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關鍵詞 路基下沉;整治
中圖分類號U416 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2014)108-0196-02
1 路基下沉原因分析及分布情況
路基下沉的主要病害類型是:凍害、熱融下沉、翻漿冒泥等病害。凍害、熱融下沉是造成路基下沉的主要原因。寒冷地區的路基凍害程度尤為嚴重,在牙林線庫都爾至滿歸間,根據97年至2013年的凍害觀察記錄,此段凍害處所多、凍起高度大,對線路破壞性很強,幾何尺寸難以保持。
2 路基下沉病害分類
2.1凍害
凍害是由于土體的凍結產生的土體膨脹的現象,在冬季凍結時,冰的比重為0.9,根據土壤中含水量的大小,造成路基本體膨脹,在春季時,凍土層開始融化,造成路基本體基床表面沉陷,對鐵路的行車安全造成了嚴重的安全隱患。凍土根據土顆粒組成分為:不凍脹土、稍凍脹土、中等凍脹土和極凍脹土。根據含水量的多少分為:不凍脹土、弱凍脹土、凍脹土和強凍脹土
如:牙林線292km690m~292km712m歷史最大凍高70mm。該段凍害兩側路基是凍土路基,路堤土壤為黃色砂粘土夾粗砂,地下水由路基右側流向左側,聚積在路堤40m左右處,路基兩側積水無法排出造成路堤凍起;牙林線300km782m~300km787m歷史最大凍高45mm。該凍害地處路塹地段,地勢較為平坦,由于路基土質不良,使匯積于線路兩側的水無法排出,造成路基兩側夏季長年積水,排水溝淤塞、道碴陷槽積水,線路冬季凍起,形成凍害。
2.2熱融下沉
季節性凍土融化時,土壤中的冰晶融化,土體強度下降,經過列車荷載的壓力,造成基床表面沉陷,即熱融下沉。
熱融下沉根據自然原因、人為因素等情況會造成集體的不連續及不均勻性下沉,由于土壤中的含水量多少不同,并且凍路基土融化屬于飽和狀態,其承載力幾乎為零在,在列車活載的不斷壓力下,使路基本體造成嚴重的物理性融沉改變,熱融下沉一般發生在路塹排水不良地段、濱河路基、地下水層較淺、塔頭草等地段,并因為土壤的吸熱量不同,造成凍土融化。
如:牙林線182km925m~183km025m歷史最大凍高68mm。該處熱融下沉處路塹地段,兩側山體及路基基礎由于山體裂隙水及夏季雨水作用,地勢條件限制匯積于線路兩側的水無法排出,造成線路基礎的水處于超飽和狀態,造成熱融下沉;牙林線100km800m~100m836m歷史最大凍高50mm。該處凍害地處多年凍土地帶,土質不良,多為粘性凍漲土,路基兩側排水不良,冬季凍漲,夏季熱融下沉。
2.3翻漿冒泥
翻漿冒泥主要原因為路基基床表面含水,造成土基松軟,強度下降,在列車荷載的不間斷壓力下發生此類病害。
如:潮烏線:23km650m-23km750m此地段為路塹地段,兩側均為山頭,排水不暢,山頭流水、雪水無法排除,造成了嚴重的翻漿冒泥。
3 路基下沉整治措施
3.1凍害注鹽整治
融入水中的鹽能使水溶液的冰點低于淡水,而且濃度越大冰點越低。施工方法在雨季前主要將工業鹽埋入這枕木盒中,經過雨水濕潤后,鹽水滲入土壤中,改變土壤中的冰點系數。
近幾年降雨量較多,特別凍前降水較多,由于冰凍排水不良,多數凍土地段造成凍起高度達到40mm,最大墊高25mm。通過對伊加線139km、152km、175km、182km、192km的凍害處所多年的注鹽情況分析,對由于土壤原因造成的凍害,通過合理的有計劃的注鹽能有效的減少凍害的凍起高度,保證線路設備的穩定。
3.2開挖排水溝凍害整治
大興安嶺地區線路大多與山臨近,每年奏桃花水和夏天、秋天雨水從山上流下來,匯集到線路旁,使路基成了攔水壩。為了解決這一難題,在重點處所開挖排水溝、側溝,把水排到臨近涵洞,減少路基基體的含水量,冬季組織人員清理排水溝、側溝內的垃圾,保證渠道暢通。在一定程度上也取得了不錯的效果。凍害凍起頻次、峰值明顯減少。特別是在濕地、沼澤地等上覆塔頭草地帶,這樣的土質最易積水,在線路兩側造成集水坑。通過疏通排水,減少線路含水量,從而減少凍害發生。
3.3鋪設EPS板
在路基中鋪設保溫材料是解決路基凍害的有效方法之一,聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)保溫板吸水率低,隔熱性好,鋪設在路堤中可以減小地基凍土與陸地填土之間的熱交換,使地表溫度對保溫層下部土體溫度變化的影響大大降低,也降低了路基活動層的厚度和減小了路基凍融程度,是抗路基凍害的有效措施。
如:牙林線315km800m~316km100m,此處為塔頭草常年下沉地段,通過EPS保溫板的鋪設,每年最高凍起高度為4mm~5mm,起到了良好的效果。
3.4安設熱棒
熱棒又叫無芯重力式熱管、熱虹吸管,熱棒是一種由碳素無縫鋼管制成的高效熱導裝置,地下埋入5m,地面外露2m。周身均為橫向散熱片,具有獨特的單向傳熱性能:熱量只能從地面下端向地面上端傳輸,反向不能傳熱。在冬季,熱管內工作介質由液態變為氣態,帶走基底熱量;在暖季,熱棒則停止工作。獨特的冷卻地溫的作用使熱棒堪稱“魔棒”對多年凍土地段具有良好的保護作用,牙林線鋪設熱棒共4處101km000m-101km800m、107km200m-107km800m、274km550m-275km000m、275km700m-276km000m。
鋪設熱棒具有良好的效果如:牙林線101km000m-800m間,地質復雜,土體主要為黃泥、冰塊等,未鋪設前凍害極為嚴重,左股常年下沉,冬天凍高在30mm~40mm,夏天回落20mm左右,鋪設后冬天凍高僅為4mm~5mm,夏天基本回落為0mm。
根據鎮農村房屋安全隱患排查整治實施方案要求,為全面徹底消除用作經營性農村自建房安全隱患,保障人民群眾生命財產安全,特制定本方案。
一、總體要求
以——新時代中國特色社會主義思想為指導,深入貫徹落實——總書記關于安全生產的重要指示批示精神,認真落實農村房屋安全隱患排查整治決策部署,牢固樹立以人民為中心的發展思想,全面落實安全生產發展理念,強化紅線意識和底線思維,落實產權人(使用人)主體責任、屬地管理責任和行業監管責任,對存在安全隱患的經營性農村自建房實施集中整治,及時消除農村房屋重大安全風險隱患,確保人民群眾生命財產安全和社會穩定。
二、整治內容
對排查確定存在安全隱患的經營性(含生產性、公益性)農村自建房堅持“零容忍”,逐級建立重點整治臺賬,落實房屋產權人(使用人)整治主體責任,按照“一房一策”、分類處置的要求,逐戶制定整治方案,明確整治措施、時限和責任人,做到該加固的加固、該停用的停用、該拆除的拆除,實行整治一戶、驗收一戶、銷號一戶。在整治驗收銷號前嚴格管控經營行為,并采取切實有效安全防范措施,防止發生安全事故。
三、整治時限
對排查確定存在安全隱患的經營性農村自建房實行倒排工期、掛圖作戰、銷號整改,力爭5月中旬前全部整改到位。
四、整治步驟
(一)組織安全鑒定(3月上旬前)。
縣住建局對鄉鎮(街道)排查初步判斷存在安全隱患的房屋,及時組織專業技術人員依據《農村住房安全性鑒定技術導則》或委托具有相應資質的第三方機構逐戶鑒定房屋安全等級,出具房屋安全鑒定報告。對鑒定存在安全隱患的房屋,及時向房屋產權人(使用人)發出房屋安全整治告知單明確整治措施和整治時限。
(二)實施集中整治(3月中旬—5月上旬)。
按照“誰擁有誰負責、誰使用誰負責”的原則,對排查確定存在安全隱患的經營性農村自建房,由房屋產權人(使用人)對照明確的整治措施和整治時限,采取自主或者聘請專業人員、機構等方式進行集中整治。各村要加強對農戶整治的跟蹤督促、技術指導和政策支持,在整治到位前嚴格管控經營行為,并采取有效安全防范措施。
(三)檢查驗收銷號(5月中旬前)。
房屋產權人(使用人)完成房屋安全隱患整治后,由縣農村房屋安全隱患排查整治工作領導小組辦公室牽頭組織鄉鎮、相關部門和專業技術人員及時對整治情況進行檢查驗收,對達到整治要求的,予以核實銷號;對未達到整治要求的,督促限期返工整改,確保整治質量。
五、整治重點
(一)C級危房維修加固。
鑒定為C級的經營性農村自建房,管控經營行為,在完成房屋主要危險構件全部甄別鑒定的前提下,逐項實施維修加固,消除房屋所有危險點(包括墻體裂縫、屋面破損、地基下沉、梁柱腐蝕、地質災害、火災隱患等),確保房屋加固改造后達到15年以上的安全期限。具體改造技術可參考《省農村住宅建筑和加固技術手冊(試行)》。
(二)D級危房組織拆除。
鑒定為D級的經營性農村自建房嚴禁經營使用,對不符合“一戶一宅”、拆舊建新規定的,結合農村宅基地改革,依法依規組織拆除;若不能立即拆除的,設置安全警示標志,并采取有效安全防范措施。對符合“一戶一宅”政策的,組織人員搬離并拆除危房,按規定重新申請新建住房,其中對符合農村危房改造條件的,及時納入2021年農村危房改造計劃,組織實施拆除重建。
六、工作要求
(一)強化組織領導。
各村要加強農村房屋安全隱患重點整治組織領導,結合實際制定本村(居)重點整治方案,細化任務目標,明確工作責任,加強對重點整治進度調度、現場督導,推動重點整治任務落到實處、取得實效。
(二)強化整治保障。
各村(居)要在符合政策的條件下,統籌農村危房改造、秀美鄉村建設等項目資金,支持房屋產權人(使用人)實施農村房屋安全隱患整治。加強技術服務指導,組織有經驗的專業技術人員或聘請第三方專業機構,全程參與農村房屋安全隱患整治和檢查驗收銷號,確保農村房屋安全隱患整治質量。
(三)強化督促指導。
鎮土管辦將定期調度各村(居)重點整治工作進展,適時開展實地督導,對整治進展緩慢、推諉扯皮的,予以通報;對敷衍應付、弄虛作假的,進行嚴肅問責。
