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而针对蚌埠朝阳路淮河公路大桥主墩河床表层地质为硬性粘土,而承台底座落在砂层和亚砂土透水层中,若使围堰下沉到设计标高就显得复杂且困难结合岸上堤防用高压旋喷桩不仅止水、而且可支护的原理,大胆应用到深水中,使围堰与高压旋喷桩有机地结合,不仅解决了围堰下沉穿过较厚坚硬性粘土层的难度,同时也克服了承台开挖到砂层、亚砂土层中止水、支护的难题
本文着重介绍高压旋喷桩垂直帷幕止水、支护在深水低桩承台施工中的应用
2、工程概况 蚌埠朝阳路淮河公路大桥是跨越淮河的一座公路特大桥,全长1730m,双线四车道,主跨采用140m预应力钢筋砼连续刚构,主墩位于淮河之中,基础采用14φ2.0m钻孔嵌岩柱桩,低桩承台,施工水深4~6m,其结构形式如图一所示
(1)、工程地质 该墩地质从河床面由上而下依次为: (a)、坚硬性粘土层:承载力260Kpa,层厚2~4m,极限摩阻力60Kpa
(b)、亚砂土、砂层:围堰2/3周长处为砂层,其承载力80Kpa
层厚2.2m
其余为亚砂土层,呈软塑状态,平均厚1.5m,标贯13击,承载力180Kpa
(c)、硬塑亚粘土层:平均厚5.75m,标贯13击,承载力220Kpa
(d)、以下为亚砂土层和岩层
(2)、地下水 主墩处在淮河水中,所揭露的粘性土均为不透水土层,只有砂层、亚砂土层为透水层,该透水层与淮河水构成互补关系
2、 施工方案 (1)、围堰选用 围堰采用底节双壁钢围堰,其余为单壁钢围堰,直径φ外=26.6m,内径为25m,高16m,自重237t
考虑围堰自重轻,采用内取土加压重法克服外侧巨大的摩阻力下沉围堰比较困难
根据地质围堰施工采取下沉1.5m~2.0m,然后采用高压旋喷桩垂直帷幕支护、止水,进行承台施工
(2)、高压旋喷桩设计 ①、 桩的布设 根据设计,沿围堰外侧亚砂土层区域布设两排桩,砂层区域布设三排桩,桩距围堰边0.1m,桩间距为501mm,桩长9.0m,桩径0.7m,桩尖进入硬塑亚粘土中大于1m,具体布设见图二,计算模型见图三、四
经过计算,其受力均符合要求
②、 高压旋喷桩施工机理 钻机采用XPZ-50型单管高压旋喷桩,BWT100/30高压注浆泵机,当钻机钻到设计标高后,用高压旋喷机把安有水平喷嘴的注浆管下到孔底,利用高压设备使喷嘴以20Mpa的压力把浆液喷射出去,冲击切割土体,并与土体搅拌混合,随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱体桩体,浆与土体经过一系列的物理化学反应,固结成桩,从而达到支护、止水的作用
; ③、 设计要求 高压旋喷桩帷幕部位砂层、亚砂层土渗透系数K≤1x10-7㎝/s,桩体抗压强度取3Mpa
4、施工工艺流程 (1)、工艺流程 钻机就位→引孔(扩孔)到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计顶→冲洗→移位
(2)、施工顺序 先打试桩2~3根,了解施工工艺及旋喷效果,最后确定施工参数
再进行旋喷桩的施工,施工时应先施工内排桩,后施工外排桩,为确保桩与桩间能很好地咬合,宜采用打一跳一法,且间隔时间应大于36小时
(3)、施工参数选择 泵压:20Mpa 喷嘴直径及数量:2.3mmx1~2.4mmx1 流量:37~40L/min 钻杆升速:粘性土30㎝/min 砂性土15㎝/min 钻杆转速:粘性土30r/min 砂性土15r/min 水灰比:1.1~1.2 水泥:普32.5,每米水泥用量125Kg/m 附加剂:氯化钠1.5%,三乙醇胺0.03%或水玻璃1.5%,水玻璃模数2.4~3.4,浓度30~40波美度
注意:三乙醇胺与水玻璃不能共同使用,否则会发生化学反应
5、小结 2001年8月~9月在蚌埠朝阳路淮河公路大桥主墩上首次使用并取得了良好的效果,通过承台开挖来看,支护、止水均达到设计要求,承台开挖由一般的水中取土变为人工挖土,不仅大大节约了时间(5000m3土仅用了15天),而且解决了围堰在坚硬性粘土层下沉的难点,在以后同类型结构施工中,围堰设计尚可优化,以便创造更好的经济效益,是一项值得推广的新技术
但美中不足之处,在于旋喷桩施工中,桩的垂直度精度必须控制在1‰以内,引孔孔位误差小于5cm,才能保证桩间的咬合,否则会引起渗水,给施工控制带来难度
根据检测结果客观的评价结构在使用期内是否安全可靠
关键词:无损检测回弹法混泥土强度 中图分类号:文献标识码: a文章编号:2095-2104(2012)01-0020-02 一、概述 结构检测技术主要是为评价工程结构的质量,了解已有结构的可靠性能、掌握已有结构的特性,从而客观的评价该结构在使用期内是否安全可靠而得来的
它常常用于验证和鉴定结构的设计与施工质量,为处理质量事故和受灾结构提供依据,为使用已久的旧建筑无的鉴定提供数据,为制定加固和改建的合理方案提供技术支撑,为现场预制结构产品质量的检验与评定提供依据
大量的结构试验都是在现场运用的,在现场的结构在经过检测后均要求继续使用,所以这类实验结构检测一般采用无损检测,用无损检测来对结构及构件的性能和质量状况作出评价
二、混泥土的无损检测 所谓混凝土“无损检测”技术,就是要在不破坏结构构件的情况下,利用测试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量,而该物理量与混凝土质量之间有较好的相关关系,因此可通过获取的物理量去推定混凝土的质量(强度、混凝土缺陷等)
三、回弹法 回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度结果来评定混凝土结构或构件强度的一种方法,它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利的影响,在工程上已得到广泛应用
3.1、影响回弹法精确度的主要原因: 结构混凝土的保湿养护时间、结构表面光洁度、混凝土含气量、结构表面干湿程度、回弹仪精度、掺合料质量与掺量、砂率的大小、碳化深度测量的准确性以及回弹测强推定曲线的准确性等等
结构混凝土在浇筑后即暴露于空气中,施工单位往往不注重养护,造成混凝土表面失水较快,而内部失水相对较慢,湿度对水泥水化反应有显著影响,如果湿度不够,水泥水化不能正常进行,甚至停止水化,不仅严重降低混凝土强度,而且使混凝土表面疏松,加快了混凝土的碳化,从而影响了混凝土回弹推定强度的准确性
3.2回弹法的使用条件 回弹法一般不适用于表层与内部质量有明显差异或内部存在质量缺陷的混泥土构件的检测,当混泥土表面遭受了火灾、冻伤、受化学物质侵蚀时,也不能直接采用回弹法检测
回弹法检测混泥土强度,应按建设部标准《回弹法检测混泥土抗压强度技术规程》(jgj/t23)进行
在现行规范中使用条件有: (1)材料和拌合用水符合国家有关现行标准的普通混泥土 (2)不掺合外加剂或及掺合非引气型外加剂 (3)自然养护或蒸气养护出池后经自然养护7d以上,且混泥土表面为干燥状态 (4)龄期为14~1000d, (5)抗压强度为10~60ma;而且需具备测强曲线 3.3回弹法检测结构或构件须符合下列规定 (1)测试时回弹仪轴线必须垂直被测面,无论该被测面是斜面、平面、或者垂直于大地
(2)批量检测适用于在相同的生产工艺条件下,混泥土强度等级相同,原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类构件
(3)对长度不小于4.5m的检测构件,其测区不少于10个,对长度小于4.5m的且另一方向尺寸小于0.3m的构件,其测区数量可以适当减少,但不少于5个
3.4回弹法对测区及测点的要求: (1)检测前应检查混泥土表面是否清洁、平整,不应有疏松、浮浆、油垢以及蜂窝、麻面,必要时可以用砂轮清除疏松层和杂物,且不应有残留的粉末
(2)回弹测区宜在构件范围内均匀分布,测区间距不应大于2m,离构件边缘不宜大于50cm,小于20cm
(3)测区应避开外露刚劲、预埋件位置
(4)测点不应在气孔和外露石子上
四、回弹测试及回弹值计算 4.1回弹测试 回弹时先让弹击杆伸出套筒,然后垂直于测点表面,再把它缓慢压缩回套管内,当后盖螺栓触动挂钩后,重锤即发射冲击弹击杆,接着被回弹并带动指针指示出回弹值
由于回弹力的作用重锤又回跳一定距离,并带动滑动指针在刻度上显示出回弹值n(n=x/l×100%)
混凝土的强度越高,表面硬度越大,回弹值也越大
通过事先建立的混凝土强度与回弹值关系曲线(测强曲线)fcu~n,即可求得fcu
4.2回弹值计算 测区回弹代表值应从该测区的16个回弹值中除去3个较大值和3个较小值,根据其余10个有效回弹值按下列公式计算: =/10 式中r—测区回弹代表值,取有效测试数据的平均值,精确至0.1; ri—第i个测点的有效回弹值
非水平状态下测得的回弹值,应按下列公式修正: =+ 式中—修正后的测区回弹代表值; —测试角度为α时的测区回弹修正值,按表回弹法规定采用
4.3结构或构件混泥土强度的确定 当结构或构件中的测区数不少于10个时,各测区混凝土抗压强度换算值的平均值和 标准差应按下列公式计算: 第一步,构建强度平均值 = 式中 —结构或构件第i个测区的混凝土抗压强度换算值(mpa); —结构或构件测区混凝土抗压强度换算值的平均值(mpa),精确至0.1mpa; 第二步, = —结构或构件测区混凝土抗压强度换算值的标准差(mpa),精确至0.01mpa
n—测区数
对单个检测的构件,取一个构件的测区数;对批量检测的构件,取被抽检构件测区数之总和
第三步,强度推定方法 1、结构或构件混凝土抗压强度推定值结构或构件混凝土抗压强度推定值结构或构件混凝土压强度推定值,应按下列规定确定: (1)当结构或构件的测区抗压强度换算值中出现小于10.0mpa 的值时,该构件的混凝土 抗压强度推定值取小于10mpa
(2)当结构或构件中测区数少于10个时 = (3)当结构或构件中测区数不少于10 个或按批量检测时 =-1.645 2、对按批量检测的构件,当一批构件的测区混凝土抗压强度标准差出现下列情况之一时,该批构件应全部重新按单个构件进行检测: (1)一批构件的混凝土抗压强度平均值c <25.0mpa,标准差>4.50mpa; (2)一批构件的混凝土抗压强度平均值c = 25.0~50.0mpa,标准差>5.50mpa; (3)一批构件的混凝土抗压强度平均值c >50.0mpa,标准差>6.50mpa
五、结语 混凝土强度是混凝土质量控制的核心内容,是结构设计和施工的重要依据,是混凝土最重要的性能之一
由于施工控制不严,或施工过程中某些意外情况均可能影响混凝土的质量,或者在预留试块的取样、制作、养护、抗压试验等过程中发现有不符合相关技术规程或规范条文的情况,怀疑该批试块不能代表结构混凝土实际强度时,都可采用无损检测技术来检测和推定混凝土强度,作为结构混凝土合格与否的评定及验收依据
参考文献:
[1]张来顺;张龙华;王旭,浅析混凝土无损检测技术,黑龙江交通科技,2008-12
[2]张科强;杨波,混凝土的无损检测方法及其新发展,混凝土,2007-05
[3]赵菊梅;李国庆,土木工程结构试验与量测技术,西南交通大学峨眉校区,
国企信托-120号咸阳高科集合信托计划