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(1)碼頭工程北面無遮掩,常年受臺(季)風、海浪的影響,施工船舶及人員常要撒離施工現場,不能連續作業。(2)水上工程項目受潮汐、風浪的影響,施工環境惡劣,施工項目穿行,作業時間受限。(3)島上無任何施工材料,所有的全部工程材料、施工機械必須從陸上采購集中后海運到施工現場。
2工程施工技術及措施
2.1主要施工工序及流程
本工程主要為:(1)基槽開挖、拋石、夯實、整平、港池;(2)及調頭地開挖;(3)大圓筒、蓋板預制;(4)實體引堤填筑;(5)圓筒、蓋板、護面塊體安裝;(6)碼頭上部結構的施工。施工工藝流程如圖1。
2.2主要工序施工方法及措施
2.2.1基槽、港池及調頭地開挖。首先在水中拋設浮標以定出開挖的范圍,開挖時采用GPS全球定位儀全天候跟蹤挖泥船和鉆機船進行定位,以保證開挖位置的準確。基槽開挖采用8m3抓斗式挖泥船先從碼頭靠岸處開始,再向海中方向開挖,基槽表層中粗砂用于吹填靠碼頭段的實體引堤堤心,然后用挖泥船開挖全風化巖和強風化巖,基槽開挖分段分層進行,每層開挖高度視土質情況而定,開挖尺寸應不小于設計規定,開挖的超寬、超深值應滿足施工詳圖的要求。基槽每挖完一段驗收后,立即進行基床拋石、整平,以免基槽回淤。本工程的石料從距離50海里的石場用船裝運到潿洲島,施工前期石料運輸船舶受風浪影響,無法運送石料,基礎拋石一直沒有形成規模,影響后續項目的開展。后來采用大型駁船運輸、拋卸,提高了作業效率,并且提前做好材料組織、運輸、儲備,以免石料供應跟不上,影響施工進度。2.2.2圓筒的預制。大圓筒的預制本工程共有大圓筒11個,砼工程量2318.5m3,因島上沒有符合預制圓筒的條件及場地,租用距擬建碼頭位置40海里的北海船廠的船塢,采用滑模施工工藝進行預制,預制完成后的圓筒由拖輪經海上運輸拖帶至施工水域存放、安裝。施工技術關鍵點:澆灌混凝土必須嚴格采用分段分層交圈澆灌的方法。分層的厚度一般為20~30cm,每層澆灌完的混凝土表面高度需保持在模板上口以下5cm左右;正常滑升中,應在下層混凝土未達到初凝狀態前澆灌上層混凝土;考慮澆灌順序時,應按結構平面位置,在幾處的對稱方向均衡澆罐,或有計劃地改變澆灌方向,以防側壓力集中使模板系統發生定向位移:按確定的滑升速度,控制好每個作業班的提升次數和時間間隔。滑模施工應能連續作業,不得隨意留置施工縫,如模板已滑升到頂,待混凝土達到必要強度后,才能拆除滑模裝置。2.2.3蓋板的預制及安裝。蓋板的最大尺寸為16.88×8.34×0.7m,最大重量為163.8噸/塊,受陸上起吊、運輸設備的限制,蓋板在陸上預制后很難進行起吊與長距離運輸。經研究水文資料、勘察現場地形,在突堤右側筑島100m×30m作為蓋板的預制場地,標高至+5.0,密實整平后,鋪上六角塊作為預制場,蓋板采用氣囊出運,并開辟一條臨時航道,采用400噸吊裝船乘進行蓋板的吊運安裝,受風、浪、潮位的影響,吊裝作業時間有限,應提前做好準備及預案,以提高工作效率。2.2.4碼頭胸墻及防浪墻。胸墻及防浪墻按結構采用吊車配合施工,用吊車將料斗砼吊到模板內,分層振搗,振搗方法采用插入式振搗器。由于胸墻和防浪墻位于潮位變化區,為保證其混凝土質量,要趁低潮時澆筑,并在混凝土中摻入一定量的早強劑,以滿足在漲潮前澆筑完畢并達到一定的強度。模板采用大型整體式自制鋼模板,模板拼裝在陸域場地上進行,模板設計時考慮浪、潮流作用的附加力,保證在分段處的平、直。為防止浪、潮流的淘涮,模板的拼縫要嚴密,模板與蓋板的接觸處和各片模板之間,采取止漿措施,為了固定胸墻模板需在卸荷板上預埋螺栓,待拆模后鑿除螺栓并用高強砂漿修補。施工中利用16噸吊車進行模板的安拆。2.2.5實體引堤及護岸。原設計為大型編織袋裝砂筑堤,塊石護面及護面塊體安裝。大型編織袋長15至25米,寬10米左右的袋體,利用抽砂設備將砂充入袋體形成砂管袋。其優點可就近取材、工效比較高、成本相對較低;缺點是袋體定位難、自身抗風浪能力差,不適宜在水深、強風浪處使用。施工中,砂充入袋體形成砂管袋及時進行塊石護面及塊體安裝進行防護,但在風浪的作用下,塊石護面被沖破,造成砂袋多破損,砂體流失。后改為拋石堤,堤內填砂,很好解決了風浪對引堤施工的影響,進度明顯提高。
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1.1加固前后隧道圍巖特征曲線對比分析
目前,我國在隧道支護設計方面主要的設計方式有4種,即收斂約束法、工程類比經驗法、地層結構法以及荷載結構法。而對于特征曲線方式來說,雖然其不能夠很好的對巖土加固的應變狀態、圍巖能力等進行精準、定量的評價,但是其卻能夠較好的對工作面巖體的加固機理以及加固重要性作出很好的解釋。而對于其所具有的力學效果來說,其可以在結合工程實踐的基礎上通過這種特征曲線的方式將力學效果加入到其中,來較好的對圍巖穩定性以及圍巖的力學特征變化進行說明。1號曲線在初始應力場位置為P0,地層則為均一地層中開挖洞室未加固之前所的特征曲線方程P1=P1(c,準,E1,μ1…)所確定的特征曲線,而其中的c,準,E1,μ1則為隧道圍巖加固之前所具有的物理力學參數。同時,對于隧道挖掘前后的收斂值、巖應力來說,其同圍巖自身所具有的摩擦角、粘結力等等都存在很大的聯系,而為了能夠進一步的提升隧道圍巖施工過程中所具有的承載能力,我們則可以在對其實施預加固措施之后將特征曲線向下適當的進行移動。而從圖1中我們也可以看到,在我們采取預加固措施之后,對于圍巖所具有的粘結力以及摩擦角等參數來說則是一種提升,能夠有效的提升了圍巖的自穩能力。
1.2預加固力學機理
當我們在自穩定性較差的隧道中開展挖掘工作之后,為了能夠具有更多的時間對圍巖進行支護工作,則可以先通過減小挖進尺或者分布開挖法的方式進行操作,以此來更好的對地層進行預支護以及加固。同時,此時的圍巖特征曲線雖然能夠對預加固力學工作所具有的效果進行良好的反映,但是通過不同加固的方式其所具有的力學機理也存在著一定的差異。對于注漿預加固的輔助方式來說,其所具有的力學機理就是通過提升地層的力學參數來提高地層的抗破壞強度。
2淺埋暗挖隧道施工技術研究
2.1中洞法暗挖技術
中洞法是我國目前應用較為成熟的一種技術,其首先對隧道的中間區域進行挖掘,由于隧道中洞所具有的跨度通常較大,這就使我們在施工中通常使用CRD、CD等方法進行施工,并嚴格遵守“小分塊、短臺階、早成環、環套環”的施工原則。當我們完成中洞的初支工作之后,則應當立即進行該位置的二次襯砌工作,以此來使地層得到良好的剛性支撐。同時,這種施工二次襯砌的方式使我們也可以通過洞內逆做的方式開展,也能夠較好的幫助我們對初支環節中沉降變形的情況進行控制,且對于鄰近的構筑物來說也具有一定的保護作用。而當中洞環節施工完畢之后,我們則可以對其余方式以測洞法進行施工,并在施工時要保證施工的對稱性,以此更好的幫助我們解決中洞初期支護轉移到梁柱時可能存在的不平衡問題,并以此避免出現地層沉降的情況。在中洞法的施工流程方面,我們需要嚴格遵守下述順序開展:①要先通過預加固的方式加固土體,并根據CRD方式挖掘中洞,且在挖掘的過程中做好初期支護工作;②對底部防水層進行鋪設;③施工鋼管柱;④對頂部防水層進行鋪設,施作頂梁,并對部分的豎向初期支護進行拆除以施作頂拱和仰供;⑤需要對土體進行注漿預加固,并以對稱的方式對測洞進行挖掘、做好初期支護的封閉工作;⑥施作兩側洞二襯;⑦以分布的方式對臨時支撐進行拆除,并最終完成全部的主體結構。另外,對于這種中洞施工的方式而言,由于其已經成型封閉、實現了剛性支撐效果,這就使我們在對測洞挖掘時能夠有效的使中洞可能出現的沉降效果進行減小,更好地幫助我們對地層進行控制。
2.2PBA工法
對于該種方式來說,是我國根據以往施工經驗,以多分離導洞先支護、再加拱的方式進行暗挖的一種技術。其通過這種小導洞的挖掘技術應用,在實際挖掘時不會對施工地層產生較大的擾動,并且在小導洞中進行地下維護狀結構、豎向承載柱結構以及樁頂冠梁結構,能夠在弧拱扣拱完成之后立即形成一種豎向的受力方向,并在此體系的保護下幫助我們更好的開展隧道的后續施工。目前,這種方式在我國各大的高速公路建設中都得到了較好的應用。對于高速公路項目來說,我們可以使用6或者8的導洞方式進行施工:在使用6導洞時,其邊樁可以先以機械成孔,而中樁則以人工的方式挖孔;而在8導洞時我們則可以一直以人工的方式挖掘,其能夠在樁維護以及頂部冠梁的應用下形成一個較好的維護體系。同時,由于在每個導洞中,其所具有的斷面大小都是非常小的,且不同的導洞之間也會以相互獨立的方式存在一定的距離,這就會使兩者之間所存在的影響非常的小,并以此使施工對于地層所能夠產生的擾動范圍得到了縮小。可以說,這種方式的應用能夠產生最小的地層沉降,同時也會因為邊樁的存在更好的對周圍環境起到一個保護的作用。在PBA的施工流程方面,我們需要嚴格遵守下述順序開展:以8導洞法為例,①需要使用小導管并以注漿的方式對導洞土體進行加固,并在小導洞挖掘之后立即對其開展初期支護,在1、4號導洞中施工鉆孔灌注樁、樁頂冠梁;②要將2、3、6、7號導洞作底、頂梁以及中柱;③在對頂部土體挖掘時需要做好初期支護工作;④根據施工需求對1、2、3、4號導洞的初支結構進行鑿除,并進行結構二襯以及頂拱防水層的施工;⑤需要對中樓板以及車站側墻進行挖掘、鑿除5、6、7、8導洞中的初支結構,并最終完成其工序施工。
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關鍵詞:大體積混凝土施工技術混凝土養護
一、前言
近年來,隨著建筑行業的迅猛發展,大體積混凝土得到了越來越廣泛的應用,如混凝土大壩、高層建筑的地下室混凝土底板都是用大體積混凝土澆筑而成的。但在建造和使用過程中,有關因出現裂縫而影響工程的質量甚至導致結構垮塌的事故也時有發生合理選擇施工材料,優化混凝上配合比的目的是使混凝土具有較大的抗裂能力。
(一)施工材料的選擇
1.水泥的選擇。內部混凝土主要考慮抗裂性能好、兼顧低熱和高強兩方面的要求,一般采用低熱礦渣水泥,中熱硅酸鹽水泥摻入一定量的粉煤灰。外部混凝土,除抗裂性能外,還要求抗凍融性、耐磨性、抗蝕性、強度較高及干縮較小,因此一般采用較高標號的中熱硅酸鹽水泥。當環境水具有硫酸鹽侵蝕時,應采用抗硫酸鹽水泥。
2.骨料的選擇。選用結構致密,并有足夠強度的優良骨料,特別是粗骨料,具體應符合有關的標準、規范和規程。除此之外,還應注意以下問題:①骨料要求表面潔凈,不含雜質。②砂子采用中砂,石子采用大粒徑的卵石或碎石。③砂子含泥量不得超過3%,石子含泥量不得超過1%。④粉煤灰在混凝土的配合比中以部分粉煤灰代替水泥,不僅可以改善混凝土的和易性有利于施工操作,而且對降低混凝土的水化熱有益。在混凝土工程中,摻人粉煤灰時應滿足:選用細度合格、質地優良的粉煤灰;粉煤灰的摻量一般以15%~20%為宜。
(二)混凝土配合比的確定與優化
通過試驗室進行多種配合比的試驗和研究,選用最佳配合比作為混凝土的施工配合比,最佳配合比應滿足以下要求:
1.混凝土的初凝時間不少于6小時。
2.混凝土的砂率控制在35——40%。
3.混凝土中的最大氯離子含量為0.06%。
4.混凝土中的最大堿含量為3.0kg/m3。5.水泥中鋁酸三鈣含量<8%。
二、優化混凝土的供應
大體積混凝土由商品混凝土攪拌站供應,混凝土原材料計量要準確,以保證配合比的準確性。
(一)計量。要求使用檢定過的計量器具,保證計量正確。每工作班正式稱量前,要求對計量設備進行零點校核。
(二)拌制。控制原材料投入攪拌機順序,不得采用“外摻”、“后摻”等作法。混凝土必須嚴格控制拌制時間,駐站工程師每一班抽測2次。攪拌完成后裝入運輸車時,即要求每車測定坍落度,同時觀察混凝土的和易性、不得存在離析、分層等現象,坍落度不符合要求的混凝土不能出站。
(三)運輸。根據路線的比短、交通的狀況,隨時增減車輛,保證混凝土的正常供應,連續澆注,避免因混凝土供應不上而出現冷縫。混凝土運輸時間在任何情況下不得大于180min,對到達澆筑點超過210min的混凝土不得使用。混凝土運輸車離開攪拌站后不得摻加任何材料,包括水、外加劑等。混凝土坍落度在運輸過程中損失超過40mm或混凝土到達澆筑點溫度大于25℃,不得澆筑到作業面。要求從每個攪拌站每隔一段時間就派出一輛混凝土罐車,保證混凝土供應的均衡性。因大體積混凝土方量較大,要求攪拌站派管理人員進駐現場指揮、聯絡、協調,發現問題及時解決。
三、采用合適的施工方法
大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的,其中,采用合理的施工方法,是防止大體積混凝土裂縫的有效措施。(一)混凝土澆筑方法。混凝土的澆筑按混凝土自然流淌坡度、斜面分層、連續逐層推移、一次到頂的方法進行。混凝土澆筑過程中,每層混凝土初凝前都確保被上層混凝土覆蓋,保證上下層澆筑間隔不超過混凝土初凝時間,避免施工裂縫出現。依據設計圖紙中的后澆帶將整個大底板劃分成厚薄、大小不同的區段,每個區段將獨立一次澆筑完成。
(二)混凝土振搗方式。混凝土振搗時布置三道振搗,第一道設在混凝土的坡角,第二道設在混凝土的坡中間,第三道設在混凝土的坡頂。每道設2臺振搗器,三道振搗相互配合,確保振搗覆蓋整個坡面。使用振搗棒振搗,振搗棒插入下層混凝土中的深度>50mm,振搗棒移動的間距以400mm左右為宜,振搗棒要快插慢拔,以混凝土面泛漿為宜。混凝土表面要用刮杠刮平,再撒5mm——25mm碎石,用木抹拍實抹平。
(三)泌水處理。混凝土在澆筑、振搗過程中,上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底,通過側模底部開孔將泌水排出基坑。當混凝土大坡面的坡角接近頂端模板時,改變混凝土澆筑方向,形成集水坑,及時用水泵將泌水排除,以提高混凝土質量,減少表面裂縫。
(四)表面處理。由于泵送混凝土表面水泥漿較厚,在澆筑后2~8h,初步按標高用長刮尺刮平,然后用木板反復壓數遍,使其表面密實,再用鐵面板收面后立即用塑料薄膜覆蓋。
(五)加強施工管理。在混凝土結構中,強度不是均勻的,裂縫總是從強度最低的薄弱處開始,當混凝土質量控制不嚴,混凝土離差系數大時裂縫就多。為防止裂縫,必須加強施工管理,提高混凝土的施工質量。
四、加強混凝土養護
降低大體積混凝土塊體里外溫度差和減慢降溫速度來達到降低塊體自約束應力和提高混凝土抗拉強度,以承受外約束應力時的抗裂能力,對混凝土的養護是非常重要的。
混凝土澆筑后,應及時進行養護(保溫層材料和厚度待定)。混凝土表面壓平后,先在混凝土表面灑水,再覆蓋一層塑料薄膜,然后在塑料薄膜上覆蓋保溫材料進行養護,保溫材料夜間要覆蓋嚴密,防止混凝土暴露,中午氣溫較高時可以揭開保溫材料適當散熱。底層塑料布下預設補水軟管,補水軟管間距68m,沿管長度方向每100mm開5mm水孔,根據底板表面濕潤情況向管內注水,養護過程設專人負責。混凝土泌水結束、初凝前為了防止面層起粉及塑性收縮,要求進行多次搓壓。最后一次搓壓時采用“邊掀開、邊搓壓、邊覆蓋”的措施。對底板面不能連續覆蓋的部位,如墻、柱插筋部位、鋼柱等采用掛麻袋片、塞聚苯板等方式,盡可能進行覆蓋,避免出現“冷橋”現象。混凝土澆筑完成12小時,嚴禁上人踩踏,澆筑完成24小時內,除檢測測溫設備及覆蓋材料外,不得上人踩踏。保溫層在混凝土達到要求強度并表面溫度與環境溫度差要小于20℃時方可拆除,并在中午氣溫比較高時才可安排保溫拆除。
五、結束語
大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的,在大體積混凝土施工中,合理選擇施工材料,優化混凝土配合比,優化混凝土的供應,采用科學的施工方法,嚴格施工管理,加強大體積混凝土養護,就可以低混凝土溫度應力和提高混凝土本身抗拉性能,保證工程質量。
參考文獻:
[1]牛紫龍,混凝土施工中溫度裂縫的分析與控制,工程建設,2006.