(四)強化機制健全。
各村(居)要結合排查整治中發現的問題,完善對非法經營、違章建設的監管查處機制,加大查處力度,避免整治效果反彈。建立農村房屋安全巡查機制,對經營性農村自建房安全情況實施定期監測,及時發現和整治安全隱患,實現動態清零。加快建立農村房屋改擴建和變更用途管理制度,填補管理空白,避免農村房屋安全隱患邊整治邊發生。
關鍵詞:鐵路工程;路基病害;
中圖分類號:K826.16 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
鐵路為大型線路工程,往往穿越多種地貌單元,土層條件多變,鐵路路基沿線經過的地質條件差別較大,填料也不均勻一致,既有線鐵路由于施工時的技術水平、經濟條件及施工工藝等方面的原因,填料、結構設計采用較低的技術標準,容易導致各種路基病害的產生。
南(寧)至廣(州)鐵路是廣西、云南至華南沿海地區鐵路通道的骨干線路,跨桂、粵兩省區,西接擬建柳南客專黎塘西站,沿西江流域,經廣西貴港市、廣東省云浮市,至肇慶市高要市端州區,正線全長466.734km,線路主要位于剝蝕山丘及河流沖積平原區,整體地形較平緩,間夾溶蝕孤峰。不良地質主要為:軟土、錯落、崩塌、危巖落石等。屬于中亞熱帶~南亞熱帶濕潤季風氣候區。常年氣候溫和濕潤,陽光充足,雨量充沛,四至九月暴雨較為集中,為汛期,冬季很少嚴寒,雨量稀少,年均降雨量在1835mm。因此路基病害的防護在南廣鐵路尤顯重要。
1鐵路路基病害的類型和原因分析
鐵路路基病害按路基面形狀可分為路堤病害和路塹病害;按發生部位可分為基床病害、路基本體病害和地基病害;按表現形式可分為下沉、擠出變形、翻漿冒泥和邊坡失效。
下沉是最常見的路基病害,具體表現為路基下沉,路堤地段、路塹地段和過渡段都有發生,是由于路基填筑密度不夠和強度不足,在水、荷載、自重及振動作用下發生局部或較大面積的豎向變形,產生原因為路基填料及壓實達不到要求。
擠出變形具體表現為路肩隆起、側溝被擠等,是由土體強度不足而產生的剪切破壞或塑性流動引起的。
翻漿冒泥分為道床性和基床性兩種。道床性是由于道床板結,阻塞路基面降水的順利排出而形成的。基床性是由于基床土質不良,在列車荷載作用下液化成泥漿,由于荷載的反復作用形成抽吸作用,泥漿受擠壓向上冒出。其發展過程一般為道心積水階段、冒砂階段、局部翻漿冒泥階段、區段翻漿冒泥階段。
邊坡失效主要是受路基下沉及排水不良的影響,路堤邊坡和路塹邊坡都有發生。
這些路基病害表現形式為多種多樣的,但由分析可以看出,路基病害的產生和發展與路基填料的工程性質、地表水與地下水和列車振動荷載有關,產生路基病害的原因主要是土質不良、填筑密度不夠、強度不足和排水不良等。
2 鐵路路基病害的產生機理
路基病害的原因是多種多樣的,但是每一種病害都有著發病的原因和機理,總結起來主要有兩個方面。首先病害的產生是由于路基所處地段的地質狀況造成的;其次病害的產生與鐵路所在的地區氣候有著很大的關系。地質狀況是路基病害產生的主因,對一條具體的鐵路線路來說,由于地質狀況的客觀性,即使它也在發生著不斷的變化,但從宏觀角度講仍然是較為穩定的狀態。所以,在很大程度上決定鐵路路基病害的是氣候條件和列車行駛時產生的振動荷載。
研究表明,路基在列車輪軸荷載的長期作用之下,鐵路路基的漸進性損壞,主要表現在過大的塑性變形,長期的塑性變形將會導致鐵路路基土的塑性流動,最終導致路基病害的發生。相關的研究證明,以上這些病害的產生,很大程度上是因為鐵路荷載條件下的抗剪強度的特性。隨著土質飽和度的加大,土的動強度將呈現明顯降低的趨勢。位于軌道下面的路基土,由于受到了多次的反復擠壓以及土的固結,而形成了較大的累積塑性形變。特別是在雨季的時候,路基基床填土的含水量達到最飽和,動強度明顯減小,致使道床的穩定性下降,影響了鐵路的正常使用。
3 鐵路路基病害的檢測方法
為了有效的整治鐵路路基的病害,首先要進行準確到位的病害檢測,深入的分析路基病害的原因。按照鐵路既有線路的特征,鐵路路基的檢測不能影響或者少影響列車的形式,因此需要采取的監測手段,要最大程度上實現快速、準確,減少因為病害檢測造成的不便。檢測時候可以采用輕型動力觸探,地質雷達等先進的檢測手段來完成,檢測的具體手段和方法有:
在病害多發地段進行開挖橫溝,查明路基的幾何特征。其次使用探地雷達法以及瞬態面波法,對鐵路路基試驗區段范圍內的路基,做大面積的掃描檢測。使用探地雷達法能夠直觀的反映鐵道道床的幾何特點,表層分辨率高等特點,能夠很好的探測路基的結構。瞬態面波法表層狀況,因為石碴的散射,以及高頻限制等原因,不能精確的反映,探地雷達技術能夠有效的彌補瞬態面波法的缺點。
對鐵路路基強度,路基剛度等參數的分析,重型動力觸探是進行路基力學性能的探測為主,是按照擊數×10cm-1來標線路基各個位置的力學性能的參數指標,擊數越高表明路基土質的性能越好,路基的強度也就越,能夠從不同深度位置來測試出不同深度下土的力學性能,以更好的進行路基狀況的分析。輕型動力觸探與重型動力觸探原理基本上是相同的,只是重型動力觸探以擊數×30cm-1來展現鐵路路基,每個位置的力學性能指標。針對現有的鐵路線路的特征,對現有路基測試要按照原位以及區段測試相結合的測試措施,這樣能夠實現對既有鐵路路基的基本狀況,進行一個綜合的評價,為鐵路路基病害的預防和處理提供實際的資料。
4路基病害的整治措施
路基病害的整治要根據產生病害的不同部位和不同原因,采用針對病害特點的整治措施,主要有以下措施。
4.1路基面防排水
路基面防排水措施是在基床表層形成封閉層,可以采用中粗砂+復合土工膜、中粗砂+復合排水板或采用P. P. T高分子聚合材料作為封閉層。中粗砂+復合土工膜作為封閉層的設計比較常見,適用于補填高度較大的段落。基床加固后,清除表層的道砟之類的浮土,做出路拱后在其上設置封閉層,而后向上補填。中粗砂+復合排水板適用于補砟厚度相對較小的地段。挖除道碴,填筑中粗砂厚0. 10 m,中間夾鋪一層復合防排水板,其上鋪道碴厚0. 30 m,路肩兩側設擋碴墻。病害嚴重路段可采用P. P.T高分子聚合材料作封閉層,P. P.T高分子聚合筑路劑為一種新型的高分子土工聚合材料,液狀,可溶于水,反應后形成不溶于水的凝膠體,它依靠材料中分子間的聚合反應,形成立體網狀結構,將土顆粒緊緊連結成一個整體,改善天然土的基本性能,使土體具半剛半柔特性,強度及抗滲性能顯著提高。利用P. P. T材料改良土體的工藝,施工快,操作簡單,凝膠時間可調,處理厚度薄,特別適合目前鐵路客貨車流量大、要點時間短的情況。
4.2基床加固
路基基床加固主要是提高路基的強度和剛度,經常采用的措施有補填、水泥土擠密樁和無砂混凝土樁。補填措施適用于路基沉降較大、補砟較多的地段,下部填筑體承載能力基本良好或經過加強處理,設置排水封閉層后向上補填A、B組土或改良土,然后按照標準道床厚度鋪砟、鋪軌。水泥土擠密樁常用于基床承載力較差的地段的基床加固,加固深度在既有路基面以下3. 0~5. 0 m,水泥土擠密樁布置在枕木間。無砂混凝土樁的樁徑、布樁方法和成孔都與水泥土擠密樁類似,與水泥土擠密樁不同的是樁孔內填碎石后注漿,注漿材料采用水泥-粉煤灰。采用樁對既有基床部位加固后,還需在既有路基面上部設置封閉層,并向上補填至設計路肩高程。
4.3基床以下部位加固
基床以下部位的加固就是對填筑體的加固,常用措施有旋噴樁加固和花管注漿方案。旋噴樁加固措施主要針對與那些沉降量大、填筑體受水害已久,路基形態變化較大,承載力嚴重不足的地段,如下沉嚴重的路橋涵過渡段和區間路基地段。花管注漿的注漿材料為水泥-水玻璃。
4.4加寬路基面寬度
路基下沉、沖刷等原因造成路肩寬度不足,采取幫寬、設置擋砟墻等方式加寬路基面至符合要求,路肩寬度滿足路堤0. 8 m、路塹0. 6 m的要求。
4.5坡面加固
路堤坡面加固可采用漿砌片石肋條、拱型骨架護坡或路堤墻。漿砌片石肋條用于坡面高度不大于3. 0 m的坡面。肋條上部接擋砟墻或鑲邊,沿路基坡腳處設一道條形基礎,各肋條下部與條形基礎相接。拱型骨架護坡用于填高大于3 m,既有坡面無防護、路堤幫寬后恢復坡面防護地段。路堤墻適用于為不出現新征用地,幫寬受到限制地段,坡腳處設路堤墻收坡,墻高根據地質資料和現場條件確定,一般不宜超過4 m,擋墻以上邊坡采用拱型骨架護坡。既有邊坡溜塌時,清除滑塌體,重新幫填路堤,坡腳處設護腳墻加固,并砌筑或恢復拱形骨架護坡。路塹兩側設側溝,其中設于路塹頂的側溝稱為天溝,設于邊坡平臺的側溝稱為截水溝。地面排水設施為避免滲水和沖刷,可鋪砌或修筑木質、石質或混凝土排水槽,在高差較大和地形陡峻處,可增設滴水和急流槽。再次,若路基附近存在危及路基穩定性的地下水時,則在側溝下或側溝旁作滲水暗溝,以截斷地下含水層,降低地下水位或將地下水聚集引出路基范圍以外。滲水暗溝有的埋有滲水管,也有完全回填沙礫料,不設滲水管,即盲管的。滲水暗溝設有反濾層和檢查井,以防淤塞。
未防護水害路基邊坡
骨架防護路基邊坡
路塹坡面加固可采用重新砌補、整修或樁板墻加固。對于既有塹坡穩定,坡面僅有少量損毀地段,對損毀坡面重新砌補、整修。對于既有塹坡穩定、坡面損毀較為嚴重,有鼓脹開裂或有較長的橫向貫通裂縫地段,分段拆除重新砌筑坡面,并在坡面中部設一道耳墻。對于邊坡較高且不穩定,或有滑動傾向時,在坡腳處設樁板墻,樁間設外掛擋土板。使之有利于加寬路基面,增設排水溝,并有利于邊坡穩定。
結束語
鐵路路基病害的產生原因各不相同,針對不同地區、不同特點的路基病害,需要采用不同的整治措施,要徹底整治好病害,需要判別出路基病害產生的具體原因,然后針對其關鍵因素確定適宜的整治措施。
參考文獻
【1】彭華,張鴻儒.鐵路路基病害類型、機理及檢測與整治技術[J].工程地質學報,2005(2)
【2】冷長明.某線路橋過渡段下沉成因分析及整治措施研究[J].中國水運,2008(9)
關鍵詞:大變形;原因;設計;施工;質量控制
一、隧道概況
廣西靖西至那坡高速公路位于廣西壯族自治區百色市靖西、那坡兩縣境內。該段公路是《廣西高速公路網規劃(2006~2020)》中“四縱、六橫三支線”高速公路布局中的“橫六”合浦(山口)至那坡(省界)高速公路的組成部分,也是國家西部大開發戰略中的西南出海大通道的重要路段。
那龍1號隧道位于K77+050~K77+340長 290 m,隧道按高速公路標準設計,采用連拱雙洞單向行駛, 隧道平縱線形和隧道凈空斷面標準按100Km/h設計速度, 隧道建筑限界凈寬10.75m (0.75+0.5+3.75×2+1.00+1.00),凈高5.0m。
隧道區地貌單元屬低山溝谷地貌。隧道走向主要穿越橢圓形山體,地面標高為970.00~1051.50m。最高點位于隧道中部,高程為1051.50m。設計進出口均位于山腰處,其中:進口山體自然坡度20~32°,局部形成陡崖;出口山體自然坡度20~30°,局部可達35°。隧道地表大部分為第四系全新統殘坡積層所覆蓋。洼地發育有第四系全新全新沖積層,隧道下伏為泥盆系泥巖、砂巖、頁巖、灰巖。由于區內基巖受多期構造影響,局部斷裂構造帶十分發育,巖石破碎,裂隙水量十分豐富,連通性好,且直接受地表水補給。圍巖以Ⅴ級為主(約占80%)。
二、大變形概況
2010年11月18日,右洞K77+100~K77+130地段上半斷面初期支護噴射混凝土開始出現裂紋、裂縫,縫寬0.5~1.5cm,局部塊狀脫落。施工單位對該段上半斷面采取壓注單液水泥漿液,邊強補強加固,壓漿管長3.5cm,管徑42cm,出漿孔距30cn,壓漿管徑為1m,呈梅花形布置。12月1日至12月6日,天連降大雨,12月5日正洞上半斷面初期支護I20工字鋼頂部壓平,工字鋼撐腳處圍巖軟化并下沉,噴射混凝土裂縫寬2~6cm,經量測拱頂最大下沉量達24.5cm,周邊收斂最大量達23.9cm,嚴重侵入二襯界限。上半斷面需換拱擴挖。如果臨時支護不及時加強、或強度不夠,洞身上半斷面有可能出現大面積、長距離坍塌。
三、大變形原因
那龍1號隧道K77+100~K77+130段,覆蓋層平均厚20~30m,并存在一定偏壓,設計為Ⅴ級圍巖,隧道軸線通過巖層主要為黏土、泥巖、碳質頁巖。自12月1日至12月6日連降大暴雨,因巖石破碎、裂隙發育,地下水直接受地表水補給,致使圍巖進一步軟化,呈現軟塑、流塑狀,自穩能力進一步惡化,加速地層下沉。其次對圍巖判定欠準確,當該段圍巖整體性、穩定性差,涌水量大的情況下,仍按原設計進行初期支護,故不能滿足要求,出現大變形。
四、處理方案
針對那龍1號隧道上半斷面發生大變形情況,提出了“臨時支撐、深孔泄水、加固圍巖、支護加強、變形留夠、底部加強”設計施工整治原則。
(1)臨時支撐:豎向增設150mm鋼管、I20工字鋼臨時支撐,以減緩初期支護鋼支撐的變形,保證開挖洞體不垮塌,確保換拱擴挖施工安全。
(2)深孔泄水:為將本段的地下水導出,加設深孔導水管。導
水管位置在拱頂及拱腰處,長8m,縱向間距5m。導水管采用100雙壁打孔波紋管,將水引至縱向或環向排水管,及時排除洞外。
(3)加固圍巖:撤除初期支護、擴大斷面之前,對K77+070~K77+100段,用長4.5m,42注漿小導管進行圍巖加固,小導管環向間距40cm,縱向間距依照I20工字鋼間距,小導管與工字鋼焊接牢固形成整體受力。小導管注漿不小于2.0MPa。
(4)支護加強:提高超前支護、初期支護、二次襯砌剛度。K77+100~K77+130段按照Ⅵ級圍巖設計參數施工。
(5)變形留夠:為了防止初期支護變形后侵入二次襯砌的凈
空,預留變形量加大為:拱部30cm,邊墻20cm,隧底15cm。
(6)底部加強:1)為防止I20工字鋼因拱腳地基支撐不夠
而下沉,將拱腰處四根鎖腳錨桿中的兩根和拱腳處的兩根鎖腳小導管改為斜向下60°施作,以增加向上支撐力。環向工字鋼之間增加縱向I20工字鋼連接件。2)隧道仰拱地基圍巖為流塑至軟塑狀土體,則對仰拱地基進行注漿小導管加固。
五、施工工藝
5.1施工準備
初期支護換拱擴挖前充分做好勞動力、材料、機電等各方面組織工作滿足施工要求。
5.2施作臨時支撐
那龍1號隧道K77+070~K77+130段增設臨時鋼支撐,鋼支撐采用 150mm鋼管、I20工字鋼。其中 150mm鋼管為豎支撐,I20工字鋼為斜支撐相鄰臨時鋼支撐相互焊接。從里程K77+070向K77+130架設。縱向間距為30~50cm,用工字鋼增設橫向聯結。待該里程段鋼支撐施作及加固完畢后,再由K77+130向K77+100擴拱開挖。未進行超前支護,不能拆除同里程段臨時支撐。同時根據監控量測結果對臨時鋼支撐補強加固。
5.3超前小導管預注漿施工
小導管為長度3.5m、外徑42mm、壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管。
鋼管前呈錐狀,尾部焊接上6mm加勁箍,管壁四周鉆8mm壓漿孔(尾部1m范圍內不設孔)。
5.4預注漿施工要點
①注漿壓力根據巖體的孔隙率、地下靜水壓力等因素確定為1.0Mpa,實際注漿量以單管達飽和狀態時耗用量為準。先注內圈孔,后注外圈孔,先注無水孔后注有水孔,環向應從兩邊拱腳往拱頂按先下后上順序進行。
②注漿前必須對導管孔位進行編號,逐孔、逐根檢查管內是否堵塞。
③注漿過程中要經常檢查漿液質量,控制好漿液水灰比、注漿壓力、注漿量,并逐管填寫注漿記錄。對異常情況及其處理等應詳細記錄,注漿完成后要求檢查注漿固結效果。
④檢查宜在搭接處進行,采用鉆孔方法主要對注漿量偏少和有懷疑的部位進行檢查,并認真填寫檢查記錄,若發現注漿范圍、厚度不夠或固結效果不良時要求補管注漿。
六、質量控制
①沿隧道軸線兩組小導管間應保持1m以上的水平搭接長度。
②注漿后觀察效果,如果發現漏注或有空洞,應及時補注或用混凝土補噴,保證結構總體均勻。
③拱部注漿導管的上挑角度要適中。上挑角度太大,兩組小導管搭接長度變短;上挑角度不足,難以達到注漿效果。
七、開挖支護施工要點
①開挖掘進時應盡量采用風鎬進行,確需爆破,必須嚴格控制藥量。
②按短進尺,快支護原則,每掘進50cm即安設一榀I20工字鋼拱架,鋼拱架間采用22筋連接,連接筋環向間距為100cm。
③當整個大變形段換拱擴挖完成后,對該段及時澆筑仰拱、隧底填充、二次襯砌、使變形段整個斷面生盡快形成環狀封閉結構,這樣有利于變形段的穩定、安全。
結束語:
①隧道K77+100~K77+130大變形段換拱擴挖通過精心組織,每天3個循環,歷時半個月完成。
②每天分3班派2人觀察臨時剛支撐變形情況,做好洞內外文明施工,一旦發現險情,洞內所有施工人員立即撤出。
③在換拱擴挖過程中,導管注漿是重要環節,只有當一定范圍內圍巖與管棚良好固結,達到一定的自承能力,才能為后續掘進、支護工序創造條件。因此,務必要加強對漿液質量、注漿壓力、固結效果的檢查控制。
④經采用上述措施后,大變形得到迅速整治,襯砌施工后,結構完好,未出現任何開裂現象,經預埋的應力、應變計測試,有最夠的安全儲備。
參考文獻:
1、《公路工程技術標準》(JTG B01-2003);
關鍵詞:吹填土;淺地基;振沖法
Abstract: with the continuous development of city construction in our country and the speeding up of urbanization, land has become one of the important factors that affect the urban development in coastal regions, the land resources become increasingly nervous. Many coastal city have begun to exploit land area, in the form of reclaimed stretched out, in turn, increase land area. But as a new form of land reclamation on the surface of the soil water content is higher, loose soil, large void ratio, small heavy, small defects such as low strength, high compressibility and permeability, the construction and planning for the future of site is very bad, if not handled properly can cause settlement of foundation, lead to the collapse of buildings, serious impact on people's life and property. In this paper, in view of some characteristics of the reclaimed soil, the vibroflotation method is simple in processing of the use of reclaimed soil of shallow foundation.
Key words: blow fill; Shallow foundation; Vibroflotation method
中圖分類號:TU4文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
吹填土指的是在整治和疏通江河航道時,用挖泥船和泥漿泵把江河和港口底部淤積的泥砂通過水力吹填而形成的沉積土。填海造陸工程一般采用干填法和吹填法兩種方式,干填法采用挖方的形式,已形成一套較完善的處理方法;而吹填材料最理想的就是中粗砂,已有相應的處理方案,取得了一定的成績。然而在很多地方,由于砂源緊缺和建設深港口的需要,不得不采用近海新近沉積的海底軟土(粘性土)作為吹填料,由于吹填土是由水力吹填形成的,因此其成分和分布規律與所吹填的泥砂來源及吹填時的水力條件有著密切的關系。現在國內外出現了很多適用于吹填土的處理方法,這些方法主要從物理和化學兩個方面來改善吹填土的工程性質。
吹填土的性質具有三高一低的特點,即天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、滲透系數小,一般呈軟塑到流塑狀態。為了改善吹填土的工程性質,提高吹填土的承載力,有效降低吹填土的含水量是關鍵,吹填土的物質成分通常較為復雜,在大多數情況下,吹填的物質是粘土和粉土。以粘性土為主的吹填土,土中含有大量的水分,且排水困難,強度要經過一段時間后才能提高。吹填土的工程性質與顆粒組成密切相關;含砂量較多的吹填土,其固結情況和力學性質較好;含粘土顆粒較多的吹填土,則多屬于強度較低和壓縮性較高的欠壓密土,其強度和壓縮性指標都比同類天然沉積土差。下面就針對吹填土淺地基處理方法中的振沖法進行簡單的介紹。
一、振沖法定義及原理
振沖法
所謂振沖法是振動水沖法的簡稱,是加固沙土和軟土地基的一種有效的方法,最早是在德國先行進行試驗,我國在上世紀80年代末引入該項技術,并在應用的過程中取得了良好的加固效果和經濟效益。
振沖法的加固地基的基本原理:是在振沖器啟動之后,在較大的水平向振動力及端部射水的聯合作用下,以每分鐘0.5~0.3 m的速度擠入地基中,下沉到加固設計標高。清孔后,向孔內填入碎石或砂、礫石等填料,并向上逐段用振沖器擠密,使每段填料均達到要求的密實度,直至地面,使在地基中形成很多的地基土嚙合的碎石樁體。由于振沖器水平向振動力作用于四周土體,加之水的飽和,使四周的土體在徑向一定范圍內出現短暫時段的液化,使土的結構重新排列,從而大大減少地基土的孔隙而達到加固的目的。
適用范圍:目前,振沖法處理地基適用的土質有:砂性土、粘性土、淤泥質粘性土等。采用振沖法處理砂性土地基時,利用振沖時孔內沙土坍塌而下沉方法擠密,常稱振沖擠密法,相對密度可達70~80%以上,有的可達92~95%,但需填入當地砂土;處理粘性土地基時,只可采用置換填料來達到要求的密實度,常稱振沖置換法。
二、振沖法地基加固的施工工藝
1、現場試驗確定施工參數
在進行大規模施工前,應根據實際現場場地情況,進行現場振沖試驗,進而獲得準確的施工參數。振沖試驗的施工工藝流程如下:
振動下沉至孔底留振振動上拔分段留振(每隔50cm)成樁結束,關閉水泵以及振沖器,并移至下一根樁。
振沖法地基加固試驗點間距按照正三角形布置。進行振沖試驗的主要目的是檢驗和評價該施工工法在工程場地的適宜性,并進一步確定施工工藝參數。通過地基處理后的檢測以及處理過程中的監測數據,確定其處理的效果,為將來大面積的進行施工提供了可靠的監測和檢測手段。
2、施工前的準備工作
2.1施工場地的準備工作
首次要保證施工現場的機組用水;其次是保證電源容量必須滿足所有機組的用量,三相電源380±20V,單相電源主要考慮夜間施工用電;最后,堆料場至各機組距離應最短,防止運料線路與施工作業線路互相干擾。應做到堆料符合設計要求,儲料備足施工周轉。
另外還要做到施工場地現場的平整應盡量滿足施工機械的要求,清除地下障礙物,防止阻礙振沖器的正常工作。
2.2施工設備的準備
振沖法地基施工最主要的機具就是振沖器,它具有振動擠密所需要的最佳振動頻率和射水成孔,沖水護壁使土體和填料處于飽和狀態的供水功能等。其原理是利用一個偏心體的旋轉產生一定頻率和振幅的水平振動力進行振沖擠密的。
其他輔助機械有:吊機、水泵、運料設備、泥漿泵等等。
3、振沖器造孔制樁
振沖器造孔制樁步驟:定位啟動造孔清孔護壁填料制樁制樁成型。
3.1定位起動
將振沖器對準樁位,先開水,后開電,檢查水壓、電壓及振沖器的空載電流是否正常。
3.2造孔
使振沖器以1~2m/min的速度在地基土層中徐徐下沉,當負荷接近或超過電機的額定電流值時,必須減速下沉,或向上提升一定距離,使振沖器懸留5~10sec擴孔等高壓水沖松土層,孔內泥漿溢出時再繼續下沉。如造孔困難,可加大水壓到1300kPa左右。開孔后應作好造孔深度、時間、電流值等方面記錄。電流值的變化反映了上層的強度變化。振沖器距樁底標高30~50cm時,應減小水壓到400kPa,并上提振沖器。
振沖器造孔的順序與下列因素有關:
(1)如果使地基邊緣效果好一些,可先打圍護樁,然后再依次打工程樁;
(2)如果考慮施工時對鄰近建筑物的影響,可先打靠近建筑物的一排,再依次向中心造孔;
(3)如果在抗剪強度低的吹填土中施工,可考慮跳打法;
(4)如果考慮要擠走一部分吹填土、可用一邊推向另一邊的打法。
無論施工順序如何都應考慮盡量減少機械移動和挖排泥漿溝,特別要注意每制一根樁的全過程中,嚴禁停振沖器和關閉高壓水。
3.3清孔護壁
當振沖器距樁底標高30~50cm時應留振10sec,水壓在300~500kPa,然后以5~6m/min速度均勻上提振沖器至孔口,然后反插到原始振沖器位置,這樣反復2~3次,使泥漿變稀準備填料。
3.4填料制樁
加填料制樁分兩種:一種是振沖器不提出孔口面在孔口加料的方式,叫連續加料法;另一種是把振沖器提出孔口下料,叫間斷下料法。間斷下料法施工速度較快,但若控制不好易產生漏振,即使是采用大功率振動器每次加料高度不能超過6m。連續下料法制的樁體密實均勻。
填料制樁工藝:振沖器上提加料反插留振上提至孔口。
如果第一次填料反插到原位,而密實電流和留振時間達不到規定值,則上提振沖器1m加料1m,再反插振沖器。如果再達不到規定的密實電流和留振時間,則重復上述操作步驟,直至達到規定的密實電流和留振時間。自上而下每個深度都要達到規定的密實電流和留振時間。
需要注意:①每倒一次填料進行振密時都要作好記錄,記錄下振密深度、填料數、留振時間和電流量。②實際施工中提振沖器次數不宜過多,否則填料時再下振沖器困難,且易出現斷樁漏振。③如果不是試驗規定的振沖器參數,選擇參數尤為重要。振沖器選定后,電機額定電流也就確定了,振沖器振動力大,電機后備功率則小,易造成實際電流過大超過額定電流,而損壞電機。振動力過小則遇到硬層不易穿透,而且影響加固范圍,達不到加固目的。因此,振沖器振動力的參數一定要調合適。
參考文獻
[1]王世威.吹填土淺基處理試驗研究[D].同濟大學2008
[9]牟宏彬,章奕峰,楊小寶,翁鋼.振沖法在加固粉細砂地基中的應用[J].浙江建筑.2006(10)
關鍵詞:隧道 二襯缺陷 原因分析 整治原則 整治處理 防治措施
中圖分類號:U45 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)04(a)-0183-05
二襯混凝土在澆筑過程中常常受到人為因素、技術因素、混凝土干縮、徐變等因素的影響,在襯砌拱部和邊墻與圍巖接觸面之間局部存在空洞、不密實、二襯厚度不足等現象,尤其是拱頂與圍巖之間極易形成空隙。這種空隙常常會改變二次襯砌的整體受力結構,削弱其支護強度。根據新奧法理論,初期支護承載圍巖70%左右的松散壓力,二次襯砌僅是用作安全儲備和滿足凈空尺寸等方面的需求。當圍巖的收斂和下沉結束后進行二次襯砌的施工,在初期支護形成抗荷環,只要混凝土的強度達到設計及規范要求,那么就能保證隧道結構的安全。但目前國內的隧道施工現狀,初期支護往往只是起到一個臨時的封閉作用,確切的說是一個施工過程中的措施。當初期支護的水平收斂和拱頂下沉尚未完全穩定時,一般緊跟施做二次襯砌。所以二次襯砌的作用就不僅僅是安全儲備,相反承載著較大的圍巖松散壓力。
在這種情況下,隧道是否存在二次襯砌厚度不足、襯砌背后有空洞、脫空或不密實等質量缺陷及病害,將直接影響隧道的安全性能。因為若有脫空、空洞等情況的存在,襯砌將無法在圍巖和初期支護變形的第一時間起到主動限制變形的作用,只能在變形達到一定程度后被動支承,這樣會給隧道安全造成巨大隱患。尤其是鐵路隧道在目前高速動荷載作用下,安全隱患將更加突出。
鑒于此,隧道二襯質量缺陷及病害整治和預防就顯得尤為重要。該文以此為出發點,根據實際隧道施工情況,分析、總結二次襯砌缺陷和病害產生的原因,對缺陷和病害提出綜合整治原則及具體整治措施,并研究防治措施,以起到減少或消除隧道二襯缺陷的作用,尤其是杜絕或避免拱頂脫空情況的發生。
1 宜萬鐵路隧道工程概況
宜萬鐵路宜昌東至涼霧段設計時速160 km/h,為雙線電氣化鐵路,全線共有隧道134座,總長276 km,其中由我單位負責施工的W6標段共有隧道5座,長11.9 km。隧道工程除明洞采用整體式襯砌外其余暗洞均采用復合式襯砌結構,拱墻初期支護與二次襯砌間設EVA類防水板(加無紡土工布),模筑襯砌環向施工縫采用遇水膨脹橡膠止水帶,在二次襯砌背后環向采用直徑50 mm的加勁型軟式透水盲管,設置間距8~12 m設置;在洞內兩側水溝泄水孔標高處設貫通的內包兩條縱向鋼筋的Φ100加勁型軟式透水管盲溝。隧道工程于2004年初開工,2010年12月22日開通運營。
2 缺陷檢測情況
根據中國鐵路總公司《關于開展鐵路隧道、路基工程質量專項整治的通知》的要求,武漢鐵路局于2013年5月至7月對宜萬鐵路宜昌東至涼霧段所有隧道襯砌結構進行了無損檢測并現場調查,發現隧道不同程度的存在二次襯砌厚度不足、襯砌背后空洞或不密實、襯砌產生裂縫、鋼架、鋼筋間距分布不達設計要求等現象。
3 原因分析
3.1 襯砌背后有空洞、不密實產生的主要原因
(1)局部存在超挖現象,且形成較深的凹坑,在初期支護施工時也未將凹坑進行特殊處理,致使初支面不平順,防水板掛設后形成一個空腔,因防水板松弛度所限,在混凝土澆筑后形成空洞。
(2)防水板掛設張弛度不適。防水板如果掛設太緊,會造成防水板與初支面之間留下空隙或因混凝土壓力太大撐壞防水板;防水板如果掛設太松,在混凝土澆筑過程中會因受擠壓形成褶皺,在褶皺之間留下空隙。
(3)混凝土在澆筑過程中振搗不密實,內部存在氣孔、空洞等,上部混凝土澆筑完成后在自重作用下下沉,在拱部形成空洞。
(4)拱部混凝土澆筑時,由于泵送壓力或澆筑方式等問題,致使拱頂位置澆筑不到位,留下空洞。
(5)端頭模板拼接不嚴實,混凝土澆筑完成后在凝固過程中接縫處出現漏漿、跑漿,使拱部混凝土下落,形成空洞。
(6)混凝土和易性差,出現離析現象,加之振搗不到位,澆筑后的混凝土極易出現不密實的情況;澆筑拱部混凝土時,混凝土塌落度過小,泵送入模的混凝土流動性差,加之振搗不到位,局部將出現混凝土未澆筑到位而留下空洞。
(7)澆筑二襯混凝土時,提前停止混凝土泵送澆筑,且沒有進行充分振搗,造成二襯混凝土沒有與初期支護密切結合,而在拱部形成空洞。
(8)拆管過早,混凝土掉落形成漏斗。在混凝土澆筑后,現場施工人員急于拆下混凝土輸送管,在拆管時,未形成自穩能力的混凝土隨輸送管掉落下來,形成漏斗,造成襯砌拱部脫空。
(9)襯砌臺車底座支撐不牢固,在混凝土澆筑過程中或澆筑后變形下沉,導致襯砌拱部脫空或不密實。在現場施工過程中,臺車多采用方木支墊行車軌道,由于襯砌臺車附近較潮濕,方木容易腐爛,在混凝土澆筑后方木被壓碎引起臺車下沉。另外,混凝土澆筑時模板應采用剛性支撐,絕不可用液壓桿支撐模板,使用液壓桿支撐時由于壓力過大可能會使桿件受壓收縮,使模板內收或下沉,造成拱部空洞。
(10)拱架背后噴射混凝土不密實,留有空洞,混凝土澆筑后在凝固過程中初噴混凝土受擠壓破壞,混凝土進入空洞內,造成拱部混凝土下落而形成空洞。
3.2 二襯厚度不足產生的主要原因
(1)在隧道開挖過程中局部存在欠挖情況。
(2)在復雜地形及較差地質條件下施工隧道,未加強監控量測工作或監控量測工作做得不到位,導致未及時調整預留變形量,造成預留變形量不足,初期支護侵入二次襯砌界限內。
(3)由于初期支護施工后,二次襯砌施工的間隔時間較長,初期支護和圍巖的變形較大,從而引起二襯厚度不足。
(4)由于諸多原因引起拱部混凝土與圍巖不密貼,留有空隙,導致澆筑的拱部混凝土厚度不足。
3.3 二襯混凝土產生裂縫的主要原因
(1)地基不均勻沉降引起的裂縫。
(2)裂縫出現與部分二襯厚度不足、厚度分布不均有關。
(3)裂縫出現與混凝土質量、混凝土強度、混凝土養護等施工工藝有關。
(4)二襯施工時初期支護的水平收斂和拱頂下沉尚未處于穩定狀態。
3.4 鋼架、鋼筋間距分布達不到設計要求產生的主要原因
(1)在初期支護鋼架和二襯鋼筋施工過程中,未嚴格按照設計要求的間距布設鋼架和鋼筋。
(2)在鋼架和鋼筋施工過程中,水平位置和垂直度控制較差,間距分布不均勻,局部出現間距分布達不到設計要求。
(3)在復雜地質條件下,安裝的鋼架和布設的二襯鋼筋,由于縱向連接鋼筋未焊接牢固,在初支發生較大變形過程中,鋼架局部發生了偏移,二襯鋼筋在澆搗過程發生了移位,使得鋼架和二襯鋼筋間距分布達不到設計要求。
4 缺陷及病害等級評定標準
根據相關規范、標準和地質雷達、超聲檢測及現場調查結果,對照各項評定標準(詳見表1、表2、表3),將襯砌缺陷及病害進行量化,確定襯砌缺陷及病害等級(輕微C、較嚴重B、嚴重A1、極嚴重AA),為隧道襯砌缺陷及病害整治提供依據。
5 整治原則
(1)驗證并修正檢測報告
會同運營公務部門、檢測單位等,對檢測報告中缺陷段落通過目視、敲擊聽空音、鉆孔等方法進行檢查,確認襯砌背后空洞、不密實、二襯厚度不足等缺陷范圍,必要時通過取芯、破檢、攝影、攝像等方法進行驗證;隧道敲擊檢查要做到不留死角,對不便施作的電化區段吊臂、槽道等檢測盲區以及軟弱圍巖段落要強化敲擊檢查;二襯滲漏水嚴重地段還要對水壓力進行測試。補充混凝土強度檢測,采用回彈等無損檢測方法進行,必要時采用鉆孔取芯檢測;驗證后對檢測資料進行修正、補充和完善,并對襯砌缺陷進行重新分級,確保檢測、檢查資料符合現場實際,并據驗證后的資料進行整治,考慮到營業線時限問題,整治時按照先難后易、先嚴重缺陷后輕微缺陷、先拱部后邊墻的整治程序進行。
(2)根據營業線有時限要求的實際情況和專家會審意見:對缺陷等級為A級(A1和AA)和有開裂、掉塊的B級地段及時整治,其它B級及C級地段加強監測,根據變化情況采取相應措施。
6 整治措施
(1)拱部二襯表面起皮剝落地段的處理措施
對拱部二襯表面起皮剝落的(如施工縫處修補的),通過鑿、磨、刮等方法進行清除,以免在列車的長期振動下脫落下掉,危及行車安全。
(2)二襯厚度不足、襯砌背后空洞或不密實地段的處理措施
按照缺陷等級采用監測、錨桿、鋼帶、回填注漿等措施針對性的進行處理,考慮到二次破壞帶來的弊病,盡量減少拆換。具體處理措施如下:
①襯砌監測
對二襯厚度不足缺陷等級為B級(二襯襯砌有效厚度為設計厚度75%以上的;或二次襯砌有效厚度在設計厚度75%~60%之間,連續長度小于5m的),且襯砌表面無裂紋、無滲漏水、襯砌背后無空洞、不密實等疊加缺陷的,采用標識、標記,按照長期觀測+監測進行處理。
②回填注漿
對二次襯砌厚度不足缺陷等級為B級(二襯襯砌有效厚度為設計厚度75%以上的;或二次襯砌有效厚度在設計厚度75%~60%之間,連續長度小于5 m的),襯砌表面無裂紋、無滲漏水,但襯砌背后存在空洞、不密實地段,采用回填注漿措施處理,注漿采用純水泥漿和水泥砂漿。
注漿管采用直徑為42 mm的馬牙扣形鋼花管,鋼花管頂端距離空腔頂面不大于2 cm,注漿管在空洞位置每1.5 m設置一個鉆孔,每處不少于3個。注漿壓力0.1~0.5 MPa,水灰比(重量比)0.6∶1~1∶1,灰砂比1∶1~1∶2.5。
③錨桿加固
當二次襯砌有效厚度在設計厚度75%~60%之間,連續長度大于5 m,但襯砌表面無裂紋、無滲漏水、襯砌背后無空洞等疊加缺陷地段或襯砌表面有開裂、錯動、壓潰,且裂損病害等級達B級地段,采用R25N自進式中空注漿錨桿對襯砌背后圍巖進行注漿,提高襯砌背后圍巖的承載能力,從而減輕襯砌背后圍巖對二次襯砌的地層壓力,有裂紋的應先進行裂紋嵌補。
錨桿的長度及布置間距根據圍巖級別及單雙線確定。單線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=2.5 m,布置間距1.5 m(環向)×1.2 m(縱向);Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=3.5 m,布置間距1.2(環向)×1.2 m(縱向)。雙線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=3.5 m,布置間距1.5 m(環向)×1.2 m(縱向);Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=4.5 m,布置間距1.2(環向)×1.2 m(縱向)。加固范圍應為缺陷或裂損部位并向四周延伸不少于1.5m。
④錨桿+鋼帶加固
當二次襯砌有效厚度小于設計厚度的60%但不小于15 cm,連續長度小于5 m的,且二次襯砌混凝土強度達到設計要求,外觀完好,無開裂、掉塊等疊加病害地段,或襯砌表面有開裂、錯動、壓潰,且裂損病害等級達A1級地段,采用錨桿+鋼帶進行錨固。
鋼帶采用W270鋼帶,鋼帶縱向間距1.0 m,鋼帶通過錨桿外露端部的墊板進行固定;錨桿采用R25N自進式中空注漿錨桿,布置間距:1.2 m(環向)×1.0 m(縱向)。錨桿長度根據單雙線確定,單線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=3.0 m;Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=4.0 m;雙線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=4.0 m;Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=5.0 m。加固范圍為缺陷或裂損部位并向四周延伸不少于1.5 m。
⑤預應力錨桿+鋼帶加固
當二次襯砌有效厚度小于設計厚度的60%但不小于10 cm,連續長度小于5 m的,且二次襯砌混凝土強度達到設計要求,外觀完好,無開裂、掉塊等疊加病害地段,或襯砌表面有開裂、錯動、壓潰,且裂損病害等級達AA級地段,采用預應力錨桿+鋼帶進行錨固。
縱向鋼帶采用W270鋼帶,環向鋼帶采用250平鋼帶,鋼帶環向、縱向間距均為1.0 m,鋼帶通過錨桿外露端部的墊板進行固定。拱頂40度范圍內采用R25N自進式中空注漿錨桿,兩側拱腰采用R25N預應力錨桿和R25N自進式中空注漿錨桿交錯布置,布置間距:1.0 m(環向)×1.0 m(縱向),預應力錨桿施加預應力T=60 KN。錨桿長度根據單雙線確定,單線隧道:預應力錨桿L=6.0 m,自進式錨桿L=4.0 m;雙線隧道:預應力錨桿L=8.0 m,自進式錨桿L=5.0 m。加固范圍為缺陷或裂損部位并向四周延伸不少于1.5 m。
⑥鑿除、植筋、鋼筋混凝土嵌補+錨桿+鋼帶加固
當二次襯砌有效厚度小于設計厚度的60%,連續長度小于5m地段,經現場驗證存在開裂、掉塊確實需要鑿除重做地段,采用鑿除、植筋、鋼筋混凝土嵌補+錨桿+鋼帶加固。
鑿除混凝土時,缺口應內寬外窄,形成倒梯形。切口表面應粗糙,但結構應致密,不得留有松散、氣泡、裂隙等結構,然后采用鋼絲刷清理后用水沖洗,并在施工期間保持壁面潔凈。在空洞四周二次襯砌中部環、縱向植入Ф16鋼筋,環、縱向間距20 cm,植入深度按30 cm、50 cm交替布置。植筋采用A級錨固劑錨固。澆筑回灌混凝土前,嚴格按要求做好隧道的防排水系統,對損壞的防水板進行重新修復、焊接,確保防水板與初期支護密貼。澆灌混凝土時通過預留灌料孔灌入C30微膨脹混凝土,并采用插入式振搗器搗固。封口處預埋一根R25N注漿管,待兩天后對孔洞部分進行壓力注漿。混凝土強度達到C30后拆除防護模板,并對表面打磨處理。
隧道空洞、開裂掉塊、采用鑿除、植筋、鋼筋混凝土嵌補后,需要采用錨桿+鋼帶進行加固。縱向鋼帶采用W270鋼帶,環向鋼帶采用250平鋼帶,鋼帶環向、縱向間距均為0.6 m,鋼帶通過錨桿外露端部的墊板進行固定。錨桿采用R25N自進式中空注漿錨桿,錨桿長5 m,間距環向×縱向=60 cm×60 cm。加固范圍為缺陷或裂損部位并向四周延伸不少于1.5 m。
上述加固所使用的W270鋼帶:寬270 mm,高25mm,厚5 mm,孔徑27 mm,250平鋼帶寬250 mm,厚5 mm,均為鍍鋅鋼帶。鋼帶通過錨桿外露端部的墊板進行固定,錨墊板采用150 mm(邊長)×150 mm(邊長)×8 mm(厚度),施工完成后,對錨桿頭、墊板、螺栓等外露部分采用環氧富鋅防銹漆。錨桿抗拔力不小于50 KN,現場應采用拉拔計對錨桿抗拔力進行抽檢,每個施工段抽檢率不小于5%,且不少于3根。鋼帶布置區域有滲漏水的,應先進行整治,確保鋼帶區域不滲水。
(3)對鋼架、鋼筋分布間距過大地段的處理措施
①仔細查閱、核對原施工日志、施工小結等竣工資料,確認該段是否存在圍巖變更或變更漏報等情況,確保缺陷資料符合現場實際。
②對于原設計為鋼筋混凝土襯砌,實測二襯鋼筋間距大于35 cm或鋼架間距大于設計間距10 cm且連續長度大于5 m段落,采用R25N自進式中空注漿錨桿對襯砌背后圍巖進行注漿加固,提高襯砌背后圍巖的承載能力。錨桿布置間距:1.2 m(環向)×1.0 m(縱向)。錨桿長度根據單雙線確定,單線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=3.0 m;Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=4.0 m;雙線隧道:Ⅱ~Ⅲ級圍巖時,L=4.0 m;Ⅳ~Ⅴ級圍巖時,L=5.0 m。加固范圍為缺陷或裂損部位并向四周延伸不少于1.5 m。
7 監測方案
觀測對象:對所有缺陷段及缺陷整治段均應進行長期觀測。觀測內容:襯砌裂紋、掉塊、變形、滲漏水等病害發生與發展。
監測對象:對二次襯砌厚度不足缺陷等級為B級且襯砌表面無裂紋、無滲漏水、襯砌背后無空洞、不密實等疊加缺陷的,采用長期觀測+監測措施。監測內容:襯砌位移的變化,監測斷面間距按10 m考慮,不足10 m處布設一處,監測點布置于拱頂、兩側拱腰,不少于3處,監測的同時,還應觀測襯砌表面是否有裂紋、掉塊、變形、滲漏水等病害發生與發展。
長期監測、觀測頻率,一般為1次/月,有病害發生與發展的,應加大頻率。每次觀測、監測的成果應予以記錄與保存,同時應定期評估觀測數據,評價結構安全性,根據評價結果調整觀測頻率及處理措施。
8 整治處理效果評價
宜萬鐵路W6標段沙坪隧道和紅瓦屋隧道共有9處A級缺陷,其中紅瓦屋隧道5處,處理措施均為回填注漿;沙坪隧道4處,其中1處錨桿加固,2處錨桿+鋼帶加固,1處鑿除、植筋、鋼筋混凝土嵌補+錨桿+鋼帶加固。以上兩個隧道的缺陷及病害整治處理于2013年11月9日開始,11月25日完成。
通過加固處理后二襯變形得到控制,采用R25N自進式中空注漿錨桿對襯砌背后圍巖進行注漿,有效地提高了襯砌背后圍巖的承載能力。注漿回填、錨桿鋼帶加固使得二襯形成整體,外觀平順,未侵入建筑界限。施工結束后連續觀測了4個多月,發現隧道二襯全部正常,至今未發現新的病害,說明隧道已處于穩定狀態,缺陷和病害已得到成功解決,原本大幅限速地段的列車也早已恢復了正常速度的通行。圖5~8是加固處理后的效果展示。
9 防治措施
9.1 嚴格控制超欠挖和規范防水板掛設
(1)防水板掛設前應先對初期支護噴射混凝土進行檢測,欠挖部位應先加以鑿除,對噴射混凝土表面凹凸顯著部位應分層噴射找平。外露的錨桿頭及鋼筋網頭應齊根切除,并用水泥砂漿抹平,使混凝土表面平順。
(2)防水板掛設完成后用手托起防水板看其是否能與初支密貼,且沒有太多余量,一般防水板長度為初支面長度的1.2~1.5倍。防水板掛設時焊接點數量和間距要滿足設計要求,保證拱部防水板掛設穩固,防止防水板因掛設不穩在混凝土澆筑過程中掉落后壓入兩側混凝土,造成拱部空洞。
9.2 加強混凝土澆筑過程的控制
(1)在澆筑拱部時適當調整混凝土的水灰比或采用適量的膨脹混凝土,減小混凝土的干縮徐變,同時嚴格控制混凝土的攪拌時間和外加劑的參入量,提高混凝土的和易性和流動性。澆筑過程中振搗密實,盡量排除在混凝土澆筑時被擠壓到拱部的空氣。
(2)在拱部混凝土澆筑時,將泵送管深入模板外接近拱頂的部位,使拱部混凝土由上向下澆筑。混凝土泵送管選擇在臺車標高較高的一端入模。混凝土澆筑到拱部時設置觀察孔,安排技術員或質檢員值班觀察澆筑情況,確保拱部混凝土填筑飽滿。
(3)拱部堵頭板安裝時注意接縫密貼,可采用雙面膠等措施,保證混凝土澆筑后不漏漿,不跑漿。
(4)混凝土澆筑時,安排專人現場值班。值班人員要恪盡職守、認真負責、經驗豐富。混凝土澆筑完成后要求施工人員不要急于拆下輸送管,須待混凝土有一定自穩能力后再拆,在拆下同時,迅速關閉窗口,以免混凝土掉落。
9.3 襯砌臺車支撐穩固,并定期檢修
做好二襯臺車附近的文明施工,防止支墊方木長期被水浸泡。現場管理人員要定期檢查方木受壓能力,防止混凝土澆筑后被壓碎引起臺車下沉。襯砌臺車在使用過程中要定期檢查、維護,防止臺車屈服變形。
9.4 其余應注意的事項
(1)二襯防水板掛設施工前要先檢查初期支護背后是否存在空洞或噴砼不密實的情況,若發現有空洞或不密實等情況存在應安排注漿充實。
(2)初期支護鋼架安裝過程中要嚴格控制鋼架間距和垂直度等,認真檢查鋼架縱向連接鋼筋焊接是否可靠,縱向連接鋼筋的間距是否滿足設計及規范要求,鋼架是否與錨桿、鎖腳錨管等可靠焊接牢固。
(3)二襯鋼筋施工時,首先對鋼筋位置按照設計要求的間距進行定位,然后嚴格按確定位置將鋼筋焊接或綁扎牢固,并合理預留鋼筋保護層厚度。在襯砌臺車就位前對二襯鋼筋進行認真的檢查,對鋼筋間距、焊接質量、綁扎質量不符合要求的必須進行調整或返工處理。
(4)二襯混凝土施工完成一定里程后(以300~500 m為宜),可采用地質雷達等無損檢測設備檢查混凝土背后脫空情況,并根據檢測報告對空洞進行注漿處理。
(5)加強對初期支護拱頂下沉和水平收斂的監測,為二次襯砌施作提供最佳時機,二次襯砌施作時初期支護的水平收斂和拱頂下沉要基本處于穩定狀態。
10 結語
通過對隧道二次襯砌缺陷產生原因分析,施工工藝與施工管理對隧道初期支護及二襯缺陷起決定性作用。二襯背后脫空和局部二襯厚度不足是目前隧道施工普遍存在的質量問題,其嚴重影響了隧道的二襯混凝土受力性能,造成了安全、質量隱患。開挖斷面時嚴禁欠挖,嚴格控制超挖量,澆筑二襯混凝土時按照設計與規范要求預留注漿孔和注漿管,待二襯混凝土施工完成一定里程后(以300~500 m為宜),采用無損檢測檢查混凝土背后脫空情況,并根據檢測報告對空洞進行注漿處理。
參考文獻
[1] JTGD70-2004隧道設計規范[S].北京:人民交通出版社,2004.
[2] JTGF60-2009隧道施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2009.
關鍵詞:高層住宅;施工過程;危險源;識別;危害;整治
Abstract: The combination of high-rise residential construction practices, with reference to the relevant principles of the "significant risk to the source of identification" (GB18218-2000), a major hazard in the high-rise residential construction process to identify hazards and remediation measures.
Key Words: high-rise residential; construction process; sources of danger; recognition; hazards; remediation
中圖分類號: TU97文獻標識碼:A文章編號:
根據國務院《建設工程安全生產管理條例》(國務院令[2003]第393號)相關規定、參照《重大危險源辨識》(GB18218―2000)的有關原理,對高層住宅施工過程中重大危險源的識別與監控,是加強施工安全生產管理,預防重大事故發生的基礎性的工作。
建筑施工重大危險源控制的目的,不僅是預防建筑工地重大事故的發生,而且要做到一旦發生事故,能將事故危害限制到最低程度。一般來說,重大危險源總是涉及易燃、易爆或有毒性的危險物質,并且在一定范圍內使用、生產、加工或儲存超過了臨界數量的這些物質。
高層住宅施工是建筑施工中的一種常見形式,現結合工程實踐,概述高層住宅施工過程中危險性較大的幾個分部分項工程及施工現場易發生重大事故的部位、環節和預防監控措施。
1大型腳手架
1.1高層住宅施工過程中常用的大型腳手架
1)搭設高度在20m以上的組裝式腳手架。
2)搭設高度<20m的懸挑腳手架。
3)高度在6.5m以上、均布荷載>3kN/m2的滿堂腳手架。
4)附著式整體提升腳手架。
1.2腳手架易發生重大事故的部位、環節和預防監控措施
1.2.1因地基沉降引起的腳手架局部變形
在雙排架橫向截面上架設八字戧或剪刀撐,隔一排立桿架設一組,直至變形區外排。八字戧或剪刀撐下腳必須設在堅實、可靠的地基上。
1.2.2腳手架的懸挑鋼梁撓度變形超過規定值
應對懸挑鋼梁后錨固點進行加固,鋼梁上面用鋼支撐加U形托旋緊后頂住屋頂。預埋鋼筋環與鋼梁之間有空隙,須用馬楔備緊。吊掛鋼梁外端的鋼絲繩逐根檢查,全部緊固,保證均勻受力。
1.2.3腳手架拆卸時拉接體系局部產生破壞
要立即按原腳手架搭設方案中制定的拆卸、拉接方法將其恢復,并對已經產生變形的部位及桿件進行糾正。
如糾正腳手架向外張的變形,先按每個開間設一個5t倒鏈,與結構繃緊,松開剛性拉接點,各點同時向內收緊倒鏈,至變形被糾正,做好剛性拉接,并將各卸荷點鋼絲繩收緊,使其受力均勻,最后放開倒鏈。
1.3附著升降腳手架出現意外情況
工地應先采取如下應急措施:
1)沿升降式腳手架范圍設隔離區。
2)在結構外墻柱、窗口等處用插口架搭設方法迅速加固升降式腳手架。
3)立即通知附著升降式腳手架出租單位技術負責人到現場,提出解決方案。
2土方工程
2.1高層住宅施工過程中常用的土方工程
1)挖掘深度超過1.5m的溝槽。
2)深度超過5m的基坑。
2.2土方工程易發生重大事故的部位、環節和預防監控措施
1)懸臂式支護結構過大,內傾變位。可采用坡頂卸載,樁后適當挖土或人工降水、坑內樁前堆筑砂石袋或增設撐、錨結構等方法處理。
為了減少樁后的地面荷載,基坑周邊應嚴禁搭設施工臨時用房,不得堆放建筑材料和棄土,不得停放大型施工機具和車輛。
施工機具不得反向挖土,不得向基坑周邊傾倒生活及生產用水。
坑周邊地面須進行防水處理。
2)有內撐或錨桿支護的樁墻發生較大的內凸變位。要在坡頂或樁墻后卸載,坑內停止挖土作業,適當增加內撐或錨桿,樁前堆筑砂石袋,嚴防錨桿失效或拔出。
3)基坑發生整體或局部土體滑塌失穩。應在有可能條件下降低土中水位和進行坡頂卸載,加強未滑塌區段的監測和保護,嚴防事故繼續擴大。
4)未設止水幕墻或止水墻漏水、流土,坑內降水開挖造成坑周邊地面或路面下陷和周邊建筑物傾斜、地下管線斷裂等。
應立刻停止坑內降水和施工開挖,迅速用堵漏材料處理止水墻的滲漏,坑外新設置若干口回灌井,高水位回灌,搶救斷裂或滲漏管線,或重新設置止水墻,對已傾斜建筑物進行糾傾扶正和加固,防止其繼續惡化。
同時要加強對坑周地面和建筑物的觀測,以便繼續采取有針對性的處理。坑外也可設回灌井、觀察井,保護相鄰建筑物。
5)發生流砂、流土,坑周地面開裂塌陷。立即停止挖土,采取補樁、樁間加擋土板,利用樁后土體已形成的拱狀斷面,用水泥砂漿抹面(或掛鐵絲網),有條件時可配合樁頂卸載、降水等措施。
6)設計安全儲備不足,樁入土深度不夠,發生樁墻內傾或踢腳失穩。應停止基坑開挖,在已開挖而尚未發生踢腳失穩段,在坑底樁前堆筑砂石袋或土料反壓,同時對樁頂適當卸載,再根據失穩原因進行被動區土體加固(采用注漿、旋噴樁等),也可在原擋土樁內側補打短樁。
7)基坑內外水位差較大,樁墻未進入不透水層或嵌固深度不足,坑內降水引起土體失穩。
停止基坑開挖、降水,必要時進行灌水反壓或堆料反壓。
管涌、流砂停止后,應通過樁后壓漿、補樁、堵漏、被動區土體加固等措施加固處理。
8)基坑開挖后超固結土層反彈,或地下水浮力作用使基礎底板上凸、開裂,甚至使整個箱基礎上浮,工程樁隨底板上拔而斷裂以及柱子標高發生錯位。
在基坑內或周邊進行深層降水時,由于土體失水固結,樁周產生負摩擦下拉力,迫使樁下沉,同時降低底板下的水浮力,并將抽出的地下水回灌箱基內,對箱基底反壓使其回落,首層地面以上主體結構要繼續施工加載,待建筑物全部穩定后再從箱基內抽水,處理開裂的底板后方可停止基坑降水。
9)在有較高地下水的場地,采用噴錨、土釘墻等護坡加固措施不力,基坑開挖后加固邊坡大量滑塌破壞。
停止基坑開挖,有條件時應進行坑外降水。
無條件坑外降水時,應重新設計、施工支護結構(包括止水墻),然后方可進行基坑開挖施工。
10)因基坑土方超挖引起支護結構破壞。暫時停止施工,回填土或在樁前堆載,保持支護結構穩定,再根據實際情況,采取有效措施處理。
3起重機械
3.1高層住宅施工過程中常用的塔式起重機
在施工現場使用的,符合國家標準的自購或者租用的塔式起重機、物料提升機、人貨兩用施工電梯。
3.2塔式起重機易發生重大事故的部位、環節和預防監控措施
3.2.1塔吊出軌與基礎下沉、傾斜
1)應立即停止作業,并將回轉機構鎖住,限制其轉動。
2)根據情況設置地錨,控制塔吊的傾斜。
3)用兩個100t千斤頂在行走部分將塔吊頂起(兩個千斤頂要同步),如是出軌,則接一根臨時鋼軌將千斤落下,使出軌部分行走機構落在臨時道上開至安全地帶。如是一側基礎下沉,將下沉部位基礎填實,調整至符合規定的軌道高度落下千斤頂。
3.2.2塔吊平衡臂、起重臂折臂
1)塔吊不能做任何動作。
2)按照搶險方案,根據情況采用焊接等手段,將塔吊結構加固,或用連接方法將塔吊結構與其它物體聯接,防止塔吊傾翻和在拆除過程中發生意外。
3)用2~3臺適量噸位起重機,一臺鎖起重臂,一臺鎖平衡臂。其中一臺在拆臂時起平衡力矩作用,防止因力的突然變化而造成傾翻。
4)按搶險方案規定的順序,將起重臂或平衡臂連接件中變形的連接件取下,用氣焊割開,用起重機將臂桿取下。
5)按正常的拆塔程序將塔吊拆除,遇變形結構用汽焊割開。
3.3塔吊傾翻
1)采取焊接、連接方法,在不破壞失穩受力情況下增加平衡力矩,控制險情發展。
2)選用適量噸位起重機按照搶險方案將塔吊拆除,變形部件用氣焊割開或調整。
3.4錨固系統險情
1)將塔式平衡臂對應到建筑物,轉臂過程要平穩并鎖住。
2)將塔吊錨固系統加固。
3)如需更換錨固系統部件,先將塔機降至規定高度后,再行更換部件。
3.5塔身結構變形
1)將塔式平衡臂對應到變形部位,轉臂過程要平穩并鎖住。
2)根據情況采用焊接等手段,將塔吊結構變形或斷裂、開焊部位加固。
3)落塔更換損壞結構。
4裝飾工程
高層住宅施工過程中的裝飾工程是指:建設工程裝飾裝修階段的施工生產過程。
裝飾工程易發生重大事故的部位、環節和預防監控措施
4.1易燃易爆物品的消防安全控制措施
裝修期間施工單位應根據工程的具體情況制定消防保衛方案,建立健全各項消防安全制度和安全施工的各種操作規程。
1)裝修期間施工單位不得在工程內存放油漆、稀料等易燃易爆物品。
2)施工單位不得在工程內設置調料間,不得在工程內進行油漆的調配。
3)施工單位不得在工程內設置倉庫存放任何其他的易燃易爆材料。
4)裝修期間工程內嚴禁吸煙,使用各種明火作業應得到消防保衛部門的批準。
5)裝修期間要配備充足材消防器材。
4.2臨時線路的消防安全控制措施
由于在裝修期間需用大量的線路照明,在工程內架設了大量的低壓線路,所以低壓線路的鋪設要嚴格按照操作規程施工,由正式的電工安裝臨時用電線路和臨時用電燈泡,其他任何施工人員不得隨意在線路上私拉亂接照明燈泡,臨時用電的閘箱非正式電工不得隨意拆改箱內的線路。
臨時線路的架設高度應符合要求。
裝修期間各工種的機械設備的線路不得有破損,線路的接頭應符合要求,不得使用損壞的插頭。
施工期間電工操作人員要每天對線路和閘箱進行巡視、檢查。
4.3氧氣瓶、乙炔瓶消防安全控制措施
1)裝修期間工程內不準任何單位在工程存放氧氣瓶、乙炔瓶。
2)氧氣瓶、乙炔瓶的施工作業時要與明火點保持10m的距離。氧氣瓶與乙炔瓶的距離應保持在5m以上。
參考文獻
[1]重大危險源辨識GB18218-2000
[2]建設工程施工重大危險源辨識與監控技術規程DBJ1391-2007.北京:中國建筑工業出版社,2007
[2]中華人民共和國安全生產法(主席令第70號)
[3]建設工程安全生產管理條例(國務院令[2003]第393號)
[4]南京市建筑工程重大危險源安全監控管理暫行辦法(寧建工字[2006]107號)
關鍵詞:鐵路線路;病害原因;預防方法;黃土濕陷;路基下沉
中圖分類號:F530.3 文獻標識碼:A 文章編號:
鐵路線路設備由于列車的荷載作用和自然外界因素影響,軌道幾何尺寸、路基形態不斷發生變化。伴隨著鐵路跨越式發展戰略的不斷深化,重載列車的開行,在快速擴充運輸能力的同時,也縮短了線路設備的維修周期。鐵路軌道結構主要以線路爬行、鋼軌及接頭聯接零件病害和曲線病害較為常見;路基病害則主要發生在濕陷性黃土路基地段。為了能夠預防這些病害的發生和發展,需要分析病害的成因,合理進行整治,以延長設備的使用壽命,保持線路設備完整和質量均衡。確保列車以規定速度安全、平穩和不間斷地運行。
一、線路爬行病害
1、線路爬行的原因
造成線路爬行的原因很多,其中主要有:鋼軌在動荷載下的撓曲;列車運行的縱向力;鋼軌溫度變化;車輪在接頭處撞擊鋼軌;列車制動等。當線路上防爬設備不足,扣件的扣壓力及道床縱向阻力不夠時就會發生線路爬行。一般認為鋼軌撓曲是線路爬行的主要原因,而其他的因素則是促成或加劇了線路的爬行。
2、預防線路爬行的方法
(1)防止線路爬行的措施主要是加強軌枕與道床間的縱向阻力。方法是保持道床的標準斷面,軌枕下有足夠的道碴厚度,軌枕盒內道碴飽滿,堆高軌枕兩端碴肩,并加強搗固。調整好線路大平,保持線路平順,夯實道床。此外對臟污板結嚴重的道床進行清篩,防止因翻漿冒泥和線路爬底,降低線路縱向阻力。
(2)保持扣件的應有扣壓力。為了增加鋼軌與夾板之間,鋼軌與墊板之間、墊板與軌枕之間的阻力,應及時擰緊螺栓,擰緊扣件。對于失效的扣件應及時更換和整修。
(3)及時整治接頭病害。有病害的接頭會加劇列車對鋼軌的沖擊力,加大鋼軌爬行。對馬鞍型磨耗接頭、低接頭、破損的鋼軌頭部都要及時進行整治。對于連續的大軌縫和成段軌縫不均的地段要進行整治。
二、鋼軌接頭病害
1、鋼軌及聯結零件病害的原因
(1)由于軋鋼質量不好,出廠時鋼軌內就存在傷損。
(2)無縫線路插入短軌地段,接頭養護不良,加重車輪沖擊。
(3)在車輪沖擊力作用下,接頭頂面受到很大的壓力,產生塑性變形。
(4)搗固不良和線路爬行。
(5)客貨列車速度不同,造成小半徑曲線地段鋼軌磨損。
(6)線路上鋪設的鋼軌,軌底坡不合,鋼軌頂面容易發生磨損。
(7)換軌時預留軌縫過大或接頭錯牙,形成先天性的軌面不平順。
(8)軌枕間距不均或墊板歪斜竄動,鋼軌受力不均,造成破裂或折斷。
2、預防鋼軌及接頭連接零件病害的方法
一是加強鋼軌和接頭夾板的養護工作
(1)加強鋼軌的檢查,及時更換重傷鋼軌或夾板;
(2)及時矯直硬彎鋼軌;
(3)非提速地段及時焊補軌面擦傷;
(4)經常注意擰緊扣件,整修防爬設備,鎖定鋼軌,防止爬行,不使軌縫拉大。
二是加強接頭養護
(1)加強接頭搗固,保持道床飽滿,并加以夯實。
(2)經常上緊夾板螺栓,保持接頭緊固。
(3)及時清篩接頭范圍內的不潔道碴,避免道床板結失去彈性,或引起翻漿冒泥,造成軌面不平順。
(4)及時消滅接頭高低、左右錯牙。
(5)用加強型夾板整治低接頭。
(6)及時調整大軌縫。
三是及時整修軌底坡,使之符合規定的標準。
三、曲線鋼軌病害
1、曲線地段鋼軌磨耗的原因
(1)鋼軌的位置不正確。鋼軌在空間上位置不正確是造成鋼軌磨耗的主要原因。
(2)養護不良造成鋼軌磨耗。
①曲線不圓順、方向不良,使列車通過時產生搖晃,加速鋼軌磨耗。
②軌距超限,使車輪與鋼軌的內接情況不好,增加行車阻力與搖晃,加速鋼軌磨耗。
③緩和曲線超高的遞減距離不夠,引起列車在緩和曲線運行時發生震動、搖晃和沖擊,加速鋼軌磨耗。
④小半徑曲線地段,客貨列車車速不同,曲線過超高或欠超高造成鋼軌磨耗。
(3)鋼軌材質不好,耐磨性差。
2、預防曲線病害的方法
(1)保持正矢不超限,定期調查曲線正矢,細心計算,全面撥正。特別是要保持曲線頭尾的圓順。對于曲線“鵝頭”、“支嘴”等病害及時整治。
(2)做好緩和曲線超高順坡和正矢的遞減,順坡和遞減時應等量進行,不應忽大忽小,緩和曲線頭尾可適當增減3mm 的超高。
(3)合理設置曲線的超高。
(4)加強養護,經常保持曲線狀態良好,保持方向順、軌面平、軌距水平不超限是減少列車的搖晃,減少車輪沖擊力的有效措施之一。
(5)調整軌底坡,使鋼軌踏面坡度符號車輪踏面。使車輛的重心落在鋼軌中心線上,減少鋼軌磨耗。
(6)定期對鋼軌涂油,鋼軌作用邊側面涂油會延長曲線地段鋼軌使用壽命。
四、黃土路基病害
1、黃土路基病害的原因
黃土路基病害在行車速度不太高,行車密度不太大,列車軸重較低時顯得并不十分突出。但隨著列車朝高速、重載方向發展時,黃土鐵路路基地段,因在列車荷載作用下,受到降雨影響的路基基床,尤其是基床表層部分,所產生的病害所造成的不利影響非常突出。為了提高濕陷性黃土鐵路路基的工作性能,增強其抗變形能力,增加基床表層土體穩定性,對黃土路基基床進行改良和病害整治是十分有必要的。
2、濕陷性黃土路基防治的基本方法
(1)由于黃土的濕陷性,使得路基產生不均勻沉降,路基本體結構斷面遭到了破壞。針對出現的現象,要對路基進行處理,必須分兩步進行。首先應找到造成黃土路基濕陷的水源,并截斷水源;其次必須對已經濕陷的路基進行加固。采用經濟、可靠的加固手段,減緩黃土路基的濕陷變形,承載力滿足上部結構荷重的要求。
(2)由于路基延長較長,工程地質條件復雜,而且機具、材料等條件也會因地區不同而有較大差異。因此,對每一區段鐵路路基條件都要進行認真分析,從路基條件、處理要求(包括處理達到的各項指標、處理范圍)、工程費用、材料、機具等諸多方面進行考慮,以確定合適的路基處理方案。鐵路的路基處理不同于其它建筑物地基的處理, 濕陷性黃土路基處理主要是全部或部分消除土體的濕陷性。
五、結語
鐵路線路及路基由于列車荷載作用和外界自然環境的影響,其技術狀態不斷地發生著變化,通過對線路幾何尺寸、鋼軌及連接零件以及路基病害的綜合整治和預防,可適當延長工務設備使用的壽命,減少養修成本的投入,同時確保鐵路運輸安全暢通。
參考文獻:
[1]孫國瑛,沈善良等.鐵路工務〔M〕,西南交通大學出版社,1998
關鍵詞:高壓旋噴樁;基礎加固;承載力
中圖分類號: U448.14文獻標識碼: A 文章編號:
1.引言
當前,在公路橋梁中,由于下游挖砂的影響,造成了河床平衡狀態的破壞,沖刷加劇,致使河床斷面不斷下降,一些橋梁墩臺因此變為淺埋基礎。隨著時間的推移,一些墩臺出現不同程度的病害,諸如下沉、傾斜、淘空等。為消除橋下河床的進一步沖刷,需要進行平面防護或立體、局部防護,目的在于防止墩周圍產生局部沖刷,以消除對橋墩安全的威脅,維護橋梁的安全使用。其途徑不外乎是削弱水流的沖刷能力和提高基礎周圍河床的抗沖刷能力。根據不同情況采取的加固方法有:(1)擴大基礎;(2)壓注灰漿或硅化土層;(3)加深基礎;(4)旋噴樁等。
現以重慶市開縣和謙鎮江大橋病害基礎部分的整治為例,談談旋噴樁的綜合應用。
2.工程實例
2.1 橋梁實例介紹
鎮江大橋是位于重慶市開縣境內的一座三跨空腹式石拱橋,橋梁全長116.8m,橋跨布置為3×34.0m,主拱圈凈矢高5.7m,主拱圈厚度1.0m,其寬為8.0m;每個主拱都對稱分布有6個腹拱,腹拱圈跨徑為2.6m;上部橋面布置為:6.0m (行車道)+2×1.0m(人行道)。該橋基礎為擴大基礎。
該橋在運營過程中,結構出現了較嚴重的病害,主要表現在:橋墩基礎沖刷、掏空嚴重,面積約為10.0m2。
2.2病害成因分析
設計組在現場收集資料的基礎上進行了深入、細致地分析,得出造成該橋病害的主要原因有:該橋年代久遠,加之橋梁下游河床采砂嚴重,在河水長期沖刷作用下,橋墩基礎沖刷、掏空十分嚴重。針對該橋現狀,決定采用高壓旋噴樁加強基礎,同時現澆素混凝土對基礎進行封閉,使旋噴樁和擴大基礎形成整體。
3.加固設計要點
3.1高壓旋噴注漿法加固基礎技術
3.1.1 加固體直徑的確定
旋噴樁直徑與現場土質、土體強度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關,應通過現場試驗確定。當無試驗資料時可參照表1選用。
表1旋噴樁直徑參考值(m)
噴注種類 單管法
土的類別
粘性土 0<N<5 1.2±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂土 0<N<10 1.0±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂礫 20<N<30 0.6±0.2
注:表中N為標準貫入實測錘擊數。
3.1.2 布置形式
樁的平面布置形式需根據加固的目的給予考慮,分離布置的單樁可用于基礎的承重,排樁、板墻可用作防水帷幕,整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩定性,水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。
3.1.3設計承載力
(1)按樁身強度計算容許承載力。
[P]= a[σ]A
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
a ——樁體材料的強度折減系數,a=0.4~0.5;
[σ]——樁體材料7cm×7cm×7cm試件的室內平均抗壓強度(kPa);
A ——樁的橫斷面積。
(2)按土體強度計算樁身容許承載力。
[P]= uΣfi li + A[R]
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
u——樁身截面周長,按樁的直徑計算(m);
fi——各土層的容許摩阻力(kPa);
li ——各土層的厚度(m);
A——樁底支承面積,按樁的直徑計算(m);
[R]——樁尖處的地基容許承載力(kPa)。
(3)復合地基承載力。
式中 ——復合地基的容許承載力(kPa);
[P] ——單樁承載力(kPa);
[R] ——樁間土天然地基承載力(kPa);
Ae——一根樁分擔的荷載面積;
Ap——一根樁的斷面積;
A ——天然地基承載力折減系數,當不考慮樁間土作用時為0。
3.1.4漿量計算
漿量計算有兩種方法,即體積法和噴量法,取大者作為設計噴射漿量。
體積法:
噴量法:
式中Q ——需要的噴漿量(m3);
De——旋噴固結體直徑(m);
D0——注漿管直徑(m);
K1——填充率,0.75~0.9;
h1——旋噴長度(m);
K2——未旋噴范圍土的填充率,0.5~0.75;
h2——未旋噴長度(m);
β——損失系數,0.1~0.2;
ν——提升速度(m/min);
H——噴射長度(m);
q——單位噴漿量(m3/m)。
根據計算所需的噴漿量和設計的水灰比,即可確定水泥的使用數量。
通過以上公式,并參考《公路橋涵地基與基礎設計規范》得到單樁自身承載力為1849KN,每根樁所受到的外荷載為1616KN。故旋噴樁滿足受力要求。
3.1.5強度要求
旋噴樁設計要求,成樁28天后抽芯取樣進行無側限抗壓強度試驗,抽檢數為2%,并不小于2根,其無側限抗壓強度不得小于設計要求;地基加固后,復合地基承載力不得小于設計要
3.2鑿毛施工要求
為加強新混凝土與原結構的結合,需要對原結構進行鑿毛處理。鑿毛的施工工藝如下:人工鑿除結合面6~10mm,鑿除界面應去除疏松的表面層,同時表面凸凹不平度不小于6mm,且100mmx100mm面積內不小于1個點。
鑿毛后的界面需要采用空壓機或水沖洗干凈表面的灰塵,然后保濕時間不小于6h。最后涂抹滿足設計要求的界面劑,涂抹界面劑時原結構界面要保持濕潤但無水珠。
3.3基礎現澆素混凝土加固技術
根據該橋的現狀,基礎現澆C20素混凝土加固層來提高原橋的整體強度、剛度和承載力。其加固工序為:準備工作基礎模板支撐澆筑片石砼基礎養護竣工驗收。為了保證施工質量,基礎的加固施工一定要嚴格按照下面的施工步驟進行施工:
1、鑿毛舊結構表面后用界面劑修復,清除松動的塊石,并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后,基礎模板就位并固定。
3、澆筑基礎的C20混凝土加固層,澆筑基礎混凝土時應采用整體澆筑的方法,由于現澆混凝土較薄,施工空間狹小,務必采用有效措施確保混凝土澆筑質量,建議采用內插式振搗器及外掛式振搗器同時振搗混凝土。
4、應按施工技術規范作好混凝土的養生工作,拆模后無蜂窩麻面現象。
4.結論
和謙鎮江大橋加固后, 橋梁現狀良好, 運營平穩。說明旋噴樁結合擴大基礎的加固方法不僅可以有效提高基礎承載力, 而且可以起到防止基礎底部被進一步沖淘的作用。有一定的推廣應用價值。
旋噴樁加固是一種適應性較強的基礎加固方法,但象其它的加固技術一樣, 在加固前, 應該從病害成因、地質條件、荷載情況等方面進行合理的方案比選,使旋噴樁發揮其最大作用, 否則也會造成加固效果不理想或經濟上的不合理情況。本文所舉工程實例正是結合了橋梁的實際病害和河床的具體沖刷情況,使旋噴樁和擴大基礎的優點得到充分發揮。可以為類似的墩基礎加固提供參考。
參考文獻:
[1]李玉芳.淺談旋噴樁在鐵路橋梁基礎加固中的應用[J].《鐵道工程學報》,2007.