一级建造师 / 市政工程管理与实务
第一部分、城镇道路工程结构与材料
(一)城镇道路分类及分级
在充分考虑道路在城市道路管网中的地位、交通功能以及对沿线服务功能的基础上,将城镇道路分为四类,即:
(1)快速路(完全为交通功能服务);
(2)主干路(交通功能为主);
(3)次干路(区域交通集散服务,兼有服务功能);
(4)支路(以服务功能为主)四个等级。
(二)城镇道路路面分类
1、按路面结构类型分类
道路路面可分为沥青路面、水泥混凝土路面和砌块路面三大类。
2、按力学特性分类(柔性路面、刚性路面)
(1)柔性路面(沥青类路面):荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小,在反复荷载作用下产生累积变形,它的破坏取决于极限垂直变形和弯拉应变。
(2)刚性路面(水泥混凝土路面):行车荷载作用下产生板体作用,抗弯拉强度大,弯沉变形很小,呈现出较大的刚性,它的破坏取决于极限弯拉强度。
(三)沥青路面结构组成
1、基本原则
城镇沥青路面结构由面层、基层和路基组成。
行车载荷和自然因素对路面结构的影响随深度的增加而逐渐减弱。
基层的结构类型可分为柔性基层、半刚性基层;在半刚性基层上铺筑面层时,城市主干路、快速路应适当加厚面层或采取其他措施以减轻反射裂缝。
2、路基与填料
根据材料不同,路基可分为土方路基、石方路基、特殊土路基。
按路基断面形式有:路堤;路堑;半填半挖。
高液限黏土、高液限粉土及含有机质细粒土,不适用做路基填料。因条件限制而必须采用上述土做填料时,应掺加石灰或水泥等结合料进行改善。
3、基层与材料
基层是路面结构中的承重层,主要承受车辆荷载的竖向力,并把面层下传的应力扩散到路基。基层可分为基层和底基层。
应根据道路交通等级和路基抗冲刷能力来选择基层材料。湿润和多雨地区,宜采用排水基层。未设垫层且路基填料为细粒土、粘土质砂或级配不良砂(承受特重或重交通),或者为细粒土(承受中等交通)时,应设置底基层。底基层可采用级配粒料、水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料等。
无机结合料稳定粒料基层属于半刚性基层,其强度高,整体性好,适用于交通量大、轴载重的道路。级配砂砾及级配砾石基层属于柔性基层,可用作城市次干路及其以下道路基层。
4、面层与材料
高级沥青路面面层可划分为磨耗层、面层上层、面层下层,或称之为上(表)面层、中面层、下(底)面层。
热拌沥青混合料(HMA),包括SMA和OGFC;适用于各种等级道路的面层
(1)冷拌沥青混合料适用于支路及其以下道路的路面、支路的表面层,以及各级沥青路面的基层、连接层或整平层。
(2)冷拌改性沥青混合料可用于沥青路面的坑槽冷补。
(3)温拌沥青混合料与热拌沥青混合料适用范围相同。
(4)沥青贯入式面层宜做城市次干路以下路面层使用,厚度不宜超过100mm。
(5)沥青表面处治面层主要起防水层、磨耗层、防滑层或改善碎(砾)石路面的作用,其集料最大粒径与处治层厚度相匹配。
(四)沥青路面结构层与性能要求
(1)路基
性能主要指标:整体稳定性、变形量控制
(2)垫层
主要设置在温度和湿度状况不良的路段上,以改善路面结构的使用性能。
1)季节性冰冻地区的中湿或潮湿路段。
2)地下水位高、排水不良,路基处于潮湿或过湿状态的路段。
3)水文地质条件不良的土质路堑,路床土处于潮湿或过湿状态的路段。
性能主要指标:
1)垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料,小于0.075mm的颗粒含量不宜大于5%。
2)排水垫层应与边缘排水系统相连接,厚度宜大于150mm,宽度不宜小于基层底面的宽度。
(3)基层
性能主要指标:
应满足结构强度、扩散荷载的能力以及水稳性和抗冻性的要求。
不透水性好。底基层顶面宜铺设沥青封层或防水土工织物;为防止地下渗水影响路基,排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层。
(4)面层
性能主要指标:承载能力(强度和刚度)、平整度、温度稳定性、抗滑能力、透水性(不)、噪声量
(五)水泥混凝土路面构造特点
水泥混凝土路面结构的组成包括路基、垫层、基层以及面层。
(1)垫层
1)在季节性冰冻地区,道路结构设计总厚度小于最小防冻厚度要求时,根据路基干湿类型和路基填料的特点设置垫层;其差值即是垫层的厚度。水文地质条件不良的土质路堑,路基土湿度较大时,宜设置排水垫层。路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时,宜加设半刚性垫层。
2)垫层的宽度应与路基宽度相同,其最小厚度为150mm。
(2)基层
1)水泥混凝土道路基层作用:防止或减轻由于唧泥产生板底脱空和错台等病害;与垫层共同作用,可控制或减少路基不均匀冻胀或体积变形对混凝土面层产生的不利影响;为混凝土面层提供稳定而坚实基础,并改善接缝的传荷能力。
2)基层材料的选用原则:特重交通宜选用贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土;重交通道路宜选用水泥稳定粒料或沥青稳定碎石;中、轻交通道路宜选择水泥或石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料。湿润和多雨地区,繁重交通路段宜采用排水基层。
(3)面层
1)目前我国多采用普通(素)混凝土板。
2)一次铺筑宽度小于路面宽度时,应设置带拉杆的平缝形式的纵向施工缝。一次铺筑宽度大于4.5m时,应设置带拉杆的假缝形式的纵向缩缝,纵缝应与线路中线平行。
3)抗滑构造——可采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法形成。
(六)沥青混合料结构类型
(1)悬浮-密实结构:该结构具有较大的黏聚力c,但内摩擦角φ较小,高温稳定性较差。通常按最佳级配原理进行设计。AC型沥青混合料是这种结构典型代表。
(2)骨架-空隙结构:粗集料所占比例大,细集料很少甚至没有。该结构内摩擦角φ较高,但黏聚力c也较低。沥青碎石混合料(AM)和OGFC排水沥青混合料是这种结构典型代表。
(3)骨架-密实结构:该结构不仅内摩擦角φ较高,黏聚力c也较高,是综合以上两种结构优点的结构。沥青玛蹄脂混合料(简称SMA)是这种结构典型代表。
(七)热拌沥青混合料主要类型
(1)普通沥青混合料(即AC型沥青混合料)
具有粘结性、感温性、耐久性、塑性安全性等特性。
普通沥青混合料是指由沥青、粗集料、细集料、矿粉或掺入聚合物和木质纤维素拌合而成的一种复合材料。
适用于城市次干道、辅路或人行道等场所。
(2)改性沥青混合料
改性沥青混合料与AC型混合料相比具有较高的路面抗流动性即高温下抗车辙的能力,良好的路面柔性和弹性即低温下抗开裂的能力,较高的耐磨耗能力和延长使用寿命。
改性沥青混合料面层适用城市主干道和城镇快速路。
(3)沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)
SMA是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的混合料。
SMA适用于城市主干道和城镇快速路。
(4)改性沥青玛蹄脂碎石混合料(或SMA)
适用于交通流量和行驶频度急剧增长,客运车的轴重不断增加,严格实行分车道单向行驶的城镇主干路和城镇快速路。
(八)沥青路面材科的再生应用
(1)再生机理:旧沥青路面现场热再生是用组合加热机械将原有老化路面的沥青混凝土熔化,再用加热的耙松机械将其耙松,掺入定量的再生剂和新沥青料,并用摊铺机重新摊铺、碾压,使旧路变成新路面。
(2)再生剂技术要求:适当的粘度、良好的流变性质、溶解分散沥青质的能力、较高的表面张力、良好的耐热化和耐候性。
(九)常见挡土墙的结构形式及特点
(1)重力式挡土墙依靠墙体的自重抵抗墙后土体的侧向推力(土压力),以维持土体稳定,多用料石或混凝土预制块砌筑,或用混凝土浇筑。
(2)衡重式挡土墙的墙背在上下墙间设衡重台,利用衡重台上的填土重量使全墙重心后移增加墙体的稳定性。
(3)悬臂式挡土墙由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成,主要依靠底板上的填土重量维持挡土构筑物的稳定。
(4)扶壁式挡土墙由底板及固定在底板上的墙面板和扶壁构成,主要依靠底板上的填土重量维持挡土构筑物的稳定。
(5)加筋土挡土墙是利用较薄的墙身结构挡土,依靠墙后布置的土工合成材料减少土压力以维持稳定的挡土建筑物。
(十)挡土墙结构受力
(1)挡土墙结构承受土压力有:静止土压力、主动土压力和被动土压力。
(2)三种土压力中,主动土压力最小;静止土压力其次;被动土压力最大,位移也最大。
第二部分、城镇道路路基施工
(一)路基施工特点与程序
1、施工特点
城市道路路基工程施工处于露天作业,受自然条件影响大;在工程施工区域内的专业类型多、结构物多、各专业管线纵横交错;专业之间及社会之间配合工作多、干扰多,导致施工变化多。尤其是旧路改造工程,交通压力极大,地下管线复杂,行车安全、行人安全及树木、构筑物等保护要求高。
2、施工项目
城市道路路基工程包括路基(路床)本身及有关的土(石)方、沿线的涵洞、挡土墙、路肩、边坡、排水管线等项目。
3、基本流程
(1)准备工作:
按照交通管理部门批准的交通导行方案设置围挡,导行临时交通。
开工前,施工项目技术负责人应依据获准的施工方案向施工人员进行技术安全交底,强调工程难点、技术要点、安全措施。
建立测量控制网,行施工控制桩放线测量,恢复中线,补钉转角桩、路两侧外边桩等。
(2)附属构筑物
涵洞(管)等构筑物可与路基(士方)同时进行,但新建的地下管线施工必须遵循“先地下,后地上”、 “先深后浅”的原则。
既有地下管线等构筑物的拆改、加固保护。
(3)路基(土、石方)施工
开挖路墅、填筑路堤,整平路基、压实路基、修整路床,修建防护工程等。
(二)填土路基施工要点
(1)排除原地面积水,清除树根、杂草、淤泥等。应妥善处理坟坑、井穴、树根坑的坑槽,分层填实至原基面高。
(2)当地面坡度陡于1:5时,需修成台阶形式,每层台阶高度不宜大于300mm,宽度不应小于1.0m。
(3)根据测量中心线桩和下坡脚桩,分层填土,压实。
(4)碾压前检查铺筑土层的宽度与厚度及含水量,合格后即可碾压,碾压“先轻后重”,最后碾压应采用不小于12t级的压路机。
(5)填方高度内的管涵顶面填土500mm以上才能用压路机碾压。
(6)路基填方高度应按设计标高增加预沉量值。
(三)挖土路基施工要点
(1)挖方时应自上向下分层开挖,严禁掏洞开挖。机械开挖时,必须避开构筑物、管线,在距管道边1m范围内应采用人工开挖;在距直埋缆线2m范围内必须采用人工开挖。挖方段不得超挖,应留有碾压而到设计标高的压实量。
(2)压路机不小于12t级,碾压应自路两边向路中心进行,直至表面无明显轮迹为止。
(3)碾压时,应视土的干湿程度而采取洒水或换土、晾晒等措施。
(4)过街雨水支管沟槽及检查井周围应用石灰土或石灰粉煤灰砂砾填实。
(四)石方路基施工要点
(1)修筑填石路堤应进行地表清理,先码砌边部,然后逐层水平填筑石料,确保边坡稳定。
(2)先修筑试验段,以确定松铺厚度、压实机具组合、压实遍数及沉降差等施工参数。
(3)路基范围内管线、构筑物四周的沟槽宜回填土料。
(五)城镇道路路基施工质量检查与验收
(1)主控项目为压实度和弯沉值 (0.0lmm)。
(2)一般项目有路床纵断高程、中线偏位、平整度、宽度、横坡及路堤边坡等要求。
(六)路基材料与填筑
(1)不应使用淤泥、沼泽土、泥炭土、冻土、盐渍土、腐殖土、有机土及含生活垃圾的土做路基填料。填土内不得含有草、树根等杂物,粒径超过100mm的土块应打碎。
(2)填土应分层进行。下层填土合格后,方可进行上层填筑。路基填土宽度应比设计宽度宽500mm。
(3)对过湿土翻松、晾干,或对过干土均匀加水,使其含水量接近最佳含水量范围之内。
(七)路基压实施工要点
(1)试验段试验目的主要有:确定路基预沉量值;合理选用压实机具;按压实度要求,确定压实遍数;确定路基宽度内每层虚铺厚度;选择压实方式。
(2)当管道位于路基范围内时,管顶以上50cm范围内不得使用压路机。
(3)土质路基压实原则:“先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快,轮迹重叠”。压路机最快速度不宜超过4km/h。
(八)不良土质路基的处理方法
(1)软土路基处理的施工方法有数十种,常用的处理方法有表层处理法、换填法、重压法、垂直排水固结法等;具体可采取置换土、抛石挤淤、砂垫层置换、反压护道、砂桩、粉喷桩、塑料排水板及土工织物等处理措施。
(2)湿陷性黄土路基处理施工除采用防止地表水下渗的措施外,可根据工程具体情况采取换士法、强夯法、挤密法、预浸法、化学加固法等因地制宜进行处理,并采取防冲、截排、防渗等防护措施。加筋士挡土墙是由陷性黄土地区得到迅速推广的有效防护措施。
(3)膨胀土路基主要应解决的问题是减轻和消除胀缩性对路基的危害,可采取的措施包括:用灰土桩、水泥桩或用其他无机结合料对膨胀土路基进行加固和改良;换填或堆载预压对路基进行加固;同时应对路基采取防水和保湿措施,如设置排水沟,设置不透水面层结构,在路基中设不透水层等。
(4)冻土分为季节性冻土和多年性冻土两大类。
(九)压实度的测定
(1)路基、基层
环刀法:适用于细粒土及无机结合料稳定细粒土的密度和压实度检测。
灌砂法:适用于土路基压实度检测;不宜用于填石路堤等大空隙材料的压实检测。在路面工程中也适用于基层、砂石路面、沥青路面表面处置及沥青贯入式路面的密度和压实度检测。
灌水法:亦可适用于沥青路面表面处置及沥青贯入式路面的压实度检测。
(2)沥青路面
钻芯法检测、核子密度仪检测
(3)土基、路基、沥青路面工程施工质量检验项目中,压实度均为主控项目,必须达到100%合格;检验结果达不到要求值时,应采取措施加强碾压。
第三部分、城镇道路基层施工
(一)常用的基层材料
1、石灰稳定土类基层
(1)石灰稳定土有良好的板体性,但其水稳性、抗冻性以及早期强度不如水泥稳定土。石灰土的强度随龄期增长,温度低于5℃时强度几乎不增长。
(2)石灰稳定土的干缩和温缩特性十分明显,且都会导致裂缝。与水泥土一样,由于其收缩裂缝严重,石灰土已被严格禁止用于高等级路面的基层,只能用作高级路面的底基层。
2、水泥稳定土基层
(1)水泥稳定土有良好的板体性,其水稳性和抗冻性都比石灰稳定土好。水泥稳定土的初期强度高,其强度随龄期增长。水泥稳定土在暴露条件下容易干缩,低温时会冷缩,而导致裂缝。
(2)水泥稳定细粒土(简称水泥土)的干缩系数、干缩应变以及温缩系数都明显大于水泥稳定粒料,水泥土产生的收缩裂缝会比水泥稳定粒料的裂缝严重得多;水泥土强度没有充分形成时,表面遇水会软化,导致沥青面层龟裂破坏;水泥土只用作高级路面的底基层。
3、石灰工业废渣稳定土基层
(1)石灰工业废渣稳定土中,应用最多、最广的是石灰粉煤灰类的稳定土(粒料),简称二灰稳定土(粒料)。
(2)二灰稳定土有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性,其抗冻性能比石灰土高很多。
(3)二灰稳定土早期强度较低,温度低于4℃时强度几乎不增长;二灰中的粉煤灰用量越多,早期强度越低,3个月龄期的强度增长幅度也越大。
(4)二灰稳定土也具有明显的收缩特性,但小于水泥土和石灰土,也被禁止用于高等级路面的基层,而只能做底基层。二灰稳定粒料可用于高等级路面的基层与底基层。
(5)二灰稳定粒料基层中的粉煤灰,若三氧化硫含量偏高,易使路面起拱,直接影响道路基层和面层的弯沉值。
(二)石灰稳定土基层与水泥稳定土基层施工技术
(1)城区施工应采用厂拌(异地集中拌合)方式,不得使用路拌方式;以保证配合比准确,且达到文明施工要求。
(2)应根据原材料含水量变化、集料的颗粒组成变化、施工温度的变化、运输距离及时调整拌合用水量。
(3)拌成的稳定土类混合料应及时运送到铺筑现场。水泥稳定土材料自搅拌至摊铺完成,不应超过3h。
(4)宜在春末和气温较高季节施工,施工最低气温为5℃。
(5)摊铺好的稳定土应当天碾压成活,碾压时的含水量宜在最佳含水量的±2%范围内。水泥稳定土宜在水泥初凝前碾压成活。
