檢測模板拼裝砼澆筑及養護。在進行墩身施工時,需要在以下方面加以嚴格控制:
(1)墩身鋼筋安裝時,需預先埋設吊籃預埋件。鋼筋安裝完成后,采取纜繩加固措施,將墩身鋼筋骨架固定,防止風等荷載導致其變形、倒塌;
(2)墩身的接地端子通過專用接地鋼筋直接引上至頂帽頂面,接地鋼筋應做好明顯標識。為了防止因砼澆筑造成端子堵塞從而造成接地困難,需要在接地端子安裝完成之后,要用柔軟物如棉紗等堵塞,并塑料蓋等配合封堵。在安裝完之后進行檢驗時,確保每一點的接地電阻小于等于1Ω;
(3)砼在澆筑前應對其塌落度、引氣劑含量等進行檢測,滿足要求之后方可進行澆筑。澆筑方式采用泵送或者吊機吊罐入倉。
3加強施工質量控制
在鐵路橋梁的建設和使用時,若出現質量問題,輕微的可能會影響結構的使用安全,嚴重的會危害人們的財產和生命安全。同時質量問題還會影響橋梁的使用壽命、增加維修費用,會造成嚴重的浪費人力、財力、物力,給國家經濟帶來不良影響。所以要在橋梁施工的各個階段加強施工質量控制,從設計抓起,在施工、保養方面注重控制,采取事前、事中、事后三方面控制各階段的施工質量,確保項目施工質量目標的實現。
4總結
鐵路橋梁的施工工藝并不復雜,現有的施工技術相對成熟,但需要積極探討出優秀的新技術、新工藝應用進來取代現有的工藝。隨著我國經濟的快速發展,鐵路工程的投資規模和建設規模將會繼續增大,這就需要更高的技術標準,為人民、為國家創造出更優秀的精品工程。
參考文獻
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目前,我國橋梁重建輕養,加固維修技術尚不成熟、不系統,理論分析仍停留在新建橋梁的理論水平上。2004年交通部頒布的《公路橋涵養護規范》JTG H112004和2008年8月,交通部頒布的《公路橋梁加固設計規范》(JTG/T J22-2008) 和《公路橋梁加固施工技術規范》(JTG/T J23-2008),將我國橋梁的損傷評定分類和加固維修的設計和維修加固技術納入了規范化管理。
1 橋梁維修加固原則
1.1 根據不同橋梁的結構和材料特點,在成本可控的前提下,采用不同的加固維修方法,更換或修復損壞的橋梁構件,使橋梁整體恢復到原有的設計承載能力,保證橋梁的設計使用壽命。
1.2 對一些通過加固維修不能恢復原有設計承載能力但又必須繼續使用的橋梁,要確定好加固后橋梁的實際荷載等級和橋梁的剩余使用壽命。
1.3 一般情況,不宜通過橋梁加固提高原有橋梁的設計承載能力;也不宜通過橋梁加固改變橋梁的結構受力體系。
1.4 用于橋梁加固維修的材料必須通過國家權威檢測機構檢測認證、各項性能指標滿足現行規范和設計要求。
2 橋梁加固維修的常用技術
2.1 主動加固技術
方法:施加預應力、改變結構體系等,改變結構原有的受力行為。
特點:改善橋梁恒載的內力分配,增加全橋剛度,閉合裂縫,并調整變形。
涉及因素:結構原有內力的狀況、原橋的施工工藝、混凝土的強度、預應力的損失、支座型式、加固的工藝等效果:方法得當可有效的改變結構損傷狀況;方法失誤可加重損傷,甚至垮塌。
2.1.1 施加梁體外預應力加固
施加梁體外預應力加固可以較好的提高梁體的抗彎截面模量、減小梁體繞度、減小受拉區梁體裂縫、從而調整原結構的受力狀況,提高剛度及抗裂性。由于自重增加小,減小了對墩臺及基礎受力狀況的影響,可節省對墩臺及基礎的加固量。適用性:可在不限制通行的條件下進行加固施工,既可作為橋梁通過重車的臨時加固手段,也可作為永久提高承載能力的措施。
施工工藝流程為:施工準備放樣確定轉向塊、錨固塊的位置鉆孔、種植鋼筋綁扎鋼筋、預應力孔道、立模澆筑混凝土穿索、張拉、錨固梁體病害修復清理場地,竣工驗收。
2.1.2 增加隔板加固
增加橫隔板加固可以明顯改善T型梁橋鉸縫開裂病害,防止病害擴展。
優點:不影響橋下凈空,對原橋景觀基本無改變。
適用性:適用于因橫向聯系較差而降低承載力的橋梁上部結構。
增加橫隔板加固只是將相對集中的荷載進行了分散,對橋梁整體承載能力并無實質性的提高。加固效果并不明顯,需配合其他方法同時進行。
施工工藝流程為:搭設支架確定新增橫隔板位置混凝土表面清理、鑿毛探測梁體鋼筋位置鉆孔、植筋連接橫隔板主筋、綁扎箍筋吊模灌注砼及養生預應力張拉、錨固。
2.1.3 加大橋面鋪裝鋼筋
采用加大橋面鋪裝鋼筋直徑的方法對絞縫開裂病害進行修補,是基于原橋面鋪裝鋼筋網設計直徑過小或網格過大,或由于施工質量原因造成的絞縫開裂病害而進行的維修方法。該方法全部在橋面施工,要求中斷至少半幅交通。
適用性:適用于允許中斷交通的小跨徑T梁或板梁橋。
優缺點:施工時橋上交通受阻,不允許中斷交通的橋梁不宜采用;將增加結構自重產生的彎矩,結構的承載力提高不顯著。
施工工藝流程:交通管制破碎拆除原橋面鋪裝層結合面處理種植鋼筋鋪設橋面鋪裝鋼筋網澆筑橋面砼澆筑橋面其它鋪裝層和恢復完成加固施工恢復交。
2.1.4 增大截面與配筋加固
增大截面與配筋加固法一般采用在梁底面或側面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,從而達到提高橋梁承載能力的目的。適用性:適用于橋下凈空較高,允許增加主梁高度的情況。
優缺點:加固效果比較明顯,但施工工藝復雜,技術要求較高。對橋下凈空限制的橋梁不適用。
施工工藝流程:施工準備混凝土表面清理鉆孔種植錨筋綁扎補強層鋼筋網澆筑(噴射)補強層混凝土竣工驗收。
2.1.5 擴大基礎加固
