時間:2022-09-23 01:14:34
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇基礎工程論文,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
關鍵詞:基礎加固;頂升糾編;沉降觀測;驗算
1工程概況
邵陽市某工程是一座六層的框架結構建筑,基礎采用340mm鍾擊沉管灌注樁,設計單樁承載力250kN,工程施工到封頂后突然發生較大沉降及傾斜,3d時間西北角向西傾斜達41.60cm,停工后制定了處理措施并完成后續工程。
2建筑物基礎加固方法及施工要點
2.1樓房下沉傾斜的原因分析
2.1.1工程樁成樁質量差,承載力不能滿足結構荷載要求。場區土層地質資料不準確也是樁承載力低的原因。
2.1.2工程樁上的第一級承臺混凝土離析嚴重,承臺斷裂破壞,甚至已反轉破壞。
2.2基礎加固的靜力壓樁方法
基礎加固采用靜力壓預制樁方法,預制樁是由反力架和油壓千斤頂所組成的壓樁機壓入的,千斤頂所需反力是通過反力架由樓房自重提供的。預制樁采用30×30cm的方樁,制樁壓入的終止條件為壓入荷載大于或等于600kN。
為避免施工引起新的附加沉降,靜力壓樁施工前先對所有已破壞的承臺采用工字鋼進行支撐。
2.3靜力壓樁的質量檢查
根據現場預制樁時取樣的試件試驗,預制樁的混凝土抗壓強度達到設計要求;預制樁施工完成后對3根樁作靜力載荷試驗,預制樁的極限荷載均大于600kN。
2.4條形基礎承臺的設計及施工
基礎承臺的設計是由現場實際情況而定的。受首層的凈空不能減小的限制,采用薄承臺結構。同時為增加整體作用能力,將西面1#~8#及東面9#~16#柱分別做成條形基礎承臺。承臺的設計荷載主要考慮以下幾個方面:
2.4.1柱的設計荷載,東面9#~16#柱荷載1500kN;西面1#~8#柱荷載1900kN。
2.4.2原有承臺、柱的現在荷載按800kN考慮,但由于在現有荷載800kN作用下,沉降并未完全穩定,當基礎加固后原有承臺的荷載將轉移給新加固的樁。從安全考慮,將原有承臺承擔的800kN荷載的30%轉移給新加固的樁平均分配。
2.4.3根據上面1、2兩個條件則可計算出承臺設計計算時新加固樁的荷載為西面1#~8#承臺的樁設計荷載P=335kN,東面9#~16#承臺的樁設計荷載P=313kN。
新設計的條形基礎承臺是在原有承臺的上面,破環反轉的承臺必須將其鑿平至新加固的承臺底標高,由于原有承臺還承擔著樓房的現有荷載,為減小施工對樓房沉降的影響,采取了有效的加強支撐的措施,施工中盡量減少震動,并密切監測大樓沉降的動態。根據施工期間的沉降觀測結果,在靜大壓樁及承臺的施工期間,各柱的沉降速率與施工前增加很小,說明采用的施工方法是切實可行的,對大樓的沉降影響較小。在承臺澆注混凝土3~5d后承臺已停止下沉,說明新的承臺已發揮作用。
3基礎加固后傾斜樓房的頂升糾偏處理措施
3.1頂升糾偏的設備及施工安裝
頂升糾偏的設備主要有,鋼支承梁和混凝土支承墩及頂升用的油壓千斤頂等。施工安裝時每根柱要裝兩條鋼支承梁,支承梁與柱接觸面用水泥砂漿充填,保證緊密接觸,用穿過柱子的高強螺栓的拉力使柱與支承梁緊密連接在一起,鋼支承梁的兩端支承于兩邊的混凝土墩上。然后等待水泥砂漿有足夠的強度后,將柱子鑿斷安裝千斤頂。頂升糾偏前割斷柱的鋼筋,則整個頂升糾偏的設備安裝完成。
3.2頂升糾偏方法
頂升時分級同步進行,在柱的支承梁未離開支承點時,頂升加載采用壓力控制,共分4級進行,每個千斤頂都基本上以同步壓力上升,每級加20t施加。在柱的支承梁離開支承點后即按上升高度控制。每根柱的上升在同一級基本上同步進行,每一級頂升完畢后均作詳細的觀測。為了保證樓房頂升糾偏后東、西方向的傾斜值不超過40mm這一標準,西邊各柱的頂升量的大小是采用實測的二、四、六層樓面相對于同一基點柱(16#柱)沉降差的平均值作為頂升的依據,同時也考慮西邊樁頂升時相鄰柱不應有超過結構容許沉降差這一條件。
3.3現場觀測及觀測結果分析
3.3.11#~8#柱頂升出力和頂升量的測定
1#~8#柱在頂升糾偏時各柱的上升高度與千斤頂頂出力的關系曲線如圖1所示,千斤頂出力隨上升高度變化無一定規律,主要是受相鄰千斤頂在不是完全同步上升情況下,上升得快的千斤頂的出力將增大,反之則出力小,因此出現千斤頂出力變化比較大的情況。為了有利于原有裂縫的閉合,適當調整了個別柱的頂升量。
3.3.29#~16#柱承臺的轉動量觀測
在9#~16#柱每柱靠近承臺面(離承臺面約20cm)柱的內、外側各裝一個百分表觀測承臺在西邊柱頂升時每級的變形值,根據兩個表的差值除以兩個表的距離即可求出承臺的轉角。9#~16#柱的承臺的轉角θ0與相對應的1#~8#柱的頂升高度W關系曲線如圖2所示。從圖2可看出θ0~W基本成線性關系,9、10柱的承臺的轉角θ0要比其它柱的基礎承臺基礎剛度大。
3.3.3梁的裂度觀測及觀察
