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无关内容:
施工困难,质量难以保证,几乎难免渗漏现象改变连拱隧道结构形式,采用曲中墙形式
用膨胀水泥配制混凝土,使二次衬砌成为刚性自防层,有较高的技术 经济 效果
【关键词】曲中墙连拱隧道 膨胀水泥衬砌 自防水 1 公路隧道目前通用防水结构 公路隧道,已普遍按新奥法设计施工
洞内防水,采用在初护与二次衬砌层间铺设防水板,防水板与初护面间铺设缓冲层无纺土工布
出厂时,土工布与防水板已胶合成双层结构
二次衬砌之混凝土,添加防水剂,要求防水混凝土的抗渗性能达到S6
通过纵向、横向弹簧软管、塑料管将二衬背后积水引至排水沟
这种多保险的防水结构,有较好的防水功能
从理论上讲,洞内防水问题已解决了
但从实际看,已建成通车的众多隧道中,漏水的不多,但渗水现象却不少
要完全防止隧道渗水,仍是设计、施工的一道难题
2 隧道防水层施工存在问题 2.1防水层施工及质量 防水板种类繁多,为塑料、橡胶制品,主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等,厚度1.2~2mm,质量0.3~0.4kg/m2
土工布对防水板有保护作用,减少防水板因磨擦、张拉而破裂的可能性
防水板单幅宽2.0m,沿隧道环向铺设,每环防水板、土工布重约30余公斤
初护之后拱顶至拱脚高度9m左右
为铺设防水板,需制作一个可纵向移动的工作台架
要把防水板钉在初护面上,有两种方法:一是用钢钉将防水板钉在初护面上,钉孔处要用防水板胶贴密封,防钉孔漏水
二是防水板与土工布在工厂已胶合的防水卷材,在土工布上已穿有绳带,绳带间距约0.8m×1.0m
对此类防水卷才,则先用冲击钻在拱墙上打眼,在眼内打钉,将防水卷材之绳带系在钉上
此种方法目前使用较多
铺设防水板的要求是:喷混凝土表面不得有锚杆头或凸凹不平部位应修凿或喷补,两固定点间防水板不得绷紧,浇混凝土时使防水卷材要紧贴岩面或初护喷混凝土面,相邻两环连接,搭接宽度不少于10cm,采用电热焊接或防水板厂家提供的防水板专用的胶剂胶接
接头要连接紧密,不渗水,且有一定的抗拉强度
影响防水板铺设质量因素有:a.开挖面或初护面凸凹不平,防不板背面有空洞空隙
b.开挖面或初护面有突起棱角刺破防水板
c.由于防水卷材自重拉断挂绳,拉裂接头
d.后道工序钢筋拱架施工时,防水板被钢筋刺破,被电焊烧破
e.二衬安装端头模板及端模加固件时,防水板被拉裂
防水板铺设均在简易的脚手台架上进行,承包人自检、监理复检都得攀杆爬高,可能出现漏检
因而虽从理论上设计解决了隧道防水问题,而实际渗漏现象常有发生
2.2复合衬砌的存在问题 公路隧道的复合衬砌,由内、外两层复合而成
内层为二次衬砌,一般采用现浇素混凝土或钢筋混凝土,外层为初期柔性支护,一般采用锚杆+钢筋网+喷混凝土
I、II类围岩初护时一般安工字钢拱架或钢格栅拱架
内、外两层间铺设防水层
外层表面难免有凸凹不平,防水层背面有可能出现空洞
由于内、外两层间防水层的分隔,局部有空隙,内、外两层不能整体地受力
首先受力是外层,外层受荷载产生一定的变形后,内层才开始受力
这种不均匀的分离受力,外层强度相对较弱,容易先单独破坏
这是复合衬砌存在一个受力状态不良的问题,减少了复合衬砌结构总体联合承载的能力
3 高速公路隧道上、下行分离的方式、防排水条件与工程投资 3.1两座独立隧道 《公路隧道设计规范》(以下简称《隧规》要求:“高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立的隧道
”两座独立的隧道,洞内防排水条件好,设计、施工经验较成熟
但项目总投资大,因为:山区、丘陵区是隧道密布地区
由于地面起伏大、沟谷狭窄,线位受山河约束
在困难的地形条件下,将上、下行设计为分离的两座独立的隧道,将明显增加工程投资
《隧规》规定两隧道的最少净距如下表: 注:B为隧道开挖断面宽度(m) 以II类围岩为例,双车道单洞开挖断面宽度约14m,则最小净距为42m~70m
间距拉开之后,上、下行线位将遇到新的困难,将有连锁反应,引起新的桥、隧工程或重大支挡防护工程
3.2小净距隧道 两隧道间的净距,最小净距为3m~1.5B,此类隧道防排水条件与独立单洞完全一样,仍以II类围双车道为例,占地宽度与双洞相比,减少39m~49m,则相应的洞外桥、路工程投资也明显减少
小净距隧道已被设计部门注视,在重庆、宁波、福建等地都有小净距隧道的修建
3.3连拱隧道 上、下行两座隧道,只以中墙隔开,左、右相邻两拱同支承于中墙顶部,习惯上称为连拱隧道
我国现行铁路、公路隧道设计规范中尚无此名目
是近十余年我国高速公路建设中隧道结构的新创造
洞内防排水条件差,施工困难,但项目总投资最低
4 连拱隧道主要特性 4.1连拱隧道的类型 4.1.1直中墙对称连拱隧道 此类隧道出现最早,在各省首批修建的连拱隧道多是这种形式