擴大基礎加固的主要內容為增大基礎的受力面積來提高橋梁基礎的承載力,防止橋梁基礎進一步沉降。擴大基礎加固對原基礎基本不影響,施工安全性較高。施工工藝流程:施工準備基礎開挖原基礎混凝土病害及表面處理鉆孔、種植錨筋綁扎新增基礎混凝土鋼筋立模澆筑新增基礎混凝土基坑回填、完成加固施工
2.2 被動加固技術
方法:主要是裂縫修補、粘貼碳纖維、鋼板、補強普通鋼筋等。
特點:不改變結構的恒載內力狀況,方法靈活,可根據裂縫的位置方向隨意設置。
作用:控制裂縫進一步開展,提高橋梁承載能力。
缺點:對已存在的裂縫需壓漿封閉后再進行被動加固。適用范圍:多適用于在恒載作用下承載力滿足要求但活載作用下承載力不滿足的情況,在中小橋和大橋進行加固時常采用。
2.2.1 修補裂縫
施工前應詳細檢查裂縫的走向、分布、縫寬及深度,數量,并進行分類、標記和記錄,根據裂縫寬度,主要采取以下兩種施工方法。
1)表面封閉法,其施工工藝:清理混凝土表面(打磨)涂刷裂縫修補膠。
2)自動低壓灌注法(壁可法):施工工藝流程:清理混凝土表面安裝注入座封閉裂縫外口灌注材料稱量并拌和嚴格按程序注膠注漿質量檢驗表面清理、涂裝。
2.2.2 粘帖纖維復合材料
粘貼纖維復合材料的加固方法是利用符合現行國家標準的《定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》(GB/T3354)中各項力學性能指標的纖維片材(或布),通過同樣滿足要求的粘結材料與混凝土結構結合緊密,剪力順利傳遞而共同工作,提高混凝土結構的受力性能。
施工工藝流程:搭設支架砼基底處理涂底膠涂找平膠找平粘貼面粘貼纖維復合材料自檢粘貼質量自然養護、表面涂裝檢查驗收。
2.2.3 粘貼鋼板加固
粘貼鋼板加固作用與粘貼碳纖維布的加固作用類似。粘貼鋼板施工需待混凝土缺陷修補、裂縫修補完成后進行。
施工工藝流程:鋼板制作及砼表面處理砼粘貼面種植錨筋鋼板配套打孔并試配配置鋼板膠并涂覆與鋼板、砼粘貼面貼合鋼板至砼粘貼面加壓錨固粘貼質量檢驗表面涂裝。
2.3 關于部分常用加固方法的探討
閘壩上部橋梁現澆砼模板支撐常規施工方法采用滿堂鋼管架,這種施工方法不僅需要大量的鋼材、鋼管,還要大量的人員進行搭設與拆除,耗時長,特別在汛期施工一旦出現超標準洪水導致基坑過水,所搭設的滿堂鋼管架會產生變形,甚至被洪水沖毀,對上部橋梁施工將產生結構性的破壞,給工程施工帶來潛在的風險。
1工程布置
某水電站進水口工作橋標準斷面如圖1示,基本參數如下:橋面寬度4.5 m,梁高1.1 m,梁面板厚15 cm,3根主梁呈T型結構。工作橋凈跨9.2 m,梁端伸入墩頭0.7 m。
2施工方案
上部橋梁模板支撐結構為了避免從底板搭設滿堂鋼管架至梁底,采用事先在兩側閘墩上預埋工字鋼(槽鋼),通過在預埋閘墩上的工字鋼(槽鋼)架立工字鋼(槽鋼)梁形成現澆砼梁模板的支撐結構。所用鋼材的規格、型號、數量結合施工現場現有的材料和根據上部橋梁的結構尺寸及跨度通過結構計算后確定,選擇鋼材的原則是可重復利用和回收利用,以減少施工成本。
3施工工藝流程及操作要點
3.1施工工藝流程
施工工藝流程如下:閘墩上預埋工字鋼(槽鋼)架立工字鋼(槽鋼)梁工字鋼(槽鋼)梁支撐、加固現澆砼橋梁模板安裝。
3.2材料選擇
根據工作經驗及施工現場現有的鋼材材料,本工程模板安裝支撐結構所用的工字鋼(槽鋼)規格型號如下:閘墩預埋件采用Iα20槽鋼,工字鋼梁采用Iα36工字鋼。
3.3工作橋梁起拱高度確定
為了確定工作橋梁立模時的起拱高度,先計算出工字鋼梁在荷載作用下鋼梁的撓度(鋼梁彈性模量E取值2.1×105 N/mm2):說明在荷載作用下,工字鋼梁中間部位最大彎曲值為40.7 mm,工作橋梁起拱按3/1 000考慮,故立模時,工作橋梁起拱值為:40.7+9 200×3/1 000=68.3 mm,取起拱值70 mm。
3.4工作橋支撐結構施工說明
3.4.1確定槽鋼預埋
預埋槽鋼位置盡可能布置在工作橋主梁下方,本工程每側閘墩布置3根槽鋼,外側槽鋼布置在主梁下方,中間槽鋼布置在兩外側槽鋼中間,工作橋布置在閘墩上部結構牛腿上,梁底高程為148.4 m,閘墩牛腿在147.0 m呈1:1斜向下游,為保證上游面槽鋼預埋在閘墩內有一定的砼厚度,上游面槽鋼預埋在147.0 m,距墩頭65 cm,槽鋼預埋間距145 cm,槽鋼埋入墩內150 cm,外露50 cm。
3.4.2工字鋼梁布置與安裝
為了便于工字鋼梁安裝與加固,先在槽鋼上架立一根Iα36工字鋼(簡稱橫向工字鋼),橫向工字鋼緊靠閘墩并與槽鋼焊牢加固,最后將Iα36工字鋼(簡稱縱向工字鋼)架立在橫向工字鋼上形成工字鋼梁支撐結構,經計算共需4根縱向工字鋼,上游側工字鋼距墩頭65 cm,即在主梁底部,下游側距橋面端部85cm,中間兩根工字鋼按100 cm間距等分布置。因縱、橫向工字鋼安裝均為高空作業,施工場地狹小,且單根重量達到552 kg(縱向工字鋼),需要借助其他施工設備才能安裝。本工程吊裝設備有塔機,采用塔機吊就位后人工調整安裝位置并加以支撐加固。
3.4.3梁底鋼管架安裝
在縱向工字鋼面層上搭設鋼管架是為了工字鋼穩定加固,同時也是為了搭設整個支撐鋼架結構的安全防護措施。工字鋼梁的穩定加固如果采用鋼板或型鋼焊接加固,一是不利于拆除,再者不利于回收再利用。在工字鋼梁頂面、底面和豎向用鋼管進行加固,使工字鋼梁和鋼管架形成一個整體,以保證其穩定性。
3.4.4工作橋模板安裝
在縱向工字鋼梁上鋪設10 cm×10 cm方木,間距50 cm,并用短方木調整梁底和梁面板模高度并進行加固,梁底模板安裝按要求進行起拱,通過計算,梁跨中最大起拱值為70 mm,即跨中底梁模板將墊高70 mm,往兩側起拱值按線性分布進行計算。
3.4.5工字鋼拆除施工