(6)直线和不设超高的平曲线段,应由两侧向中心碾压;设超高的平曲线段,应由内侧向外侧碾压。
(7)石灰土压实成活后应立即洒水(或覆盖)养护,保持湿润,直至上部结构施工为止;水泥土分层摊铺时,应在下层养护7d后方可摊铺上层材料。
(8)稳定土养护期应封闭交通。
(三)石灰粉煤灰稳定砂砾(碎石)基层施工技术
(1)采用厂拌(异地集中拌合)方式。
(2)混合料含水量宜略大于最佳含水量。
(3)运送混合料应采取覆盖,防止水分蒸发和遗撒、扬尘。
(4)应在春末和夏季组织施工,施工期的日最低气温应在5℃以上。
(5)压实施工每层最大压实厚度为200mm,且不宜小于100mm。碾压时采用先轻型、后重型压路机碾压。
(6)禁止用薄层贴补的方法进行找平。
(7)混合料的养护采用湿养,始终保持表面潮湿,也可采用沥青乳液和沥青下封层进行养护,养护期视季节而定,常温下不宜小于7d。
(四)级配砂砾(碎石)、级配砾石(碎砾石)基层施工技术
(1)采用厂拌方式,强制式拌合机拌制。
(2)运输中应采取防止遗撒和防扬尘措施。
(3)两种压实系数均应通过试验段确定,每层应按虚铺厚度一次铺齐。
(4)碾压前和碾压中应先适量洒水。控制碾压速度,碾压至轮迹不大于5mm。
(5)未铺装上层前不得开放交通。
(五)无机结合料稳定基层施工质量检查与验收
1、石灰稳定土基层
(1)宜采用塑性指数为10~15 的粉质黏土、黏土,土中的有机物含量宜小于10%。
(2)宜用1~3 级的新石灰;磨细生石灰,可不经消解直接使用,块灰应在使用前2~3d完成消解,未能消解的生石灰块应筛除,消解石灰的粒径不得大于10mm。
(3)通过配合比设计确定最佳含水率、最大干密度和石灰剂量,达到设计要求的7d无侧限抗压强度的要求。
(4)控制虚铺厚度,确保基层厚度和高程,其路拱横坡应与面层要求一致。
(5)石灰土应湿养,养生期不宜少于7d。养生期应封闭交通。
2、水泥稳定土基层
(1)应采用初凝时间大于3h,终凝时间不小于6h的42.5级及以上普通硅酸盐水泥,32.5级及以上矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥。
(2)宜采用摊铺机械摊铺,施工前应通过试验确定压实系数。
(3)自拌合至摊铺完成,不得超过3h。分层摊铺时,应在下层养护7d后,方可摊铺上层材料。
(4)宜在水泥初凝时间到达前碾压成活。
(5)宜采用洒水养护,保持湿润。常温下成活后应经7d养护,方可在其上铺路面层。
3、石灰、粉煤灰稳定砂砾基层
(1)混合料在摊铺前其含水量宜为最佳含水量的允许偏差范围内。摊铺中发生粗、细集料离析时,应及时翻拌。
(2)应在潮湿状态下养护,养护期视季节而定,常温下不宜少于7d。采用洒水养护时,应及时洒水,保持混合料湿润。
(3)采用喷洒沥青乳液养护时,应及时在乳液面撒嵌丁料。
(4)养护期间宜封闭交通。需通行的机动车辆应限速,严禁履带车辆通行。
4、石灰稳定土、水泥稳定士、石灰粉煤灰稳定砂砾等无机结合料稳定基层质量检验项目主要有:集料级配、混合料配合比、含水量、拌合均匀性、基层压实度、 7d无侧限抗压强度等。
(六)土工合成材料的应用
1、路堤加筋
(1)路堤加筋的主要目的是提高路堤的稳定性。
(2)其叠合长度不应小于300mm。连接时搭接宽度不得小于150mm。
(3)第一层填料宜采用轻型压路机压实,当填筑层厚度超过600mm后,才允许采用重型压路机。
2、台背路基填土加筋
(1)采用土工合成材料对台背路基填土加筋的目的是为了减少路基与构造物之间的不均匀沉降。加筋材料宜选用土工网或土工格栅。台背填料应有良好的水稳定性与压实性能,以碎石土、砾石土为宜 土工合成材料与填料之间应有足够的摩阻力。
(2)施工程序:清地表→地基压实→锚固土工合成材料、摊铺、张紧并定位→分层摊铺、压实填料至下一层土工合成材料的铺设标高。相邻两幅加筋材料应相互搭接,宽度宜不小于200mm,并用牢固方式连接,连接强度不低于合成材料强度的60% 台背填料应在最佳含水量时分层压实,每层压实厚度宜不大于300mm,边角处厚度不得大于150mm。
3、路面裂缝防治
(1)采用玻纤网、土工织物等土工合成材料,铺设于旧沥青路面、旧水泥混凝土路面的沥青加铺层底部或新建道路沥青面层底部,可减少或延缓由旧路面对沥青加铺层的反射裂缝,或半刚性基层对沥青面层的反射裂缝。
(2)用于裂缝防治的玻纤网和土工织物应分别满足抗拉强度、最大负荷延伸率、网孔尺寸、单位面积质量等技术要求。
(3)用土工合成材料和沥青混凝土面层对旧沥青路面裂缝进行防治,施工要点是:旧路面清洁与整平,土工合成材料张拉,搭接和固定,洒布粘层油,铺新沥青面层。
第四部分、城镇道路面层施工
(一)沥青混合料面层施工技术
1、透层、粘层、封层施工准备
(1)透层。为使沥青混合料面层与非沥青材料基层结合良好,沥青混合料面层摊铺前应在基层表面喷洒透层油,在透层油完全渗入基层后方可铺筑。
(2)粘层。为加强路面沥青层之间,沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。粘层油宜在摊铺面层当天洒布。
(3)铺筑在面层表面的称为上封层,铺筑在面层下面的称为下封层。封层油宜采用改性沥青或改性乳化沥青,封层集料应质地坚硬、耐磨、洁净且粒径与级配应符合要求。
(4)透层、粘层宜采用沥青洒布车或手动沥青洒布机喷洒,喷洒应呈雾状。封层宜采用层铺法表面处治或稀浆封层法施工。
2、运输与布料
(1)为防止沥青混合料粘结运料车车厢板,装料前应喷洒一薄层隔离剂或防粘结剂。
(2)施工时发现沥青混合料不符合施工温度要求或结团成块、已遭雨淋则不得使用。
(3)对高等级道路,等候的运料车宜在5辆以上。
3、摊铺作业
(1)摊铺前应提前0.5~1h预热摊铺机熨平板使其不低于100℃。
(2)每台摊铺机的摊铺宽度宜小于6m。通常采用2台或多台摊铺机前后错开10~20m呈梯队方式同步摊铺,两幅之间应有30~60mm宽度的搭接,并应避开车道轮迹带,上下层搭接位置宜错开200mm 以上。
(3)摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,不得随意变换速度或中途停顿,以提高平整度,减少沥青混合料的离析。摊铺速度宜控制在2~6m/min的范围内。
(4)摊铺机应采用自动找平方式。下面层宜采用钢丝绳引导的高程控制方式。上面层宜采用平衡梁或滑靴并辅以厚度控制方式摊铺。
(5)最低摊铺温度根据铺筑层厚度、气温、风速及下卧层表面温度等,按规范要求执行。
4、压实成型
(1)压实施工应根据摊铺完成的沥青混合料温度情况严格控制初压、复压、终压(包括成型)时机。压实层最大厚度不宜大于100mm。
(2)初压宜采用钢轮压路机静压1~2遍。碾压时应将压路机的驱动轮面向摊铺机,从外侧向中心碾压:在超高路段和坡道上则由低处向高处碾压。复压应紧跟在初压后开始,不得随意停顿。碾压路段总长度不超过80m。
(3)密级配沥青混凝土混合料复压宜优先采用重型轮胎压路机进行碾压,其总质量不宜小于25t。对粗集料为主的混合料,宜优先采用振动压路机复压。层厚较大时宜采用高频大振幅,厚度较薄时宜采用低振幅,以防止集料破碎。
(4)终压应紧接在复压后进行。宜选用双轮钢筒式压路机,碾压不宜少于2遍,至无明显轮迹为止。
(5)为防止沥青混合料粘轮,对压路机钢轮可涂刷隔离剂或防粘结剂,严禁刷柴油。
(6)压路机不得在未碾压成型路段上转向、掉头、加水或停留。在当天成型的路面上,不得停放各种机械设备或车辆,不得散落矿料、油料及杂物。
5、接缝
(1)沥青混合料路面上、下层的纵缝应错开150mm(热接缝)或300~400mm(冷接缝)以上。相邻两幅及上、下层的横向接缝均应错位1m以上。应采用3m直尺检查,确保平整度达到要求。
(2)采用梯队作业方式摊铺时应选用热接缝,将已铺部分留下100~200mm宽暂不碾压,作为后续部分的基准面,然后跨缝压实。
(3)高等级道路的表面层横向接缝应采用垂直的平接缝,以下各层和其他等级的道路的各层可采用斜接缝。
6、开放交通
热拌沥青混合料路面应待摊铺层自然降温至表面温度低于50℃后,方可开放交通。
(二)改性沥青混合料面层施工技术
1、生产
(1)通常较普通沥青混合料的生产温度宜提高10~20℃。
(2)混合料最高温度(废弃温度)为195℃。
(3)混合料贮存温度为拌合出料后降低不超过10。
(4)改性沥青混合料宜采用间歇式拌合设备生产。
(5)改性沥青混合料的贮存时间不宜超过24h;改性沥青SMA混合料只限当天使用;OGFC混合料宜随拌随用。
2、施工
(1)摊铺在喷洒有粘层油的路面上铺筑改性沥青混合料时,宜使用履带式摊铺机。改性沥青SMA混合料施工温度应经试验确定,一般情况下,摊铺温度不低于160℃。
(2)摊铺速度宜放慢至1~3m/min。松铺系数应通过试验段取得。
(3)摊铺机应采用自动找平方式,中、下面层宜采用钢丝绳或铝合金导轨引导的高程控制方式,上面层宜采用非接触式平衡梁。
3、压实与成型
(1)初压开始温度不低于150℃,碾压终了的表面温度应不低于90~120℃。
(2)摊铺后应紧跟碾压,保持较短的初压区段,使混合料碾压温度不致降得过低。
(3)宜采用振动压路机或钢筒式压路机碾压,不应采用轮胎压路机碾压。OGFC混合料宜采用12t以上钢筒式压路机碾压。
(4)振动压路机应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则,即紧跟在摊铺机后面,采取高频率、低振幅的方式慢速碾压。如发现改性沥青SMA混合料高温碾压有推拥现象,应复查其级配。且不得采用轮胎压路机碾压,以防沥青混合料被搓擦挤压上浮,造成构造深度降低或泛油。
4、接缝
(1)改性沥青混合料路面应尽量避免出现冷接缝。
(2)摊铺时应保证充分的运料车,以满足摊铺的需要,使纵向接缝成为热接缝。在摊铺特别宽的路面时,可在边部设置挡板。在处理横接缝时,应在当天改性沥青混合料路面施工完成后,在其冷却之前垂直切割端部不平整及厚度不符合要求的部分(先用3m直尺进行检查),并冲净、干燥,第二天,涂刷粘层油,再铺新料。
(三)沥青混合料面层施工质量检查与验收
沥青混合料面层施工质量验收主控项目:原材料、压实度、面层厚度、弯沉值。
沥青混合料面层压实度,对城市快速路、主干路不应小于96%;对次干路及以下道路不应小于95%。
检查数量:每1000m2测一点。
检验方法:查试验记录(马歇尔击实试件密度,试验室标准密度)
(四)水泥混凝土路面施工技术
1、混凝土配合比设计、搅拌、运输
(1)混凝土的配合比设计在兼顾技术经济性的同时应满足弯拉强度、工作性、耐久性三项指标要求。
(2)混凝土外加剂的使用应符合:高温施工时,混凝土拌合物的初凝时间不得小于3h,低温施工时,终凝时间不得大于10h;外加剂的掺量应由混凝土试配试验确定。
(3)水胶比中水灰比的确定应在满足弯拉强度计算值和耐久性两者要求的水灰比中取小值。
(4)搅拌设备应优先选用间歇式拌合设备,根据拌合物的和聚性、均质性及强度稳定性经试拌确定
最佳拌合时间。
(5)应根据施工进度、运量、运距及路况,选配车型和车辆总数。不同摊铺工艺的混凝土拌合物从搅拌机出料到铺筑完成的允许最长时间应符合规定。
2、混凝土面板施工
(1)宜使用钢模板,每1m设置1处支撑装置。如采用木模板,用前须浸泡,每0.8~1m设1处支撑装置;弯道部分每0.5~0.8m设1处支撑装置。
(2)支模前应核对路面标高、面板分块、胀缝和构造物位置; 严禁在基层上挖槽嵌入模板;使用轨道摊铺机应采用专用钢制轨模;模板安装完毕,应进行检验,合格方可使用;模板安装检验合格后表面应涂隔离剂。
(3)钢筋安装后应进行检查,合格后方可使用;胀缝传力杆应与胀缝板、提缝板一起安装。
(4)振捣机振实与三辐轴整平工序之间的时间间隔不宜超过15min;在一个作业单元长度内,应采用前进振动、后退静滚方式作业,最佳滚压遍数应经过试验段确定。
(5)采用轨道摊铺机铺筑时,最小摊铺宽度不宜小于3.75m;轨道摊铺机应配备振捣器组,当面板厚度超过150mm,坍落度小于30mm时,必须插入振捣。
(6)采用滑模摊铺机摊铺时混凝土坍落度小,应用高频振动,低速度摊铺;混凝土坍落度大,应用低频振动,高速度摊铺。摊铺机行走速度为1~3m/min。
(7)胀缝应与路面中心线垂直;缝中不得连浆。缝上部灌填缝料,下部胀缝板和安装传力杆。
(8)传力杆的固定安装方法有两种。一种是端头木模固定传力杆安装方法,宜用于混凝土板不连续浇筑时设置的胀缝。另一种是支架固定传力杆安装方法,宜用于混凝土板连续浇筑时设置的胀缝。
(9)缩缝应垂直板面,采用切缝机施工,宽度宜为4~6mm。切缝深度:设传力杆时,不应小于面层厚的 1/3,且不得小于70mm;不设传力杆时不应小于面层厚的1/4 ,且不应小于60mm。当混凝土达到设计强度的25%~30%时,采用切缝机进行切割。切割用水冷却时,应防止切缝水渗入基层和土层。
(10)在面层混凝土弯拉强度达到设计强度,且填缝完成前,不得开放交通。
(11)混凝土浇筑完成后应及时进行养护,可采取喷洒养护剂或保湿覆盖等方式;在雨天或养护用水充足的情况下,可采用保湿膜、土工毡、麻袋、草袋、草帘等覆盖物洒水湿养护方式,不宜使用用水养护;昼夜温差大于lO℃以上的地区或日均温度低于5℃施工的混凝土板应采用保温养护措施。养护时间应根据混凝土弯拉强度增长情况而定,不宜小于设计弯抗强度的80% ,一般宜为14~21d. 应特别注重前7d的保湿(温)养护。
(12)在混凝土达到设计弯拉强度40%以后,可允许行人通过。混凝土完全达到设计弯拉强度后,方可开放交通。
(五)水泥混凝土面层施工质量检查与验收
1、材料与配合比
(1)重交通以上等级道路、城市快速路、主干路应釆用42.5级及以上的道路硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;中、轻交通等级道路可采用矿渣水泥,其强度等级宜不低于32.5级。水泥应有出厂合格证(含化学成分、物理指标)并经复验合格,方可使用。不同等级、厂牌、品种、出厂日期的水泥不得混存、混用。出厂期超过三个月或受潮的水泥,必须经过试验,合格后方可使用。
(2)海砂不得直接用于混凝土面层。淡化海砂不应用于城市快速路、主干路、次干路,可用于支路。
2、常规施工
(1)控制混凝土振捣时间,防止过振。
(2)做面时宜分两次进行。严禁在面板上洒水、撒水泥粉。
(六)城镇道路大修维护技术-加铺沥青面层技术要点
1、面层水平变形反射裂缝预防措施
在沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土路面之间设置应力消减层,具有延缓和抑制反射裂缝产生的效果。
2、面层垂直变形破坏预防措施
(1)在大修前对局部破损部位进行修补,应将这些破损部位彻底剔除并重新修复;不需要将板体整块凿除重新浇筑,采用局部修补的方法即可。
(2)使用沥青密封膏处理旧水泥混凝土板缝。
3、基底处理要求
(1)基底处理方法有两种:一种是换填基底材料,另一种是注浆填充脱空部位的空洞。
(2)开挖式基底处理。对于原水泥混凝土路面局部断裂或碎裂部位,将破坏部位凿除,换填基底并压实后,重新浇筑混凝土。这种常规的处理方法,工艺简单,修复也比较彻底,但对交通影响较大,适合交通不繁忙的路段。
(3)非开挖式基底处理。对于脱空部位的空洞,采用从地面钻孔注浆的方法进行基底处理,处理前应采用探地雷达进行详细探查,测出路面板下松散、脱空和既有管线附近沉降区域。
(七)占用或挖掘城市道路的管理规定
(1)未经市政工程行政主管部门和公安交通部门批准,任何单位或者个人不得占用或者挖掘城市道路。
(2)因特殊情况需要临时占用城市道路的,须经市政工程行政主管部门和公安交通管理部门批准,方可按照规定占用。经批准临时占用城市道路的,不得损坏城市道路;占用期满后,应当及时清理占用现场,恢复城市道路原状;损坏城市道路的,应当修复或者给予赔偿。
(3)因工程建设需要挖掘城市道路的,应当持城市规划部门批准签发的文件和有关设计文件,到市政工程行政主管部门和公安交通管理部门办理审批手续,方可按照规定挖掘。
(八)城镇道路工程施工开放交通的规定
(1)当面层混凝土弯拉强度未达到1MPa 或抗压强度未达到5MPa,必须采取防止混凝土受冻的措施,严禁混凝土受冻。
(2)铺砌面层完成后,必须封闭交通,并应湿润养护,当水泥砂浆达到设计强度后,方可开放交通。