梁的裂度觀測選擇了2~10、7~15柱的一樓連接大梁。在靠近10#、15#柱的大梁梁底分別安裝千分表,測量頂升過程中的應變變化情況。測量結果如圖3(為拉應變),從圖中可看出,梁底應變與頂升高度的關系,2~10梁應變與頂升高度和變化比較有規律。而7~17梁的梁底的~W變化規律性差。主要原因是由于7#柱頂升時支承梁底打入鐵墊塊時敲擊震動影響。而2~10梁以上的所有隔墻未拆除,可削弱由于2#柱頂升時支承梁底打入鐵墊塊時敲擊震動影響,其觀測結果比較可靠。根據現場觀察7~15梁,并未產生裂紋,所以7~15梁的應變觀測結果受震動影響大,未能真實反映梁底的應變變化情況。同時在頂升過程中派專人觀測梁的動態,觀察結果是所有東西方向的大梁在頂升過程中均未產生裂紋,而且西邊橫梁的原有裂縫在頂升糾偏后都有閉合的跡象。只是在西邊頂升高度達到10~11cm后9#、10#、11#柱的內側開始產生裂紋。頂升糾偏終止后,最大的裂縫寬度發展至約0.5mm。產生裂縫的主要原因是頂升產生的附加彎矩作用拉裂的,而9#、10#梯形的加固后的承臺剛度大,因此其相應的附加彎矩也較大。由于裂縫較小并不影響其支承強度,而且在長期荷載作用下通過應力調整裂縫將逐漸閉合。
3.3.4頂升糾偏的回復量觀測及9#~16#柱的沉降觀測
在樓房的四個角觀測頂升后的糾偏量,圖4所示曲線是東北角樓頂在頂升過程中的水平移動量與1#柱的頂升高度的關系。W~u關系近似為線性關系。
從表可以看出已施工加固承臺的9#、10#柱的沉降要比其它未施工加固承臺的柱要小。
3.3.5頂升糾偏的終止和柱的復原
按上述頂升糾偏方法進行頂升至第24級時,東北角用經緯儀觀測基本達到垂直狀態,從其它三個角的樓頂吊垂線至地面的目測結果也是大致垂直狀態。終止頂升糾偏。
頂升糾偏結束后立即施工11#~16#柱加固的基礎承臺,對柱進行基礎加固及糾偏工程已圓滿結束。
4頂升糾偏過程中的結構內力分析及樓房最終沉降計算
4.1頂升糾偏過程的結構的內力分析
一棟已完工的混凝土框架樓房,盡管采用截柱頂升糾偏方法糾正樓房的傾斜,但仍然對框架各節點產生一定的附加彎矩,這種附加彎矩之后會對框架結構造成損害,必須預先考慮,現對其作些分析計算。由于二樓至六樓所有樓板及梁組成了剛度較大的多層單跨梁體系。可以將樓房取圖5的簡圖來分析計算。A點為用千斤頂支承,在垂直方向有水平方向可自由的支點,N為結構自重,L為頂升糾偏時附加上千力。F點為固定端但在偏心荷載作用下仍能作相應轉動(θ0)的。BCDE由梁、板組成剛度遠大于EF的一樓柱的剛度,因此現假定BCDE為近似剛架。則當在A點頂起時產生一附加上升力N,在EF段則受一彎矩M作用(圖6為彎矩圖)。則E點的轉角可用懸臂梁受純彎的公式求得:
θE=ML/EI+θ0
A點頂起高度為Wcm時樓房所產生的轉動θ=W/970,現考慮θ=θE則BCDE部分由于樓房轉動將不受影響,因此可得出頂升高度W與彎矩M及F點承臺的轉動θ0關系:
W/970=ML/EI+θ0
M=EI/L(W/970-θ0)
在已知1#~8#柱每級的頂升W和實測的相應9#~16#柱的承臺轉角θ0的情況下,即可求出相應的9#~16#柱一樓部分柱段所受的彎矩M??紤]到彎矩M在大于鋼筋混凝土柱的抗裂強度后,由于柱產生了裂紋,則EI將減小的影響,求出的彎矩M與頂升高度W的關系曲線。根據柱的尺寸為40×60cm及配筋為8Φ22即可計算出抗彎能力為25.4Mpa;當頂升高度大于100mm后9#、10#柱開始發現有幾條小的裂縫,隨著頂升高度的增加,裂縫寬度也有所發展。這與計算分析是較一致的。梁的裂度觀測及觀察也表明,在西邊術頂升開始至頂升結束,所有大梁及樓板均未產生新的裂縫。這也說明整個樓房的偏轉完全靠西邊各柱頂升后在東邊的柱受彎矩產生了轉動和承臺轉動提供偏轉的,所以對梁及樓板無甚影響。
4.2樓房最終沉降計算
基礎加固后,從建筑物的觀測結果,在目前現有荷載80~1200kn作用下沉降已趨于零。以后樓修復后每個承臺將受設計荷載作用?,F取東面9#~16#柱的承臺的設計荷載為1500kn,西面1#~8#柱的承臺的設計荷載為1900kn,現有荷載按800kn計算,并假定承臺新增加的荷載P全部由新的加固樁承擔,則承臺的沉降S為:
S=P/nk
西邊1#~8#柱承臺加樁為每個承臺4根樁P=190-80=110噸,樁的剛度系數K由靜力壓樁時的樁的靜載試驗的P~S曲線可計算出:K=3636/m。則可計算出西邊3#~8#承臺可能產生的沉降約7.6mm。1#、2#承臺以后增加的荷載很小則沉降將較小約5mm。東邊9#~16#柱的承臺每個按加3根樁考慮。P=150-80=70噸,由上述公式可計算出11#~16#承臺可能產生的沉降約6.4mm。同樣9#、10#承臺以后增加荷載很小其沉降將較小。
考慮到樁在長期荷載作用下,其沉降將略有增加,本樓房在基礎加固后至樓房修復竣工后的最終沉降將在10~15mm左右。
5結論及建議
5.1本工程基礎加固采用靜力壓樁方法,共壓入30×30cm預制樁61根,由于靜力壓樁方法最終的壓入荷載大于等于60t,其承載力是很清楚的。同時根據抽查的7根靜載試驗結果,7根試驗樁的容許承載力均可達到40t。因此在基礎加固后完全可以滿足設計荷載要求。
5.2采用了條形基礎承臺增加了整體作用能力,承臺施工質量均滿足設計要求。
5.3在西邊1#~8#柱安裝千斤頂進行頂升糾偏,使大樓東西方向糾偏后達到垂直狀態,頂升糾偏過程中,大樓原有結構完好,只是在9#、10#、11#柱在一樓的柱的內側產生裂縫,裂縫寬度小,已作修補處理。樓房的糾偏達到了預期的目的。
5.4根據沉降分析結果,大樓在加固后至修復竣工后在新的荷載作用下將產生10~15mm左右的沉降。
5.5建議以后大樓的修復采用輕型材料或減小內部隔墻的厚度,減輕大樓的自重,可以增加大樓的安全度。
參考文獻:
[1]趙國藩.鋼筋混凝土結構的裂縫控制等.海洋出版社,1991.
[2]王濟川,卜良桃編著.建筑工程結構鑒定、改造與加固.湖南科學技術出版社,1999.
1.1地基基礎檢測機構管理有待完善
我國建筑工程檢測機構主要包括國家制定檢測機構以及中介檢測機構兩部分。在建筑工程地基基礎檢測工作中,由于檢測機構不統一,使得在具體檢測流程、檢測管理方面存在問題,導致地基檢測質量受到影響,為建筑工程施工帶來安全隱患。另外建筑檢測行業匯總時常存在壟斷經營或故意壓價等行為,一些中介檢測機構,為了能夠在激烈競爭中發展,甚至存在出賣檢測資質現象,對工程檢測質量造成嚴重的影響,導致地基基礎質量達不到設計標準,使建筑整體質量下降。
1.2地基基礎檢測人員素質有待提高
建筑工程質量檢測機構缺乏完善的內部管理制度,在檢測人員管理方面較為松散,久而久之就降低了檢測人員的準入門檻,導致檢測人員素質偏低,一些不具備專業檢測技術的人員也混入到建筑工程質量檢測行業中,這就會使地基基礎檢測結果缺乏嚴謹性、科學性以及可靠性。另外,一些檢測人員在地基基礎檢測過程中,沒有嚴格履行工作職責,存在瀆職、馬虎大意等情況,這些都給檢測工作造成很大的影響。
1.3建筑工程地基基礎檢測中存在一定的安全隱患
建筑工程地基基礎檢測工作往往與其他建筑施工項目交叉實施,因此在檢測工作過程匯總,由于施工環境等因素的影響,給檢測工作以及檢測人員帶來諸多安全隱患。對于建筑工程地基基礎檢測往往采用靜載試驗法、低應變法、聲波投射法、動力觸探法等,本站主要以靜載實驗法為主。進行檢測過程中,交叉施工會給檢測人員安全造成威脅,需要加強安全保護措施,提高檢測人員的安全意識。
2做好建筑工程地基基礎檢測工作的有效措施
2.1完善建筑工程質量檢測機構市場監督機制
針對目前建筑質量檢測市場存在的問題,應該加強市場監督,增強對質量檢測機構的約束力度。首先,要不斷的增強施工企業合同意識,加強合同管理,充分利用合同制度,約束市場上存在的不規范行為;其次,政府有關部門應該規范建筑檢測市場,維護市場秩序;另外,對于市場中存在惡性競爭的個人或企業,需要加大打擊力度,促進建筑檢測市場健康發展。
2.2加強檢測人員綜合素質培養
地基基礎檢測工作關系著基礎施工質量是否符合設計標準以及安全標準,而檢測人員綜合素質決定著檢測工作的質量,因此提高檢測人員的綜合素質具有十分重要的意義。首先需要選擇具有檢測資質的檢測機構,其次需要對在崗檢測人員進行定期培訓,具體培訓工作內容包括以下兩個方面:(1)培養檢測人員專業檢測技術,加強檢測人員對相關文件、法律、規程等的了解,學習先進檢測技術;(2)培養檢測人員的安全意識、職業道德意識、質量意識等,確保地基基礎檢測報告的真實性與客觀性。
2.3加強地基基礎檢測工作安全防護
在地基基礎檢測工作實施過程中,由于各種因素的影響,使得檢測工作存在諸多安全隱患,對檢測人員的生命財產安全造成威脅,無法對檢測人員實施檢測工作提供安全保障。這就需要加強安全防護,具體措施包括以下幾個方面:(1)制定完善的安全檢測制度,完善相應的檢測責任制度,將檢測工作、安全防護工作責任落實到個人,形成一個統一的安全檢測體系,從根本上杜絕地基基礎檢測工作的安全隱患;(2)加強檢測人員安全培訓工作,提升檢測人員的安全防范意識;(3)在進行地基基礎檢測前,做好相應的場地檢查工作,并安排現場監察員,對地基檢測工作區域是否存在安全隱患、檢測人員是否嚴格按照規范操作要求檢測、作業環境的安全性進行實時檢查,及時排除安全隱患,保證地基基礎檢測工作順利完成。
2.4及時更新檢測技術以及引用先進的技術標準
隨著我國科技水平的進步,越來越多的新技術應用到建筑檢測工作中,為提高檢測工作精確度,保證建筑工程質量做出了巨大的貢獻。這就需要檢測機構及時的對檢測技術進行更新,嚴格的按照國家最新頒布檢測規范,指導建筑工程地基基礎檢測工作。
2.5加強地基基礎檢測的具體措施
在樣品采取方面,第一,確保樣品的質量以及代表性,為地基基礎檢測提供可靠的數據參數;第二,規范取樣操作流程,做好包括鉆孔、取樣等各個環節;第三,對樣品質量進行信息化管理。在樣品封存方面,對于土壤樣品,采取好的樣品,不論是原狀土還是擾動土,都應立即密封取土筒并附上標簽;取土筒所有的縫隙均應以膠布封嚴并涂上融蠟;若原狀土取樣時不滿取土筒應以擾動土充填土與筒壁之間的縫隙,擾動土應選擇近似天然濕度的擾動土。對于巖石樣品,為保持巖石樣品原有的天然濕度狀態,取好的巖石試件應立即包裝封閉處理,其中硅質硬巖樣可不作處理,泥質巖樣品可用紗布包裹后全部以融蠟澆注;巖石樣品標注巖石的上下記號;無論是硅質硬巖樣其巖樣品還是泥質巖樣品均應附上標簽。
3總結
隨著改革的不斷深入,招投標制度和監理制度的普及等因素,給技術資料(檔案)的形成、收集帶來一定的難度,從某種意義上講,管理好工程資料與建設好工程具有同等重要的價值。
一、技術主管部門實行監督、指導,項目經濟部明確責任
由于大量的工程文件材料產生于生產活動的全過程,加強對基層單位的管理勢在必行。今年年初,我公司生產技術質檢部門,針對竣工資料整理工作中發現的問題,加強了對工程資料的管理與領導,從工程開工準備階段抓起,從每一道工序形成的資料抓起,負責對基層各項目經理部實行監督、指導與檢查。項目經理明確了具體管理人員的工作職責、程序,把工程資料的質量列入項目經理部考核中去,運用經濟手段確??⒐べY料與工程建設同步,以適應"監理制度"。生產技術質檢部門的同志深入工地,了解工程與資料的實際情況,對薄弱環節及時分析、解決。對竣工資料的整理提出具體要求,幫助有關人員掌握竣工資料整理的具體做法,確保竣工資料達到規范要求。
二、編寫"通知",統一規范表格
生產技術質檢部門針對竣工資料中存在的問題,今年四月份編寫了"通知",發放了市政工程常用的規范表格樣本。在建設部建城(1994)469號文和68號的基礎上,對原有表格進行了補充,增加了隱蔽工程報驗單、施工方案報審表以及監理工程師指令回復單等,且必須有監理核驗意見,總監理工程師簽字批準后方可進行后續施工。同時組織了有關工程技術人員進行了學習,使基層各項目經理部對規范表格和要求有統一的認識。
三、提高竣工資料質量的建議
本人在竣工資料管理、單位橫向交流與互查工作中,發現市政企業竣工資料某些方面確實有待提高。提出建議如下:
(一)由于工程資料份數較多的要求,致使填寫時用圓珠筆、復寫紙的現象比較多,這易引起油漬擴散、字跡褪色,影響科技檔案字跡的耐久性,在今后的工作中應嚴格按照文件要求使用碳素墨水或藍黑墨水。
水利工程建設常常會遇到巖溶地段,這樣的地段在處理上必須要格外注意,一旦處理不當,就會給工程的安全埋下隱患,除了灌漿處理技術,目前尚沒有特別好的處理方法。在對巖溶地區進行基礎施工時,要先對所在地段進行詳細的勘察,根據施工情況、地質特點、巖溶深淺、分布情況等進行全方位的了解,然后制定相應的技術方案,對于巖溶地區的基礎施工,一般分為有填充物和沒有填充物。在進行基礎處理時,一般采用不沖洗高壓水泥灌漿,這種方式能大大提高基礎的穩定性、抗滲性,也可以采用使水泥漿液以條帶狀向土體中穿插,凝結后,會形成網絡包裹進而提高地基的穩固性能。高壓噴漿技術主要是利用高壓噴嘴,通過灌漿管不斷鉆進,把噴嘴送到指定位置,水泥噴漿強大的壓力會把原有土層破壞,水泥漿液會和被破壞的土層泥土進行充分混合相融,凝固后形成一個結實的柱體結構,這樣會使巖溶地區的基礎變得穩定堅固。高壓灌漿技術在處理巖溶地段的地基應用較為普遍,效果不錯。
2淺層巖溶地區和深層巖溶地區的基礎灌漿
對于淺層巖溶地段,因為巖溶埋藏的不是很深,可以利用機械先把填充物全部挖掘出來,然后再用水泥進行回填,完成灌漿,此種地段的灌漿基本都在露天完成,施工相對容易一些,工序也較簡單。對于埋層較深的巖溶,在灌漿時,一般不適合用高壓噴灌漿技術,因為水泥漿進入深層巖溶時,會對里面的填產物充生排斥,然后形成固化,對進一步灌漿造成阻礙,使得灌漿面不大,影響基礎的穩定,多數采用鉆孔注漿技術進行處理。
3大吸漿量情況的灌注在基礎灌漿
作業時,常常會遇到大量吸漿的情況,使灌漿作用不能在預計施工作業時間內完成。通常的巖縫灌漿在1~3個小時內都會結束,對于水泥漿量的消耗也都正常。但遇到大吸漿情況,這樣的地層結構會使漿量消耗很大,因為灌進地層的水泥漿會從別的地方涌出,使灌漿時間延長。遇到這種情況,一定要做好相應的處理,采用妥善的解決方案,首先要進行限流,控制注漿的速度,減少注漿量,使漿液的流動速度變慢然后慢慢凝結,但一直要保持灌漿結束的最終要求才能結束。再有就是采用降低壓力或者是自流的方法進行施工處置,等到泥漿全部都凝結之后,可以采取多次灌漿的方法,在進行基礎灌漿施工時,可以適當將灌漿壓力降低,在灌漿凝固之后,沒有別的原因可按設計壓力進行灌漿。
4嚴重漏水的情況下灌漿施工
水利施工過程中選址十分關鍵,但因地形地貌的不同,一些工程所處位置不得不面對復雜的地基情況,由于各種原因,常常會遇到漏水的情況,這時施工條件變得困難,如不采取有效的方案,會出現跑漿現象,消耗大量的漿液,延長灌漿時間,使成本增加。這時可采取充填級配料處理方法和采用模袋灌漿的方法進行施工,兩種方法都各有優點,可以根據具體的情況適當采用。模袋變形能力強,適應環境形狀的變化,有效堵塞溶洞,另外也較耐磨,而且漿液定形凝固后強度增強。充填級配料的時候如果使用礫石的效果不好,也可利用粘稠度較高的水泥沖灌級配料,水泥沖灌級配料的材料和數量應該靈活掌握。
4.1充填級配料處理方法這種方法就是用粘稠狀的水泥漿,直接灌入砂礫中,水泥漿與砂礫結合而形成堅固的凝結體,從而增強地基的抗滲性能及穩固性。在灌注時,要注意礫石的直徑,一般都是呈逐漸變大的趨勢。對于灌入量要進行細致、準確的判斷,避免浪費填料,填料可以是水泥漿,也可以是水泥、粗砂、礫石等混合物,實踐證明,混合物充填是相對自然的,灌后會產生反過濾層,把一些裂縫有效堵住,同時使水利工程的抗滲水性能得到提高。
4.2模袋灌漿處理方法在水利工程建設中,常常使用模袋灌漿,利用聚酯、尼龍等材質制成模袋,在袋中進行灌漿,這些特殊材質具有較高的耐磨性,可以根據需要設計成不同形狀的模袋,在灌漿階段應用,由于模袋具有一定的透性,漿中的水分能夠滲出,但漿中的顆粒存在于漿中,所以袋中能保留顆粒。使水灰比得到降低,所以一方面能縮短水泥漿的凝固時間,另一方面,凝固后的強度也大大提升,提高灌漿的質量。
5結語
一、關于干河子攔河壩的實際研究
(一)干河子攔河壩的各項數據分析工程的實際地址位置是在遼寧的省會沈陽市內東陵區的汪家鄉,干河子攔河壩正處于干河子村村北那邊的渾河主道。這項工程的主要建筑材料為鋼筋混凝土,為滾水壩形式。滾水壩的頂高為52.5m,過水壩部分段長是360m,前鋪蓋長為15m,鋪蓋之前設防滲的無紡布長有4m,溢流處壩段段長為9.9m,消力池長度做20.8m。設計中過壩流量是30年遇一次時3865m3/s,百年中校核流量是4811m3/s。這是已得出的該壩具體數據分析。
(二)干河子攔河壩的水文地質條件我們用基礎勘察用鉆孔得出的巖石資料顯示巖性成分主要為砂礫石和砂卵石,年代地層為新生代第四紀含水層,是淺層地下水。它的總測量深度在30m左右,可以滲透系數在180~200m/d之間,其中給水度也就是單位面積含水量在0.30和0.32之間。
二、實驗井的抽水實驗和參數
(一)布置抽水先進行兩個實驗井的布置,其應在該建筑物位于上游右側的方向。井的直徑是0.6m,每個井直徑為0.6m,深度測試為是20m,兩井之間距離為18m,管徑是0.5m,其中所用濾水管長約15m,如果我們使用YKC22號鉆機,對井孔開出25m深,再用160淺水泵進行實驗,6m3/min壓縮機洗井,公布的實驗結果顯示,水位降到2.35m左右,單個井用水量是241m3/d。
(二)井群的設計干河子攔河壩基礎深度為25m,以基坑為原點向外延伸了12m做疏干井群的一個布置,其緣由是疏干井群如果位于基礎周邊將不利于以后的施工進展,故以超基礎大約42m為設計方向。群井布置一共58眼,每個間距為15m左右,成矩形。周長控制在990m,河床潛水48m左右。
(三)井群疏干排水在干河子攔河壩中的計算公式滲透系數k值的計算其中S代表水位降深,Q代表單井涌水量,H代表到濾水器底部的含水層深度,r代表井的半徑,R是影響半徑。靜儲量的計算其中v代表概化基坑半徑到大井影響半徑內的體積,H代表疏干設計降深。動儲量的計算:其中Q代表疏干大井影范圍內的動儲量,H代表含水層的深度,S代表大井設計降深,b是疏干井群至圍堰的距離。n為取的58眼??傆克烤褪庆o動儲量的集合?;又行奶幩唤瞪睿浩埥ㄆ礁拭C省隴南市宕昌縣水務局甘肅宕昌748500計算最后的結果得到已低于設計降深42m。
(四)擬合結果經過一系列計算結果顯示,水位埋約42m時,靜儲量到35401m3/d左右??偸韪膳潘繛?35477m3/d。除去大氣降水等各種不可知環境的影響,疏干井群的水位水量等都可以達到混凝土方面的施工要求,排水量合格。理論計算的數據可能與實際工程相比有一定出入,因此還需要進一步探討研究,盡量做到理論與實踐的同步。
三、應用井群降低工程水位的理論分析
(一)井群存在的意義井主要作用于排水,一般分為普通井和完全井兩類,在地下水的抽取過程中,經常會采用井群的方法,也就是幾口井同時進行抽取。工程施工中,在地下水位開挖基坑時,如果運用一般的排水法如明溝排水法,經常會出現地方涌水的現象,當遇到不穩定的層時,更會產生冒泥翻漿等現象,造成的后果就是邊坡不穩定,嚴重影響到附近建筑物,非常不安全。因此采用人工降水位,就是在開挖前沿基坑方向建井群,再從井中進行抽水,這樣水位就會降低到一定程度,可以避免以上所過的各種現象發生,同時加大了邊坡的穩定性。
(二)基坑的降水大型水利中基坑是一個長久備受矚目的話題,特別是近十年我國這項工程的快速發展,大大提高了我國在這一領域的專業水平。這門科目的實用性和經驗性很強,雖然有大量成功的經驗,失敗的例子也不在少數,也存在很多需要進一步改善的問題,比如在開挖時地下水滲入到內里,這是不可避免的,怎樣把地下水對基坑的影響降到最低已經成為一個很重要的成功問題之一?;咏邓某晒﹃P系的不僅是工程,也關系到施工人員的安危。地下水的處理是決定工程成敗的因素之一,在施工中常常得到高度重視,它通常是不容易處理的關鍵環節,降水失敗,影響的不僅是施工進展,所以處理用好的方式處理基坑的排水是絕對必要的。
(三)井點降水設計總之,井點降水方案是工程成敗的重要因素,其主要涉及到技術方法,群井的布設,井中出水量。要想達到預期目的,這些都要仔細的考量清楚?;拥木唧w尺寸以及槽深,周圍建筑物的建立是否安全,工程實施的地質條件,場地水文情況都需要得到確定。在確定群井降水方案之前,我們首先應該取得一些資料,其中包括基坑工程開展的時間以及當地的氣象預報,每層含水層的滲透情況與補給條件,基坑和周遭水源的水利關系,基坑的深度、所用的支護和附近地基的關系。
(四)井群的浸潤線一般井群之間的位置會根據工程中的具體情況安排,各井出水量也不是完全相同的。各井有時候會產生相互影響的狀況,這種情況發生在影響半徑大于各井間距離時。當這種情況出現時,就會讓滲流區的浸潤面形狀變得非常復雜了。
(五)對井群設計的后續說明干河子攔河壩中采用的井群設計的計算結果認為,疏干井群滿足總用水量的出入,且基坑中心水位滿足設計降深,從這方面來說,井群的疏干水量完全達到預期要求,對于施工是沒有任何影響的。采用井群會降低基坑的地下水位,可以在無水的情況下操作工程,這會使基礎施工有更安全的保障,改善了施工條件,從而大大提升了進度。
結束語
山區地段多河流、河谷,枯水期河道中水深較淺、河床較窄,匯集于坡腳低洼處,流速緩慢;雨季時,由于坡面匯水導致河流水量增加,流速增大,在地形平坦寬闊處河床加寬,并退水后難以恢復原貌。在山區橋梁設計選線時,受地形條件的限制,為跨越河道及河谷等復雜地段,橋梁基礎不可避免的設置于河道中、河岸邊及山體上,常受河水水流沖刷及地質災害作用,對橋梁施工及后期運營階段基礎的承載力及穩定性構成威脅,存在巨大安全隱患。由于山區地形地貌、水文地質特點,橋梁基礎設計標高存在差異,導致基礎位置及埋置深度不同。結合路線沿線現場勘察,現將山區地段地形與橋梁基礎位置關系分為河道中、坡頂、坡中及坡腳五類。
2山區地段橋梁基礎工程問題
2.1河道中及河岸邊橋梁基礎沖刷問題
山區地段橋梁以沿河流走向為設計指導思想,橋梁基礎多處位于河道中或河岸邊,由于施工中棄渣或施工機械隨意堆放,壓縮了河道斷面,導致水流流速增加,造成墩周局部沖刷劇烈、河床下切,引起墩臺基礎不同程度外露,降低了基礎承載能力,威脅橋梁安全。如圖2-a)所示,圖中樁基位于河道中,水流已對樁基造成沖刷,且部分樁基外露。
2.2陡坡橋梁基礎穩定性問題
沖刷和邊坡巖體破碎是影響山區橋梁基礎穩定性與承載能力的重要因素。陡坡地段巖質在基礎施工過程中受到擾動,巖體破碎;雨水沖刷往往造成松散體滑塌,陡坡基礎外露,橋墩穩定性降低。如圖2-b)所示,圖中樁基位于陡坡坡頂,由于雨水及風化作用下,土體剝落侵蝕,樁側土體缺失嚴重,承載力降低,樁基穩定性得不到保障。
2.3施工棄渣隨意堆放問題
受地形地貌的限制,山區公路橋梁建設中土石方的縱向調配十分困難,不可避免地會產生大量棄土(石)。棄渣是一種特殊的人工地質體,一般由土、石等工程廢棄物構成,具有多孔隙、欠固結的結構特點,防護體系不完善的棄渣在降雨與風等因子的作用下水土流失極為嚴重,極易引發滑坡、泥石流等嚴重地質災害及次生災害。棄渣堆積在橋梁墩柱旁時,對橋梁墩柱產生橫向推力,在設計中,該部分橫向力是未考慮的;當推力足夠大時,墩柱及基礎的穩定性和安全使用受到威脅,嚴重時可能會將橋墩推倒,導致橋梁垮塌,造成重大安全事故。如圖1c所示,棄渣堆積在樁基墩柱邊,且對墩柱造成偏壓,墩柱受力不合理,在雨水的作用下,棄渣堆積體易發生滑塌,嚴重威脅橋梁安全。
2.4陡坡巖土體穩定性問題
在施工過程中,對靠近橋梁結構的山體進行不合理的開挖,并未采取相應的處治及防護措施,導致在部分橋梁結構施工完成后難以處理。岸坡巖土體不穩定,常在擾動或雨水的作用下發生下落,對橋梁墩柱造成撞擊,嚴重影響橋梁基礎的安全使用,使得橋梁結構的安全性得不到保障。如圖1d所示,陡坡巖土體在雨水等因素作用下發生滑落,并對墩柱造成撞擊,撞擊后堆積在墩柱一側,對墩柱形成偏壓。
2.5防護結構失效問題
山區地段地質災害頻發,在存在安全隱患的邊坡地段修建防護結構(如預應力錨索框架梁)是對橋梁基礎周邊巖土體的一種主動防護措施,預防發生災害,保護橋梁基礎,同時保證橋梁的安全使用。但在施工中存在施工不規范、不精細的情況,導致防護結構破壞、變形、失效,沒有發揮其防護作用,反而加重了坡體負擔,易誘發災害。如圖1e所示,樁基位于坡腳,坡體已有錨桿框架梁防護,樁側有抗滑樁,圖中可見錨桿框架梁已產生變形,框架內及擋土墻墻背土體被掏空,結構已失效,并沒有充分發揮其防護作用。
2.6排水設施不完善問題
橋梁排水系統主要排出路基路面及邊坡匯集的雨水,并將其引致溝底,避免對橋臺及墩柱造成沖刷。在雨季,山區水量較大,且水流流速較快,完善地排水設施能將路基路面及邊坡排水順利引致溝底,減小對橋臺及橋墩的沖刷,保證橋梁安全使用。如圖1f所示,墩柱位于天然形成的沖溝溝底,在雨水的作用下,墩柱承臺基礎存在沖刷現象,承臺底部已出現掏空現象,長期如此,直接威脅橋梁穩定性。
3成因分析及解決對策
3.1陡坡橋梁基礎沖刷
山區地段坡體巖性較差、破碎,施工過程中對邊坡產生擾動,棄渣未采取有效的處理措施,形成坡積體,且未采取任何防護措施,經雨水沖刷,基礎周圍水土流失明顯,導致基礎外露。建議施工中避免大切大挖擾動坡體,做好相關臨時施工排水措施,對于不穩定坡體在施工前期可采用M7.5或M10漿砌片石護面墻防護,施工中防止棄渣堆積,基礎外露處要及時進行回填或采取相應防護。
3.2山體危巖滑落
山區地質條件復雜,巖體破碎,巖體受構造作用形成塊體結構,體積與重量較大,一旦脫離母體滑落,其具有巨大能量,且彈跳高,對于臨近陡坡處的橋梁墩臺及其基礎會產生破壞性的撞擊,嚴重影響橋梁穩定性。建議對存在隱患的危巖進行清理或采用M7.5漿砌片石擋墻圍護,擋土墻具體尺寸根據坡面松散帶長度及橋墩高度確定,確保支擋結構對墩臺及其基礎形成有效防護。
3.3坡體巖土體穩定性
坡積體下滑是山區常見不良地質現象,高速公路不僅有跨溝谷的橋梁,更有順陡坡因路基設計困難而設置的長大橋梁,施工過程不規范操作造成陡坡上坡積體下滑而引起的橋梁基礎病害較多,而且大多在雨季施工中發生,規模較大,其直接經濟損失巨大。這對橋梁施工及后期運營期間的安全和經濟效益都構成嚴重威脅。建議橋梁施工前應查清坡積體穩定與否,分析其對橋梁工程的影響,并使橋梁工程建設盡量不破壞和影響坡體的穩定性,施工順序上必須先處理坡積體,后施工橋梁,減少坡體對橋梁的危害。常用的防護措施有預應力錨索框架梁、錨桿框架梁、掛網噴錨等。
3.4確保施工質量
基礎工程質量對橋梁安全意義重大,是橋梁工程質量控制的重中之重,而基礎屬于隱蔽工程,質量控制難度大。在實際施工中,基礎施工時受一些不可預見的客觀因素和主觀因素的影響,頻頻發生質量問題,對基礎質量帶來一定的安全隱患,直接影響到橋梁建成通車后的營運安全。為此,基礎的施工常被施工操作人員和管理人員列為質量控制的重點和難點。建議對于橋梁基礎的施工,工作人員必須全面詳細地熟悉整個施工工藝流程,嚴格遵守和執行設計圖紙及操作規范,做好事前、事中控制以及事后檢測和補救,確保橋梁按時、保質建成通車。
4結語
對于淺基礎的施工,在不進行放坡作業的情況下,首先需要沿著測量基準灰線的直邊切割出一個槽邊的輪廓線,然后將作業面分別展開。為了有效預防和避免破壞地基土結構,必須結合實際情況,綜合考慮各種可能的影響因素,如當地工程地質資料、挖方尺寸等,進而實施地下水位的降低和地面排水系統的建造。
2、控制地基與基礎的強度
對于水利水電工程的基礎施工,地基和基礎的強度一定要滿足建筑的施工要求,在承受建筑物上的全部結構荷載的情況下,還必須滿足穩定性的要求,這就要求地基和基礎的工作面要足夠大。此外,基礎還應該具有耐久的特性,因為水利水電工程是一項長期使用的工程,為延長工程的使用壽命,地基和基礎一定要牢固耐用。因為地基的建筑特點是埋于地下的,因此,對于其防潮性和耐侵蝕性也有一定的要求。為了避免建筑物的開裂、傾斜或者標高變化,還要對地基變形值進行控制,使其在允許的范圍之內。
3、水利水電不良地基處理技術
有些地基存在著天然的性能缺陷,也就是所說的不良地基。這一類地基穩定性差,無法滿足水利水電工程的要求。
3.1可液化土層的處理
對于可液化土層的處理,需要將其清除,替換為具有較高強度和良好的防滲性能的材料,也可以進行振沖擠密或分層振動壓實等。可液化土層對于地基的危害在于,其在靜力或振動力的作用下,會導致孔隙水壓力上升,抗剪強度突然消失,進而引起地基下沉、產生滑移,失去穩定性。對于建筑物來說,地基的穩定性是至關重要的,一旦地基失穩,就會給建筑物帶來極大的安全危機。
3.2軟土地基的處理
我國幅員遼闊,各地區的土質特征各有不同,東南沿海地區的土質以軟土為主,這對于水利水電工程的建設來說是非常不利的。軟土地基的存在引起不對稱沉降的發生,進而導致水利水電建筑產生裂縫和滲漏,這些無疑都會對工程的質量造成極大的危害。通過長期的學習和實踐,我國在水利水電施工方面已經掌握了豐富的理論知識和實踐經驗,對于軟土地基的處理技術也逐漸發展和日趨完善。有很多成熟有效的方法已經被應用到軟土地基的改造中去,并取得了很好的效果,需要注意的是,需要結合各地的實際條件和工程要求,科學合理地選擇適當的方法。淤泥地基是一種較為普遍的地質結構,通常采用水泥攪拌樁基礎的方式進行處理。
(1)排水固結法
這種方法不僅能夠保持淤泥軟土地基的穩定性,而且也能防止淤泥軟粘土地基沉降現象的發生,有加壓系統和排水系統兩個組成部分。
(2)換土法
這種方法顧名思義就是把不能滿足要求的土進行替換,通常在淤土層的厚度不太厚時采用。
(3)強夯法
該法將80kN的夯錘起吊到至6-60m處,夯錘作自由落體運動,勢能轉化為動能,作用在軟土上,從而將軟土夯實,主要應用與河流沖積、濱海沉積層等,可以獲得非常令人滿意的效果。
(4)旋噴法
此種方法通過旋噴機具把帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,然后進行提升,使得水泥固化漿液與土體在高壓下混合,進而漸漸凝固并最終硬化,結成樁子,從而使地基防滲性能提高。
(5)振沖法
振沖法主要采用振沖器對混凝土進行振沖,利用振動和沖擊荷載的作用對土層進行分層振實或夯實,以加固地基。
(6)土工合成材料加筋加固法
這是一種通過將荷載平攤于地基,從而使得地基的承載能力獲得提高的有效方法。這種方法,需要將土工合成材料平鋪于地基表面,對于可能發生的塑性剪切破壞,在某種程度上可以進行抑制,減輕破壞的程度,阻止破壞的進一步擴大,進而實現提高地基承載能力的目的。
(7)灌漿法
灌漿法主要是將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材進行液化,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。
(8)硅化加固法
這種加固方法來源于對于電滲原理以及電動硅化法的充分利用。通常采用輪換等操作手段,通過使用網狀的帶孔眼的注漿管,在土中注入硅酸鈉溶液和氯化鈣溶液。融入土中的溶液經過特定的化學反應,能夠生成一種膠凝物質,這種膠凝物質不僅可以提高土顆粒之間的連接性,還能夠有效提高土體力學的強度。硅化加固法還可以活化土顆粒的表面,同樣起到對土體進行加固的效果。
(9)加筋法
加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。將抗拉能力強的土工合成材料埋置于土層中,土顆粒與拉筋之間產生摩擦力,使土與加筋材料形成一個完整的整體,從而提高地基強度。
(10)樁基法
對于淺基礎的施工,在不進行放坡作業的情況下,首先需要沿著測量基準灰線的直邊切割出一個槽邊的輪廓線,然后將作業面分別展開。為了有效預防和避免破壞地基土結構,必須結合實際情況,綜合考慮各種可能的影響因素,如當地工程地質資料、挖方尺寸等,進而實施地下水位的降低和地面排水系統的建造。
2控制地基與基礎的強度
對于水利水電工程的基礎施工,地基和基礎的強度一定要滿足建筑的施工要求,在承受建筑物上的全部結構荷載的情況下,還必須滿足穩定性的要求,這就要求地基和基礎的工作面要足夠大。此外,基礎還應該具有耐久的特性,因為水利水電工程是一項長期使用的工程,為延長工程的使用壽命,地基和基礎一定要牢固耐用。因為地基的建筑特點是埋于地下的,因此,對于其防潮性和耐侵蝕性也有一定的要求。為了避免建筑物的開裂、傾斜或者標高變化,還要對地基變形值進行控制,使其在允許的范圍之內。
3水利水電不良地基處理技術
有些地基存在著天然的性能缺陷,也就是所說的不良地基。這一類地基穩定性差,無法滿足水利水電工程的要求。
3.1可液化土層的處理
對于可液化土層的處理,需要將其清除,替換為具有較高強度和良好的防滲性能的材料,也可以進行振沖擠密或分層振動壓實等。可液化土層對于地基的危害在于,其在靜力或振動力的作用下,會導致孔隙水壓力上升,抗剪強度突然消失,進而引起地基下沉、產生滑移,失去穩定性。對于建筑物來說,地基的穩定性是至關重要的,一旦地基失穩,就會給建筑物帶來極大的安全危機。
3.2軟土地基的處理
我國幅員遼闊,各地區的土質特征各有不同,東南沿海地區的土質以軟土為主,這對于水利水電工程的建設來說是非常不利的。軟土地基的存在引起不對稱沉降的發生,進而導致水利水電建筑產生裂縫和滲漏,這些無疑都會對工程的質量造成極大的危害。通過長期的學習和實踐,我國在水利水電施工方面已經掌握了豐富的理論知識和實踐經驗,對于軟土地基的處理技術也逐漸發展和日趨完善。有很多成熟有效的方法已經被應用到軟土地基的改造中去,并取得了很好的效果,需要注意的是,需要結合各地的實際條件和工程要求,科學合理地選擇適當的方法。淤泥地基是一種較為普遍的地質結構,通常采用水泥攪拌樁基礎的方式進行處理。
(1)排水固結法。這種方法不僅能夠保持淤泥軟土地基的穩定性,而且也能防止淤泥軟粘土地基沉降現象的發生,有加壓系統和排水系統兩個組成部分。
(2)換土法。這種方法顧名思義就是把不能滿足要求的土進行替換,通常在淤土層的厚度不太厚時采用。
(3)強夯法。該法將80kN的夯錘起吊到至6-60m處,夯錘作自由落體運動,勢能轉化為動能,作用在軟土上,從而將軟土夯實,主要應用與河流沖積、濱海沉積層等,可以獲得非常令人滿意的效果。
(4)旋噴法。此種方法通過旋噴機具把帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預定濃度,然后進行提升,使得水泥固化漿液與土體在高壓下混合,進而漸漸凝固并最終硬化,結成樁子,從而使地基防滲性能提高。
(5)振沖法。振沖法主要采用振沖器對混凝土進行振沖,利用振動和沖擊荷載的作用對土層進行分層振實或夯實,以加固地基。
(6)土工合成材料加筋加固法。這是一種通過將荷載平攤于地基,從而使得地基的承載能力獲得提高的有效方法。這種方法,需要將土工合成材料平鋪于地基表面,對于可能發生的塑性剪切破壞,在某種程度上可以進行抑制,減輕破壞的程度,阻止破壞的進一步擴大,進而實現提高地基承載能力的目的。
(7)灌漿法。灌漿法主要是將水泥砂漿、水泥漿、粘土漿、粘土水泥漿及各種化學漿材進行液化,而后將其注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位,從而達到加固淤泥軟土地基的效果。
(8)硅化加固法。這種加固方法來源于對于電滲原理以及電動硅化法的充分利用。通常采用輪換等操作手段,通過使用網狀的帶孔眼的注漿管,在土中注入硅酸鈉溶液和氯化鈣溶液。融入土中的溶液經過特定的化學反應,能夠生成一種膠凝物質,這種膠凝物質不僅可以提高土顆粒之間的連接性,還能夠有效提高土體力學的強度。硅化加固法還可以活化土顆粒的表面,同樣起到對土體進行加固的效果。
(9)加筋法。加筋法是為了減少整體變形,并且同時達到增強整體穩定的性能的目的。將抗拉能力強的土工合成材料埋置于土層中,土顆粒與拉筋之間產生摩擦力,使土與加筋材料形成一個完整的整體,從而提高地基強度。
(10)樁基法。如果淤土較厚,含水率較高,孔隙也比較大,大面積的深處理比較困難,可采用打樁法進行加固處理。
3.3淤泥質軟土的處理