在工作橋砼強度達100%后方可進行梁底模板拆除,先拆除梁底豎向支撐方木及鋼管架和工字鋼的支撐加固結構,然后逐一拆除工字鋼。工字鋼的拆除與安裝一樣需要借助其他施工設備,拆除過程中作好安全防范措施,確保施工安全。
3.5質量控制
3.5.1原材料質量控制
所選用的槽鋼、工字鋼為國家定型產品,規格、型號符合規范要求,槽鋼、工字鋼不扭曲、不變形、不銹蝕。鋼管為國標產品,管徑、管壁厚度符合規范要求。所選用的方木為標準規格50 mm×50 mm、50mm×100 mm和100 mm×100 mm,方木材質為杉木或松木,不腐蝕變形。
3.5.2施工過程質量控制
(1)資源控制。開工前,由專業人員編寫專項作業指導書,作業隊必須及時上報本單項工程施工操作的責任人、施工技術人員及操作人員的分工及崗位職責情況,檢查作業人員培訓情況,并且按照要求配置所需施工設備,做好技術交底工作,使現場施工人員掌握本工法的工藝流程和操作要點。
(2)鋼結構支撐加固。通過計算已確定鋼結構支撐所用槽鋼和工字鋼的型號和數量,由于槽鋼和工字鋼為獨體的鋼性體,必須通過一定的構件連接或焊接使之成為整體,增加結構的承載力,當工字鋼在受力后局部失穩產生變形,將導致整座橋梁結構變形甚至產生破壞,將會造成嚴重的后果,所以必須加強鋼結構的支撐加固。橫向工字鋼與槽鋼之間的連接和縱、橫向工字鋼之間連接采用鋼管加鎖扣連接,也可用鋼板焊接連接,但焊接連接不易拆除且對工字鋼表面產生破壞,不利于回收利用。縱向工字鋼之間加固可利用鋼管架將工字鋼梁連成整體,防止工字鋼受力產生扭曲變形。
(3)梁跨中起拱控制。經計算本工程工字鋼梁受力后產生撓度為40.7 mm,工作橋梁起拱按3/1000考慮,故工作橋梁起拱值取70 mm(見計算說明),說明工作橋梁底模安裝時跨中將墊高70 mm,當砼澆筑完成工字鋼梁受力向下彎曲后工作橋仍有29.3mm起拱。梁的起拱值按跨中70 mm往兩端部呈線性分布,即梁的1/2處起拱70 mm,1/4位置起拱35mm,1/8位置起拱17.5 mm,以此類推。在工作橋模板安裝過程中,必須把跨中起拱當作一個重要參數來控制,這將關系到工作橋梁能否正常使用。
中圖分類號:K928文獻標識碼: A
橋面壓實是橋面施工建設過程中的最后環節,壓實質量直接影響整個橋梁質量。必須嚴格控制橋梁壓實施工工藝,結合橋梁建設過程中的技術特點,不斷優化壓實施工工藝,進一步提升橋梁質量。
一、振蕩壓實技術
水平振動是振蕩壓實的原理,通過激發物體(橋梁)受交變力矩的作用,產生周期性扭振。振動體通過產生靜壓,促使壓實材料在力的(靜壓)作用下受到水平的擾動力,壓實材料會在這種力的作用下產生滑動現象,材料由此被壓實。
振蕩壓實機是實施靜壓力的主要載體。傳統的激振力由縱向力輸出轉化為橫向力輸出,這樣做的優點是:能保證被壓材料始終與壓路機鋼輪連接,振蕩過程兩者的揉搓作用會作用在被壓材料上面,進而產生持續不斷的動力,能夠降低壓實頻次,提高壓實效率。在傳統施工中,混合料表面易出現推移、裂縫等現象,振蕩壓實技術通過保證被壓材料與壓路機鋼輪的連接,有效避免這一現象發生。同時,振蕩壓實過程的揉搓力能夠持續作用在瀝青混凝土上,并保證瀝青混凝土受力均勻,進一步提高橋梁路面質量。并且增強橋面的穩定性,強化了橋梁的滲水作用,提高了防水能力。
振蕩壓實具有陡峭的壓實曲線,這一點是振動壓實所不具備的。碾壓是振蕩施工作業中的主要方式,這種方式中,設備不必和地面分離,降低施工對橋梁的主體架構的振動,能夠在鋪設混凝土橋面施工中收到良好的壓實效果。
二、振蕩壓實技術的優化與應用
1、工藝優化措施
(1)調整松鋪后碾壓的方式。在施工過程中,要求施工人員根據實際生產情況進行工藝優化調整。例如,項目工程所處的自然環境不同,橋面所使用的防水材料也存在差異,此時要根據防水材料性質與鋪裝層中混合瀝青材料配比設置調整碾壓方式,可優先使用膠輪碾壓或鋼輪靜壓方式。若瀝青混合材料松鋪后易推移就要先使用膠輪,在通常情況下,大部分工程都可優先采用鋼輪靜壓進行碾壓。
(2)以耐久性、舒適性為參考,并結合經濟性的要求選擇最佳壓實方案。例如在傳統施工中,當壓實質量為8噸、壓實遍數為4遍、壓實速度為5km/h時,橋梁的舒適性與耐久性就會顯著提高,施工過程的方便性、經濟性得到顯著體現。
(3)在普通橋面鋪設中,松鋪密度低于80%。因此可先使用鋼輪碾壓而增加瀝青混合材料壓實度,為整個橋面形成支撐結構。該結構可有效避免在實施壓實振蕩過程中,瀝青混凝土出現推擠、滑移現象。在靜壓作用下,混合材料能夠按照既定的順序實現重排,并且效果更好。在高溫情況下,壓實能保證混合材料達到預期的密實狀態。揉搓作用能消除因碾壓失誤而產生的表面推移、裂縫現象,鋼輪最后的靜用于消除表層痕跡,提高橋面的平整度、密實度。
2、振蕩壓實工藝的優化應用
(1)壓實工藝
在我國南方某段公路橋面鋪設瀝青混凝土時,為保證碾壓過程中瀝青混合材料時刻處于高溫狀態,施工方采用這種方式對壓實材料進行持續性的碾壓工藝的振蕩壓實技術。工藝流程見表1。
表1 工藝流程
施工方按照上述步驟進行循環壓實,循環碾壓次數可控制在2-6次之間(若碾壓過程中出現外力影響而導致碾壓出現偏差,可在提高1-2次碾壓次數)。
(2)振蕩壓實工藝的技術要點
①橋面混合材料壓實過程應該遵循下列原則,分別為:慢壓、低幅、緊跟、高頻。既要保證壓實速度,也要控制各個工序之間的協作流程,碾壓過程中要盡量避免出現停留、停頓現象,材料攤鋪之后要立即碾壓。