(九)雨期施工质量保证措施
1、雨期施工质量控制
(1)掌握天气预报,安排在不下雨时施工。
(2)调整施工步序,集中力量分段施工。
(3)做好防雨准备,在料场和搅拌站搭雨棚,或施工现场搭可移动的罩棚。
(4)建立完善排水系统,防排结合;并加强巡视,发现积水、挡水处,及时疏通。
2、基层施工
(1)对于土路基施工,要有计划地组织施工,分段开挖,切忌全面开挖或挖段过长。
(2)挖方地段要留好横坡,做好截水沟。坚持当天挖完、压完,不留后患。因雨翻浆地段,要换料重做。
(3)填方地段施工,应按2%~3%的横坡整平压实,以防积水。
3、基层施工
(1)对稳定类材料基层,应坚持拌多少、铺多少、压多少、完成多少。
(2)下雨来不及完成时,要尽快碾压,防止雨水渗透。
(3)雨期施工水泥稳定土,特别是水泥土基层时,应特别注意天气变化,防止水泥和混合料遭雨淋。降雨时应停止施工,已摊铺的水泥混合料应尽快碾压密实。路拌法施工时,应排除下承层表面的水,防止集料过湿。
4、面层施工
(1)沥青面层不允许下雨时或下层潮湿时施工。雨期应缩短施工长度,加强施工现场与沥青拌合厂联系,做到及时摊铺、及时完成碾压。
(2)水泥混凝土路面施工时,应勤测粗细集料的含水率,适时调整加水量,保证配合比的准确性。雨期作业工序要紧密衔接,及时浇筑、振动、抹面成型、养护。
(十)冬期施工质量保证措施
1、冬期施工基本要求
(1)应尽量将土方、土基施工项目安排在上冻前完成。
(2)日平均气温连续5d低于5℃时,或最低环境气温低于-3℃时,应视为进人冬期施工。
2、路基施工。
(1)如当日达不到设计标高,下班前应将操作面刨松或覆盖,防止冻结。
(2)城市快速路、主干路的路基不得用含有冻土块的土料填筑。
3、基层施工
(1)石灰及石灰粉煤灰稳定土(粒料、钢渣)类基层,宜在临近多年平均进入冬期前30~45d停止施工,不得在冬期施工。
(2)水泥稳定土(粒料)类基层,宜在进入冬期前15~30d停止施工。当上述材料养护期进入冬期时,应在基层施工时向基层材料中掺入防冻剂。
4、沥青混凝土面层
城市快速路、主干路的沥青混合料面层严禁冬期施工。次干路及其以下道路在施工温度低于5℃时,应停止施工。粘层、透层、封层严禁冬期施工。
5、水泥混凝土面层
(1)搅拌站应搭设工棚或其他挡风设备,搅拌机出料温度不得低于10℃,摊铺混凝土温度不应低于5℃。
(2)施工中应根据气温变化采取保温防冻措施。当连续5昼夜平均气温低于-5℃,或最低气温低于-15℃时,宜停止施工。
(3)混凝土拌合料温度应不高于35℃。拌合物中不得使用带有冰雪的砂、石料,可加防冻剂、早强剂,搅拌时间适当延长。
(4)混凝土板弯拉强度低于1MPa或抗压强度低于5MPa时,不得受冻。
(5)混凝土板浇筑前,基层应无冰冻、不积冰雪,摊铺混凝土时气温不低于5℃。
(6)尽量缩短各工序时间,快速施工。成型后,及时覆盖保温层,减缓热量损失,使混凝土的强度在其温度降到0℃前达到设计强度。
(7)养护时间不宜少于21d。
第一部分、城市桥梁结构形式及通用施工技术
(一)桥梁的基本组成
桥梁由上部结构、下部结构、支座系统和附属设施四个基本部分组成。
1、上部结构:在线路遇到障碍而中断时,跨越这类障碍的主要承载结构。
桥跨结构:线路跨越障碍(如江河、山谷或其他线路等)的结构物。
2、下部结构:包括桥墩、桥台和墩台基础,是支承桥跨结构的结构物。
(1)桥墩:是在河中或岸上支承桥跨结构的结构物。
(2)桥台:设在桥的两端,一边与路堤相接,以防止路堤滑塌,另一边则支承桥跨结构的端部。
(3)墩台基础:是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。
3、支座系统:在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。它不仅要传递很大的荷载,并且要保证桥跨结构能产生一定的变位。
4、附属设施:
(1)桥面铺装(或称行车道铺装)
(2)排水防水系统
(3)栏杆(或防撞栏杆)
(4)伸缩缝:桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙,以保证结构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸,桥面上要设置伸缩缝构造。
(5)灯光照明
(二)桥梁的主要类型
1、按受力特点分
在力学上也可归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。
(1)梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。与同样跨径的其他结构体系相比,梁内产生的弯矩最大。
(2)拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。桥墩或桥台将承受水平推力,拱桥的承重结构以受压为主,通常用抗压能力强的圬工材料(砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。
(3)刚架桥
刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构。梁部主要受弯,其受力状态介于梁桥和拱桥之间。
(4)悬索桥
悬索桥以悬索为主要承重结构,能以较小的建筑高度经济合理地修建大跨度挢。由于这种桥的结构自重轻,刚度差,在车辆动荷载和风荷载作用下有较大的变形和振动。
(5)组合体系桥
1)连续钢构:连续钢构是由梁和钢架相结合的体系
2)梁、拱组合体系
3)斜拉桥
2、按桥梁多孔跨径总长或单孔跨径的长度,可分为特大桥、大桥、中桥、小桥。
3、按用途划分,有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农用桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。
4、按上部结构的行车道位置分为上承式(桥面结构布置在主要承重结构之上)桥、下承式桥、中承式桥。
(三)模板、支架和拱架的设计与验算
1、模板、支架和拱架应结构简单、制造与装拆方便,应具有足够的承载能力、刚度和稳定性。
2、设计模板、支架和拱架时应按下表进行荷载组合。
注:表中代号意思如下:
①模板、拱架和支架自重;
②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或圬工、砌体的自重力;
③施工人员及施工材料机具等行走运输或堆放的荷载;
④振捣混凝土时的荷载;
⑤新浇筑混凝土对侧面模板的压力;
⑥倾倒混凝土时产生的水平向冲击荷载;
⑦设于水中的支架所承受的水流压力、波浪力、流冰压力、船只及其他漂浮物的撞击力;
⑧其他可能产生的荷载,如风雪荷载、冬期施工保温设施荷载等。
3、验算模板、支架和拱架的抗倾覆稳定时,各施工阶段的稳定系数均不得小于1.3。
4、模板、支架和拱架的设计中应设施工预拱度。施工预拱度应考虑下列因素:
(1)设计文件规定的结构预拱度。
(2)支架和拱架承受全部施工荷载引起的弹性变形。
(3)受载后由于杆件接头处的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形
(4)支架、拱架基础受载后的沉降。
5、设计预应力混凝土结构模板时,应考虑施加预应力后构件的弹性压缩、上拱及支座螺栓或预埋件的位移等。
(四)模板、支架和拱架的制作与安装
1、支架和拱架搭设之前,预压地基合格并形成记录。
2、支架立柱必须落在有足够承载力的地基上,立柱底端必须放置垫板或混凝土垫块。支架地基严禁被水浸泡,冬期施工必须采取防止冻胀的措施。
3、支架通行孔的两边应加护桩,夜间应设警示灯。施工中易受漂流物冲撞的河中支架应设牢固的防护设施。
4、安设支架、拱架过程中,应随安装随架设临时支撑。采用多层支架时,支架的横垫板应水平,立柱应铅直,上下层立柱应在同一中心线上。
5、施工脚手架、便桥须设立独立的支撑体系,不得与支架或拱架共用同一支撑结构。
6、钢管满堂支架搭设完毕后,应按相关要求,预压支架合格并形成记录。
7、支架、拱架安装完毕,经检验合格后方可安装模板;安装模板应与钢筋工序配合进行,妨碍绑扎钢筋的模板,应待钢筋工序结束后再安装;安装墩台模板时,其底部应与基础预埋件连接牢固,上部应采用拉杆固定;模板在安装过程中,必须设置防倾覆设施。
8、当采用充气胶囊作空心构件芯模时,其安装应符合下列规定:
(1)胶囊在使用前应经检查确认无漏气。
(2)从浇筑混凝土到胶囊放气止,应保持气压稳定。
(3)使用胶囊内模时,应采用定位箍筋与模板连接固定,防止上浮和偏移。
(4)胶囊放气时间应经试验确定,以混凝土强度达到能保持构件不变形为度。
9、浇筑混凝土和砌筑前,应对模板、支架和拱架进行检查和验收,合格后方可施工。
(五)模板、支架和拱架的拆除
1、模板、支架和拱架拆除应符合下列规定:
(1)非承重侧模应在混凝土强度能保证结构棱角不损坏时方可拆除,混凝土强度宜为2.5MPa及以上。
(2)芯模和预留孔道内模应在混凝土抗压强度能保证结构表面不发生塌陷和裂缝时,方可拔出。
(3)钢筋混凝土结构的承重模板、支架,应在混凝土强度能承受其自重荷载及其他可能的叠加荷载时,方可拆除。
2、模板、支架和拱架拆除应遵循先支后拆、后支先拆的原则。简支梁、连续梁结构的模板应从跨中向支座方向依次循环卸落;悬臂梁结构的模板宜从悬臂端开始顺序卸落。
3、预应力混凝土结构的侧模应在预应力张拉前拆除;底模应在结构建立预应力后拆除。
(六)模板、支架和拱架施工安全措施
1、施工前准备阶段
(1)作业人员应经过专业培训、考试合格,持证上岗,并应定期体检,不适合高处作业者,不得进行搭设与拆除作业。
2、脚手架搭设
(1)脚手架应按规定采用连接件与构筑物相连接,使用期间不得拆除;脚手架不得与模板支架相连接。
3、模板、支架和拱架拆除
(1)模板、支架和拱架拆除现场应设作业区,其边界设警示标志,并由专人值守,非作业人员严禁入内。
(2)模板、支架和拱架拆除采用机械作业时应由专人指挥。
(3)模板、支架和拱架拆除应按施工方案或专项方案要求由上而下逐层进行,严禁上下同时作业。
(七)钢筋施工技术
1、一般规定及钢筋加工
(1)钢筋应按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收,确认合格后方可使用。
(2)当需要代换时,应由原设计单位作变更设计。
(3)预制构件的吊环必须采用未经冷拉的热轧光圆钢筋制作,不得以其他钢筋替代,且其使用时的计算拉应力应不大于50MPa。
(4)在浇筑混凝土之前应对钢筋进行隐蔽工程验收,确认符合设计要求并形成记录。
(5)钢筋弯制前应先调直。钢筋宜优先选用机械方法调直。当采用冷拉法进行调直时,HPB300钢筋冷拉率不得大于2%;HRB335、HRB400钢筋冷拉率不得大于1%。
(6)钢筋宜在常温状态下弯制,不宜加热。钢筋宜从中部开始逐步向两端弯制,弯钩应一次弯成。
2、热轧钢筋接头应符合设计要求。当设计无要求时,应符合下列规定:
(1)钢筋接头宜采用焊接接头或机械连接接头。
(2)焊接接头应优先选择闪光对焊。
(3)机械连接接头适用于HRB335和HRB400带肋钢筋的连接。
(4)当普通混凝土中钢筋直径等于或小于22 mm时,在无焊接条件时,可采用绑扎连接,但受拉构件中的主钢筋不得采用绑扎连接。
(5)钢筋骨架和钢筋网片的交叉点焊接宜采用电阻点焊。
(6)钢筋与钢板的T形连接,宜采用埋弧压力焊或电弧焊。
3、钢筋接头设置应符合下列规定:
(1)在同一根钢筋上宜少设接头。
(2)钢筋接头应设在受力较小区段,不宜位于构件的最大弯矩处。
(3)在任一焊接或绑扎接头长度区段内,同一根钢筋不得有两个接头。
(4)接头末端至钢筋弯起点的距离不得小于钢筋直径的10倍。
(5)施工中钢筋受力分不清受拉、受压的,按受拉办理。
(6)钢筋接头部位横向净距不得小于钢筋直径,且不得小于25mm。
(7)钢筋机械连接接头——在混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度成对延性要求高的部位应选用Ⅱ级或Ⅰ级接头;当在同一连接区段内钢筋接头面积百分率为100%时,应选用Ⅰ级接头。
4、现场绑扎钢筋应符合下列规定:
(1)钢筋的交叉点应采用绑丝绑牢,必要时可辅以点焊。
(2)双向受力的钢筋网,钢筋交叉点必须全部扎牢。
(3)梁和柱的箍筋,除设计有特殊要求外,应与受力钢筋垂直设置;箍筋弯钩叠合处,应位于梁和柱角的受力钢筋处,并错开设置。
(4)绑扎接头搭接长度范围内的箍筋间距:当钢筋受拉时应小于5d,且不得大于100mm;当钢筋受压时应小于10d,且不得大于200mm。
5、钢筋的混凝土保护层厚度,必须符合设计要求。设计无要求时应符合下列规定:
(1)普通钢筋和预应力直线形钢筋的最小混凝土保护层厚度不得小于钢筋公称直径,后张法构件预应力直线形钢筋不得小于其管道直径的1/2。
(2)当受拉区主筋的混凝土保护层厚度大于50mm 时,应在保护层内设置直径不小于6mm 、间距不大于100mm 的钢筋网。
(3)钢筋机械连接件的最小保护层厚度不得小于20mm。
(八)混凝土施工技术
1、抗压强度
在进行混凝土强度试配和质量评定时,混凝土的抗压强度应以边长为150mm的立方体标准试件测定。试件以同龄期者3块为一组,并以同等条件制作和养护。
2、混凝土搅拌
混凝土拌合物的坍落度应在搅拌地点和浇筑地点分别随机取样检测。每一工作班或每一单元结构物不应少于两次。评定时应以浇筑地点的测值为准。
3、混凝土运输
(1)混凝土的运输能力应满足混凝土凝结速度和浇筑速度的要求,使浇筑工作不间断。
(2)混凝土拌合物在运输过程中,应保持均匀性,不产生分层、离析等现象,如出现分层、离析现象,则应对混凝土拌合物进行二次快速搅拌。
(3)预拌混凝土在卸料前需要掺加外加剂时,外加剂的掺量应按配合比通知书执行。掺入外加剂后,应快速搅拌,搅拌时间应根据试验确定。
(4)严禁在运输过程中向混凝土拌合物中加水。
4、混凝土浇筑
(1)对于大方量混凝土浇筑,应事先制定浇筑方案。
(2)混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。同一施工段的混凝土应连续浇筑,并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。
(3)采用振捣器振捣混凝土时,每一振点的振捣延续时间,应以混凝土表面呈现浮浆、不出现气泡和不再沉落为准。
5、混凝土养护
(1)洒水养护的时间,采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥的混凝土,不得少于7d。掺用缓凝型外加剂或有抗渗等要求以及高强度混凝土,不少于14d。
(2)采用涂刷薄膜养护剂养护时,养护剂应通过试验确定,并应制定操作工艺。采用塑料膜覆盖养护时,应在混凝土浇筑完成后及时覆盖严密,保证膜内有足够的凝结水。
(九)预应力混凝土施工技术
1、预应力筋
(1)每批钢丝、钢绞线、钢筋应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺的产品组成。
(2)预应力筋进场时,应对其质量证明文件、包装、标志和规格进行检验。
(3)钢绞线检验每批重量不得大于60t;逐盘检验表面质量和外形尺寸;再从每批钢绞线中任取3盘,并从每盘所选的钢绞线任一端截取一根试样,进行力学性能试验及其他试验。如每批少于3盘,应全数检验。检验结果如有一项不合格时,则不合格盘报废,并再从该批未试验过的钢绞线中取双倍数量的试样进行该不合格项的复验。如仍有一项不合格,则该批钢绞线应实施逐盘检验,合格者接收。
(4)预应力钢绞线宜成盘运输,盘径不应小于1.0m;存放时最下盘钢绞线上堆放的钢绞线不应超过4000kg。
(5)存放的仓库应干燥、防潮、通风良好、无腐蚀气体和介质。存放在室外时不得直接堆放在地面上,必须垫高、覆盖、防腐蚀、防雨露,时间不宜超过6个月。
(6)预应力筋宜使用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。
2、管道与孔道
(1)后张有粘结预应力混凝土结构中,一般工程可由钢管抽芯、胶管抽芯或金属伸缩套管抽芯预留孔道。浇筑在混凝土中的管道应具有足够强度和刚度,不允许有漏浆现象,且能按要求传递粘结力。
3、锚具、夹具和连接器
(1)后张预应力锚具和连接器按照锚固方式不同,可分为夹片式(单孔和多孔夹片锚具)、支承式(墩头锚具、螺母锚具)、握裹式(挤压锚具、压花锚具)和组合式(热铸锚具、冷铸锚具)。
(2)锚垫板应设置足够的螺旋钢筋或网状分布钢筋。
(3)锚垫板与预应力筋(或孔道)在锚固区及其附近应相互垂直。后张构件锚垫板上宜设灌浆孔。
(4)锚具、夹具及连接器进场验收时,应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格、数量,确认无误后进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验。
4、预应力混凝土配制与浇筑
(1)预应力混凝土应优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,不宜使用矿渣硅酸盐水泥,不得使用火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥。
(2)混凝土中严禁使用含氯化物的外加剂及引气剂或引气型减水剂。
5、预应力张拉施工基本规定
预应力筋采用应力控制方法张拉时,应以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求;设计无要求时,实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6 %以内。否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施后,方可继续张拉。
6、先张法预应力施工
(1)张拉台座应具有足够的强度和刚度,其抗倾覆安全系数不得小于1.5,抗滑移安全系数不得小干1.3。张拉横梁应有足够的刚度,受力后的最大挠度不得大于2mm 。锚板受力中心应与预应力筋合力中心一致。
(2)预应力筋连同隔离套管应在钢筋骨架完成后一并穿入就位。就位后,隔离套管应堵严。就位后,严禁使用电弧焊对梁体钢筋及模板进行切割或焊接。隔离套管内端应堵严。
(3)放张预应力筋时混凝土强度必须符合设计要求,设计未要求时,不得低于强度设计值的75%。放张顺序应符合设计要求,设计未要求时,应分阶段、对称、交错地放张。放张前,应将限制位移的模板拆除。
7、后张法预应力施工
(1)预应力管道应留压浆孔与溢浆孔;曲线孔道的波峰部位应留排气孔;在最低部位宜留排水孔。
(2)预应力筋安装应符合下列要求:
1)先穿束后浇混凝土时,浇筑混凝土之前,必须检查管道并确认完好;浇筑混凝土时应定时抽动、转动预应力筋。
2)先浇混凝土后穿束时,浇筑后应立即疏通管道,确保其畅通。
3)混凝土采用蒸汽养护时,养护期内不得装入预应力筋。
(3)预应力筋张拉应符合下列要求:
1)混凝土强度应符合设计要求,设计未要求时,不得低于强度设计值的75%; 且应将限制位移的模板拆除后,方可进行张拉。
2)曲线预应力筋或长度大于等于25m的直线预应力筋,宜在两端张拉;长度小于25m直线预应力筋,可在一端张拉。
3)预应力筋的张拉顺序应符合设计要求。当设计无要求时,可采取分批、分阶段对称张拉。宜先中间,后上、下或两侧。
(4)张拉控制应力达到稳定后方可锚固。锚具应用封端混凝土保护,当需较长时间外露时,应采取防锈蚀措施。锚固完毕经检验合格后,方可切割端头多余的预应力筋。
8、孔道压浆
(1)预应力筋张拉后,应及时进行孔道压浆,孔道压浆宜采用水泥浆,水泥浆的强度应符合设计要求,设计无要求时不得低于30MPa。
(2)压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况,如有不实,应及时处理。压浆作业,每一工作班应留取不少于3组砂浆试块,标养28d,以其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。
(3)埋设在结构内的锚具,压浆后应及时浇筑封锚混凝土。封锚混凝土的强度等级应符合设计要求,不宜低于结构混凝土强度等级的80%,且不低于30MPa。
(4)孔道内的水泥浆强度达到设计规定后方可吊移预制构件;设计未要求时,应不低于砂浆设计强度的75%。
(十) 预应力张拉施工质量事故预防措施
1、人员控制
(1)承担预应力施工的单位应具有相应的施工资质。
(2)预应力张拉施工应由工程项目技术负责人主持。
(3)张拉作业人员应经培训考核,合格后方可上岗。
2、施工过程控制要点
(1)预应力筋下料长度应经计算,并考虑模具尺寸及张拉千斤顶所需长度。
(2)张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测,以便确定张拉控制应力,并确定预应力筋的理论伸长值。
(3)张拉后,应及时进行孔道压浆,宜采用真空辅助法压浆;水泥浆的强度应符合设计要求,且不得低于30MPa。
(4)压浆时排气孔、排水孔应有水泥浓浆溢出。应从检查孔抽查压浆的密实情况。
(十一)桥面防水系统施工技术
1、基层要求
(1)基层混凝土强度应达到设计强度的80%以上,方可进行防水层施工。
(2)基层混凝土表面粗糙度处理宜采用抛丸打磨。
2、基层处理
(1)基层处理剂可采用喷涂法或刷涂法施工,喷涂应均匀,覆盖完全,待其干燥后应及时进行防水层施工。
(2)喷涂基层处理剂前,应采用毛刷对桥面排水口、转角等处先行涂刷,然后再进行大面积基层面的喷涂。
3、防水卷材施工
(1)卷材防水层铺设前应先做好节点、转角、排水口等部位的局部处理,然后再进行大面积铺设。
(2)当铺设防水卷材时,环境气温和卷材的温度应高于5℃,基面层的温度必须高于0℃;当下雨、下雪和风力大于或等于5级时,严禁进行桥面防水层体系的施工。
(3)铺设防水卷材时,任何区域的卷材不得多于3层,搭接接头应错开500mm以上,严禁沿道路宽度方向搭接形成通缝。接头处卷材的搭接宽度沿卷材的长度方向应为150mm,沿卷材的宽度方向应为100mm。
(4)卷材的展开方向应与车辆的运行方向一致,卷材应采用沿桥梁纵、横坡从低处向高处的铺设方法,高处卷材应压在低处卷材之上。
4、防水涂料施工
(1)防水涂料严禁在雨天、雪天、风力大于或等于5级时施工。
(2)防水涂料配料时,不得混入己固化或结块的涂料。
(3)防水涂料应保障固化时间,待涂布的涂料干燥成膜后,方可涂布后一遍涂料。
(4)涂层间设置胎体增强材料的施工,宜边涂布边铺胎体。
(5)涂料防水层内设置的胎体增强材料,应顺桥面行车方向铺贴。铺贴顺序应由最低处开始向高处铺贴并顺桥宽方向搭接。
(6)防水涂料施工应先做好节点处理,然后再进行大面积涂布。
6、桥面防水质量验收
(1)防水施工验收应在施工单位自行检查评定的基础上进行。
(2)施工验收应按施工顺序分阶段验收。
(3)混凝土基层检测主控项目是含水率、粗糙度、平整度。
(4)防水层施工现场检测主控项目为粘结强度和涂料厚度。
(5)在沥青混凝土摊铺之前,应对到场的沥青混凝土温度进行检测。
(十二)桥梁支座安装技术
1、桥梁支座的作用
桥梁支座位于桥梁和垫石之间,它能将桥梁上部结构承受的荷载和变形(位移和转角)可靠的传递给桥梁下部结构,是桥梁的重要传力装置。
2、桥梁支座的分类
(1)按支座变形可能性分类:固定支座、单向活动支座、多向活动支座。
(2)按支座所用材料分类:钢支座、聚四氟乙烯支座(滑动支座)、橡胶支座(板式、盆式)等。
(3)按支座的结构形式分类:弧形支座、摇轴支座、辊轴支座、橡胶支座、球形钢支座、拉压支座等 。
城市桥梁中常用的支座主要为板式橡胶支座和盆式支座等。
3、支座施工一般规定:
(1)支座滑动面上的聚四氟乙烯滑板和不锈钢板位置应正确,不得有划痕、碰伤。
(2)活动支座安装前应采用丙酮或酒精解体清洗其各相对滑移面,擦净后在聚四氟乙烯板顶面凹槽内满注硅脂。重新组装时应保持精度。
(3)墩台帽、盖梁上的支座垫石和挡块宜二次浇筑,确保其高程和位置的准确。垫石混凝土的强度必须符合设计要求
4、支座施工质量检验标准
(1)主控项目:
1)支座应进行进场检验。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查合格证、出厂性能试验报告。
2)支座安装前,应检查跨距、支座栓孔位置和支座垫石顶面高程、平整度、坡度、坡向,确认符合设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:用经纬仪、水准仪与钢尺量测。
3)支座与梁底及垫石之间必须密贴,间隙不得大于0.3mm。垫石材料和强度应符合设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察或用塞尺检查、检查垫层材料产品合格证。
4)支座锚栓的埋置深度和外露长度应符合设计要求。支座锚栓应在其位置调整准确后固结,锚栓与孔之间隙必须填捣密实。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察。
5)支座的粘结灌浆和润滑材料应符合设计要求。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查粘结灌浆材料的配合比通知单、检查润滑材料的产品合格证、进场验收记录。
(十三)伸缩装置安装技术
为满足桥面变形的要求,通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩装置。
桥梁伸缩装置按传力方式和构造特点可分为:对接式、钢制支承式、组合剪切式(板式) 模数支承式以及弹性装置。
1、伸缩装置的性能要求
伸缩装置应具有可靠的防水、排水系统,防水性能应符合注满水24h无渗漏的要求。
2、伸缩装置施工安装
(1)伸缩装置上桥安装前,按照安装时的气温调整安装时的定位值,并应由安装负责人检查签字后方可用专用卡具将其固定。
(2)浇筑混凝土前,应彻底清扫预留槽,并用泡沫塑料将伸缩缝间隙处填塞,然后安装必要的模板。
(3)伸缩装置两侧预留槽混凝土强度在未满足设计要求前不得开放交通。
(十四)桥桥梁维护与改造施工技术
1、桥梁改建方案
目前城市桥梁改建加宽按位置可分为单侧加宽和双侧加宽两种方案,按上部结构与下部结构的连接处理方式主要有以下三种方案:
新、旧桥梁的上部结构与下部结构互不连接(上下不连);新、旧桥梁的上部结构和下部结构相互连接(上下均连);新、旧桥梁的上部结构连接而下部结构分离(上连下不连)。
2、新、旧桥梁上部结构拼接的构造要求
根据桥梁上部结构不同类型一般采用以下的拼接连接方式:
(1)钢筋混凝土实心板和预应力混凝土空心板桥,新、旧板梁之间的拼接宜采用铰接或近似于铰接连接。
(2)预应力混凝土T梁或组合T梁桥,新、旧T梁之间的拼接宜采用刚性连接。
(3)连续箱梁桥,新、旧箱梁之间的拼接宜采用铰接连接。
第二部分、城市桥梁下部结构施工
(一)各类围堰的施工要求
1、围堰施工的一般规定
(1)围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。
2、土围堰施工要求
适用条件:水深≤1.5m,流速≤0.5m/s,河边浅滩,河床渗水性较小
(1)筑堰材料宜用黏性土、粉质黏土或砂质黏土。填出水面之后应进行夯实。填土应自上游开始至下游合龙。
(2)堰顶宽度可为1~2m。机械挖基时不宜小于 3m。堰外边坡迎水流一侧坡度宜为1:2~1:3,背水流一侧可在 1:2之内。堰内边坡宜为 1:1~1:1.5。内坡脚与基坑边的距离不得小于1m。
3、土袋堰施工要求
适用条件:水深≤3.0m,流速≤1.5m/s,河床渗水性较小,或淤泥较浅
(1) 围堰两侧用草袋、麻袋、玻璃纤维袋或无纺布袋装土堆码。堰外边坡为1:0.5~1:1,堰内边坡为1 :0.2〜1 :0.5。围堰中心部分可填筑黏土及黏性土芯墙。
(2)堆码土袋,应自上游开始至下游合龙。上下层和内外层的土袋均应相互错缝。
4、钢板桩围堰施工要求
适用条件:深水或深基坑,流速较大的砂类土、黏性土、碎石土及风化岩等坚硬河床。防水性能好,整体刚度较强。
(1)有大漂石及坚硬岩石的河床不宜使用钢板桩围堰。
(2)施打钢板桩前,应在围堰上下游及两岸设测量观测点,控制围堰长、短边方向的施打定位。施打时,必须备有导向设备,以保证钢板桩的正确位置。
(3)施打前,应对钢板桩的锁口用止水材料捻缝,以防漏水。
(4)施打顺序一般从上游向下游合龙。
(5)钢板桩可用捶击、振动、射水等方法下沉,但在黏土中不宜使用射水下沉办法。
5、双壁钢围堰施工要求
(1)双壁钢围堰应按设计要求在工厂制作,其分节分块的大小应按工地吊装、移运能力确定。
(2)钢围堰浮运定位时,应对浮运、就位和灌水着床时的稳定性进行验算。在浮运、下沉过程中,围堰露出水面的高度不应小于1m。
(3)钢围堰浇筑水下封底混凝土之前,应按照设计要求进行清基,并由潜水员逐片检查合格后方可封底。
(二)沉入桩基础施工
常用的沉入桩有钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩和钢管桩。
1、沉桩方式及设备选择
(1)锤击沉桩宜用于砂类土、黏性土。
(2)振动沉桩宜用于锤击沉桩效果较差的密实的黏性土、砾石、风化岩。
(3)在密实的砂土、碎石土、砂砾的土层中用锤击法、振动沉桩法有困难时,可采用射水作为辅助手段进行沉桩施工。在黏性土中应慎用射水沉桩;在重要建筑物附近不宜采用射水沉桩。
(4)静力压桩宜用于软黏土(标准贯入度N<20)、淤泥质土。
2、准备工作
(1)对地质复杂的大桥、特大桥,为检验桩的承载能力和确定沉桩工艺应进行试桩。
(2)贯人度应通过试桩或做沉桩试验后会同监理及设计单位研究确定。
3、施工技术要点
(1)预制桩的接桩可采用焊接、法兰连接或机械连接。
(2)沉桩顺序:对于密集桩群,自中间向两个方向或四周对称施打;根据基础的设计标高,宜先深后浅;根据桩的规格,宜先大后小,先长后短。
(3)桩终止锤击的控制应视桩端土质而定,一般情况下以控制桩端设计标高为主,贯人度为辅。
(三)钻孔灌注桩基础
1、成孔方式与设备选择
依据成桩方式可分为泥浆护壁成孔、干作业成孔、沉管成孔灌注桩及爆破成孔。
注:冲抓钻当用于深孔时,需用泥浆护壁,成为湿作业;全套管钻机为干孔作业。
1、泥浆护壁成孔
(1)泥浆制备与护筒埋设
泥浆制备进行配合比设计,宜选用高塑性黏土或膨润土。
护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,并宜高出施工地面O.3m。
现场应设置泥浆池和泥浆收集设施,废弃的泥浆、钻渣应进行处理,不得污染环境。
(1)正、反循环钻孔
钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆、失稳等现象时,应先停钻,待采取相应措施后再进行钻进。
设计未要求时端承型桩的沉渣厚度不应大于100mm;摩擦型桩的沉渣厚度不应大于300mm。
(3)冲击钻成孔
冲击钻开孔时,应低锤密击,反复冲击造壁,保持孔内泥浆面稳定。
每钻进4〜5m 应验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔并应做记录。
排渣过程中应及时补给泥浆。
(4)旋挖成孔
泥浆制备的能力应大于钻孔时的泥浆需求量,每台套钻机的泥浆储备量不少于单桩体积。
旋挖钻机成孔应采用跳挖方式,并根据钻进速度同步补充泥浆,保持所需的泥浆面高度不变。
3、干作业成孔
(1)长螺旋钻孔
钻机定位后,应进行复检,钻头与桩位点偏差不得大于20mm;开孔时下钻速度应缓慢,钻进过程中,不宜反转或提升钻杆。
混凝土压灌结束后,应立即将钢筋笼插至设计深度,并及时清除钻杆及泵(软)管内残留混凝土。
(2)钻孔扩底
灌注混凝土时,第一次应灌到扩底部位的顶面,随即振捣密实;灌注桩顶以下5m范围内混凝土时,应随灌注随振动,每次灌注高度不大于1.5m。
(2)人工挖孔
人工挖孔桩的孔径(不含孔壁)不得小于0.8m,且不宜大于2.5m;挖孔深度不宜超过25m。
采用混凝土或钢筋混凝土支护孔壁技术,护壁的厚度、拉结钢筋、配筋、混凝土强度等级均应符合设计要求;井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm;上下节护壁混凝土的搭接长度不得小于50mm;每节护壁必须保证振捣密实,并应当日施工完毕;
应根据土层渗水情况使用速凝剂;护壁模板拆除应在混凝土24h之后,强度大于5MPa时方可进行。
4、钢筋笼与灌注混凝土施工要点
钢筋笼制作、运输和吊装过程中应采取适当的加固措施,防止变形。
吊放钢筋笼入孔时,不得碰撞孔壁,就位后应采取加固措施固定钢筋笼的位置。
灌注桩各工序应连续施工,钢筋笼放入泥浆后4h内必须浇筑混凝土。
桩顶混凝土浇筑完成后应高出设计标高0.5〜1m,确保桩头浮浆层凿除后桩基面混凝土达到设计强度。
当气温低于0℃以下时,浇筑混凝士应采取保温措施,浇筑时混凝土的温度不得低于5℃。当气温高于30℃时,应根据具体情况对混凝土采取缓凝措施。
5、水下混凝土灌注
桩孔检验合格,吊装钢筋笼完毕后,安置导管浇筑混凝土。
混凝土配合比应通过试验确定,须具备良好的和易性,坍落度宜为180〜220mm。
导管不得漏水,使用前应试拼、试压。导管采用法兰盘接头宜加锥形活套;采用螺旋丝扣型接头时必须有防止松脱装置。
使用的隔水球应有良好的隔水性能,并应保证顺利排出。
开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为300~500mm;导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于1.0m ;在灌注过程中,导管埋入混凝土深度宜为2~6m。
灌注水下混凝土必须连续施工,中途停顿时间不宜大于30min,并应控制提拔导管速度,严禁将导管提出混凝土灌注面。
(四)钻孔灌注桩施工质量事故预防措施
1、孔口高程及钻孔深度的误差
(1)孔口高程的误差主要有两方面:一是计算孔口高程时疏忽而引起的误差;二是孔口高程发生变化造成的误差。
对策是认真校核原始水准和各孔口的绝对高程,每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。
(2)当工程地质勘察采用相对高程时,施工应把高程换算一致,避免出现钻孔深度的误差。孔深测量应采用丈量钻杆的方法,取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面,不宜采用测绳测定孔深。对于端承桩钻孔的终孔标高应以桩端进入持力层深度为准。
2、孔径误差
(1)孔径误差主要是由于作业人员疏忽错用其他规格的钻头,或因钻头陈旧,磨损后直径偏小所致。
(2)每根桩孔开孔时,应验证钻头规格,实行签证手续。
3、钻孔垂直度不符合规范要求
(1)主要原因
1)场地平整度和密实度差,钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降,导致钻孔偏斜;
2)钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大,造成钻孔偏斜;
3)钻头翼板磨损一,钻头受力不均,造成偏离钻进方向;
4)钻进中遇软硬土层交界面或倾斜岩面时,钻压过高使钻头受力不均,造成偏离钻进方向。
(2)控制钻孔垂直度的主要技术措施
1)压实、平整施工场地;
2)安装钻机时应严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度,钻进过程中应定时检查主动钻杆的垂直度,发现偏差立即调整;
3)定期检查钻头、钻杆、钻杆接头,发现问题及时维修或更换;
4)在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进,应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜,应及时回填黏土,冲平后再低速低钻压钻进;
5)在复杂地层钻进,必要时在钻杆上加设扶正器。
4、塌孔与缩径
(1)主要原因
塌孔与缩径产生的原因基本相同,主要是地层复杂、钻进速度过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注混凝土等原因所造成。
(2)预防措施
钻(冲)孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时,成孔速度应控制在2m/h以内。控制泥浆的密度和含砂率。没有特殊原因,钢筋骨架安装后应立即灌注混凝土。
5、桩端持力层判别错误
对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩,判定岩层界面难度较大,可采用以地质资料的深度为基础,结合钻机受力、主动钻杆抖动情况和孔口捞样来综合判定,必要时进行原位取芯验证。
6、孔底沉渣过厚或灌注混凝土前孔内泥浆含砂量过大
孔底沉渣过厚除清孔泥浆质量差,清孔无法达到设计要求外,还有测量方法不当造成误判。要准确测量孔底沉渣厚度,首先需准确测量桩的终孔深度,应采用丈量钻杆长度的方法测定,取“孔内钻杆长度+ 钻头长度”,钻头长度取至钻尖的2/3处。
在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔,有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉渣厚度。
7、水下混凝土灌注和桩身混凝土质量问题
(1)初灌时埋管深度达不到规范要求
灌注导管底端至孔底的距离应为0.3〜0.5m,初灌时导管首次埋深应不小于1.0m。
(2)灌注混凝土时堵管
1)灌注混凝土时发生堵管主要是由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注混凝土的准备时间太长、隔水栓不规范、混凝土配制质量差、灌注过程中灌注导管埋深过大等原因引起。
2)灌注导管在安装前应有专人负责检査,可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行,检查项目主要有灌注导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否密封、厚度是否合格。
3)灌注导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁用气压。
4)隔水栓应认真细致制作,其直径和椭圆度应符合使用要求。
5)完成第二次清孔后,应立即开始灌注混凝土,若因故推迟灌注混凝土,应重新进行清孔。
(3)灌注混凝土过程中钢筋骨架上浮
1)主要原因:混凝土初凝和终凝时间太短;清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多;灌注速度太快。
2)预防措施:除认真清孔外,当灌注的混凝土面距钢筋骨架底部1m左右时,应降低灌注速度。
(4)桩身混凝土强度低或混凝土离析
1)主要原因:施工现场混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。
2)预防措施:严格把好进厂水泥的质量关,控制好施工现场混凝土配合比,掌握好搅拌时间和混凝土的和易性。
(5)桩身混凝土夹渣或断桩
1)主要原因
初灌混凝土量不够,造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有进入混凝土;
混凝土灌注过程拔管长度控制不准,导管拔出混凝土面;
混凝土初凝和终凝时间太短,或灌注时间太长,使混凝土上部结块,造成桩身混凝土夹渣;
清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多,混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上,形成沉积砂层,阻碍混凝土的正常上升,当混凝土冲破沉积砂层时,部分砂粒及浮渣被包入混凝土内。严重时可能造成堵管事故,导致混凝土灌注中断。
2)预防办法
混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥,并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面,取两者的低值来控制拔管长度,确保导管的埋置深度控制在2〜6m。单桩混凝土灌注时间宜控制在1.5 倍混凝土初凝时间内。
(6)桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求
1)主要原因:超灌高度不够、混凝土浮浆太多、孔内混凝土面测定不准。
2)桩顶混凝土灌注完成后应高出设计标高0.5〜1m。对于大体积混凝土的桩,桩顶10m 内的混凝土还应适当调整配合比,增大碎石含量,减少桩顶浮浆。
(五)桩基施工安全措施
1、开工前应采取的安全措施
(1)通过调查、详勘掌握桩基施工地层内各种管线,包括上水、雨水、污水、电力、电信、煤气及热力等管线资料以及各管线距施工区域距离。
(2)现场做好管线拆迁改移或保护工作。
(3)现场准确标识,以便桩位避开地下管线,施工中做好监测工作。
2、沉入桩施工安全控制要点
(1)混凝土桩制作
1)预制构件的吊环位置及其构造必须符合设计要求。吊环必须采用未经冷拉的HPB300级热轧钢筋制作,严禁以其他钢筋代替。
2)钢筋加工场应采取硬化措施,钢筋码放时,应采取防止锈蚀和污染的措施,标识标牌齐全; 整捆码垛高度不宜超过2m,散捆码垛高度不宜超过1.2m。
3)加工成型的钢筋笼、钢筋网和钢筋骨架等应水平放置。码放高度不得超过2m,码放层数不宜超过3层。
(2)钢桩制作
1)焊接作业现场应按消防部门的规定配置消防器材,周围10m范围内不得堆放易燃易爆物品。操作者必须经专业培训,持证上岗。
(3)桩的吊运、堆放
1)钢桩吊装应由具有吊装施工经验的施工技术人员主持。吊装作业必须由信号工指挥。
2)预制混凝土桩起吊时的强度应符合设计要求,设计无要求时,混凝土应不小于设计强度的75%。
3)桩的堆放场地应平整、坚实、不积水。混凝土桩支点应与吊点在一条竖直线上,堆放时应上下对准,堆放层数不宜超过4层。钢桩堆放支点应布置合理,防止变形,并应采取防滚动措施,堆放层数不得超过3层。
(4)沉桩施工
沉桩作业应由具有经验的技术工人指挥。
3、钻孔灌注桩施工安全控制要点
1)场地要求
深水河流中必须搭设水上作业平台,作业平台高程应比施工期间的最高水位高700mm以上。
2)钻孔施工
钻机的机械性能必须符合施工质量和安全要求,状态良好,操作工持证上岗。
钻孔应连续作业。相邻桩之间净距小于5m时,邻桩混凝土强度达5MPa后,方可进行钻孔施工;或间隔钻孔施工。
泥浆沉淀池周围应设防护栏杆和警示标志。
3)钢筋笼制作与安装
钢筋笼长度较大、影响起重吊装安全时,允许分段制作加工。
在孔口焊接作业时,应在护筒外搭设焊接操作平台,且应支垫平整。
4)混凝土浇筑
灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土高度,正确指挥导管的提升和拆除。
(六)墩台、盖梁施工技术
1、重力式混凝土墩台施工
(1)墩台混凝土浇筑前应对基础混凝土顶面做凿毛处理,清除锚筋污锈。
(2)墩台混凝土宜水平分层浇筑,每层高度宜为1.5-2m。
(3)墩台混凝土分块浇筑时,接缝应与墩台截面尺寸较小的一边平行,邻层分块接缝应错开,接缝宜做成企口形。
2、柱式墩台施工
(1)墩台柱与承台基础接触面应凿毛处理,浇筑墩台柱混凝土时,应铺同配合比的水泥砂浆一层。墩台柱的混凝土宜一次连续浇筑完成。
(2)柱身高度内有系梁连接时,系梁应与柱同步浇筑。V 型墩柱混凝土应对称浇筑。
(3)钢管混凝土墩柱应采用补偿收缩混凝土,一次连续浇筑完成。
3、盖梁施工
(1)在城镇交通繁华路段施工盖梁时,宜采用整体组装模板、快装组合支架,以减少占路时间。
(2)盖梁为悬臂梁时,混凝土浇筑应从悬臂端开始。
(七)大体积混凝土浇筑施工质量检查与验收
1、控制混凝土裂缝
(1)裂缝分类
大体积混凝土出现的裂缝按深度不同,分为表面裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝三种:
1)表面裂缝主要是温度裂缝,一般危害性较小,但影响外观质量。
2)深层裂缝部分地切断了结构断面,对结构耐久性产生一定危害。
3)贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝,最终形成贯穿裂缝它切断了结构的断面,可能破坏结构的整体性和稳定性,危害性较为严重。
(2)裂缝发生原因
1)水泥水化热影响
2)内外约束条件的影响
3)外界气温变化的影响
4)混凝土的收缩变形
5)混凝土的沉陷裂缝
支架、支撑变形下沉会引发结构裂缝,过早拆除模板支架易使未达到强度的混凝土结构发生裂缝和破损 。
2、质量控制主要措施
(1)优化混凝土配合比
1)应选用水化热较低的水泥,以降低水泥水化所产生的热量,从而控制大体积混凝土的温度升高。
2)充分利用混凝土的中后期强度,尽可能降低水泥用量。
3)严格控制集料的级配及其含泥量。如果含泥量大的话,不仅会增加混凝土的收缩,而且会引起混凝土抗拉强度的降低,对混凝土抗裂不利。
4)选用合适的缓凝、减水等外加剂。加入外加剂后,可延长混凝土的凝结时间。
5)控制好混凝土坍落度,不宜大于180mm。
(2)浇筑与振捣措施
1)全面分层:即在第一层全面浇筑完毕后,再回头浇筑第二层,此时应使第一层混凝土还未初凝,分层厚度宜为1.5〜2.0m。采用这种方案时,结构的平面尺寸不宜太大,且施工时从短边开始,沿长边推进比较合适。
2)分段分层:混凝土浇筑时,先从底层开始,浇筑至一定距离后浇筑第二层,由于总的层数较多,所以浇筑到顶后,第一层末端的混凝土还未初凝,又可以从第二段依次分层浇筑。这种方案适用于单位时间内要求供应的混凝土较少,结构物厚度不太大而面积或长度较大的工程。
3)斜面分层:要求斜面的坡度不大于1/3,适用于结构的长度大大超过厚度3倍的情况。混凝土从浇筑层下端开始,逐渐上移。
(3)养护措施
混凝土养护阶段的温度控制措施:
1)混凝土浇筑完毕后,在初凝前宜立即进行覆盖或喷雾养护工作。专人保温养护并测温。
2)混凝土拆模时,混凝土的表面温度与中心温度之间、表面温度与外界气温之间的温差不超过20℃。
3)采用内部降温法来降低混凝土内外温差。内部降温法是在混凝土内部预埋水管,通入冷却水,降低混凝土内部最高温度。冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行。还有常见的投毛石法,也可以有效控制混凝土开裂。
4)保温法是在结构外露的混凝土表面以及模板外侧覆盖保温材料(如草袋、锯木、湿砂等),在缓慢散热的过程中,保持制混凝土的内外温差小于20℃。尽可能延长养护时间,拆模后立即回填或再覆盖保护。
5)大体积混凝土湿润养护时间应符合下表的规定。
第三部分、城市桥梁上部结构施工
(一)装配式梁(板)施工技术
1、装配式梁(板)施工方案
(1)预制和吊装方案
应按照设计要求,并结合现场条件确定梁板预制和吊运方案。
依照吊装机具不同,梁板架设方法分为起重机架梁法、跨墩龙门吊架梁法和穿巷式架桥机架梁法。
2、装配式梁(板)的预制、场内移运和存放
(1)构件预制
构件预制场场地应平整、坚实。预制场地应根据地基及气候条件,设置必要的排水设施,砂石料场的地面宜进行硬化处理。
预制台座的地基应具有足够的承载力。当用于预制后张预应力混凝土梁、板时,宜对台座两端及适当范围内的地基进行特殊加固处理。
当后张预应力混凝土梁预计的拱度值较大时,可考虑在预制台座上设置反拱。
腹板底部为扩大断面的T形梁,应先浇筑扩大部分并振实后,再浇筑其上部腹板。
U形梁可上下一次浇筑或分两次浇筑。
对高宽比较大的预应力混凝土T形梁和I形梁,应对称、均衡地施加预应力,并应采取有效措施防止梁体产生侧向弯曲。
(2)构件的场内移运和存放
构件在脱底模、移运、吊装时,混凝土的强度不得低于设计强度的75%,后张预应力构件孔道压浆强度应符合设计要求或不低干设计强度的75%。
存放台座应坚固稳定,且宜高出地面200mm以上。
不得将构件直接支承在坚硬的存放台座上。
预应力混凝土梁、板的存放时间不宜超3个月,特殊情况下不应超过5个月。
当构件多层叠放时,叠放高度宜按构件强度、台座地基承载力、垫木强度以及堆垛的稳定性等经计算确定。大型构件宜为2层,不应超过3层;小型构件宜6-10层。
3、装配式梁(板)的安装
(1)吊运方案
吊运(吊装、运输)应编制专项方案,并按有关规定进行论证、批准。
梁长25m以上的预应力简支梁应验算裸梁的稳定性。
(2)技术准备
按照有关规定进行技术安全交底。
对操作人员进行培训和考核。
(3)构件的运输
梁的运输应顺高度方向竖立放置,并应有防止倾倒的固定措施;装卸梁时,必须在支撑稳妥后,方可卸除吊钩。
4、简支梁、板安装
(1)装配式桥梁构件在脱底模、移运、堆放和吊装就位时,混凝土的强度不应低于设计要求的吊装强度,一般不应低于设计强度的75%;预应力混凝土构件吊装时,其孔道水泥浆的强度不应低于构件设计要求,如设计无要求时,一般不低于30MPa。吊装前应验收合格。
(2)梁板就位后,应及时设置保险垛或支撑将构件临时固定。
(3)安装在同一孔跨的梁、板,其预制施工的龄期差不宜超过lOd。
5、先简支后连续梁的安装
(1)临时支座顶面的相对高差不应大于2mm。
(2)应在一联梁全部安装完成后再浇筑湿接头混凝土。
(3)湿接头的混凝土宜在一天中气温相对较低的时段浇筑,且一联中的全部湿接头应一次浇筑完成。温接头混凝土的养护时间应不少于14d。
(4)湿接头应按设计要求施加预应力、孔道压浆;浆体达到强度后应立即拆除临时支座,接设计规定的程序完成体系转换。同一片梁的临时支座应同时拆除。
(二)现浇预应力(钢筋)混凝土连续梁施工技术-支(模)架法
1、支架法现浇预应力混凝土连续梁
(1)支架的地基承载力应符合要求,必要时,应采取加固处理。
(2)应有简便可行的落架拆模措施。
(3)各种支架和模板安装后,宜采取措施消除拼装间隙和地基沉降等非弹性变形。
(4)安装支架时,应根据梁体和支架的弹性、非弹性变形,设置预拱度。
(5)支架底部应有良好的排水措施,不得被水浸泡。
(6)浇筑混凝土时应采取措施,避免支架产生不均匀沉降。
2、移动模架上浇筑预应力混凝土连续梁
(1)浇筑分段工作缝,必须设在弯矩零点附近。
(2)箱梁内、外模板在滑动就位时,模板平面尺寸、高程、预拱度的误差必须控制在容许范围内。
(三)现浇预应力(钢筋)混凝土连续梁施工技术-悬臂浇筑法
悬臂浇筑的主要设备是一对能行走的挂篮。挂篮在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动。绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、施加预应力都在其上进行。完成本段施工后,挂篮对称向前各移动一节段,进行下一梁段施工,循序渐进,直至悬臂梁段浇筑完成。
1、挂篮设计与组装
(1)挂篮结构主要设计参数应符合下列规定:
1)挂篮质量与梁段混凝土的质量比值控制在0.3~0.5,特殊情况下不得超过0.7。
(2)挂篮组装后,应全面检查安装质量,并应按设计荷载做载重试验,以消除非弹性变形。
2、浇筑段落
悬浇梁体一般应分四大部分浇筑:
(1)墩顶梁段 (0号块)。
(2)墩顶梁段 (0号块)两侧对称悬浇梁段。
(3)边孔支架现浇梁段。
(4)主梁跨中合龙段。
3、悬浇顺序及要求
(1)在墩顶托架或膺架上浇筑0号段并实施墩梁临时固结;
(2)在0号块段上安装悬臂挂篮,向两侧依次对称分段浇筑主梁至合龙前段;
(3)在支架上浇筑边跨主梁合龙段;
(4)最后浇筑中跨合龙段形成连续梁体系。
悬臂浇筑混凝土时,宜从悬臂前端开始,最后与前段混凝土连接。
4、张拉及合龙
(1)预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工中,顶板、腹板纵向预应力筋的张拉顺序一般为上下、左右对称张拉,设计有要求时按设计要求施做。
(2)预应力混凝土连续梁合龙顺序一般是先边跨、后次跨、最后中跨。
(3)连续梁(T构)的合龙、体系转换和支座反力调整应符合下列规定:
1)合龙段的长度宜为2m。
2)合龙前应观测气温变化与梁端高程及悬臂端间距的关系。
3)合龙前应按设计规定,将两悬臂端合龙口予以临时连接,并将合龙跨一侧墩的临时锚固放松或改成活动支座。
4)合龙前,在两端悬臂预加压重,并于浇筑混凝土过程中逐步撤除,以使悬臂端挠度保持稳定。
5)合龙宜在一天中气温最低时进行。
6)合龙段的混凝土强度宜提高一级。
7)连续梁的梁跨体系转换,应在合龙段及全部纵向连续预应力筋张拉、压浆完成,并解除各墩临时固结后进行。
8)梁跨体系转换时,支座反力的调整应以高程控制为主,反力作为校核。
5、高程控制
确定悬臂浇筑段前端标高时应考虑:
(1)挂篮前端的垂直变形值。
(2)预拱度设置。
(3)施工中已浇段的实际标高。
(4)温度影响。
(四)箱梁混凝土浇筑施工质量检查与验收
1、支架上浇筑箱梁主控项目
(1)结构表面不得出现超过设计规定的受力裂缝。
(2)检查数量:全数检查。
(3)检验方法:观察或用读数放大镜观测。
2、 悬臂浇筑主控项目
(1)悬臂浇筑必须对称进行,桥墩两侧平衡偏差不得大于设计规定,轴线挠度必须在设计规定范围内。
检查数量:全数检查。
检验方法:检查监控量测记录。
(2)梁体表面不得出现超过设计规定的受力裂缝。
检查数量:全数检查。
检验方法:观察或用读数放大镜观测。
(3)悬臂合龙时,两侧梁体的高差必须在设计规定允许范围内。
检查数量:全数检查。
检验方法:用水准仪测量,检查测量记录。
(五)钢梁制作与安装要求
1、钢梁制造
(1)钢梁应由具有相应资质的企业制造。
(2)钢梁制造焊接环境相对温度不宜高于80%。
(3)主要杆件应在组装后24h内焊接。
(4)钢梁出厂前必须进行试拼装,并应按设计和有关规范的要求验收。
(5)钢梁出厂前,安装企业应对钢梁质量和应交付的文件进行验收,确认合格。
2、钢梁安装
(1)钢梁安装前应对临时支架、支承、吊机等临时结构和钢梁结构本身在不同受力状态下的强度、刚度及稳定性进行验算。
(2)应对桥台、墩顶顶面高程、中线及各孔跨径进行复测。
(3)钢梁安装过程中,每完成一节段应测量其位置、标高和预拱度,不符合要求应及时校正。
(4)钢梁杆件工地焊缝连接,应按设计的顺序进行。无设计顺序时,焊接顺序宜为纵向从跨中向两端、横向从中线向两侧对称进行。
(5)对螺栓拧紧度不足者应补拧,对超拧者应更换、重新施拧并检查。
3、现场涂装施工规定
(1)防腐涂料应有良好的附着性、耐蚀性,其底漆应具有良好的封孔性能。
(2)上翼缘板顶面和剪力连接器均不得涂装,在安装前应进行除锈、防腐蚀处理。
(3)首层底漆于除锈后4h内开始,8h内完成。
(4)涂装时构件表面不应有结露,涂装后4h内应采取防护措施。
(六)钢-混凝土结合梁施工技术
1、钢-混凝土结合梁的构成与适用条件
(1)钢-混凝土结合梁一般由钢梁和钢筋混凝土桥面板两部分组成。
(2)在钢梁与钢筋泪凝土板之间设传剪器,二者共同工作。
(3)钢-混凝土结(组)合梁结构适用于城市大跨径或较大跨径的桥梁工程。
2、钢-混凝土结合梁施工技术要点
(1)混凝土浇筑前,应对钢主梁的安装位置、高程、纵横向连接及施工支架进行检查验收。
(2)现浇混凝土结构宜采用缓凝、早强、补偿收缩性混凝土。
(3)混凝土桥面结构应全断面连续浇筑,浇筑顺序:顺顶桥向应自跨中开始向支点处交汇,或由一端开始浇筑;横桥向应先由中间开始向两侧扩展。
(4)桥面棍凝土表面应符合纵横坡度要求,表面光滑、平整,应采用原浆抹面成活,并在其上直接做防水层。
(七)钢筋(管)混凝土拱桥施工技术
1、在拱架上浇筑混凝土拱圈(现浇拱桥)
(1)跨径小于16m的拱圈或拱肋混凝土,应按拱圈全宽从两端拱脚向拱顶对称、连续浇筑,并在拱脚混凝土初凝前全部完成。
(2)跨径大于或等于16m的拱圈或拱肋,宜分段浇筑。
(3)分段浇筑程序应符合设计要求,应对称于拱顶进行。各分段内的混凝土应一次连续浇筑完毕,因故中断时,应将施工缝凿成垂直于拱轴线的平面或台阶式接合面。
(4)间隔槽混凝土应待拱圈分段浇筑完成后,其强度达到75%设计强度,接合面按施工缝处理后,由拱脚向拱顶对称进行浇筑。拱顶及两拱脚的间隔槽混凝土,应在最后封拱时浇筑。
(5)分段浇筑钢筋混凝土拱圈(拱肋)时,纵向不得采用通长钢筋,钢筋接头应安设在后浇的几个间隔槽内,并应在浇筑间隔槽混凝土时焊接。
2、装配式桁架拱和刚构拱安装技术要点
(1)装配式和架拱、刚构拱采用卧式预制拱片时,为防止拱片在起吊过程中产生扭折,起吊时必须将全片水平吊起后,再悬空翻身竖立。
(2)大跨径桁式组合拱,拱顶湿接头混凝土,宜采用较构件混凝土强度高一级的早强混凝土。
3、钢管混凝土拱
(1)弯管宜采用加热顶压方式,加热温度不得超过800℃。
(2)拱肋节段焊接强度不应低于母材强度。所有焊缝均应进行外观检查;对接焊缝应100%进行超声波探伤。
(3)在钢管拱肋上应设置混凝土压注孔、倒流截止阀、排气孔及扣点、吊点节点板。
(4)采用斜拉扣索悬拼法施工时,扣索采用钢绞线或高强度钢丝束时,安全系数应大于2。
(八)斜拉桥施工技术
1、斜拉桥组成
斜拉桥有索塔、钢索和主梁组成。
2、施工技术要点
(1)裸塔施工宜用爬模法,横梁较多的高塔,宜采用劲性骨架挂模提升法。
(2)倾斜式索塔施工时,必须对各施工阶段索塔的强度和变形进行计算,应分高度设置横撑,使其线形、应力、倾斜度满足设计要求并保证施工安全。
(3)索塔施工必须制定整体和局部的安全措施,如设置塔吊起吊重量限制器、断索防护器、钢索防扭器、风压脱离开关等。
3、斜拉桥主梁施工方法
(1)施工方法与梁式桥基本相同,大体上可分为顶推法 平转法、支架法和悬臂法;悬臂法分悬臂浇筑法和悬臂拼装法。
4、混凝土主梁施工方法
(1)斜拉桥的零号段是梁的起始段,一般都在支架和托架上浇筑。在零号段浇筑前,应消除支架的温度变形、弹性变形、非弹性变形和支承变形。
(2)当设计采用非塔、梁固结形式时,施工时必须采用塔、梁临时固结措施。
(3)采用挂篮悬浇主梁时,挂篮制成后应进行检验、试拼、整体组装检验、预压,同时测定悬臂梁及挂篮的弹性挠度、调整高程性能。
5、斜拉桥施工监测主要内容
(1)变形:主梁线形、高程、轴线偏差、索塔的水平位移。
(2)应力:拉索索力、支座反力以及梁、塔应力在施工过程中的变化。
(3)温度:温度场及指定测量时间塔、梁、索的变化。
第四部分、管涵和箱涵施工
(一)管涵施工技术
1、管洒施工技术要点
(1)管涵是采用工厂预制钢筋混凝土管成品管节做成的涵洞的统称。
(2)当管涵设计为混凝土或砌体基础时,基础上面应设混凝土管座,其顶部弧形面应与管身紧密贴合,使管节均匀受力。
(3)管涵的沉降缝应设在管节接缝处。
2、拱形涵、盖板涵施工技术要点
(1)遇有地下水时,应先将地下水降至基底以下500mm方可施工,且降水应连续进行直至工程完成到地下水位500mm以上且具有抗浮及防渗漏能力后方可停止降水。
(2)拱圈和拱上端墙应由两侧向中间同时、对称施工。
(3)涵洞两侧的回填土,应在主结构防水层的保护层完成,且保护层砌筑砂浆强度达到3MPa后方可进行。回填时,两侧应对称进行,高差不宜超过300mm。
(4)为涵洞服务的地下管线,应与主体结构同步配合进行。
(二)箱涵顶进施工技术
1、工艺流程
现场调查→工程降水→工作坑开挖→后背制作→滑板制作→铺设润滑隔离层→箱涵制作→顶进设备安装→既有线加固→箱涵试顶→吃土顶进→监控量测→箱体就位→拆除加固设施→拆除后背及顶进设备→工作坑恢复。
2、箱涵顶进前检查工作
(1)箱涵主体结构混凝土强度必须达到设计强度,防水层及保护层按设计完成。
(2)顶进作业面包括路基下地下水位已降至基底下500mm以下,并宜避开雨期施工,若在雨期施工,必须做好防洪及防雨排水工作。
(3)液压千斤顶顶紧后(顶力在0.1倍结构自重),应暂停加压,检查顶进设备、后背和各部位,无异常时可分级加压试顶。
(4)每当油压升高5~10MPa时,需停泵观察,应严密监控顶镐、顶柱、后背、滑板、箱涵结构等部位的变形情况,如发现异常情况,立即停止顶进;找出原因采取措施解决后方可重新加压顶进。
(5)当顶力达到0.8倍结构自重时箱涵未启动,应立即停止顶进;找出原因采取措施解决后方可重新加压顶进。
3、顶进挖土
(1)一般宜选用小型反铲挖土机按设计坡度开挖,每次开挖进尺0.4~0.8m,并配装载机或直接用挖掘机装汽车出土。顶板切土,侧墙刃脚切土及底板前清土须由人工配合。挖土顶进应三班连续作业,不得间断。
(2)列车通过时严禁继续挖土,人员应撤离开挖面。当挖土或顶进过程中发生塌方,影响行车安全时,应迅速组织抢修加固,作出有效防护。
4、顶进作业
(1)挖运土方与顶进作业循环交替进行。每前进一顶程,即应切换油路,并将顶进千斤顶活塞回复原位;按顶进长度补放小顶铁,更换长顶铁,安装横梁。
(2)箱涵身每前进一顶程,应观测轴线和高程,发现偏差及时纠正。
(3)箱涵吃土顶进前,应及时调整好箱涵的轴线和高程。在铁路路基下吃土顶进,不宜对箱涵做较大的轴线、高程调整动作。
5、监控与检查
(1)箱涵自启动起,对顶进全过程的每一个顶程都应详细记录千斤顶开动数量、位置,油泵压力表读数、总顶力及着力点。如出现异常应立即停止顶进,检查分析原因,采取措施处理后方可继续顶进。
(2)桥涵顶进过程中,每天应定时观测箱涵底板上设置观测标钉的高程,计算相对高差,分析结构竖向变形。
(三)箱涵顶进施工安全措施
1、施工前安全措施
在公路、城市道路路基下顶进,为确保交通安全与施工安全,在编制施工组织设计前应掌握路面结构、交通情况,特别是了解路基中埋设的地下管线、电缆及其他障碍物等情况。
2、铁道线路加固方法与措施
(1)小型箱涵,可采用调轨梁或轨束梁的加固法。
(2)大型即跨径较大的箱涵,可用横梁加盖、纵横梁加固、工字轨束梁或钢板脱壳法。
3、路基加固方法与措施
(1)采用管棚超前支护和水平旋喷桩超前支护方法,控制路基变形在安全范围内。
(2)采用地面深层注浆加固方法,提高施工断面上方的土体稳定性。
4、管线迁移和保护措施
(1)施工影响区的重要管线(水、气、电等)应尽可能采取迁移措施。
(2)无法迁移的管线应采取有效的保护措施。
(3)编制应急措施,并备有相应的抢险人员、物质和设备。
5、施工区域安全措施
(1)限制铁路列车通过施工区域的速度,限制或疏导路面交通。
(2)设置施工警戒区域护栏和警示装置,设置专人值守。
(3)加强施工过程的地面、地上构筑物、地下管线的安全监测,及时反馈、指导施工。
6、施工作业安全措施
(1)施工现场(工作坑、顶进作业区)及路基附近不得积水浸泡。
(2)实行封闭管理,严禁非施工人员人内。
(3)列车通过时,严禁挖土作业,人员应撤离开挖面。
(4)箱涵顶进过程中,任何人不得在顶铁、顶柱布置区内停留。
(5)箱涵顶进过程中,当液压系统发生故障时,严禁在工作状态下检查和调整。
(6)现场施工必须设专人统一指挥和调度。
第一部分、城市轨道交通工程结构与特点
(一)地铁车站结构与施工方法
1、构造组成
地铁车站通常由车站主体(站台、站厅、设备用房、生活用房),出入口及通道,附属建筑物(通风道、风亭、冷却塔等)三大部分组成。
2、出入口设置
为满足防灾要求,地铁车站安全出口设置应符合下列规定:
(1)车站每个站厅公共区安全出入口数量应经计算确定,且应设置不少于两个直通地面的安全出口。
(2)单层侧式站台车站,每侧站台安全出口数量应统计算确定,且不应少于两个直通地面的安全出口。
(3)车站的设备与管理用房区域安全出口的数量不应少于两个,其中有人值守的防火分区应有1个安全出口直通地面。
(4)安全出口应分散设置,当同方向设置时,两个安全出口通道口部之间净距不应小于10m。
(5)竖井、爬梯、电梯、消防专用通道,以及设在两侧式站台之间的过轨地道不应作为安全出口。
(二)明挖法施工
(1)明挖法是指在地铁施工时挖开地面,由上向下开挖土石方至设计标高后,自基底由下向上进行结构施工,当完成地下主体结构后回填基坑及恢复地面的施工方法。
适用条件:
在地铁施工中,若场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许时,应优先采用施工速度快且造价较低的明挖法施工。
(2)特点:明挖法是修建地铁车站的常用施工方法,具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量、工程造价低等优点;缺点是对周围环境影响较大。
明挖法按开挖方式分为放坡明挖和不放坡明挖两种。
放坡明挖法主要适用于埋深较浅、地下水位较低的城郊地段,边坡通常进行坡面防护、锚喷支护或土钉墙支护。
不放坡明挖是指在围护结构内开挖,主要适用于场地狭窄及地下水丰富的软弱围岩地区。
围护结构形式主要有地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、钻孔咬合桩、SMW工法桩、工字钢桩和钢板桩等。
(3)常见的基坑内支撑结构形式有:现浇混凝土支撑、钢管支撑和H形钢支撑等。根据支撑方向的不同,可将支撑分为对撑、角撑和斜撑等,在特殊情况下,也有设置成环形梁的。当内支撑跨度较大时,需在坑内设临时立柱。
(4)明挖法施工工序如下:
围护结构施工→降水(或基坑底土体加固)→第一层开挖→设置第一层支撑→第n层开挖→设置第n层支撑→最底层开挖→底板棍凝土浇筑→自下而上逐步拆支撑(局部支撑可能保留在结构完成后拆除)→随支撑拆除逐步完成结构侧墙和中板→顶板混凝土浇筑。
(5)明挖法施工时,土方应分层、分段、分块开挖,开挖后要及时施加支撑。常用的钢管支撑一端为活络头,采用千斤顶在该侧施加预应力。
支撑施加预应力时应考虑操作时的应力损失,故施加的预应力值应比设计轴力增加10%并对预应力值做好记录。在支撑预支力加设前后的各12h内应加密监测频率,发现预应力损失或围护结构变形速率无明显收敛时应复加预应力至设计值。
(6)基坑支护结构的安全等级
(三)盖挖法施工
(1)适用使用条件:在城市繁忙地带修建地铁时,明挖法往往占用道路,影响交通,因此在交通不能中断而且必须确保一定交通流量的情况下,可选用盖挖法施工。
(2)盖挖法具有诸多优点:
1)围护结构变形小,能够有效控制周围土体的变形和地表沉降,有利于保护邻近建筑物和构筑物。
2)施工受外界气候影响小,基坑底部土体稳定,隆起小,施工安全。
3)盖挖逆作法用于城市街区施工时,可尽快恢复路面,对道路交通影响较小。
盖挖法也存在一些缺点:
1)盖挖法施工时, 混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难。
2)由于竖向出口少,需水平运输,后期开挖土方不方便。
3)作业空间小,施工速度较明挖法慢、工期长、费用高。
(3)采用逆作或半逆作法施工时都要注意混凝士施工缝的处理问题,由于它是在上部混凝土达到设计强度后再接着往下浇筑的,而混凝土的收缩及析水,施工缝处不可避免地要出现3~10mm宽的缝隙,将对结构的强度、耐久性和防水性产生不良影响。
针对混凝土施工缝存在的上述问题,可采用直接法、注入法或充填法处理。
(四)喷锚暗挖法
喷锚暗挖法(又称矿山法)对地层的适应性较广,适用于结构埋置较深,地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密布,及对地面沉降要求严格的城镇地区地下构筑物施工。
1、新奥法
新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基础,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导施工的工法。
2、浅埋暗挖法
(1)在城镇软弱围岩地层中,在浅埋条件下修建地下工程,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以钢格栅(或其他钢结构)和锚喷作为初期支护手段,遵循“新奥法”大部分原理。按照“十八字”原则(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工,称之为浅埋暗挖技术。
(2)浅埋暗挖法施工步骤:先将小导管打入地层,然后注入水泥或化学浆液,使地层加固,再进行短进尺开挖(一般每个循环在0.5~1.0m左右),施做初期支护,随后施做防水层,最后完成二次衬砌。
(3)浅埋暗挖法不允许带水作业;采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。
(五)不同方法施工的地铁车站结构
1、明挖法施工车站结构
明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构或拱形结构。其中,矩形框架结构是明挖车站中采用最多的一种形式
2、盖挖法施工车站结构
盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。软土地区地铁车站一般采用地下连续墙或钻孔灌注桩作为施工阶段的围护结构。
地下连续墙,按其受力特性可分为四种形式:
(1)临时墙:仅用来挡土的临时围护结构。
(2)单层墙:既是临时围护结构又作为永久结构的边墙。
(3)作为永久结构边墙一部分的叠合墙。
(4)复合墙。
3、喷锚暗挖(矿山)法施工车站结构
视地层条件、施工方法及其使用要求的不同,可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站,并根据需要做成单层或双层。
(六)地铁区间隧道结构与施工方法
1、喷锚暗挖(矿山)法
(1)地层预加固和预支护
常用的预加固和预支护方法有:小导管超前预注浆、开挖面深孔注浆及管棚超前支护。
(2)隧道土方开挖与支护
总原则是:预支护、预加固一段,开挖一段;开挖一段,支护一段;支护一段,封闭成环一段。
(3)初期支护形式
钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。
(4)二次衬砌
在浅埋暗挖法中,初期支护的变形达到基本稳定,且防水结构施工验收合格后,可以进行二次混凝土衬砌灌注工序。
二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板,更多情况则使用模板台车,因为区间隧道的断面尺寸基本不变,有利于使用模板台车,加快立模及拆模速度。
2、盾构法
(1)盾构法基本施工步骤:
1)在盾构法隧道的始发端和接收端各建一个工作(竖)井。
2)盾构机在始发端工作井内安装就位。
3)依靠盾构机千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和反力架)将盾构机从始发工作井的墙壁预留洞门推出。
4)盾构机在地层中沿着设计轴线推进,在推进的同时不断出土和安装衬砌管片。
5)及时地向衬砌背后的空隙注浆,防止地层移动和固定衬砌环位置。
6)盾构机进入接收工作井并被拆除,如施工需要,也可穿越工作井再向前推进。
(七)不同方法施工地铁区间隧道的结构形式
1、明挖法施工隧道
在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区,应优先采用施工速度快、造价较低的明挖法施工。明挖法施工的地下铁道区间隧道结构通常采用矩形断面,一般为整体浇筑或装配式结构。
2、喷锚暗挖(矿山)法施工隧道
隧道施工时,一般采用拱形结构,其基本断面形式为单拱、双拱和多跨连拱。
复合式衬砌结构是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成,复合式衬砌外层为初期支护,其作用是加固围岩,控制围岩变形,防止围岩松动失稳,是衬砌结构中的主要承载单元
3、盾构法隧道
盾构法隧道采用的预制装配式衬砌是用工厂预制的构作(称为管片),在盾构尾部拼装而成的。
钢筋混凝土管片是盾构法隧道衬砌中最常用的管片类型。
盾构隧道衬砌的主体是管片拼装组成的管环,管环通常由A型管片(标准环)、B型管片(邻接块)和K型管片(封顶块)构成,管片之间一般采用螺栓连接。
第二部分、明挖基坑施工
(一)地下水控制
地下水控制包括基坑开挖影响深度内的潜水、微承压水与承压水控制,应根据工程地质和水文地质条件、基坑周边环境要求及支护结构形式选用截水、降水、回灌或其组合方法。
1、基本要求
(1)采用悬挂式隔水帷幕时,一般应同时采用坑内降水,并宜根据水文地质条件结合坑外回灌的措施。
(2)当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时,应进行坑底突涌验算,必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施,保证坑底土层稳定。
2、截水
(1)采用隔水帷幕的目的是阻止基坑外地下水流入基坑内部,或减小地下水沿帷幕的水力梯度。
基坑隔水方法应根据工程地质条件、水文地质条件及施工条件等,选用水泥土搅拌桩帷幕、高压旋喷或摆喷注浆帷幕、地下连续墙或咬合式排桩等。
(2)当基坑底存在连续分布、埋深较浅的隔水层时,应采用底端进入下卧隔水层的落底式帷幕。
(3)对地下水位较高、渗透性较强的地层,宜采用双排搅拌桩截水帷幕。
(4)对地下水位较高、渗透性较强的地层,可采用双排高压喷射注浆帷幕。
3、降水
(1)当基坑开挖不很深,基坑涌水量不大时,集水明排法是应用最广泛,亦是最简单、经济的方法。
(2)当基坑开挖较深,基坑涌水量大,且有围护结构时,应选择井点降水方法。即用真空(轻型)井点、喷射井点或管井深入含水层内,用不断抽水方式使地下水下降至坑底以下,以方便土方开挖。
(3)轻型井点布置应根据基坑平面形状与大小、地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。当基坑(槽)宽度小于6m且降水深度不超过6m时,可采用单排井点,布置在地下水上游一侧;当基坑(槽)宽度大于6m或土质不良,渗透系数较大时,宜采用双排井点,布置在基坑(槽)的两侧;当基坑面积较大时宜采用环形井点。挖土运输设备出入道可不封闭,间距可达4m,一般留在地下水下游方向。
(4)轻型井点宜采用金属管,井管距坑壁不应小于1.0~1.5m(距离太小易漏气)。孔壁与井管之间的滤料宜采用中粗砂,滤料上方应用黏土封堵,封堵至地面的厚度应大于1.0m。
4、回灌
(1)浅层潜水回灌宜采用回灌砂井和回灌砂沟,微承压水与承压水回灌宜采用回灌井。实施地下水人工回灌措施时,应设置水位观测井。
(2)当采用坑外减压降水时,回灌井与减压井的间距不宜小于6m 。
(3)回灌井施工结束至开始回灌,应至少有2~3周的时间间隔,以保证管井周围止水封闭层充分密实,防止或避免回灌水沿管井周围向上反渗、从地面喷溢等情况发生。管井外侧止水封闭层顶至地面之间,宜用素混凝土充填密实。
5、基坑的隔(截)水帷幕与坑内外降水
(1)基坑隔水帷幕深入降水含水层的隔水底板中,井点降水以疏干基坑内的地下水为目的。
(2)隔水帷幕位于承压水含水层顶板中,井点降水以降低基坑下部承压含水层的水头,防止基坑底板隆起或承压水突涌为目的。
(3)隔水帷幕底位于承压水含水层中,如果基坑开挖较浅,坑底未进入承压水含水层,井点降水以降低承压水水头为目的;如果基坑开挖较深,坑底已经进入承压水含水层,井点降水前期以降低承压水水头为目的,后期以疏干承压含水层为目的。
(二)深基坑支护结构与边坡防护
1、围护结构
(1)基坑围护结构体系包括板(桩)墙、围檩(冠梁)及其他附属构件。板(桩)墙主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力,并将此压力传递到支撑,是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。
(2)不同类型围护结构的特点
1)预制混凝土板桩
①预制混凝土板桩施工较为困难,对机械要求高,而且挤土现象很严重;
②桩间采用槽榫接合方式,接缝效果较好,有时需辅以止水措施;
③自重大,受起吊设备限制,不适合大深度基坑
2)钢板桩
①成品制作,可反复使用;
②施工简便,但施工有噪声;
③刚度小,变形大,与多道支撑结合,在软弱土层中也可采用;
④新的时候止水性尚好,如有漏水现象,需增加防水措施
一般最大开挖深度在7~8m。
板桩的形式有多种,拉森型是最常用的。
3)钢管桩
①截面刚度大于钢板桩,在软弱土层中开挖深度大;
②需有防水措施相配合
4)灌注桩
①刚度大,可用在深大基坑;
②施工对周边地层、环境影响小;
③需降水或和止水措施配合使用,如搅拌桩、旋喷桩等
5)SMW工法桩
①强度大,止水性好;
②内插的型钢可拔出反复使用,经济性好;
③具有较好发展前景,国内上海等城市已有工程实践;
④用于软土地层时,一般变形较大
5)重力式水泥土挡墙/水泥土搅拌桩挡墙
深层搅拌桩是用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合,形成相互搭接的格栅状结构形式,也可相互搭接成实体结构形式。
水泥土挡墙的28d无侧限抗压强度不宜小于0.8MPa。当需要增加墙体的抗拉性能时,可在水泥土桩内插入钢筋、钢管或毛竹等杆筋。杆筋插入深度宜大于基坑深度,并应锚人面板内。面板厚度不宜小于100mm,混凝土强度等级不宜低于C15。
①无支撑,墙体止水性好,造价低
②墙体变位大
6)地下连续墙
①刚度大,开挖深度大,可适用于所有地层;
②强度大,变位小,隔水性好,同时可兼作主体结构的一部分。
③可邻近建筑物、构筑物使用,环境影响小;
④造价高。
槽段接头选用原则:
①地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字钢接头或混凝土预制接头等柔性接头;
②作为主体地下结构外墙,且需要形成整体墙体时,宜采用刚性接头,刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承插式接头等;地下连续墙顶设置通长的冠梁、墙壁内侧槽段接缝位置设置结构壁柱、基础底板与地下连续墙刚性连接等措施时,也可采用柔性接头。
导墙是控制挖槽精度的主要构筑物,导墙结构应建于坚实的地基之上,并能承受水土压力和施工机具设备等附加荷载,不得移位和变形。
导墙的作用:①挡土②基准作用③承重④存蓄泥浆(泥浆液面始终保持在导墙面以下20cm,并高出地下水位1m,以稳定槽壁。)⑤其他:导墙还可防止泥浆漏失,阻止雨水等地面水流入槽内;地下连续墙距现有建(构)筑物很近时,在施工时还起到一定的补强作用。
泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定,并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、粘度、含砂率和pH值等主要技术性能指标进行检验和控制。
2、支撑结构类型
(1)内支撑有钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑及钢与钢筋混凝土的混合支撑等;外拉锚有拉锚和土锚两种形式。
(2)支撑结构挡土的应力传递路径是围护(桩)墙→围檩(冠梁)→支撑;
现浇钢筋混凝土支撑体系由围檩(圈梁)、对撑及角撑、立柱和其他附属构件组成。
钢结构支撑(钢管、型钢支撑)体系通常为装配式的,由围檩、角撑、支撑、预应力设备(包括千斤顶自动调压或人工调压装置)、轴力传感器、支撑体系监测监控装置、立柱桩及其他附属装配式构件组成。
(3)内支撑体系的施工
内支撑结构的施工与拆除顺序应与设计一致,必须坚持先支撑后开挖的原则。
围檩与挡土结构之间紧密接触,不得留有缝隙。如有间隙应用强度不低于C30的细石混凝土填充密实或采用其他可靠连接措施。
支撑拆除应根据支撑材料、形式、尺寸等具体情况采用人工、机械和爆破等方法。
3、边坡防护
(1)土质边坡坡率允许值
按是否设置分级过渡平台,边坡可分为一级放坡和分级放坡两种形式。
分级放坡时宜设置分级过渡平台。分级过渡平台的宽度应根据土(岩)质条件、放坡高度及施工场地条件确定,对于岩石边坡不宜小于0.5m,对于土质边坡不宜小于1.0m。下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。
(2)基坑边坡稳定控制措施:
1)施工时严格按照设计坡度进行边坡开挖,不得挖反坡。
2)在基坑周围影响边坡稳定的范围内,应对地面采取防水、排水、截水等防护措施,禁止雨水等地面水浸入土体,保持基底和边坡的干燥。
3)严格禁止在基坑边坡坡顶较近范围堆放材料、土方和其他重物以及停放或行驶较大的施工机械。
4)当边坡有失稳迹象时,应及时采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施。
(3)常用的护坡措施:
1)叠放在砂包或土袋
2)水泥砂浆或细石混凝土抹面:在人工修平坡面后,用水泥砂浆或细石混凝土抹面,留泄水孔;