是我国连拱隧道修建的第一阶段
4.1.2直中墙不对称连拱隧道 此类连拱隧道本世纪初才出现,它的直中墙与一个连拱构成整体
是对直中墙对称连拱隧道防水缺陷的改进
贵州省玉屏~凯里(沪瑞国道的一段)高速公路推荐方案中有25座直中墙不对称连拱隧道
4.1.3曲中墙对称连拱隧道 此类隧道亦本世纪初才出现,它与直中墙连拱隧道的区别是将直中墙改为曲中墙,也是对直中墙对称连拱隧道防水缺点的重大改进
在福建省三明至福州高速公路的连拱隧道多采用曲中墙形式
4.2中直墙对称连拱隧道的主要优、缺点 中直墙对称连拱隧道的主要优点:线路带状宽度最少,占用土地最小,洞外桥路工程少,项目总投资最少,这些突出的优点,受到设计部门,建设单位(业主)的普遍欢迎
在短短的十余年间蓬勃 发展
到目前为止,已建成或在建的连拱隧道都大多是这种中直墙对称连拱隧道
中直墙对称连拱隧道的主要缺点:中直墙顶与两侧拱相连,呈W形,墙顶两侧低谷处,是防水板纵向接缝处,先施工的中墙顶两侧予留的防水板接头,经多次下道工序如浇筑中墙,预埋钢筋,两侧主洞爆破开挖,预留防水板接头多被污染、破坏
两侧拱部后道工序铺设的防水板与中墙预留防水板连接操作困难,很难接好,对已破损缺口修补也操作困难
此处又是环向集水点,防水板搭接处任何一个微孔,便会出现渗水、漏水
连拱隧道中墙顶防水板连接是难中之难
中墙顶部参水、漏水较为普遍,已引起设计、施工部门十分关注
5 曲中墙对称连拱隧道是防水结构设计的最优形式 曲中墙对称连拱隧道,中墙两侧的隧洞,其轮廓、防水卷材铺设、洞内排水管线,二次衬砌台车均与一般独立的隧道相同
从而避免了中墙顶部的两个集水低俗
也避免防水板在中墙处两条纵向接缝
施工难度少,质量控制较易
衬砌台身可与普通公路隧道通用
洞门两洞对称、美观 艺术
其他连拱隧道的优点它都有,它的某些优点却是独具的
曲中墙对称连拱隧道,在中墙防水方面,在结构轮廓方面,技术合理性好,开挖跨度也相对少些
这种结构形式,将会受到设计、施工、业主各方的欢迎
6 尝试用膨胀水泥混凝土防水 隧道防水,目前普遍采用防水卷材,虽行之有效,但存在弊病,据卢坚、刘克忠等《AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌》一文介绍,AEC膨胀水泥有良好的抗渗性能,经试验,AEC膨胀水泥砂浆总孔隙率比硅酸盐水泥砂浆降低了10%左右
用标准方法测定的AEC膨胀水泥混凝土渗透高为0cm~5cm
由结果表明:AEC膨胀水泥混凝土具有很好致密性和抗渗能力
二次衬砌采用AEC膨胀水泥混凝土浇筑
可以达到刚性自防水的目的
从而省去卷材防水层、减少了有关防水设施的工序,也有利于提高复合衬砌的结构受荷强度
经试验,AEC膨胀水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蚀性能均优于普通水泥,后期强度也高于普通硅酸盐水泥
7 结束语 公路连拱隧道是近十余年蓬勃发展起来的
隧道防水问题也是有高速公路隧道之后才被重视
在发展过程中不断改进完善
这是事物发展的必由之路
在各种形式的连拱隧道中,曲中墙连拱隧道优点较突出,在比选中会受到重视
二次衬砌使用ACE膨胀水泥混凝土防水,最为理想
开展这方面研究、试验,会有更好的技术 经济 意义
参考 文献 : 【1】公路隧道设计规范(JTJ026-90).北京:人民 交通 出版社,1995,09. 【2】唐颖,陈晓钜.浅论连拱隧道设计.北京:人民交通出版社,2001,10. 【3】高世军,吴怀友,熊世龙.双连拱隧道技术设计.人民交通出版社,2001,10. 【4】卢坚,董兰女,陈卫武,刘克忠,江云安.AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌.人民交通出版社,2001,10. 销有不慎,就可能造成质量事故
对质量事故的分析与处理,是否正确,往往影响建筑物的安全使用,工程造价及工期,严重的甚至炸毁整幢建筑物
根据重庆地区的地质特性和我近二十年来在现场实践经验,认为造成桩基质量事故主要原因有以下几类
l 测量放线错误,使整个建筑物错位或桩位偏差过大
2 单桩承载力达不到设计要求
3 成桩中断事故
如钻孔灌注桩塌孔,卡钻
4 灌注桩成桩质量,包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等
5 断桩
灌注砼施工质量失控,发生断桩事故 6 桩基验收时出现的桩位偏差过大
7灌注桩顶标高不足
常见的有三种,一是施工控制不严,在未达到设计标高时混凝土停浇;另一种虽然标高达到设计值,因桩顶混凝土浮浆层较厚,凿出后出现桩顶标高不足
当桩基发生事故后,若处理不及时,结果给工程留下隐患
为了防止类似问题的发生,我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验,供同行参考
一, 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序,如下图
二. 桩基处理的一般原则 (一)处理前应具备的条件 1.事故性质和范围清楚
2.目的要明确,应有预定处理方案
3.参加的人意见基本一致,并确定处理方案
4,设计人员认可签字
(二)事故处理应满足的基本条件 l l对事故处理方案要求安全可靠,经济合理,施工期短,方法可靠
2.对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生
(三)事故应及时处理,防止留下隐患 1.桩成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度,岩石强度,沉渣厚度,桩孔垂直度等数据必须符合设计要求,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,建设单位代表签字认可后,方能灌注砼、移动钻机,防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费
2.基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上有争议问题,必须意见;致后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦
(四)应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响
如在事故处理中采取补桩时,会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩
(五)选用最佳处理方案
桩基事故处理方法较多,但对方案要进行技术经济比较,选择安全可靠,经济合理和施工方便的方案
三. 桩基事故的常用处理方法 常用方法有接桩,补桩,补强,扩大承台(粱),改变施工方法,修改设计方案等
下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况
(一) 接桩法 当成桩后桩顶标高不足,常采用接桩法处理,方法有以下二种
1. 开挖接桩 挖出桩头,凿去混凝土浮浆及松散层,并凿出钢筋,整理与冲洗干净后用钢筋接长,再浇混凝土至设计标高
2,嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后,清除已浇混凝土有困难时,可采用此法
(二) 补桩法 桩基承台(梁)施工前补桩,如钻孔桩距过大,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩
(三)钻孔补强法 此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝,离析,松散,强度不够及校长不足,桩底沉渣过厚等事故,常用高压注浆法来处理,但此法一般不宜采用
l,高压注浆补强 (1)桩身混凝土局部有离析,蜂窝时,可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处,进行清洗后高压注浆
(2)校长不足时,采用钻机钻至设计持力层标高;对桩长不足部分注浆加固
(四) 扩大承台粱法 1. 桩位偏差过大,原设计的承台(粱)断面宽满足不了规范要求,此时采用扩大承台(粱)来处理
2. 考虑桩上共同作用,当单桩承载力达不到设计要求,可用扩大承台(粱)并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法
需要注意的是在扩大承台(粱)断面宽度的同时,适当加大承台(粱)的配筋
(五) 改变施工方法 桩基事故有些是因为施工顺序错误或方式工艺不当所造成,处理时一方面对事故桩采取适当的补救措施;另一方面要改变错误的施工方法,以防止事故的发生
常用的方法有以下二种
1.改变成桩施工顺序 如桩布置太密不便施工时,可采用间隔成桩法
2.改变成桩方法 如成孔桩出现较大的地下水时,采用套管内成桩的方法
(六)修改设计 1. 改变桩型 当地质资料与实际情况不符时,造成桩基事故,可采用改变桩型的方法处理,如灌注桩成桩困难时,可采用打预制桩
2. 改变桩位 灌注桩出现废桩或遇到地下管线障碍,可改变桩位方法处理
如在江北区大石坝大庆村钻探基地8#、9#住宅就遇到地下5m左右处理有420天然气管线就是这样处理的
3. 上部结构卸荷 有些重大桩基事故处理困难,耗资巨大,只有采取削减建筑层数或用轻质材料代替原设计材料,以减轻上部结构荷载的方法
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