②要嚴格控制壓實速度。經過權威資料報道,為保證瀝青混合料壓實過程中顆粒能達到無間隙效果,必須改變振蕩壓路機的激振偏心塊振蕩頻次,通常情況下,激振偏心塊振蕩頻次應大于等于3次。根據施工過程中混合料與壓輪接觸弧長的長度判斷振蕩頻次,在壓實過程中,壓輪每前進3-3.5cm就要振蕩一次。
③碾壓過程要控制長度。壓路機從開始工作到停止振動這一過程中大約存在一個5秒的過渡時期。然而在實際建筑生產過程中,在考慮機械工作能力的同時,也要考慮整體工程進度、工程資金使用情況等要素。大部分工程隊伍為提升工作效率,都存在機械超負荷運轉的現象,因此過渡時間都存在不同層次的減少。同時,碾壓的實際時間應大于25秒;根據碾壓速度計算碾壓長度,計算結果為:碾壓長度必須大于等于28m。因此,在實際施工建設過程中,不但要考慮施工地區天氣狀況與施工初壓、終了溫度之外,還有考慮混合料厚度、碾壓長度、設備工作能力等因素的影響。
④采用無核密度儀測量壓實度,根據工程前期測量得到的瀝青混凝土路面的數據進行分析,得到結論(見表2)。
表2 壓實次數與壓實度的關系
壓實次數 鋼輪壓實2遍 振蕩壓實1遍 振蕩壓實2遍 振蕩壓實3遍 振蕩壓實4遍
壓實度(%) 90.28 91.76 92.13 94.59 97.66
壓實增長度 - 1.48 0.37 2.46 3.07
從上述結果來看,振蕩施工工藝具有明顯的工藝優勢,主要體現在以下幾方面:
(1)施工過程中壓路機鋼輪對橋面的作用較小,避免混合材料表層出現波紋;(2)壓實過程中產生的橫向力有效避免混凝土瀝青表層被擊碎;(3)壓實效果好,對橋梁整體結構影響小。
結束語
從上文研究中可發現,振蕩技術能有效提升橋梁瀝青混凝土路面鋪設層的壓實層度,其施工工藝、技術要點都滿足現階段橋梁施工的要求。因此在振蕩技術應用過程中,可從壓實質量、壓實速度、壓實變數三方面控制,避免橋梁出現裂縫,提高橋梁耐久性。隨著振蕩壓實技術工藝的應用與發展,壓實技術會在未來瀝青路面建設中發揮著重要作用,因此加強對橋梁振蕩壓實施工工藝的討論有較高的實際意義。
參考文獻
[1]王演兵.橋梁振蕩壓實施工工藝優化研究[J].交通世界(橋梁隧道),2013,1(11):159-163.
0 引言
橋面鋪裝層作為橋梁的“面子”工程,不僅影響著橋梁的耐久性、安全性和實用性,還影響著橋梁的美觀性和舒適性等。
1 公路橋梁橋面鋪裝層的基本特性
公路橋梁橋面鋪裝層通常由水泥或瀝青混凝土面層、混凝土找平層和防水層三部分組成。其中,橋面水泥或瀝青混凝土面層與道路運行車輛直接接觸,具有較好的耐磨性、抗滑性、變形性、防滲性、抗裂性和熱穩定性等,其常采用1~2層密級配的瀝青混凝土,厚度約5~8cm;混凝土找平層通過使基面保持平整便于防水層的施工,它通常采用水泥混凝土;橋面防水層對橋梁路面的抗滲性起著關鍵作用,它通常采用改性瀝青防水材料,厚度約0.3~0.8cm,防水層材料具有較高的抗拉強度、低溫抗裂性、耐高溫性和不透水性等,可以適應橋梁的受力狀況和外界環境溫度變化的影響。
公路橋梁橋面鋪裝層可以減輕車輛的輪胎或者履帶等對行車道橋面板的直接磨耗,通過承受和傳遞橋面車輪的荷載,對車輛輪重的集中荷載起分布作用[4];由于其直接承受外界雨水、陽光等自然環境因素的影響,可以使橋梁結構內部的混凝土和鋼筋免受損壞和銹蝕;橋梁橋面鋪裝層參與主梁的受力,可以減少橋梁的撓度值,對主梁受力有一定幫助作用。若橋梁橋面鋪裝層設計和施工質量可靠,那么在設計使用年限內可以充分發揮其服務功能,在提供舒適安全的行車環境的同時,還可以降低公路橋梁的日常維護費用。
此外,橋面鋪裝要求具有抗車轍、行車舒適、抗滑、不透水、剛度好,橋面鋪裝重量應盡量降低(二期恒載),鋪裝質量應使鋪裝層與橋面板結合緊密;橋面鋪裝常采用水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青表面處治、泥結碎石等材料;橋面鋪裝一般不進行受力計算。
2 公路橋梁橋面鋪裝層的施工工藝流程
公路橋梁橋面鋪裝層的施工質量是保證橋梁安全運用的前提條件。為了避免鋪裝層施工中的橋面鋪裝層與行車道板粘結不牢固,瀝青混凝土面層、橋面混凝土平層、橋面鋪裝結構層間結合以及防水層卷材接茬處等施工不規范,造成橋面鋪裝層產生早期破壞現象,影響橋梁的耐久性和實用性,因此,橋面鋪裝層的施工應嚴格按照施工工藝流程進行。橋面鋪裝層的施工工藝流程為:
2.1 施工準備
公路橋梁橋面鋪裝層準備進行施工時,應該做好以下施工準備工作:建立橋梁橋面鋪裝層施工質量管理體系,成立由監督管理人員、質量檢測和施工技術負責人等組成的監督管理小組,明確相應的技術規范和標準,制定相應的施工質量目標,合理制定施工計劃;并對施工人員進行技術交底,切實落實施工責任制;在施工準備階段還應對橋面進行檢查,清除橋面雜物(如油污、殘漿、碎石等),將其鑿毛至滿足設計及規范要求后清洗橋面,同時還要對梁頂標高進行復測,確保施工數據的準確可靠。
2.2 加工和安裝鋼筋
對于施工所需的鋼筋等原材料加強進場質量管理,所選用的鋼筋應具有產品合格證書,同時外觀質量也應滿足要求;對于進場的鋼筋還應進行抽樣檢驗,只有經現場取樣實驗合格的鋼筋才能使用。鋼筋的加工和安裝應該嚴格按相應的照設計圖紙和施工技術規范進行。在進行橋面鋼筋綁扎作業時,應避免施工人員或者機械對鋼筋網的踩踏,同時還應在鋼筋下方鋪設一定厚度的石子混凝土墊塊,墊塊的標號應與鋪裝層相同,這樣可以避免施工過程中鋼筋骨架局部或整體的下繞,確保鋼筋網安裝位置的精確。綁扎鋼筋網時,首先應做好點線的控制,鋼筋網的網眼尺寸等參數應該滿足有關的設計和規范,同時在施工加強對網眼尺寸的監測和控制,避免鋼筋網直接粘貼在梁面上以及鋼筋網的嚴重變形等;鋼筋網進行焊接時,焊點也應滿足相應的設計要求,對于不同類型的鋼筋應根據運輸和安裝條件等采取適宜的焊接工藝,逐一將鋼筋短頭焊接以形成鋼筋網的有效支撐,鋼筋網的支撐強度應滿足規范和設計要求。