3)挂网喷浆或混凝土
4)其他措施:包括锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等。
(三)基坑(槽)土方开挖及基坑变形控制
1、基坑(槽)的土方开挖方法
(1)根据不同的开挖深度采用不同的施工方法,主要开挖方法包括以下两种:
1)浅层土方开挖:第一层土方一般采用短臂挖掘机及长臂挖掘机直接开挖、出土,自卸运输车运输。
2)深层土方开挖:当长臂挖机不能开挖时,应采用小型挖掘机,将开挖后的土方转运至围护墙边,用吊车提升出土,自卸车辆运输的方法;坑底以上0.3m的土方采用人工开挖。
2、基坑变形特征
(1)土体变形,基坑周围地层移动主要是由于围护结构的水平位移和坑底土体隆起造成的。
(2)围护墙体水平变形
当基坑开挖较浅,还未设支撑时,不论对刚性墙体(如水泥土搅拌桩墙、旋喷桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩、地下连续墙等),均表现为墙顶位移最大,向基坑方向水平位移,呈三角形分布。随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向基坑内凸出。
(3)围护墙体竖向变位
(4)基坑底部的隆起
过大的坑底隆起可能是两种原因造成的:
①基坑底不透水土层由于其自重不能够承受不透水土层下承压水水头压力而产生突然性的隆起;
②基坑由于围护结构插入坑底土层深度不足而产生坑内土体隆起破坏。由于基坑一直处于开挖过程,直接监测坑底土体隆起较为困难,一般通过监测立柱变形来反映基坑底土体隆起情况。
(5)地表沉降
3、控制基坑变形的主要方法有:
(1)增加围护结构和支撑的刚度;
(2)增加围护结构的入土深度;
(3)加固基坑内被动区土体。按平面布置形式分类,基坑内被动区加固形式主要有墩式加固、裙边加固、抽条加固、格栅式加固和满堂加固。
(4)减小每次开挖围护结构处土体的尺寸和开挖支撑时间,这一点在软土地区施工时尤其有效;
(5)通过调整围护结构深度和降水井布置来控制降水对环境变形的影响。
4、坑底稳定控制
(1)保证深基坑坑底稳定的方法有加深围护结构入土深度、坑底土体加固、坑内井点降水等措施。
(2)适时施作底板结构
(四)地基加固处理方法
1、基坑地基按加固部位不同,分为基坑内加固和基坑外两种,其目的分别为:
(1)基坑外加固的目的主要是止水,有时也可减少围护结构承受的主动土压力。
(2)基坑内加固的目的主要有:提高土体的强度和土体的侧向抗力,减少围护结构位移,保护基坑周边建筑物及地下管线;防止坑底土体隆起破坏;防止坑底土体渗流破坏;弥补围护墙体插入深度不足等。
2、基坑地基加固的方式
换填材料加固处理法,以提高地基承载力为主,适用于较浅基坑,方法简单操作方便。
采用水泥土搅拌、高压喷射注浆、注浆或其他方法对地基掺入一定量的固化剂或使土体固结,以提高土体的强度和土体的侧向抗力为主,适用于深基坑。
3、常用方法与技术要点
(1)注浆法
主要可分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆、电动化学注浆四类。
(2)水泥土搅拌法
根据固化剂掺入状态的不同,它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体和地基土搅拌。可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机。
不适用于含有大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土,以及地下水影响成桩质量的土层。
(3)高压喷射注浆法
高压喷射注浆法对淤泥、淤泥质土、黏性土(流塑、软塑和可塑)、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。
高压喷射有旋喷(固结体为圆柱状)、定喷(固结体为壁状)和摆喷(固结体为扇状)等三种基本形状
它们均可用下列方法实现:
(a)单管法;(b)双管法;(c)三管法
由于上述三种喷射流的结构和喷射的介质不同,有效处理长度也不同,以三管法最长,双管法次之,单管法最短。实践表明,旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任何一种方法。定喷和摆喷注浆常用双管法和三管法。
(五)明挖法施工质量控制与验收
1、基坑开挖施工
开挖至邻近基底200mm时,应人工配合清底,不得超挖或扰动基底土。基底经勘察、设计、监理、施工单位验收合格后,应及时施工混凝土垫层。(验槽参与单位)
2、结构施工
(1)混凝土强度分检验批检验评定,划入同一检验批的混凝土,其施工持续时间不宜超过3个月。用于检验混凝土强度的试件应在浇筑地点随机抽取。
(2)首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定,其原材料、强度、凝结时间、稠度等应满足设计配合比要求。
(3)混凝土终凝后及时养护,垫层混凝土养护期不得少于7d,结构混凝土养护期不得少于14d。
3、基坑回填
(1)基坑回填除纯黏土、淤泥、粉砂、杂土,有机质含量大于8%的腐殖质土、过湿土、冻土和大于150mm粒径的石块外,其他均可回填。
(六)防止基坑坍塌、淹埋的安全措施
1、明挖基坑安全技术措施
基坑周围堆放物品的规定
(1)支护结构施工与基坑开挖期间,支护结构达到设计强度要求前,严禁在设计预计的滑裂面范围内堆载;临时土石方的堆放应进行包括自身稳定性、邻近建筑物地基和基坑稳定性验算。
(2)支撑结构上不应堆放材料和运行施工机械。
(4)基坑开挖的土方不应在邻近建筑及基坑周边影响范围内堆放,并应及时外运。
(5)基坑周边必须进行有效防护,并设置明显的警示标志;基坑周边要设置堆放物料的限重牌,严禁堆放大量的物料。
(6)建筑基坑周围6m以内不得堆放阻碍排水的物品或垃圾,保持排水畅通。
(7)开挖料运至指定地点堆放。
2、应急预案与保证措施
(1)应急预案
制定应急预案,建立应急组织体系,配备足够的袋装水泥、土袋草包、临时支护材料、堵漏材料和设备、抽水设备等抢险物资和设备,并准备一支有丰富经验的应急抢险队伍,并应急演练。
加强监控量测信息化管理,及早发现坍塌、掩埋和管线破坏事故的征兆。如果基坑即将坍塌、淹埋时,应以人身安全为第一要务,及早撤离现场。
(2)抢险支护与堵漏
1)如果渗漏水主要为清水,一般及时封堵不会造成太大的环境问题;
而如果渗漏造成大量水土流失则会造成围护结构背后土体过大沉降,严重的会导致围护结构背后土体失去抗力造成基坑倾覆。
2)围护结构缺陷造成的渗漏一般采用下面方法处理:
在缺陷处插入引流管引流,然后采用双快水泥封堵缺陷处,等封堵水泥形成一定强度后再关闭导流管。
如果渗漏较为严重时直接封堵困难时,则应首先在坑内回填土封堵水流,然后在坑外打孔灌注聚氨酯或双液浆等封堵渗漏处,封堵后再继续向下开挖基坑。
(七)开挖过程中地下管线的安全保护措施
1、工程地质条件及现况管线调查
(1)进场后应依据建设方提供的工程地质勘查报告、基坑开挖范围内及影响范围内的各种管线、地面建筑物等有关资料,查阅有关专业技术资料,掌握管线的施工年限、使用状况、位置、埋深等数据信息。
(2)对于资料反映不详、与实际不符或在资料中未反映管线真实情况的,应向规划部门、管线管理单位查询,必要时在管理单位人员在场情况下进行坑探查明现状。
(3)对于基坑影响范围内的地面、地下建(构)筑物,必须查阅相关资料并经现场调查,掌握结构的基础、结构形式等情况。
(4)将调查的管线、地下建(构)筑物的位置埋深等实际情况按照比例标注在施工平面图上,并在现场做出醒目标志。
(5)分析调查、坑探等资料,作为编制地上、地下管线及建(构)筑物保护方案和采取安全保护措施的依据。
2、现况管线改移、保护措施
(1)对于基坑开挖范围内的管线,与建设单位、规划单位和管理单位协商确定管线拆迁、改移和悬吊加固措施。
(2)基坑开挖影响范围内的地下管线、地面建(构)筑物的安全受施工影响,或其危及施工安全时,均应进行临时加固,经检查、验收,确认符合要求,并形成文件后,方可施工。
(3)开工前,由建设单位召开工程范围内有关地上建(构)筑物、地下管线、人防、地铁等设施管理单位的调查配合会,由产权单位指认所属设施及其准确位置,设明显标志。
(4)在施工过程中,必须设专人随时检查地下管线、维护加固设施,以保持完好。
(5)观测管线沉降和变形并记录,遇到异常情况,必须立即采取安全技术措施。
(八)监控量测
1、监控量测主要工作
(1)开挖深度超过5m,或开挖深度未超过5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程均应实施基坑工程监控量测。
(2)基坑工程施工前,应由建设方委托具备相应资质的第三方进行监控量测。监控量测单位应编制监控量测方案。
(3)施工过程中进行日常检查工作,存在下列情况的监控量测方案应进行专家论证:
1)地质和环境条件很复杂的基坑工程。
2)邻近重要建(构)筑物和管线,以及历史文物、近代优秀建筑、地铁、隧道等破坏后果很严重的基坑工程。
3)已发生严重事故,重新组织实施的基坑工程。
4)采用新技术、新工艺、新材料的一、二级基坑工程。
5)其他必须论证的基坑工程。
(4)监控量测结束阶段,监控量测单位应向委托方提供以下资料,并按档案管理规定,组卷归档。
1)基坑工程监控量测方案。
2)测点布设、验收记录。
2、监控量测方法
(1)基坑工程监控量测项目表
3、监控量测报告
监控量测成果应包括当日报表、阶段性报告、总结报告。报表应按时报送。报表中监控量测成果宜用表格和变化曲线或图形反映。监控量测报告应标明工程名称、监控量测单位、该阶段的起止日期、报告编号,并应有监控量测单位章及项目负责人、审核人、审批人签字。
第三部分、盾构法施工
(一)盾构机选型要点
1、盾构类型
(1)按支护地层的形式分类,主要分为自然支护式、机械支护式、压缩空气支护式、泥浆支护式、土压平衡支护式5种类型。
2、盾构机的刀盘配置
刀盘具有三大功能:
(1)开挖功能。
(2)稳定功能。
(3)搅拌功能。
(二)盾构施工条件与现场布置
1、盾构法施工适用条件与施工准备
(1)适用地层范围:
除硬岩外的相对均质的地质条件。
(2)隧道埋深:
隧道应有足够的埋深,覆土深度不宜小于1D(洞径)。
(3)对环境的影响:
接近既有建(构)筑物施工时,有时需要辅助措施;除工作井部分外,对道路交通影响较小;振动、噪声一般限制在工作井洞口附近,可用隔音墙防护。
2、盾构施工现场平面布置与施工设施设置
(1)盾构施工的现场平面布置:包括盾构工作竖井、竖井防雨棚及防淹墙、垂直运输设备、管片堆场、管片防水处理场、拌浆站、料具间及机修间、同步注浆和土体改良泥浆搅拌站、两回路的变配电间等设施以及进出通道等。
(2)施工设施设置:
1)工作井施工需要采取降水措施时,应设相当规模的降水系统(水泵房)。
2)采用气压法盾构施工时,施工现场应设置空压机房,以供给足够的压缩空气。
3)采用泥水平衡盾构机施工时,施工现场应设置泥浆处理系统(中央控制室)、泥浆池。
4)采用土压平衡盾构施工时,应设置电机车电瓶充电间等设施。
(三)盾构施工阶段划分及始发与接收施工技术
1、盾构施工阶段划分
盾构施工一般分为始发、正常掘进和接收三个阶段。
2、洞口土体加固技术
(1)洞门土体加固的作用
1)进洞和出洞前,应拆除工作井洞门处的围护结构。
2)由于拆除洞口围护结构后,在坑外水土压力作用下,会导致洞口土体失稳和地下水涌入工作井。
3)拆除洞口围护结构及盾构掘进通过加固区域时,防止地层变形,进而引起工作井周边地面建筑物及地下管线等破坏。
(2)常用的洞口土体加固方法
1)加固范围:隧道衬砌轮廓线外左右两侧各3.0m、顶板以上3.0m、底板以下3.0m,并根据盾构直径增大而增大。加固长度根据土质而定,富水地层加固长度必须大于盾构本体长度2m及以上(刀盘+盾壳)。
2)常用的加固有化学注浆法、砂浆回填法、深层搅拌法、高压旋喷注浆法、冷冻法等。
国内较常用的是深层搅拌法(较为广泛采用)、高压旋喷注浆法、冷冻法。
(3)洞口土体加固的风险防控和处理
1)洞口土体加固最常见的问题有两点:
一是加固效果不好,造成开洞门时土体坍塌;
二是加固范围不当,造成始发时水土流失。在盾构掘进至到达工作井时,一种常见的风险事故是洞门处位于承压水地层时,由于加固体长度过短,水土沿着盾构外侧涌入到达工作井。
(四)盾构掘进技术
1、土压平衡盾构掘进
(1)土仓压力管理的基本思路是:
作为上限值,以尽量控制地表面的沉降为目的而使用静止土压力;作为下限值,可以允许产生少量的地表沉降,但可确保开挖面的稳定为目的而使用主动土压力。
(2)推进过程中,土仓压力维持有如下的方法:
①用螺旋排土器的转数控制;
②用盾构千斤顶的推进速度控制;
③两者的组合控制等。通常盾构设备采用组合控制的方式。
(3)排土量管理的方法可大致分为容积管理法和重量管理法。作为容积管理法,一般是采用计算渣土搬运车台数的方法或从螺旋排土器转数等进行推算。重量管理法,一般是用渣土搬运车重量进行验收。计算渣土搬运车台数的方法是一种粗略式的估计,由于应用简便,在现场使用较多。
(4)当通过调节螺旋输送机的转速仍不能达到理想的出土状态时,可以通过改良渣土的塑流状态来调整。改良渣土的特性:
在土压平衡工况模式下渣土应具有以下特性:
1)良好的塑流状态。
2)良好的粘稠度。
3)低内摩擦力。
4)低透水性。
当渣土满足不了这些要求时,需通过向刀盘、土仓内及螺旋输送机内注入改良材料对渣土进行改良,常用的改良材料是泡沫或膨润土泥浆。
2、泥水加压盾构掘进
(1)泥水仓压力管理的基本思路是:
作为上限值,以尽量控制地表面的沉降为目的,而使用静止土压力;作为下限值,在允许少量沉降,但以保持开挖面稳定为目的而使用主动土压力。
(2)泥水加压盾构维持开挖面稳定的关键是在开挖面形成高质量的泥膜。
3、管片拼装
管片拼装呈真圆,并保持真圆状态,对于确保隧道尺寸精度、提高施工速度与止水性及减少地层沉降非常重要。
4、壁后注浆
管片壁后注浆按与盾构推进的时间和注浆目的不同可分为同步注浆、二次注浆和堵水注浆。
5、盾构姿态控制
线形控制的主要任务是通过控制盾构姿态,使构建的衬砌结构几何中心线线形顺滑,且位于偏离设计中心线的容许误差范围内。
(五)盾构法施工地层变形控制措施
1、盾构掘进地层变形控制措施
(1)防止开挖面的土水压力不均衡引起变形的措施:
土压平衡盾构:调整推进速度与螺旋出土器的转速,土体的塑流性;
泥水加压盾构:调整泥浆特性,并仔细进行泥浆管理。
(2)减小盾构穿越过程中围岩变形的措施:
控制好盾构姿态;出现偏差时,应本着“勤纠、少纠、适度”的原则操作;在软弱或松散地层掘进时,盾构外周与周围土体的黏滞阻力或摩擦力较大时,应采取减阻措施。
(3)减小盾尾脱出导致地层变形的措施:
用同步注浆方式,及时填充尾部空隙;根据地质条件、工程条件等因素,合理选择单液注浆或双液注浆,正确选用注浆材料与配合比,以便及时稳定住拼装好的衬砌结构;加强注浆量与注浆压力控制;及时进行二次注浆。
2、地层变形的预测和施工监测
(六)盾构法隧道施工质量检查与验收
1、钢筋混凝土管片制作质量控制要点
(1)管片贮存与运输可采用内弧面向上或单片侧立的方式码放,每层管片之间正确设置垫木,码放高度应经计算确定。
2、管片拼装质量验收标准
(1)钢筋混凝土管片不得有内外贯穿裂缝和宽度大于0.2mm的裂缝及混凝土剥落现象。
(2)管片防水密封质量符合设计要求,不得缺损,粘结牢固、平整,防水垫圈不得遗漏。
(3)当钢筋混凝土管片表面出现缺棱掉角、混凝土剥落、大于0.2mm宽的裂缝或贯穿性裂缝等缺陷时,必须进行修补。修补时,应分析管片破损原因及程度,制定修补方案。修补材料强度不应低于管片强度。
(七)盾构法施工安全措施
1、盾构机组装、调试、解体与吊装
盾构机的组装、调试、解体与吊装是盾构施工安全控制重点之一,要制订专项施工方案。
2、障碍物处理
(1)地下障碍物处理前,必须查明障碍物,并制订处理方案。
(2)在开挖面拆除障碍物时,可选择带压作业或地层加固的施工方法,控制地层开挖量,确保开挖面稳定。
3、掘进过程中换刀
(1)换刀作业尽量选择在地质条件较好、地层较稳定的地段进行。
(2)在不稳定地层换刀时,必须采用地层加固或气压法等措施,确保开挖面的稳定。