一、前言
新中国成立后,大规模的社会主义经济事业的飞跃发展,促进了我国基础工程学科的迅速发展,我国在各种桥梁、水利及建筑工程中成功地处理了许多大型和复杂的基础工程,取得了辉煌的成就,近年来,我国在工程地质勘察、室内及现场土工试验、地基处理、新设备,新材料、新工艺的研究和应用方面,取得了很大进展,各种地基处理技术在土建、水利、桥隧、港口、海洋等有关工程中得到了广泛应用
本文简单介绍国内比较成熟的建筑基础形式,选用原则及相应的施工方法。 二、目前建筑基础的主要型式
任何建筑物都建造在一定的地层(土层或岩层)上,通常把直接受建筑物荷载影响的地层称为地基,基础是将建筑物承受的各种荷载传递到地基上的实体结构。
根据基础埋深的不同,我们将基础分为浅基础和深基础。
浅基础有:1、单独基础;2、条形基础;3、十字交叉基础;4、筏形和箱形基础。
深基础有:1、桩基础;2、沉井和沉箱基础;3、地下连续墙基础 三、如何选用合适的基础型式
单独基础多适用于小跨度桥梁墩台、下层工业厂房排架柱下或公共建筑框架柱下基础。
条型基础多适用于民用住宅砌体结构墙下基础。
十字交叉基础多适用于当地基软弱,柱网的柱荷载不均匀,需要基础具有空间刚度以调整不均匀沉降时而采用的基础
筏形基础多适用于当持力层埋深较浅或经人工处理得到硬壳持力层时采用墙下等厚度平板式筏形基础较合理
箱形基础是高层建筑人防工程必需的基础形式。 桩基础多用于以下情况:
(1)、荷载较大,地基上部土层较弱,适宜的地基持力层位置较深,采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理。
(2)、在建物荷载作用下,地基沉降计算结果超过有关规定或建筑物对不均匀沉降敏感时,采用桩基础穿过高压缩土层,将荷载传到较坚实土层,减少地基沉降并使沉降较均匀。另外桩基础还将增强建筑物的整体抗震能力。
(3)、当施工水位或地下水位较高,河道冲刷较大,河道不稳定或冲刷深度不易计算准确而采用浅基础施工困难时,多采用桩基础。
沉井基础多在以下情况采用:
(1)、上部结构荷载较大,而表面地基土承载力不足,做深基坑开挖量工作量大,基坑的坑壁在水、土压力作用下支撑困难,而在一定深度下有好的持力层,采用沉井基础较其他类型基础经济合理。
(2)、在山区河流中,虽然土质较好,但冲刷大,或河中有较大卵石不便桩基础施工。
(3)、岩石表面较平、埋深浅,而河水较深,采用扩展基础施工围堰有困难时,多采用沉井基础。
地下连续墙基础
地下连续墙作为建筑物深基础时,可以地下、地上同时施工,因此在工期紧张情况下,为采用“逆作法”施工提供了可能。目前在桥梁基础、高层建筑箱基、地下车库、地铁车站、码头等工程中都有实用成功的实例。
四、基础工程的现场施工方法以及关键控制技术。 4.1、独立基础
施工顺序: 测量定位放线→机械挖土方→清基(验槽)→垫层→柱下独立基础钢筋绑扎→柱下独立基础模板支设→柱下独立基础砼浇筑→模板拆除→土方回填
1.基坑开挖
根据现场施工条件,基坑采取逐个开挖的方法施工,挖掘时采用W1—100型反铲挖土机放坡挖掘至距离基底设计标高200㎜。挖铲挖不到的地方,由人工
修理。
2、垫层:在基坑验收合格后,开始施工100㎜厚垫层,垫层模板用50×100㎜方木支设,混凝土采用机械搅拌,两轮手推车运输,人工浇筑平板振动器振捣方法施工。
3、柱下独立基础钢筋绑扎
柱下独立基础钢筋绑扎要按按设计间距在垫层上划线排放纵横向钢筋,排放时钢筋将双向钢筋依照基础扣除保护层后的长度与0.9倍基础扣除保护层后的长度交错布置,但四周钢筋必须为较长钢筋。保护层均用40×40的预制水泥砂浆垫块来保证上下层钢筋间距和位置正确,垫块间距800㎜。
4.模板支设
模板采用钢模板,方木支撑体系,基础每一台阶用四块侧板和方木拼装而成,在垫层上弹出基础中线,再拼装侧板,在侧板内表面弹出中线,再将各阶的4块侧板组拼成方框,并校正尺寸及角部方正,安装时,先把下阶模板放在基坑底,两者中线互相对准,用水平尺校正其标高,在模板周围钉上木桩,用平撑与斜撑支撑顶牢,然后把上台阶模板放在下阶模板上,两者中线互相对准,并用斜撑与平撑加以钉牢。
5、混凝土浇筑
基础钢筋检查无误后,在基坑周围搭设操作平台,铺好脚手板。混凝土水平运输采用双轮手推车运至操作平台,再由人工用铁锹下灰,混凝土振捣采用插入式振动棒人工振捣密实,一次成型。浇筑路线与基坑开挖路线相同。为控制标高,先在框架柱插筋上抄距离基础顶面300㎜的标高作上标记,基础施工时再往下量测。
6、土方回填
在土方回填之前先用M7.5水泥砂浆砌筑MU10普通粘土砖将框架柱三侧面砌至室内设计标高,另一侧面作为清扫口,施工完之后再用铲车配合双轮手推车分层(200~250㎜/层)回填,用蛙式打夯机夯实,并随机取样,检验密实度。 4.2、条形基础施工方案
基础的施工顺序为:人工清槽平整基底→地基验槽→垫层的浇筑→定位放线 →绑扎钢筋→支模→混凝土的浇筑→回填土
条形础础各分项施工工艺参照独立基础施工方法。 4.3筏形和箱形基础
基础的施工顺序为:人工清槽平整基底→地基验槽→垫层的浇筑→定位放线 →绑扎钢筋 →支模→混凝土的浇筑→回填土
钢筋绑扎施工顺序:弹线→纵向梁筋绑扎、就位→筏板纵向下层筋布置→横向梁筋绑扎、就位→筏板横向下层筋布置→筏板下层网片绑扎→支撑马凳筋布置→筏板横向上层筋布置→筏板纵向上层筋布置→筏板上层网片绑扎 4.4、桩基础
桩基础根据地质条件和深度不同,有人工挖孔桩和泥浆固壁冲击锤冲击成孔或回旋转成孔。 人工挖孔桩施工工艺
平整场地→砼垫层浇筑(场地硬化)→测量放线→井圈浇筑→挖第一节桩土方、支模、浇捣第一节砼护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→设置吊机吊土、安设水泵、鼓风机、照明设施等→第二节桩身挖土→清理桩孔四壁,校核桩孔垂直度和直径→拆上节桩钢模板,支第二节桩模板,浇捣第二节桩砼护壁→重复第二节桩挖土、支模、浇砼护壁工序,循环工作直到设计深度→对桩孔垂直度和直径、深度全面的检查验收,清理废土,排除孔底积水→钢筋笼就位→浇捣桩身砼→砼养护。
冲击钻机或回旋钻机成孔施工工艺
场地平整→桩位定位→埋设护筒→钻机安装就位→开始钻孔,根据泥浆情况采用黄泥造浆→终孔验收→清孔→钢筋下放→二次清孔→浇筑砼
4.4.1、挖孔桩关键施工技术
1. 施工挖孔桩部分场地全部作硬化处理,浇注C10砼垫层,厚度80mm,砼用平板振动器振捣,要求光滑密实。
2. 先定位放线,并请甲方监理复核。浇灌第一节护壁砼前,必须每桩孔进行复线检查,并注意模板是否牢固,严防模板变形而使偏位和不圆。
3. 挖桩:在粘土砂卵石层及粉质粘土层用短柄铁锹、镐、锄头挖掘施工,遇孤石或岩石时采用机械入岩、静态爆破或控制爆破的方法开挖掘进。
4. 运输:每个桩孔施工,垂直运输采用0.5T电动卷扬机作为提升设备,水平运输用斗车将土运至指定地点集中,用挖掘机、汽车外运出场。
5. 桩孔在在施工中须设专用吊笼供操作人员及工作人员上下桩孔。 6.在正常情况下,桩孔每下挖0.9m即浇筑护壁砼,第一节护壁厚下端t=150mm,孔口厚度不小于22.5cm;当地面土质很差时,第一节应改为钢筋混凝土护筒(参见孔顶护筒详图),往下施工每节作为一个施工循环(即挖好每节土后随即浇筑护壁),一般土层中为0.9m,遇流砂层、淤泥等特殊地质每节不大于0.5m。
7.为了保证安全生产,第一节护壁混凝土高出地面25cm,并适当加厚,井口上间隔600mm,预留长1.0mm的Ф16钢筋,环向用Ф10或Ф14钢筋焊接成防护架,并挂安全网。
8.护壁内模为角铁骨架、弧形钢模板,模板高一般采用900mm,在过流砂、流泥层时,模板高度采用500mm。
9. 护壁混凝土进行配合比设计(护壁砼按相关强制性文件要求,应与桩芯砼强度的相同),粗骨料用1~3cm石子,严格控制混凝土坍落度(6-8cm),以便尽快达到强度,要求不得采用矿渣水泥,以防止渗水。
10. 修筑孔圈护壁必须满足下列要求:
(1) 护壁厚度、拉结钢筋和配筋、砼强度等级应符合设计要求; (2) 桩孔开挖后应尽快灌注护壁砼,且必须当天一次性灌注完毕; (3) 上下护壁间的搭接长度不得少于50mm; (4) 不得在桩孔水淹没模板的情况下灌注护壁砼; (5) 发现护壁有蜂窝、漏水现象应及时加以堵塞或导流。
11. 为保证桩位的准确性,每浇灌完三节护壁,而继续往下施工时,须校核桩中心位置及垂直度,超深桩每节校核桩位。
12. 终孔验收
当桩孔挖至强风化或中风化表面时,应及时通知监理公司会同有关单位现场鉴别和确认岩样,以确定下步的入岩控制和扩大头的成型工作,并指导开挖。终孔时必须要有各方有关单位同时进行终孔验收,验收后立即用砼进行封底。
13. 挖孔抽水中要对周围建筑物、道路加强监测,出现问题及时处理,并根据情况制定可靠的处理方案。
4.4.2、回旋钻及冲击钻桩基施工 (1)平台准备及便道设置
1、陆上桩:钻孔场地先清除杂物,回旋钻机用型钢管搭设工作平台,旋挖钻机用宕渣填筑压实作为基础平台,并在桩基附近合理区域内修筑一条6米宽的施工便道以便各种施工用车进出。
(2)测量定位:
测量放样采用全站仪,以测量控制网上的加密控制点为基点(测量后视点),用极坐标法测放出桩位,并做好保护桩,以利于施工中随时复核,确保桩位偏差满足《规范》要求。及时做到测量放样记录报请测量监理工程师复测。
(3)护筒制作、埋设:
1、护筒制作:护筒具有固定桩位,导向钻头,隔离地面水并保证泥浆在孔内高出地表水位或施工水位,形成静水压力,以保护孔壁不致坍塌的作用。回旋钻机:钢护筒采用5mm钢板卷制焊接而成,护筒内径比设计桩径大20cm,护筒长2.26m;旋挖钻机:护筒用12mm钢板卷制焊接而成,护筒内径较桩径大20~40cm,护筒长4.5~6m。护筒保证耐压、耐拉、不漏水。
2、护筒埋设:护筒埋设工作是钻孔桩施工的关键工作。其平面位置、垂直度、对成孔质量影响较大,因此埋设时,护筒中心轴线应对准桩位中心,允许偏差为5cm、竖直度1%以内,以保证桩位偏差满足《规范》规定的5cm要求。回旋钻机:护筒埋设采用挖掘法;旋挖钻机:护筒埋设采用人工辅助机械施工,利用旋挖钻机的钻斗挤压作用做相应的调整。护筒顶面高出原地面30cm,且高于施工地下水位1.0~1.5m(其中水上护筒埋设采用压入法,护筒入土2.0m,顶面高出正常水位1.0m)。
(4)泥浆制备及循环净化:
泥浆制备及循环净化系统主要由泥浆制浆机、制浆池、沉淀池、泥浆泵、泥浆管路等组成。泥浆循环系统布置在桥跨内、间隔布置。
1、回旋钻机:泥浆采用优质黄土在孔外造浆机内造浆,泥浆按以下指标控制:
泥浆性能指标
序号 泥浆指标 正循环 反循环 备注 1 2 3 相对密度 含砂率(%) 粘度(Pa·s) 1.2~1.45 1.06~1.10 0~4 19~28 ≤4 18~28 2、旋挖钻机:采用已配置好的成品膨胀土,直接掺水调制,经过试调直至泥浆达到设计标准为止,泥浆具体设计标准:水:膨润土:纤维素:片状氢氧化钠= 1000:80:20:10 达到指标相对密度:1.09,含砂率:0,粘度:19.6。
施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标,确保泥浆对孔壁的撑护作用,避免发生施工事故。如预实际地质情况与设计部分不符时,应及时调整泥浆指标以达到全程护壁效果。粉土、粉砂层:泥浆比重≮1.05,粘度19~20;粉质粘土、黄泥砂层:泥浆比重≮1.1,粘度20~21。
(5)成孔: 回旋钻机成孔:
1、钻机安装时,确保底座平稳,钻机顶部的起吊滑轮线与转盘中心的连线保持垂直,钻头中心与孔位中心偏差不大于2cm。开钻前,用水平尺矫正转盘。
2、初钻:先启动泥浆泵和转盘,空转一段时间,待泥浆输入孔内一定数量后,方才开钻。开始钻进采用正循环成孔工艺,适当控制进尺,在护筒刃脚处,采用低档慢速正循环钻进,钻至刃脚下1.0m后,根据土质情况以正常速度钻进。
3、正常钻进:选用正循环成孔。配置导向块和加重块,以确保桩孔垂直度。 4、钻孔过程应及时填写钻孔原始记录,并测绘钻进成孔时间曲线。 施工注意事项:
a、施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,并高于地下水位50cm,保持足够的静止压力,以确保孔壁稳定。
b、钻头直径一般比设计小8~12cm,具体根据土质情况确定。
c、钻头采用减压钻头,使孔底承受的钻压不超过钻杆、钻斗和压块重量之和的60%,以避免和减少斜孔,弯孔和扩孔现象。
d、施工过程中严格控制钻头进尺和提升速度,一般控制在0.75~0.80m/s,以避免造成扩孔、缩径和埋钻事故。
旋挖钻机成孔:
钻机采用筒式钻斗,就位后,注入调制好的泥浆,开始钻进。当钻头下降到
预定深度后,旋转钻斗并施加压力,将土挤入钻斗内,仪表显示筒满时,关闭钻斗底部,提升钻斗并卸土清运。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部,保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁,反复循环直至成孔。在钻进过程中,必要时根据土质情况调整泥浆配方和比重,并且根据地层的变化,及时更换不同形式的钻头。钻斗提升时严格控制其速度,土质越松散,钻进及提升速度相应减慢。
钻斗升降速度
桩径(m) 1.5 1.6
钻孔时及时清运孔口出渣,避免妨碍施工和污染环境。
钻机钻进时及时填写《钻孔记录表》,主要填写内容为:工号、钻进深度、钻进速度、孔底标高等,《钻孔记录表》专人负责填写,交班时有交接记录,根据旋挖钻机的钻进速度变化和土层取样认真做好地质情况记录,绘制相应地质剖面图,每处桩孔有地质土样样品盒,在盒内标明取样位置和取样时间,地质剖面图与图纸不符时,应及时报现场监理确认,由设计单位确认是否更改设计。
(6)清孔: 回旋钻机:
钻孔达到设计标高后,经成孔检测,其质量符合规范要求,并报请监理工程师批准后,立即进行清孔。
1、清孔方法:采用换浆法清孔。
钻孔达到图纸设计深度后,且成孔质量符合规范要求并经监理工程师批准,应立即进行清孔。清孔时孔内水位保持高出孔外水位1.5~2.0m。
清孔利用钻机的反循环系统,采用抽浆法进行换浆清孔。清孔时,应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净,并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。清孔后从孔底部提出泥浆试样,其指标应符合规范要求,同时沉渣厚度不大于200mm,不得用加深孔底深度代替清孔。
2、清孔后,用钻孔桩径检测仪,对桩孔的孔径,孔深,垂直度和桩底沉渣
满载升降速度(m/s) 空载升降速度(m/s) 0.5 0.4 0.8 0.8 厚度进行检测,并报请监理工程师检验。
旋挖钻机:
钻至设计标高时,提升钻斗距孔底10~20cm,用带有活门的筒形钻清理沉渣,即清孔。当孔壁泥浆皮沉淀较厚时,用扫孔钻头上下往复,扫刷孔壁。
沉渣厚度≯20cm。 (7)钢筋笼制作及安装: 1.钢筋笼制作:
钢筋笼在加工场地分节制作,分节长度9~12m,主筋与加强箍筋采用焊接,主筋与箍筋采用铁丝绑扎。分节制作时,将各节段编号,以保证钢筋笼顺利有序安放。钢筋笼经自检合格后,报监理工程师检验。
2.钢筋笼安放:
Ⅰ、运输:采用平板车运输。
Ⅱ、安放:钢筋笼采用20t汽车吊,三点起吊,以减少钢筋笼变形。 Ⅲ、钢筋笼接长:采用机械连接,接头连接选用剥肋滚轧直螺纹套筒连接或等效粗直螺纹套筒连接。连接接头质量符合《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ 107-2003)的规定,同一断面满足不超过50%的接头要求。
Ⅳ、声测管安装:素砼段焊在辅助钢筋骨架上,其余预先绑扎在各节段钢筋笼上。
钢筋笼的吊放要对准桩位、扶稳、缓慢,尽量避免碰撞孔壁,不得左右旋转,若遇阻碍应停止下放,查明原因进行处理,严禁高提猛落和强制下入;下放到位后校正轴线位置及垂直度并立即固定,由现场技术人员对护筒顶标高进行测量,准确计算钢筋长度,以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。
多节钢筋笼吊放时,将钢筋笼逐步接长后再放入孔内,利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上,利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接,钢筋笼对接后要请质检员和工程监理进行检查验收后再沉入孔内。
(8)导管安装:
导管采用直升钢质导管,内径为25cm,分节长度为3m,并配一定量节长为0.5~3.0m的短管以满足拼凑灌注砼所需,导管使用前进行组装编号,并进行水
密承压和接头抗拉试验,确保导管的良好状态。
导管安装过程应保持其位置居中,轴线顺直,平稳沉放,防止卡挂钢筋笼,同时作好记录。
导管底与孔底间距控制为0.4m。 (9)二次清孔
如孔内有较厚的易坍松散土层,导管安装后再次测量沉渣厚度,沉渣厚度超标时,进行二次清孔以保证沉渣厚度符合要求,保障成桩质量。使用换浆法清孔,由水泵输人清水把渣土稀释,让孔中砂粒不断上浮形成浓泥浆,排出孔外反复循环直至泥浆各指标符合控制要求(相对密度:1.08~1.20;粘度:17~20Pa·s;含砂率:<4%;)后灌注水下砼。
(10)灌注水下混凝土: 1、混凝土拌制和运输
①拌制:钻孔桩混凝土设计标号为C25水下混凝土,按监理工程师批准的混凝土配合比,由拌合站集中拌制。
②运输:采用8m3混凝土输送车运输。 2、混凝土灌注
水下混凝土采用直升导管法施工,隔水采用剪球法。
混凝土运到现场后,先检验其和易性,坍落度控制在18~22cm。 灌注首批混凝土时,导管下口至孔底距离控制在40cm,灌注首批混凝土其数量须经过计算,使其有一定的冲击能量,把泥浆从导管中排出,并能把导管下口埋入砼,其深度不少于1.5m;按照公路桥涵施工技术规范:
VD24(H1H2)d24h1
3
V—灌注首批混凝土所需方量(m); D—桩孔直径(m);
H1—桩孔底至导管底端间距(m); H2—导管初次埋置深度(m); d—导管内径;
h1—孔内混凝土达到H2时,导管内混凝土柱平衡导管外压力所需高度(m);
按照公式计算方量,φ160cm的桩首盘混凝土方量控制在5.7~5.8m3,φ150cm的桩首盘混凝土方量控制在5.1~5.2m3。
当储料斗内的混凝土储量满足后剪栓首次灌注。随着不断地灌注,孔内混凝土面的上升,随时提升和拆卸导管,导管底端必须保证埋入管外的混凝土面以下2~6m。在灌注将近结束时,由于导管内砼柱高度减少,超压力降低,如出现砼顶升困难时,适当减小导管埋深以保证灌注工作顺利进行。
为消除沉渣影响,保证桩顶灌注质量,混凝土的灌注终面比桩顶控制标高高出0.5~1.0m,并且在拔出最后一节长导管时,速度相对减慢,避免孔内上部泥浆因此砼快速冲击而被压入桩中。
灌注过程中,有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,填写混凝土灌注记录。水下混凝土必须连续灌注施工,每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制,对浇筑过程中的一切故障均记录备案。
水下混凝土塌落度控制,在混凝土运输车到达现场检测的塌落度不得低于18cm(控制在18~22cm)。及时制作足量的砼试件,并在规范要求的养护条件下养护。
钢护筒在灌注结束,砼初凝前拔出,起吊护筒时保持其垂直,互通拔出后,孔口回填压实,待混凝土强度达到90%后剔除桩头。 4.5、沉井基础
施工工艺:施工准备→筑岛施工→沉井制用及下沉→沉井封底、填充、井盖施工→下一道工序施工
4.5.1、沉井制作 ①、施工准备
在沉井施工前,对沉井入土地层及基底岩面地质资料进行重点详细分析研究,制订切实可行的下沉方案并对筑岛顶面进行夯实加固。
沉井井壁模板采用定型组合钢模板组装而成。采取竖向分节立内外模板,每节高3.0m,用ф16mm对拉螺栓拉槽钢圈固定。
②模板的安装顺序:刃脚斜面及隔墙底面模板→井孔模板→安扎钢筋→立外模→立内模→调整各部位尺寸→全面拉紧固定拉杆、拉箍、支撑等。
③、刃脚及第一节沉井
刃脚土内模采用填土式内模,
土内模施工:测量放样定出沉井轮廓线;用粘土、亚粘土按照刃脚及隔墙的形式和尺寸分层填筑夯实,最后修整土模表面,使与设计尺寸相符;在土模表面及刃脚底面的地面上铺筑一层3cm厚的水泥砂浆,砂浆表面涂隔离剂。
安放钢刃脚、立井孔模板、安放钢筋、立外模; 灌筑混凝土:应对称均匀地进行灌筑;
开挖土模:当混凝土达到设计要求拆模强度时,方可开挖土模;开挖时自中心向四周分区、分层、同步、对称开挖,防止沉井发生倾斜;沉井外围的土不开挖,把刃脚斜面及隔墙底面粘附于土模的残留物清除干净,防止影响封底混凝土的质量。
④、沉井混凝土灌筑、养护、拆模
沉井混凝土要沿井壁四周对称进行灌筑。避免混凝土面高低相差悬殊、压力不均而产生基底不均匀沉陷,致使混凝土开裂。每节沉井的混凝土分层灌筑,一次连续灌完,分层厚度不超过震动器作用部份的1.25倍。
养护:混凝土灌筑完后,立即覆盖塑料薄膜浇水养护。浇水养护时,要作到细水匀浇,防止筑岛土体流失蹋陷,致使沉井混凝土开裂。
拆模:当混凝土强度达到设计强度的80%后,方可拆除模板。 ⑤、沉井接高
当井顶下沉至距岛面1.0m左右时,停止下沉进行沉井接高。立接高模板时,利用沉井上的预埋钢筋固定下节模板,并利用沉井上的预埋牛腿来支承模板支架,模板支架不能直接支撑于地面上,以免沉井因自重增加而下沉,造成新灌混凝土产生拉力而产生裂纹。
为防止沉井在接高加重时突然下沉或发生倾斜,在刃脚下回填支垫,接高时均匀加重。
做好纠偏与防偏工作,沉井在接高之前要尽可能调平,在倾斜的沉井上接高,要顺沉井的轴线上延,不能垂直接高,保证接高时各节的竖向轴线与第一节重合,外壁竖直光滑。
(2)沉井下沉
①、沉井下沉采用排水的方法施工。
②、沉井下沉注意事项
----沉井必须连续下沉,尽量减少中途停顿的时间,使其易于克服摩擦力。在下沉过程中,掌握土层的情况,并做好井面标高、下沉量、沉井的倾斜和位移量等下沉记录,随时分析判断土层摩擦力与沉井重量的关系,选用最有利的下沉方法。
----井内除土先从中间开始,均匀、对称地逐步向刃脚处挖土,使沉井平稳下沉。
----下沉时注意正位,保持沉井竖直下沉,且至少每下沉1m检查一次。 ----弃土场远离沉井,避免对沉井引起偏压。
----下沉至设计标高以上2m左右时,适当放慢下沉速度并控制井内除土量和除土位置,确保沉井平稳下沉,正确就位。
(3)沉井下沉中的纠偏
①、纠偏前,首先摸清情况,分析产生倾斜或位移的原因,根据偏移情况、下沉深度等有关条件具体分折制定纠偏方案,在下沉中纠偏,边沉边纠。
②、纠正倾斜
井内偏除土、偏压重、加垫法:在刃脚较高的一侧井内挖土,在较底的一侧加支垫,随着沉井的下沉,高侧刃脚逐渐降低下来。
井外偏挖、井顶偏压或套拉法:对入土较深时的纠偏,可利用偏挖土与偏压重或偏挖土与侧施加水平力相结合的纠偏方法。在井顶水平推力和拉力及控制低侧刃脚下沉的综合作用下,随着沉井下沉,使沉井的偏斜逐渐纠正到容许偏差范围内。
③、纠正位移
先偏除土,使沉井底面中心向墩位设计中心倾斜,然后在对侧偏除土,使沉井恢复竖直,如此反复进行,使沉井逐步移近设计中心。
④、纠正扭转
沉井中心位置基本符合要求,仅水平角扭转时,则在一对角线线两角偏除土,在另外二角偏填土,借助于刃脚上不相等的土压所形成的扭矩,使沉井在下沉过程中逐步纠正其扭转角度。
(4)沉井基底处理与检验
沉井沉至设计标高后,检验沉井偏移量是否符合规范要求,不符则必须及时纠偏;基底的地质情况是否符合设计要求,不符合要及时上报设计、监理单位。
(5)沉井封底
基底经检验合格后,及时进行封底。在清基时,如渗水量上升速度V≤6mm/min,分层浇筑混凝土进行封底;若渗水量上升速度V>6mm/min时,则采用水下混凝土进行封底。
刚性导管法水下混凝土封底:
①、混凝土的坍落度采用18-22cm,细骨料采用中粗砂,粗骨料的粒径采用1-4cm。
②、根据导管的作用半径及封底面积确定导管的间隔及根数,导管的作用半径随导管下口超压力大小而异,具体关系见表4-9
导管作用半径与超压力的关系表 表4-9 超压力(KPA) 导管作用半径(m) 75 <2.5 100 3.0 150 3.5 250 4.0 ③、灌注混凝土时,采用先低处后高处和先周围后中部的原则,使混凝土保持大致相同的标高。
④、每根导管开始灌注时所用的混凝土,采用较小的坍落度,并计算首批混凝土需要数量,确保导管在混凝土内的埋深不小于1m。
⑤、在灌注过程中,随时注意混凝土的堆高和扩展情况,相应调整混凝土坍落度及导管埋深,使每盘混凝土灌注后形成适宜的堆高和不陡于1:5的流动坡度。
混凝土的最终灌注高度,比设计提高不小于15cm,待灌注完成、混凝土强度达到要求后,再抽水凿除表面松弱层。
(6)沉井封底后填充和灌注盖板
填充井孔前,将井内水抽干,并清理封底混凝土表面的浮浆后,按设计要求进行填充。
(7)该桥沉井顶设在水库常水位以下1.5~2.0米的位置,当沉井下沉至施工水位标高时,井顶需设置临时围堰后再继续下沉至设计标高,待沉井和墩身施工完毕后,将临时围堰拆除。
4.6、地下连续墙基础 4.6.1 液压抓斗成槽
液压抓斗成槽是地下连续墙施工最常用的方法。目前常用的液压抓斗有进口的和国产的,型号也比较多,但能承担超深墙施工的不多。要满足超深墙的施工,液压抓斗需具备几个要求:(1)抓斗的动力性能高;(2)随着成槽深度的增加,抓斗本身自重应能抵御泥浆的上浮力;(3)深度越深,设备的纠偏性能要求越高;(4)抓斗自身的稳定性要高。直接用液压抓斗成槽具有施工工序单一,成槽质量容易控制,施工速度快的优点,但在硬土层有施工速度慢、垂直度不易控制等缺点。
4.6.2 “钻抓结合”法
所谓“钻抓结合”法就是在槽段的两端或中间先施工一个导向孔,一般采用旋挖钻机或工程钻机施工,要求成孔直径同墙厚,孔深与墙深相同,垂直度控制在1/(300 ~500)。通过先行施工导向孔,可以使液压抓斗斗齿成槽时伸入已抓好的两孔中并夹住两孔之间的土体直接将土体抓出,大大降低了成槽过程中土体对液压抓斗产生的阻力,提高了成槽速度,缩短整幅槽段的施工时间,对成槽垂直度的控制也容易保证。 4.6.3 “先抓后铣”法
超深地下连续墙一般深度都超过40m,施工穿越的土层可能达密实的砂土层或砾石层,采用以上两种施工方法,当遇较硬土层时施工速度会很慢,甚至根本无法施工,施工的垂直度也无法控制。目前常用的解决方法是:上部软土层部分采用液压抓斗直接成槽,当遇下部硬土层或砾石层改用铣槽机成槽,此种方法可以提高整体施工速度,保证垂直度,但施工工序较多,造价高,技术要求高。 4.6.4 铣槽机成槽
当施工经过的硬土层较厚或成槽深度较大,对垂直度要求较高时,可直接采用铣槽机施工。该方法可有效保证垂直度,缺点是施工速度慢,造价高,国内使用的不多。
参考文献
1、《公路桥涵施工技术规范》JTJ/T F50-2011
2、《超深地下连续墙施工中若干问题探讨》中图分类号:TU476+.3 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2010)02 -0051 -05
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