2.3 制作和安裝模板
模板的制作和安裝應結合橋面鋪裝層施工工藝的特點和模板的工藝要求等進行。根據公路橋梁的實際長度以及板塊的劃分,在確定槽鋼位置的基礎上布設標高控制點,模板的高度應該和面層板的厚度相同,然后布設型鋼,型鋼頂高程應與設計標高一致,最后在型鋼上安置振動梁,以此完成模板的安裝工作。模板安裝過程中要求模板間的縫隙需要嚴密堵塞,最大程度上減少漏漿量。對于懸吊模板的安裝,在施工過程中還應考慮應經安裝好的模板能否完全拆除。模板安裝完成后應做好相鄰模板拼接處的高差,以及模板間錯位和不平整等方面的檢查工作,確保模板間高差和模板內側平整度等符合有關要求。
2.4 拌制和鋪設混凝土
混凝土的拌制、運輸和鋪設等也應嚴格按照有關規定進行。為了便于施工,橋面鋪裝層混凝土通常在拌合站進行集中拌制。拌制混凝土的原材料應符合質量要求;可按照砂、水泥、碎石的裝料順序拌制混凝土;混凝土的攪拌時間可以根據拌合料的和易性以及攪拌機械的工作性能等合理確定,一般而言攪拌的最長時間不應超過最短時間的3倍左右。混凝土的運輸通常選用專門的運輸車輛,在運輸過程中應采用帷布等進行覆蓋,以避免混泥土運輸過程中水分和溫度等變化對混凝土性能產生不利影響;應合理安排混凝土的運輸時間,盡量縮短運輸時間;此外還應及時對混凝土運輸車輛進行清洗,以減少混凝土運輸中的不利影響。在鋪設混凝土之前應該對橋梁梁板的頂面進行灑水,使其充分濕潤;混凝土的鋪設通常按跨為單位進行整體的澆筑:首先將混凝土從橋梁的一端向另外一端進行人工攤鋪,攤鋪要均勻且鋪設厚度應略高于橋面的鋪裝;然后利用平板振動器或振動梁進行振搗,振搗要充分;再利用混凝土整平機或鐵滾筒等機械或人工進行提漿和找平;最后利用鋁合金龍骨或慢刀等搓刮成型,人工反復抹壓后用特制刷掃毛,完工后及時進行覆蓋養生。
2.5 切縫和養生
切縫和養生是橋面鋪裝施工工藝中關鍵的步驟。其中切縫應該注意切縫位置和切縫時間的把握。通常在墩頂每隔10~15m設置一條深約2cm左右的橋面鋪裝橫向縮縫,橫向縮縫應與防撞欄的縮縫對齊。切縫時間應準確可靠,可根據混凝土的初凝時間進行控制,避免過早或過晚切縫造成的混凝土大面積損壞或裂縫產生,切縫的施工應嚴格按照工藝要求進行[4],切縫完成后應采用專門的填縫料進行灌縫。橋面鋪裝完成后應結合施工場地的實際情況進行養生,可采用灑水和養護劑等進行養護,養護的時間應該根據水泥的特性等合理確定,通過養生可以確保橋面鋪裝層混凝土在一定時期內滿足相應的質量和強度要求。
3 結論
由于橋梁工程在公路中的應用越來越多,而橋面鋪裝層的施工質量對橋梁的安全性和可靠性等起著關鍵作用,因此有必要對橋梁橋面鋪裝層的施工技術進行研究。文章結合橋梁橋面鋪裝層的基本特性,詳細闡述了橋梁橋面鋪裝層的施工工藝流程,希望可以為公路橋梁橋面鋪裝施工質量的控制等工作提供一定的參考。
【參考文獻】
[1]金仲秋,俞高明.公路工程[M].2版.北京:人民交通出版社,2010.
1高速鐵路橋梁支架現澆梁施工工藝流程
高速鐵路橋梁支架現澆梁施工工藝流程如下:做好高速鐵路橋梁的基礎處理———完成現澆支架的拼裝———對拼裝好的支架進行預壓———做好底、側模板的鋪設———底、腹板鋼筋的綁扎———高速鐵路橋梁支架內模拼裝架設———頂板鋼筋綁扎———做好混凝土的澆筑。
2高速鐵路橋梁支架現澆梁施工工藝及注意要點
2.1支架的搭設
在高速鐵路橋梁支架現澆梁支架的搭設過程中主要采用的是φ48×3.5Q235的碗扣式腳手架,在支架的搭設過程中各支架間的縱向間距保持在60cm以上,為確保支架橫向的穩定性及緊固度應當將橫向在腹板位置及橫梁位置支架之間的間距控制在縱向的一半約30cm左右,剩下位置的支架之間的間距為90cm即可。在組裝碗扣式腳手架時需要先將上碗扣擱置在限位銷上,而后將橫桿、斜桿等接頭處插入下碗扣,而后將上碗扣扣壓在下碗扣上,并用榔頭煙順時針方向從切線位置敲擊上碗扣的凸頭部分,敲擊到上碗扣被限位銷鎖緊即可。支架搭建的過程中要注意個搭接處的緊固度,確保連接緊固、可靠。
2.2支架主梁貝雷片拼裝要點
高速鐵路橋梁支架現澆梁支架主梁采用的是貝雷片進行拼裝,在排架支墩完成施工后,開始貝雷片的拼裝,其中貝雷片的拼裝長度根據高速鐵路橋梁支架現澆梁的長度所定,拼接時兩片為一組,在橫向共12片6組,各組之間采用支撐架進行連接支撐。
2.3高速鐵路橋梁支架現澆梁中的分配梁施工
分配梁橫向安裝在貝雷片頂,各組分配梁對稱安裝,分配梁的中點與箱梁中線一致且與箱梁中線相垂直,分配梁的頂部根據梁高完成支架的搭設,用以調整梁體的底板輪廓。
2.4高速鐵路橋梁支架現澆梁支架的預壓
完成模板支架的搭建后,為使得模板支架具有足夠的強度使得其能夠在混凝土澆筑時保持整體結構尺寸和預拱度的正常,增強高速鐵路橋梁支架現澆梁支架的剛度和穩定度,需要對支架進行預壓來消除支架受力所帶來的非彈性變形對高速鐵路橋梁支架現澆梁澆筑效果的影響。高速鐵路橋梁支架現澆梁支架預壓可以采用沙帶加載的方法來實現,預壓時的縱橋向寬度按照高速鐵路橋梁支架現澆梁兩側腹板外邊線為基準,預壓加載的過程中需要按照總體符合的50%、80%、100%、120%等幾個階段來完成對于支架壓力的加載,預壓的過程中,根據各分段加壓情況做好各觀測點變形的觀測和記錄,當預壓壓力最終達到120%時觀測支架的沉降速率是否符合相應的施工規范。完成對于記錄的變形及沉降數據的處理,最終確定高速鐵路橋梁支架的沉降量來確定支架的整體變形度,用以設置相應的預拱度來對其進行抵消。
2.5高速鐵路橋梁支架現澆梁施工中的模板的搭設
完成對于支架的預壓后,需要進行相應的模板的搭建,在模板的搭建過程中,首先完成對于底模、側模以及翼緣板的搭建,內模及端模在波紋管鋪設及穿束并驗收合格后方可安裝,模板中的端模需要使用竹膠板制作而成,預應力錨槽使用木板和框架搭建而成,并使用下部模板和鋼筋進行固定,使預應力鋼筋伸出錨槽外,從而確保外置正確線型流暢。
2.6高速鐵路橋梁支架現澆梁施工中鋼筋骨架搭設要點
在鋼筋骨架的搭設過程中,非預應力鋼筋應盡量與波紋管及埋件保持一定的距離,定位鋼筋需要按照設計圖紙來對其進行加工,從跨中每隔40cm向兩端隨非預應力鋼筋同時綁扎,待到非預應力鋼筋綁扎完成并基本成型后,需要將波紋管從梁的一段穿入到定位鋼筋相應的方格中,并每隔50cm對波紋管進行固定.在對錨墊板進行安裝時,將螺旋筋套裝在波紋管外,錨墊板根據設計標高進行安裝,完成錨墊板的安裝后,將波紋管從外部深入喇叭口內10cm左右停止,而后使用膠帶對其進行包裹,通過使用螺栓對錨固板進行固定,預應力鋼筋的穿束可以采用人工或是機器兩種方式,當鋼筋束較短時可以采用人工的方式穿束,鋼束較長時采用卷揚機輔助穿束,鋼筋穿束需要穿過兩邊錨墊板并在外部預留10cm以上的預留鋼筋,并使用麻袋等對其進行裹束,避免水泥等附著在上面對其造成污染,在曲線孔道的波峰處設置排氣孔,此排氣孔還可以作為灌漿孔使用。
2.7高速鐵路橋梁支架現澆梁施工中內模板色安裝
在內模板的安裝中,需要根據現場的實際情況采用標準鋼模板或是木模板,鋼模板應用在方便安裝的地方。在內模板的安裝過程中,需要使用拉桿在內、外模板之間進行對拉,以提高模板的固定能力和抗拉強度,并在每個箱室內采用鋼管扣件或是碗扣支架等對模板進行加固,提升其抗拉的穩定性。在使用模板時需要注意做好模板表面的清潔,去除附著的水泥、雜物等。并在表面涂抹防粘劑。
2.8澆筑混凝土注意要點
完成了高速鐵路橋梁支架的搭建與固定后,需要及時進行混凝土的澆筑。在混凝土的澆筑時需要注意按照“對稱、平衡”的原則進行澆筑,澆筑時從高速鐵路橋梁支架箱梁的一端開始循序漸進逐步澆筑到另外一端,整體澆筑時沿著橋梁縱向一次澆筑完成,在水泥混凝土澆筑的過程中需要連續不斷的澆筑,在混凝土澆筑的過程中采用分段水平分層的方式,沿著橫橋向全斷面逐步推進,其中各段距離應當注意控制在10m以內,各水平層的層高控制在30cm以內,在混凝土澆筑時要注意做好振搗器的使用,使用時應從兩端向中間進行振搗,在距離鋼筋骨架較近時應當注意避免碰觸鋼筋骨架,振搗應持續到沒有氣泡產生為止,振搗器可以采用插入式或是平板式的振搗器。完成混凝土的澆筑后要注意做好對于混凝土的養護,待混凝土初步凝結后,在其表面灑少量的水,對混凝土進行降溫保濕,并使用麻袋、草席等覆蓋在混凝土的表面增強保濕、保溫效果,這一過程持續7天左右,待到混凝土的凝固強度達到固結強度的60%時就可以對側模與內模進行拆除。在高速鐵路橋梁支架現澆梁施工過程中應當注意首先建立起一套合理的坐標系與高程系,應綜合考慮結構物尺寸、線路線型、地理因素等的影響。在鋼筋下料和模板制作時應綜合考慮實際因素對下料造成的影響,預應力工程施工是整個工程施工中的最關鍵的環節,需要加以注意。
3結束語
高速鐵路橋梁支架現澆梁施工是在橋梁施工中應用較多的一種技術,其施工工藝復雜、技術要求高。文章在分析某一特大高速鐵路橋梁施工工藝流程的基礎上對高速鐵路橋梁支架現澆梁施工中的注意要點進行了分析闡述。
參考文獻
伸縮縫的施工工藝是橋梁眾多工程工藝的組成之一。在進行橋梁建造時,橋墩會受到多種因素的影響。氣候的變化會造成混凝土的收縮。氣溫的驟冷驟熱會造成混凝土的開裂,在壓力和氣溫環境下,時刻考驗著整座橋梁的承受能力,一座建筑完工的橋梁需要經過長久的考驗,保證長期的使用不出現問題。為了整座橋梁建筑在日后的使用中擁有更高的耐久度和預應力,伸縮縫這一施工工藝被更為廣泛的應用在整個橋梁施工中,取得了很大的效果。橋梁伸縮縫這一施工工藝在使用過程中不僅僅保障了橋梁的美觀程度,還對橋梁的整體構造進行了更好的加固,防止橋梁出現漏水,裂縫,變形等問題,延長了橋梁整體的使用壽命。
一、橋梁伸縮縫的種類
1.1填塞式伸縮縫
不同的伸縮縫有不同的特點,填塞式伸縮縫是橋梁進行伸縮縫的有效作業之一。其優點是成本較低,缺點同樣十分明顯,工藝簡單,效果不是十分顯著。使用過程中耐久度不高,由于材料簡陋會造成一定的鋼筋腐蝕問題,因此并沒有被廣泛的推廣使用。
1.2鋼板式伸縮縫
鋼板式伸縮縫主要有鋅鐵板構成,在進行搭建時比較容易,施工方便,成本較低,在整體的橋梁施工中被應用的更多一些。
1.3板式橡膠伸縮縫
板式橡膠伸縮縫是一種新型的伸縮縫施工工藝,性能良好,具有極高的使用價值,在使用過程中具有防水,防震,防噪音的功能,性能極佳,是橋梁工程中一種較理想了伸縮縫施工工藝。缺點是施工成本較高,工藝復雜,在目前的施工工程中并沒有得到廣泛應用。
二、橋梁伸縮縫的施工流程
伸縮縫在施工前首先需要進行施工準備工作,準本完畢后進行伸縮縫的使用操作。按照嚴格的施工順序需要等到橋面鋪裝完成后完成施工工作。對伸縮縫的施工工作進行合理的施工工序安排。對施工材料的采購,儲存,運輸進行明確有效是保管,注意好空氣中的濕度和溫度變化,選用好天氣進行施工作業,以免影響施工的進度和質量。在施工過程中注意對材料的防水防潮工作的進行。
在整個施工項目中,嚴格控制施工質量。降低伸縮縫安裝的施工工藝的風險系數。在伸縮縫的整體施工中需要注意在焊接,預留等施工工藝進行準確的施工操作。另外選擇合適的天氣溫度進行施工。防止溫度過高,影響施工效果。在安裝過程中,保障建筑環境的整潔,及時清理建筑垃圾。在進行混凝土澆筑的過程中,整個過程需要連貫,保證澆筑工作系統連貫的完成,防止生成裂縫,影響整個施工過程中的施工質量。
在伸縮縫的施工工藝選擇上,選擇更加適合橋梁工程的伸縮縫,采用更好的施工工藝進行施工。關注技術市場,引進合適的施工技術和施工工藝進行施工。根據各種模式施工伸縮縫的優缺點進行施工,在整個伸縮縫的選取過程中,務必結合圖紙設計對整個施工現場進行更加合理有效的實地考核。進行更加準確的選取整個工程的伸縮縫施工工藝。
三、對伸縮縫施工人員加強管理
1.工程概況
1.1工程簡介
新建鐵路石家莊至武漢客運專線(河南段)SWZQ-2標鄭州黃河北引橋特大橋起訖里程DK631+222.48~DK642+805.94,橋梁全長11583.46米。鉆孔灌注樁及承臺基礎,雙線一字形橋臺,圓端形實體墩和流線形圓端實體墩;梁部為(4-20m+20-24m+332-32m)雙線簡支箱梁和(40+64+40)m預應力連續箱梁。
其中連續箱梁跨越S310省道,梁部為單箱單室變高度、變截面箱梁,梁全長145.5m,中支點梁高6.05m,端支點及跨中梁高為3.05m;橋面板寬12.0m。橋墩最高9 m,設計采用掛籃懸澆法施工。
1.2工程地質及水文地質
本橋橋位地處黃河沖擊平原,地質按其成因類型可分為人工堆積層、沖洪積層、沖積層、殘積層、冰磧層,下伏上第三系上新統(N2)半巖化黏土、砂類土、碎石類土、泥巖、砂巖等,主要以粉、砂土為主。 線路經過黃河流域,沿線河流水系發達,地下水水位埋深1.5~6m。
2.工程特點
(1)工期緊,工程量大,施工技術難度較高;
(2)連續梁位置在橋梁中部,其施工進度直接制約后續架梁、橋面等工程的施工;
(3)連續梁跨越310省道,施工區域需保證正常行車,受交叉干擾較大;
(4)高鐵路橋梁工程施工方案及施工方法需適應高速鐵路工程本身的特點,如在砼收縮徐變控制、基礎沉降控制方面需比其他工程更嚴格;另一方面該橋梁對外觀美觀要求較高。
3.掛籃施工工藝及周期
3.1掛籃施工工藝流程
0#段支架搭設、預壓安裝永久支座,澆注臨時支座 0#段施工支架、模板拆除、墩梁固結鎖定安裝掛籃掛籃預壓調試循環施工懸澆梁段、拆除掛籃邊跨現澆段支架搭設、預壓及調整邊跨現澆段施工安裝邊跨合攏吊架及底模,臨時約束鎖定邊跨合攏段安裝鋼筋、立模灌注砼、張拉、壓漿安裝中跨合攏吊架及底模兩懸臂端箱梁臨時約束鎖定解除兩邊T構臨時支座固結中跨合攏段安裝鋼筋、立模灌注砼、張拉、壓漿拆除臨時支座橋面及附屬工程施工。
3.2掛籃施工周期
0#塊砼澆筑完成后,每節段施工周期7~10天,長度大致在3~5m左右。
4.支架現澆施工工藝及周期
4.1支架現澆施工工藝流程
現澆箱梁支架均采用碗扣式腳手架滿堂支立,模板采用竹膠板。施工時依然按懸灌節段及合攏段進行施工,先施工0號塊,然后向兩側對稱施工1-7號塊,每一梁段拆模后,及時綁扎下一節段鋼筋,澆筑砼、張拉本段預應力筋,壓漿、封錨后,支立下一節段模板,重復相同工序;最后進行邊、中跨合攏段施工。
為了減小梁體的伸縮摩阻力,支架先搭設0-4號塊,隨拆隨搭設4-7號塊支架,依次進行,支架拆除待該節段砼預應力張拉壓漿完畢,強度達到設計強度并與支架脫離后方可進行。
具體施工方法如下:支架基礎處理搭設支架、預壓、調整鋪設底模及側模、綁扎、安裝底板、腹板鋼筋安裝腹板、底板預應力筋及錨具安裝芯模、綁扎頂板鋼筋及頂板預應力筋砼澆筑張拉、孔道壓漿循環施工全部對稱梁段安裝邊墩永久支座,搭設支架施工邊跨現澆段邊跨合攏段安裝鋼筋、立模灌注砼、張拉、壓漿(體系轉化為單臂梁)支架施工中跨合攏段(體系轉化為連續梁)橋面及附屬工程施工。
4.2支架現澆施工周期
每節段施工周期5~9天,支架搭設每段在12~20m天左右,且不受空間限制。
5.掛籃施工轉為支架現澆的比選
經與設計院反復論證并征得監理工程師和建設單位同意后,將此橋連續梁的懸灌施工變更設計后為支架現澆,變更后,連續梁預應力結構未變,只是將原施工節段長發生變化。
5.1施工進度比選分析
施工進度比選見表1。
從表1對比看出,采取支架現澆比懸澆施工可節省工期1.5個月。
5.2 經濟性比選分析
經濟對比分析見表2。
從表2對比看出,采取支架現澆比懸澆施工可節省費用45.4萬元。
6.掛籃施工轉為支架現澆的優缺點及適用性
6.1優點
(1)將梁由對稱懸臂狀態轉換為彈性支撐狀態(滿堂支架支立),分段實施,逐段合攏,并未改變其受力狀態。
(2)施工作業面加大,幾個作業面可以同時施工,大幅度地縮短工期,減少掛籃施工工藝控制對施工進度的影響。
6.2缺點
(1)地基處理費用加大,需用大量的鋼支架及模板。
(2)占用資金量大。
6.3適用性
適用于橋梁墩高不超過15米且跨越交通流量較小的道路或水量不大的季節性河流地段。
參考文獻
[1]《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》(TB10002.3-2005)
Abstract: Abstract: the influence of bridge bored pile constructionof the project, the construction process of bored pile analysis, andtechnical problems in bridge bored pile construction processcommon to.
Keywords: bridge construction; drilling;
中圖分類號:K928.78文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
引言:鉆孔灌注樁施工工藝在橋梁基礎施工中發展很早,而且隨著橋梁施工設計及技術的迅速發展,鉆孔灌注樁施工在公路及橋梁施工中應用越來越廣泛。鉆孔灌注樁具有噪聲低、無擠土效應、環境影響小、施工簡單、設備投入小等特點,在橋梁樁基礎中使用十分廣泛。鉆孔灌注樁施工基本都是在水下施工,對此過程無法時刻觀察,竣工后更不能開挖驗收。在鉆孔灌注樁施工過程中的任何環節出現問題,都會對工程進度及質量有很大影響,嚴重的會造成巨大損失,同時造成社會不良影響。所以,要對施工流程嚴格控制,還要保證施工質量,避免一切隱患存在。
1 鉆孔灌注樁的施工工藝流程
1.1護筒埋設
有效防止孔壁坍塌就能保證鉆孔成功,如果鉆孔很深的時候,那么水位在地下的孔壁土會在水壓作用下發生孔內坍塌,嚴重的會出現流砂情況。此時就需要利用護筒來維持鉆孔內較高的水頭,同時增大孔內的靜水壓力,從而穩定孔壁,達到防止孔內坍塌現象。不僅如此,護筒還能將地表水隔離,對孔口地面進行保護,樁孔位置也得到固定等多個作用。
1.2制備泥漿
水、膨脹土及添加劑共同形成了鉆孔泥漿,鉆孔泥漿具體起到冷卻鉆頭、將鉆渣浮起、加大靜水壓力、使鉆具更加,同時在孔壁出形成泥皮,最終組織孔內外的滲流現象,防止坍孔的情況發生。根據當地地層確定泥漿稠度,如果泥漿稠度太低,則降低排渣能力,同時起不到很好的護壁效果;如果稠度太高,會降低鉆頭沖擊力,導致鉆進速度降低。
1.3鉆孔方法
灌注樁鉆孔方法較多,但是每種方法需要符合適當的地層及環境。橋梁工程中多采用沉管、鉆孔和挖孔灌注樁等。鉆孔灌注樁中主要使用的方法有兩種,第一是正循環回轉法,將鉆具以旋轉的形式切削土體鉆進,泥漿經過泥漿泵的作用被壓入到泥漿籠頭中,經過鉆桿中心由鉆頭向鉆孔內噴入,再經由護筒排漿孔排除,最終進入沉淀池,泥漿會流入泥漿池繼續使用,而鉆渣則在此沉淀。正循環回轉法的特點是鉆進、排渣同時運行,在泥漿槽和沉淀池適當設置的前提下,鉆進速度快,但是施工所占用的空間較大,而且設備比較繁瑣;第二是反循環回轉法,泥漿進入到鉆孔后從鉆桿下口進入,鉆桿中心將其排除到沉淀池,反循環回轉法的排渣和鉆進速率很高,缺點是鉆桿接長比較麻煩,鉆渣可能導致管路堵塞。鉆孔要注意孔形、孔徑、孔位及孔深等要求,在施工中采取適當措施避免事故發生,尤其鉆進垂直度的檢測。
1.4清孔及檢查孔徑
清孔主要是對空內泥漿抽和換,同時對沉淀層和鉆渣進行清理,避免孔底因沉淀厚度過大而降低樁的承載能力,清孔還能為灌注水下混凝土建立更好的條件,保證測深精準。鉆孔深度、直徑及孔形對樁的質量影響很大,所以在鉆孔滿足深度要求后,使用適當的器具檢查孔形、孔徑及孔深,必須在都符合要求后方可填寫檢查證。
1.5鋼筋骨架、導管吊裝
主筋、螺旋箍筋、定位筋和加強筋共同組成了鋼筋骨架,鋼筋骨架設計經過檢測合格后,使用吊車將其垂直置入孔內,在頂部反壓并固定,避免混凝土澆筑時上浮。導管要提前進行承壓、抗拉和水密等測試,吊裝前需要試拼,同時保證接口牢固密實。
1.6水下混凝土灌注
先對孔底泥漿沉淀層厚度檢測,如果結果偏高需要進行清孔,首次灌注的混凝土數量不能小于一米,還要滿足導管底部間隙的要求,根據如圖1.6所示,具體計算公式為:
其中h1表示混凝土高度為Hc時所需的混凝土柱高度
圖1.6 首批混凝土計算
2.橋梁鉆孔灌注樁施工常見的重點問題技術控制
2.1橋梁鉆孔灌注樁施工中判定溶洞及技術處理
2.1.1樁基溶洞的判定
按照斷層走向及采集的巖石樣本、鐘乳石碎塊含量可以基本判定存在溶洞。另外,如果在鉆孔過程中出現鉆頭進入巖體 后出現漏漿,在進入巖體一定深度之后,忽然進尺速度提高,甚至不需要提錘就會自動下降,進入巖體之后顏色漸漸發生變化,特別是從黃色改變成為黑色,就證明有溶洞存在。
2.1.2樁基溶洞的技術處理
一般采用同填片石、粘土的方法。這種方法普遍應用在溶洞較小、溶槽、溶溝的情況下。可以通過 泥漿的流失數量判斷溶洞的大小。同填的數量應該以將溶洞填滿為止。
灌注樁施工中如果出現了3米以上的溶洞,一般采用套用鋼護筒法處理。使用的鋼護筒長度是在高度基礎上再加上3米,依據溶洞的層數確定鋼護筒的內徑大小,最下層的溶洞所設置的鋼護筒內徑應該不小于根基設計的孔徑大小,上一層溶洞所設置的鋼護筒內徑應該大于最下層鋼護筒內徑3到5厘米,依次類推。
在遇到橋墩樁基溶洞數量較多,不能滿足承受裝嵌巖石深度的需求的時候,可以采用旋噴樁加固技術進行處理,對樁基基底部進行進一步固定,用以增強樁基的承受力。
2.2橋梁鉆孔灌注樁水下混凝土澆注要點
想要獲得預期的效果,應該掌握以下工藝控制要點:
首先,應該嚴格依照設計需求對混凝土進行配制。依據設計要求進行配比還應該遵循以下幾點:混凝土的配制強度應該高于樁基設計強度一個級別;用水量及水泥的用量應該高于一般混凝土的用量;混凝土的含砂量及水灰比是配制重點,含砂量一般選擇在45%左右,水灰比選擇0.45左右;隔水層交接位置的混凝土凝固時間不能早于樁基所有混凝土的澆筑時間,普遍控制在7個小時左右。
其次,保證水下混凝土初灌封底。樁基沉渣量過多或者沒有及時清理,初灌量不足,不能掩埋導管等原因都可能導致水下混凝土初灌量不能封底。因此,應該仔細清理孔洞。
第三,防止鋼筋籠浮起。在進行水下混凝土澆筑過程中,為了防止鋼筋籠浮起影響澆筑質量,必須保證樁孔中鋼筋籠結構及位置依照設計規定進行焊接并裝配到位,在鋼筋籠下層澆筑時注意緩慢放料,盡可能降低導管掩埋深度,這樣可以降低導管的沖擊力。
3.結論
鉆孔澆筑樁施工是近些年來橋梁建筑中普遍使用的一種方法,怎樣把握好鉆孔澆筑樁的施工流程及技術難點處理是工作的主要內容。因此,強化并提升橋梁鉆孔澆筑樁施工的工藝流程,熟練解決施工中遇到的問題,嚴格管理各個流程這樣才能建成高質量的工程。在橋梁鉆孔澆筑樁施工過程中應該嚴格遵守每個流程操作規范,水下混凝土澆筑聽從安排,對有有可能產生的問題提前預防,盡可能降低事故,提高工程質量。
參考文獻: