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關鍵詞: 市政橋梁 樁基施工 反循環鉆成孔 常見問題 處理措施
1 前 言
近年來,隨著我國公路建設規模的進一步擴大,市政橋梁取得了前所未有的發展,其施工技術也有較大的提高,其中樁基施工尤為明顯。橋梁樁基多采用鉆孔灌注樁施工,且以反循環鉆進成孔較為常見,這種施工技術能較好解決鉆進速度,且排渣連續性好,它還具有最大的優點是孔壁護膜可較薄,但不減弱樁基的摩擦力。本人于2005~2006年期間所主持施工的順德蘇崗大橋工程正是成功地運用了這一施工技術,其樁基礎就是以反循環鉆進成孔。本文主要對市政橋梁樁基施工中運用反循環鉆成孔方法的施工特點、要點、優點、缺點、適用范圍、常見問題與處理方法進行了分析,以供同仁參考。
2 反循環鉆成孔的施工技術
2.1工程概況
蘇崗大橋工程是一座橋長428.8m,寬18.63m的大橋,樁基礎φ1000、φ1500鉆孔灌注樁,共132根,有效長度45~65m,樁端持力層為進入中風化巖層1.5D;樁基地質條件是:上覆為砂、砂礫、亞粘土等沉積層,下伏為花崗巖石。
2.2反循環鉆成孔灌注樁適用范圍及基本原理
反循環鉆成孔適用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂礫等地層;當進入軟巖時可采用圓錐式鉆頭;當進入硬巖時可采用滾輪式鉆頭。反循環鉆成孔不適用于自重濕陷性黃土層,也不宜用于無地下水的地層。對于大卵礫石層、大拋石層和大孤石層,反循環鉆進效率反而很低。
反循環鉆成孔施工法是在樁頂處設置護筒(其直徑比樁徑大15%左右),護筒內水位要高出自然地下水位2m以上,保持孔壁靜水壓力在0.02MPa以上,以保護孔壁不坍塌,省去切削套管。鉆機工作時,旋轉盤帶動鉆桿端部的鉆頭切削破碎巖土;鉆進沖洗液從鉆桿與孔壁間的環狀空間中流入孔底,冷卻鉆頭,并攜帶巖土鉆渣,混合液在負壓作用下從鉆桿內腔上升到地面溢進沉淀池后返回泥漿池中凈化,凈化后的沖洗液又返回孔內形成循環。
2.3施工程序
設置護筒安裝反循環鉆機鉆進,直至樁端持力層測定孔底沉渣并進行第1次處理孔底沉渣移走反循環鉆機測定孔壁插入鋼筋籠插入導管第2次處理孔底沉渣水下灌注混凝土,邊灌邊拔導管。混凝土全部灌注完畢后,拔出導管和護筒, 成樁。
2.4施工特點
(1)反循環施工法是在靜水壓力下進行鉆孔作業的, 故護筒的埋設是反循環施工作業中的關鍵之一。
(2)要使反循環施工法在無套管情況下不坍孔,必須具備5個條件:①確??妆谥車撵o水壓力在0.02MPa以上,護筒內的水位要高出地下水位2m以上。②泥漿造壁。在鉆進中,孔內泥漿一面循環,一面對孔壁形成1層泥漿膜。泥漿的作用是將鉆孔內不同土層中的空隙滲填密實,使孔內漏水減少到最低限度;保持孔內有一定水壓以穩定孔壁;延緩砂粒等懸浮顆粒的沉降,易于處理沉渣。③保持一定的泥漿比重。在粘土和粉土層中鉆進時泥漿比重取1.02~1.04;在砂和砂礫等容易坍孔的土層中鉆進時,必須使泥漿比重保持在1.05~1.08。④鉆進時保持孔內緩慢的泥漿流速。⑤保持適當的鉆進速度。鉆進速度同樁徑、鉆深、土質、鉆頭的種類與鉆速及揚水能力有關。在砂和砂礫層中鉆進需考慮泥膜形成所需的時間;在粘性土中鉆進則需考慮泥漿泵的能力并需防止泥漿濃度的增加。
(3)反循環鉆機的主體可在與旋轉盤離開30m處進行操作,這使得反循環法的應用更加方便。
(4)鉆進時鉆頭不需每次上下排棄鉆渣,只要在鉆頭上部逐節接長鉆桿(每節長度一般為3m),就可以進行深層鉆進,與其它的樁成孔法相比,越深越有利。
2.5施工要點
(1)規劃施工現場時,應首先考慮沖洗液循環、排水、清渣系統的安排,以保證反循環作業時,沖洗液循環通暢,污水排放徹底,鉆渣清除順利。
(2)在粘性小的土層中鉆進時,為保證要求的粘度、比重,可在泥漿中摻入MC(羧甲基纖維素鈉鹽)、膨潤土等材料; 成孔時,由于地下水稀釋等使泥漿比重減小時, 亦可添加膨潤土等材料。
(3)為使沖洗液凈化,清水鉆進時,鉆渣可在沉淀池內通過重力沉淀后予以清除;在泥漿鉆進時,宜使用多級振動篩、旋流除砂器或其它除渣裝置等進行機械除砂清渣。
(4)鉆頭吸水斷面應開敞、規整,減少流阻,以防碎磚塊、卵礫石等堆擠堵塞;鉆頭體吸口端距鉆頭底端高度不宜大于250mm;鉆頭體吸水口直徑宜略小于鉆桿內徑;碎磚、卵礫石等的尺寸不得大于鉆桿內徑的4/5。
(5)對于泵吸反循環鉆進方式,起動離心泵,待反循環正常后,才能開動鉆機慢速回轉下放鉆頭至孔底。開始鉆進時,應先輕壓慢轉,待鉆頭正常工作后,逐漸加大轉速,調整壓力,并使鉆頭吸口不產生堵水。
(6)氣舉反循環鉆進方式鉆進時,為了保證不堵吸渣口,應事先開空壓機送風吸泥, 然后開動動力頭,慢慢進給;停鉆時,要先停止鉆進,然后停止動力頭,最后停風。
(7)第1次孔底沉渣處理:終孔時停止鉆具回轉,將鉆頭提離孔底500~800mm,維持約1個孔容積量的沖洗液循環,并向孔中注入含砂量小于4%的新泥漿或清水,令鉆頭在原地空轉數十分鐘,直至達到清孔要求為止。維持反循環的時間,視孔底沉渣厚度、樁孔容積大小而定。
(8)第2次孔底沉渣處理:在灌注混凝土之前進行第2次沉渣處理,通常采用普通導管的空氣升液排渣法或空吸泵的反循環方式。
2.6反循環鉆成孔灌注樁優缺點
(1)優點: ①振動小,噪聲低;②可施工超大直徑(4.0m以上)、超大深度(100m以上)的樁;③用天然泥漿即可保護孔壁;④幾乎在各種土層和巖層中均可施工,采用特殊鉆頭可切削巖石;⑤可進行水上施工;⑥可在地下水位下厚細砂層(厚度5m以上)中鉆進;⑦鉆進速度較快。
(2)缺點:①很難在比鉆頭吸渣口徑大的卵石層或漂石中鉆進;②土層中有壓力較高的承壓水或地下水流時,成孔較困難;如果水壓頭和泥漿比重等管理不當,會引起坍孔;③切削出來的土砂中水分多,棄土困難;④廢泥水處理量大;⑤暫時架設的規模大。
2.7常遇問題與處理措施
反循環鉆成孔灌注樁施工中常遇問題有: 真空泵或灌注泵起動過程中的問題、在某些巖土層中進尺緩慢、鉆頭脫落、轉臺不能旋轉、孔壁坍塌、樁端持力層松動及垂直精度不良等。處理措施:①及時更換或補焊鉆頭,并向樁孔中回填片石,在鉆進面先用小沖程鉆進,然后逐漸加大到正常沖程,轉入正常鉆孔;②在溶洞頂板施鉆時應先用小沖程開孔,并注意旋轉鉆頭,溶洞開口后,要及時拋填片石和粘土塊填筑,逐漸進入正常鉆孔;③穿越溶洞時應改用小沖程鉆進,防止擊垮溶洞頂板,并準備好拖拉設施,系好滑車鋼絲繩,做好鉆機撤離準備。
3 施工效果
運用反循環鉆成孔施工方法, 孔底無沉渣,成孔效果好,成孔進度快,蘇崗大橋樁基工程施工進度比原計劃提前22天完成,有效降低了工程造價。
4 結 語
總之, 市政橋梁樁基采用反循環鉆進成孔,這種施工技術能較好解決鉆進速度,且排渣連續性好,它還具有最大的優點是孔壁護膜可較薄,但不減弱樁基的摩擦力。本文對市政橋梁樁基施工反循環鉆成孔技術進行了探討,這為我們在今后的橋梁樁基處治方法選擇時提供參考。
關鍵詞:灌注樁,質量控制,驗收
前言:混凝土鉆孔灌注樁由于對各種地質條件的適應性、施工簡單易操作且設備投入一般不是很大,因此在各類房屋及民用建筑中都得到了廣泛的應用。鉆孔灌注樁的施工大部分是在地下進行的,其施工過程無法觀察,成樁后也不能進行開挖驗收。所以在施工過程中任何一個環節出現問題,都將直接影響到整個工程的質量和進度。因此,加強混凝土灌注樁在施工階段的質量控制和成樁后的質量驗收,就變的尤為必要。
1.測量質量控制
建筑工程樁基礎施工測量的主要任務有:①把設計總圖上的建筑物基礎樁位按設計和施工的要求,準確地測到擬建區地面上,為樁基礎工程施工提供標志,作為按圖施工、指導施工的依據;②進行樁基礎施工監測;③在樁基礎施工完成后,為檢驗施工質量和為地面建筑工程施工提供樁基礎資料,需要進行樁基礎竣工測量。
在進行質量控制時,應注意一下兩點:
1)建筑物定位矩形網點需要埋設直徑 8cm、 長35cm的大木樁,樁位既要便于作業,又要便于保存,并在木樁上釘小鐵釘作為中心標志,對木樁要用水泥加固,在施工中要注意保護,使用前應進行檢查。對于大型或較復雜、工期較長的工程應埋設頂部為 10cm ×10cm,底部為 12cm × 12cm,長為 80cm的水泥樁為長期控制點。
2)必須加強檢查工作,對樁位測量放線圖的所有計算數據,必須經第二個人進行 100%的檢查,確認無誤后才能到現場測設。在建筑物定位測量成果經檢查滿足要求后,才能測設建筑物樁位軸線進行建筑物的定位測量。
2.成孔質量的控制
在成孔的施工技術和施工質量控制方面應著重做好以下幾項工作。
2.1確保樁身成孔垂直精度
這是灌注樁順利施工的一個重要條件,否則鋼筋籠和導管將無法沉放。為了保證成孔垂直精度滿足設計要求,應采取擴大樁機支承面積使樁機穩固,經常校核鉆架及鉆桿的垂直度等措施,并于成孔后下放鋼筋前作井徑、井斜超聲波測試。
2.2 進行嚴格鉆進控制。
鉆進時須嚴格控制泥漿的比重、粘度、砂率等指標。特別象本橋淤質砂層較厚的地層,控制適當的鉆時速度,不可急進;并采用適當增大泥漿泵的單位小時循環量等措施,以減輕鉆機鉆進時的負荷。鉆進時,泥漿比重可適當大點,泥漿池要設2~3級的沉淀池,使粉砂、 碎巖等物充分沉淀,并經常清理泥漿池,以保證泥漿具有良好的懸浮功能。在土層變化處應經常撈取碴樣,判明土層,詳細記錄并和地質剖面圖核對,及時反饋調整施工工藝。
2.3保證鋼筋籠制作質量和吊放準確
鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質保資料,檢查合格后再按設計和施工規范驗收鋼筋的規格、數量和制作質量。論文參考。在驗收中還要特別注意鋼筋籠吊環長度能否使鋼筋準確地吊放在設計標高上,這是由于鋼筋吊籠放后是暫時固定在鉆架底梁上的,因,吊環長度是根據底梁標高的變化而改變,所以應根據底梁標高逐根復核吊環長度,以確保鋼筋的埋入標高滿足設計要求。同時,要注意鋼筋籠能否順利下放,沉放時不能碰撞孔壁;當吊放受阻時,不能加壓強行下放,因為這將會造成坍孔、鋼筋籠變形等現象,應停止吊放并尋找原因,如因鋼筋籠沒有垂直吊放而造成的,應提出后重新垂直吊放,如果是成孔偏斜而造成的,則要求進行復鉆糾偏,并在重新驗收成孔質量后再吊放鋼筋籠。
2.4保證清孔質量
清孔的主要目的是清除孔底沉渣。論文參考。清孔是利用泥漿在流動時所具有的動能沖擊樁孔底部的沉渣,使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態,再利用泥漿膠體的粘結力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環流動被帶出樁孔,最終將樁孔內的沉渣清干凈。灌注樁成孔至設計標高,應充分利用鉆桿在原位進行第一次清孔,直到孔口返漿比重持續小于 1.10-1.20 ,測得孔底沉渣厚度小于50mm ,即抓緊吊放鋼筋籠和沉放砼導管。由于孔內原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導管這段時間內使處于懸浮狀態的沉渣再次沉到樁孔底部,最終不能被砼沖擊反起而成為永久性沉渣,從而影響樁基工程的質量。因此,必須在砼灌注前利用導管進行第二次清孔。當孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規范要求后,應立即進行水下砼的灌注工作。
3.成樁質量控制
混凝土灌注質量是影響成樁質量最重要的因素。
(1)在灌注前, 首先要嚴格檢查驗收進場原材料的質保書 (水泥出廠合格證、化驗報告、砂石化驗報告) 和配合比試驗報告, 核對進場材料是否與抽檢樣品一致, 拌合及計量設備能否能正常工作,并根據理論配合比和現場實際情況計算施工配合比。其次,水下混凝土主要采用導管灌注,由于落差較大,很可能出現混凝土離析現象,但良好的混凝土配合比可降低離析程度。因此,配合比要隨水泥品種、砂、石料規格及含水率的變化進行調整。在混凝土攪拌前復核配合比并嚴格計量和測試管理。為防止發生斷樁、夾泥、堵管等現象,在混凝土灌注時應加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。
(2) 在灌注過程中, 隨時注意每米樁的混凝土用量,并對每根樁的用量進行記錄, 以及時判斷是否發生塌孔及縮孔, 并以此確定每段樁體的充盈系數,要求充盈系數 > 1。灌注混凝土應連續施工, 否則導管內產生氣囊高壓; 容易將兩節導管間的封水橡皮墊擠出,致使接口漏空而進水。如果中斷灌注超過半小時或確認發生塌孔、縮孔, 則必須立即采取補救措施或重新鉆孔。每根樁至少應作混凝土試件一組, 以其28 d試壓強度作為質量評定的依據。論文參考。
(3) 注意:在施工過程中,要控制好灌注工藝和操作方法。抽動導管的力度應適中,保證有序的拔管和連續灌注,升降幅度不能過大,否則容易造成混凝土沖刷孔壁,導致縮頸或坍落、樁身夾泥、夾砂。
4.工程驗收階段的成樁檢測和質量評價
(1) 成樁檢測: 包括樁位偏差、 樁身質量、樁的承載力檢測等??梢圆捎贸暉o損檢測法檢測樁體質量,有未發現嚴重的縮頸、夾層和混凝土不密實等缺陷。樁的承載力檢測包括靜載試驗、動力測試兩項。規范要求:作靜載試驗的樁數不少于總樁數的 1% ,且不少于 3根;檢驗樁體豎向承載力的動力測試取樁總數的 10%~15%。
(2) 質量評價: 完工后應根據樁基施工過程記錄、成樁檢測及試塊試驗結果對施工質量做出評定質量結果。
結語
由于灌注樁基的特殊性和隱蔽性,施工人員要根據實際情況采取合理的施工組織設計和施工工藝,精心施工,加強管理,并充分考慮施工中可能出現的意外,提前提出質量控制和檢驗標準,施工過程中嚴格遵守和執行,同時充分重視工程驗收階段的檢測結果,并認真分析總結,從而不斷提高施工水平。
參考文獻
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論文摘要:輸電線路桿塔的地下部分的總體統稱為基礎。結合輸電線路基礎施工的實際情況,針對輸電線路基礎施工的技術措施進行了論述。
引言:輸電線路桿塔的地下部分的總體統稱為基礎。它承受輸電線路桿塔的各種荷重,將桿塔的各種荷重傳遞給周圍的地基,以達到穩固輸電線路的桿塔的目的。目前,輸電線路中常見的基礎形式有:階梯基礎、板式基礎、斜插基礎、掏挖基礎、巖石基礎及樁基礎,其中階梯基礎、板式基礎、斜插基礎三類基礎因其基坑成型特點習慣地稱為“大開挖”基礎。在施工過程中,不同的基礎形式具有不同的特點及技術要求,為了有效地控制基礎施工的質量,需要制定相應的施工技術措施。在輸電線路進行基礎施工前必須做好復測和分坑工作。輸電線路復測施工是指線路施工前,施工單位對設計部門已測定線路中心線上的各直線樁,桿塔位中心樁及轉角塔位樁位置,檔距和斷面高程進行全面復核測量。若偏差超過允許范圍時,必須查明原因并予以糾正。路徑復測確認無誤后,根據定位的中心樁位,基礎及桿塔型式、基礎根開(正面、側面)、基礎對角線(包括基坑遠點、近點、中心點)及坑口尺寸等項目進行坑口放樣,稱此為分坑測量。通常把這兩步工作統稱為復測分坑。分坑,可用經緯儀及皮尺進行分坑。
1、工程案例
本人于2009年所負責的其中一項輸電線路工程(220kV輸電線路)工程名稱為:“220kV融安~三江I、II回線路”。本工程施工圖階段勘測外業工作于2009年7月26日開始,至2009年9月19日結束。共完成線路路徑勘測136.34km,本線路沿線地貌主要為丘陵地貌,僅在融安變處為河流階地。本工程多采用掏挖基礎及人工挖孔樁基礎節約了材料、減少了環境的破壞但施工難度較大。
2、輸電線路基礎的施工技術措施
2.1掏挖基礎
該基型分全掏挖和半掏挖兩種,適用無地下水的硬塑粘性土地基。在基坑施工可成型的情況下,開挖基坑時不擾動原狀土,避免大開挖后再填土。基礎承受上拔荷載時,原狀土的內摩擦角和凝聚力得以充分發揮作用。這種基礎型式也顯示了較高的經濟效益和環境效益,根據以往工程的統計,由于各線路地質條件的不同等原因,采用全掏挖基礎比用階梯型基礎節約鋼材和混凝土分別為3%~7%和8%~2O%。掏挖基礎有直柱式和斜插式兩種型式。斜插式掏挖基礎將主柱的坡度設置與塔腿主材坡度相同,減小了基礎水平力產生的偏心彎矩,還可省去地腳螺栓同時也顯示了較高的經濟效益和環境效益,節約了材料、減少了環境的破壞,但施工難度大,受土質條件限制。在輸電線路施工過程中,掏挖基礎給我們施工人員帶來兩個不利的因素:(1)混凝土澆灌后無法進行外觀檢查;(2)如果有缺陷無法進行修補。針對以上不利因素,我們為了保證掏挖基礎施工質量應采取以下施工技術措施:(1)在配料時宜用0.5cm~4cm的連續級配制,或用85%的2cm~4cm石子摻15%的0.5cm~1.Ocm的石子混合使用I(2)為了保證地面處的基礎的土壁被碰撞脫落,應采襯墊塑料布的措施,其襯墊高度約0.5cm,待澆至立柱后拆除;(3)為保證掏挖基礎擴大頭部位的混凝土容易搗固密實,可將其混凝土坍落度選大一級,同時為滿足混凝土和易性要求,在保持水灰比不變的前提下,可以適當調整砂率或增加水泥漿量,當擴大頭澆灌混凝土飽滿且振搗完畢后應注意觀察判斷周邊是否殘存氣體,必要時可以補充砂漿,以填充空隙,立柱部位的混凝土坍落度可小一些;(4)加強混凝土的振搗是保證掏挖基礎混凝土質量的關鍵環節,掏挖基礎應使用插入式振搗器振搗,以提高其強度及密實性;(5)混凝土應采用機械攪拌,如因地形限制,必須采用人工攪拌混凝土時,應嚴格執行“三干四濕”的攪拌方法,確?;炷僚淞习韬途鶆?。
2.2“大開挖”基礎
“大開挖”基礎包含階梯基礎、大板基礎、斜插基礎等,所謂“大開挖”系指基坑開挖的土方量比基礎本身體積要大得多,這類基礎的特點是需要采用模板澆制,成型后的基礎埋置于基坑內并回填土后夯實。階梯型基礎:該基礎是傳統的基礎型式,適用各類地質、各種塔型,其特點是大開挖,采用模板澆制,成型后再回填土,利用土體與混凝土重量抗拔,基礎底板剛性抗壓,不配鋼筋。由于階梯型基礎混凝土量較大,埋置較深,易塌方及有流砂地區難以達到設計深度,因此在此類地區應盡量少用。大板基礎:大板基礎的主要設計特點是:底板大、埋深淺、底板較薄,靠底板雙向配筋承擔由鐵塔上拔、下壓和水平力引起的彎矩和剪力,主柱計算與階梯基礎相同。與階梯基礎相比,埋深淺,易開挖成形,混凝土量能適當降低,但鋼筋量增加較多。與灌注樁相比,在軟弱地基中應用較為廣泛。它施工方便,特別是對于軟、流塑粘性土、粉土及粉細砂等基坑不易成型的塔位。設計時,對底板的高厚比應進行一定的控制(懸臂長度:底板厚
2.3巖石基礎
巖石基礎分為嵌固式基礎及掏挖式基礎,該類基礎適用于覆蓋層較淺或無覆蓋層的強風化巖石地基,上拔穩定,具有較強的抗拔承載能力。巖石基礎施工技術措施與掏挖基礎施工技術措施相同,但值得注意的是:巖石基礎一般用于風化嚴重的巖石地帶,基坑可以采用人工開挖或采用松動爆破的方法進行施工,這將給造成基坑成型尺寸偏大,從而出現混凝土量超灌,造成材料及人工的浪費。為此在進行巖石基礎基坑開挖時應要求施工人員每往下挖1.0m,要進行基坑中心吊中,防止挖偏;在進得松動爆破施工時,必須嚴格控制藥量,嚴禁詞爆破施工破壞基坑周圍巖石的完整性。
2.4灌注樁基礎
輸電線中樁基礎一般分為灌注樁基礎和人工挖孔樁基礎。對于地質條件為流塑、地基持力層較深且基礎作用力較大的耐張塔或直線塔,使用鉆孔灌注樁基礎是設計中廣泛采用的一種方法。它主要靠樁周與土的摩擦力和樁端承載力承擔基礎上拔力和下壓力,施工方便,安全可靠。缺點是施工費用較高施工方便,安全可靠。樁基礎容易出現的質量問題是斷樁,而灌注樁基礎除出現斷樁外,常見的現像還有鉆孔偏斜、糊鉆、縮孔、孔壁坍落、護筒冒水等情況。
2.5巖石錨桿基礎
該基型適用于中等鳳化以上的整體性好的硬質巖。該基礎型式是在巖石中直接鉆孔、插入錨桿,然后灌漿,使錨桿與巖石緊密粘結,充分利用了巖石的強度,從而大大降低了基礎混凝土和鋼材量。但巖石錨桿基礎需逐基鑒定巖石的完整性。
3、輸電線路軟弱地基問題的技術處理措施
輸電線路桿塔所受的各種荷重力作用于基礎,并通過基礎傳遞給周圍的地基,地基的地質情況直接影響輸電線路工程的基礎形式、造價、質量、工期、安全運行等等。在各種地基中,軟弱地基對輸電線路的影響是最明顯的,稍不注意往往造成基礎下沉、桿塔傾斜、甚至倒桿塔等事故,因此在工程建設的各個環節都必須高度重視軟弱地基的問題。軟弱地基桿塔基礎的施工,關鍵是要做好基坑開挖和混凝土澆制過程的排水措施,盡量避免基底原狀土受到擾動。對于軟弱地基處的基礎采用加石塊充填加固的措施,即在最后一層土挖至設計深度時,拋入預先準備的石塊,將石塊夯入土中,至密實為止,并清理被擠出表面的軟土,再鋪上碎石;鋪好混凝土墊層。開挖底面低于地下水位的基坑時,地下水會不斷滲入坑內。如果流入坑內的水不及時排出,土被水泡軟后,會造成坑壁坍塌,地基承載力下降。因此,做好基礎施工過程的排水工作,是軟弱地基基礎施工的基本要求。基坑排水的方法很多,施工時可根據基坑的排水量以及自身的排水設備等情況,確定采用的排水方法。對于泥、水流沙坑,為防止坑壁坍塌,減少流入坑底的水量,可以采用擋土板或沉箱等措施后再行開挖。
4、結語
在基坑的開挖過程中,施工人員要注意現場實際地質與設計所提供的地質資料是否相符。如不相符,要及時向設計、監理部門反映,要求地質代表到現場鑒定處理,不要盲目進行基礎施工。雖然軟弱地基基礎是輸電線路建設的難點,但只要勘測設計、施工、監理人員有高度的責任感,密切配合,科學管理,就一定能使軟弱地基的線路投資得到控制,質量得到保證,并能安全可靠運行。■
參考文獻
[1]張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊,2002,ISBN7-5083-1136-1
關鍵詞:地基基礎工程施工技術方案 模糊數學
An Example Analysis in Engineering Application by Fuzzy Mathematics Evaluation Method
WEI yuqin , TENG yue
(Henan Technical College of Construction, Zhengzhou450007, Henan;
Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100190)
Abstract: Making technical proposal of formwork construction of foundation engineering must take account of load, soil horizon, construction machinery, surroundings, project cost, construction period etc. Fuzzy mathematics theory is employed to determine the fuzzy comprehensive evaluation methods of foundation treatment plan to decide the optimization model used to quantitatively evaluate the foundation treatment plan. Therefore, this thesis aims to research the technical proposal of formwork construction of foundation engineering from the perspective of fuzzy mathematics to more scientifically make the technical proposal of formwork construction of foundation engineering in the future.
Key words: foundation; engineering construction; technical proposal; fuzzy mathematics
根據地基基礎工程施工技術方案優選的三項基本原則:技術分析與經濟分析相結合、定量分析與定性分析相結合、動態分析與靜態分析相結合。通過對地基基礎工程施工技術方案優選指標體系:技術性指標、經濟性指標及環境性指標構成,以及考慮因素的分析;建立了各指標體系的評價體系;指標體系應考慮的因素為:地質條件、結構條件、環境條件、材料供給情況、機械條件、工程費用及工期要求等。建立了地基基礎工程施工技術方案優選模型,運用模糊綜合評價法對地基基礎工程施工技術方案優選。
一 工程概況及工程地質情況
工程場址位于鄭州市東北部,鄭東新區起步區,地貌單元為黃河沖積平原,場地地形基本平坦,無不良地質作用,不存在影響地基穩定性的古河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石及其它人工地下設施等不良地質現象,適宜建筑。本工程主體高80m左右,地上25層,地下2層,主樓為現澆框肢剪力墻結構,群樓為現澆框架剪力墻結構。建筑物基底埋深為現地面下7.0m左右,高層商住樓基礎底面處的平均壓力Pk為500KPa左右,工程地質條件列下表1。
二 地基基礎處理技術方案分析
根據本工程的基礎埋深(天然地面下7.0m)和基礎寬度(按6m考慮),各地塊上的商住樓基礎做在第 (4) 粉質粘土上或第(5)層粉土上,分別按建筑地基基礎規范(GB0007-2002)公式(5.2.4)和公式(5.2.5)計算地(4)、(5)層的fa值,用公式(5.2.5)計算時,取這兩層土的三軸不固結不排水剪切試驗所得的抗剪強度指標;在用公式(5.2.4)計算fa時,對粉質粘土直接采用規范表5.2.4所列承載力修正系數,對于粉土根據工程經驗,對表5.2.4所列承載力修正系數做出適當調整。得該地塊商住樓基礎持力層經深寬度修正后(或公式計算)的地基承載力的征值:
第 (4)層163 kPa第 (5)層221 kPa規范公式(5.2.4)
第(4)、 (5)層268 kPa規范公式(5.2.5)
1 對天然地基利用的評價
由于高度為80m的商住樓基礎底面處的平均壓力500 kPa左右,而該地塊在基礎埋深為7.0m處地基承載力不能滿足要求,因此不能采用天然地基,對高層商住樓周圍的群房高度小于30m,其建筑物的層數變化較大,一般情況下為減少主群樓的差異沉降,主、群樓采用統一的基礎類型較為合適。
2 樁基工程和地基處理分析評價
由于天然地基承載力不能滿足上部荷載的要求,因此需要采用樁基礎或地基處理的方法;場地18.85m以上地層相對軟弱,為黃河新近沉積的稍密狀態的粉土和軟塑、可塑狀態的粉質粘土層,而21.68m以下為密實狀態的粉細砂、細砂層、硬塑~堅硬狀態的粉質粘土層,密實狀態的粉土層,存在良好的樁端持力層。場區內地下水對鋼筋混凝土沒有腐蝕性,且基地埋深以下沒有可液化地層,場地工程地質條件,適宜用樁基礎和地基處理的方法。
場地處在鄭州東區起步區,周圍環境開闊,根據場地地層情況及鄭州市目前已有的樁基礎和地基處理施工手段、施工能力及已有成功實例,結合本工程的荷載要求,可選擇的樁基礎有:靜壓樁、沉管灌注樁、鉆孔灌注樁;可選擇的地基處理方法有:單管高壓旋噴樁和CFG樁等。
由于地基處理能夠充分發揮地基土的潛力,降低工程造價,因此目前越來越多地被建設、設計單位采用;結合地方及建設單位意見,同意采用地基處理方案;針對本工程基底壓力Pk=500kPa左右,場地18.85m以上地層承載能力差,21.68m以下地層穩定、承載力高、壓縮性低,以及周圍環境對施工噪聲、泥漿排放及沉降限制不嚴的特點,對目前施工能力能夠達到Pk=500kPa要求的可能采用的復合地基:單管高壓旋噴樁和CFG樁進行分析論證。
3 復合地基處理方案分析
復合地基設計參數
復合地基處理厚度及承載力計算
針對本工程地基基礎設計等級為甲級,基礎壓力較大,對沉降要求較嚴,地基土第(8)、(10)層土孔隙比大,壓縮性高,承載力低的特點,建議復合地基處理到第(12)層粉細砂層中0.5~1.0m。
按照《建筑地基處理技術規范》“JG79-91”的規定,對高壓旋噴樁復合地基進行驗算,當樁的無側限抗壓強度fcuk=5.0MPa,置換率m=23%時,樁入土深度21.5m,以第(12)層作為持力層,復合地基承載力標準值fspk=447kPa, 復合地基承載力設計值f=560 kPa,可以滿足Pk=500 kPa的要求。
按照《建筑地基處理技術規范》“送審稿”對CFG樁進驗算,當采用C20混凝土,樁入土深度22m,以第(12)層作為持力層,置換率m=10%時,梅花形布樁,樁距3d,復合地基承載力標準值fspk=465kPa, 復合地基承載力設計值f=527 kPa, 可以滿足Pk=500 kPa的要求。
對地基處理效果的預測及存在的問題分析
高壓旋噴樁復合地基:由于理論計算的置換率較大,成樁時容易造成串孔,施工工藝上可以采取跳打,對于第(8)、(10)層灰黑色粉質粘土層,樁身強度低,施工時可以添加合適的外加劑和增加成孔次數,改變成樁噴射壓力,提升速度來處理。
施工經驗:鄭州目前高壓旋噴樁施工工藝較成熟,又有在高層建筑26~28層中應用的工程實例,但與本工程類似的地層、復合地基強度要求大于500 kPa的工程實例不多。
CFG樁復合地基:由于地下水位埋深較淺,地面下1.5m;17.0~20.0m以上地基土層較差,鄭州市區多采用長螺旋鉆孔泵壓灌注成樁工藝施工,容易出現串孔、活門打不開等問題,且會對周圍建筑、道路、地面等產生沉降。
施工經驗:鄭州近兩年在小高層12~13層中應用實例很多,效果較好,20層以上建筑應用實例很少。
從以上地基基礎處理方案分析很難確定哪個是最優方案,更給不出方案的定量分析結果,下面利用模糊優選理論進行選擇。
三 模糊綜合評價法應用分析
下表4給出兩個地基處理方案的主要因素比較
四.結論
通過工程實例證明了模糊綜合評價法的實用性及合理性;影響基礎工程方案選擇的因素很多,既有定量指標又有定性指標,運用模糊優選理論,將定性分析與定量計算有機結合,進行模糊綜合評價優選,充分考慮設計、施工經驗及地方條件,有效減少了主觀因素的影響;實例研究表明,運用模糊優選理論選擇基礎工程方案是一種好的決策方法。
參考文獻
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作者簡介:
魏玉琴(1965--),女,漢族,河南駐馬店人,工學碩士,高級講師,河南建筑職業技術學院督導室主任,研究方向:建筑工程。
【關鍵字】房屋建筑地基基礎施工技術應用
中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:
一、房屋建筑地基質量的施工特點
保證房屋建筑地基質量的基礎是要進行認真、科學的地址勘探工作,其特點如下:
對房屋地基的勘探要客觀、準確
因為我國幅員遼闊,不同地區的地址特點差異十分巨大,比如:同樣是北方,東北主要是軟黏的黑土,而西北沙土更多些。所以針對這種情況,在進行房屋建筑施工前必須對當地的地質特點進行客觀、科學、合理、準確的勘探,并及時記錄真實的勘探結果,確保設計人員能全面了解要施工地區的實際土質條件。
2.對房屋整體施工的設計要科學、合理
設計者要根據當地的特殊地質條件,結合房屋建筑要求,通過精確的計算、分析,合理選擇施工方式、施工步驟和房屋結構,確保高質量房屋建筑的落成。建筑地基的設計工作是建筑整體施工的重要部分,地質勘查人員、設計人員和施工單位必須共同對地基設計的科學性、安全性、合理性做出會商。首先,勘查人員要對具體的地質構造、土壓力做出準確判斷和計算;設計人員根據勘查報告進行具體設計,并有權對勘查報告中的數據進行質疑,要求二次勘查;施工人員在建筑地基具體施工時,可根據具體施工時的進度、狀況隨時要求設計人員對房屋建筑的設計方案進行詳細的反思,對出現的問題共同協調解決。
二、房屋建筑地基基礎工程施工技術的應用
1、地基基礎的選型
基礎是建筑物和地基之間的連接體,基礎把建筑物豎向體系傳來的荷載傳給地基。如果地基的承載力足夠,則基礎的分布方式可與豎向結構的分布方式相同,但由于土質或荷載的原因,需要采用滿鋪的片筏形基礎。片筏基礎有地基接觸面廣的優點,但與獨立基礎相比,它的造價要高,基礎的概念都是把集中荷載分散到地基上,使荷載不超過地基的長期承載能力。如果地基非常軟弱,且建筑物較高的情況下,則需要采用片筏形基礎,多數建筑物的豎向結構墻、柱都可以用各自的基礎分別支承在土地基上。
假設地基承載力不足,屬于軟土地基,必須采取措施對軟弱地基進行處理。軟弱地基系由淤泥質土沖填土、雜填土或其它構成的地基,那么在勘查時應查明軟弱土層的均勻性組成,分布范圍和土質泥沙,根據采用的地基處理方案提供相應參數。在初步計算時最好計算房屋結構的大致重量,假設它均勻的分布在全部面積上,從而得到平均的荷載,可以和地基本身的承載力相比較,如果地基的容許承載力大于4 倍的平均荷載值,則用單獨基礎可能比伐形基礎更經濟。如果地基的容許承載力小于2 倍的平均荷載值,建議采用片筏基礎,如果介于在二者之間,則用樁基。一般情況下采用樁基的情況較多。
2、地基基礎施工技術與措施
當地基土質為淤泥,上層土層又較薄時,應采取避免施工中對淤泥和淤泥土擾動的措施。如果是沖填土、建筑物垃圾廢料,當均勻性和密實度較好時均可利用作為持力層,對于有機質含量較多的生活垃圾和對基礎有侵蝕性的工業度料等雜填土,未經處理不能作為持力層。在選擇地基處理方法時,應綜合工程地質和水文地質條件、建筑物對地基要求,建筑結構類型和基礎型式,周圍環境條件、材料供應情況,施工條件等因素,經過技術經濟指標比較分析后擇優采用。
地基處理時,必須采取有效措施,加強上部結構的剛度和強度,以增加建筑物對地基不均勻變形的適應能力,對已確定的地基處理方法,進行必要的測試,同時為施工質量提供相關依據。地基處理后,建筑地基變形應滿足現行有關規范要求,并在施工期間進行沉降觀測;如果地基上欠固結土、膨脹土,濕陷性黃土,則選用適當的增強填土地基加固措施的施工工藝。
房屋基礎處理方案應根據工程地質和水文地質條件,建筑物型式與功能要求,荷載大小和分布情況,相鄰建筑基礎情況,施工條件和材料供應以及地區抗震裂度等綜合考慮,選擇合理的基礎型式。結合該房屋地基的實際情況,地基較差,荷載較大,為增強建筑物的整體性,減少不均勻沉降,同時滿足地基沉降要求,可以采用樁基或人工處理地基,但人工挖孔樁適用于地下水位較深,而持力層以上無流動性淤泥質土者,因此采取樁基礎作為建筑的基礎比較理想。
三、常見建筑地基施工方法
1、強夯法
在采用強夯法時,首先要進行準確的測量定位。在操作上,應由施工單位試夯,確定夯點布置圖,并逐一測放夯點位置。在進行強夯前,事先要用推土機預壓2 遍,才能保證場地平整,再對場地高程進行測量,夯點布置測量放線控制確定點。如果遇到地下水位較高的情況,則使用降低地下水水位的策略。或在表面鋪設0.5~ 2.0 m厚的砂石墊層或中粗砂,從而有效防止施工設備以及基礎下陷和減小夯實帶來的超孔隙水壓力。
此外,要采用分段施工的方式,堅持以一邊夯向另一邊或以邊緣夯向中央的順序。在處理地基時先夯實一遍,用推土機整平場地,并進行放線定位后即可接著進行下一次夯擊。一般來說,強夯法的加固是順序是:先深后淺,也就是先加固深層土,然后加固中層土,再加固表層土。在夯完一遍后,通常要以低能量再滿夯一遍,假如條件允許,用小型夯錘擊為最佳。另外,在夯擊時必須要按照試驗確定的實驗數據,落錘應保持平衡,保證夯位準確,但是如果夯擊坑內有積水的現象,必須要及時采取措施予以排除。如果夯擊地段含水量過大,先要鋪一層砂石,然后再進行夯擊。每一遍夯擊完成之后,都要用周圍的土或新土將夯擊坑填平,再開始下一遍夯擊。
2、注漿法
當采用注漿法進行施工時,是硅化加固了的土層,通常要保留厚度約為1 m的不加固土層,以防止漿液上冒,必要時還要打灰土層或夯填素土。在一般情況下,灌注時漿液的壓力
應控制在0.2~ 0.4 MPa(始)和0.8~ 1.0MPa(終)的范圍內。對于土的加固程序:一般要堅持自上而下的原則,但是如果越往下土的滲透系數越大,則應改為自下而上。此外,還要經常抽查漿液里的配比和性能指標、孔徑、注漿孔位、孔深注漿的壓力值要求等,并對檢查結果進行審核。除此之外,還要及時在編好號的孔位平面圖上對已注漿孔標記并且注明鉆孔日期。在施工過程中,要特別注意避免出現漏孔的情況,如果出現問題,必須立即停止注漿并查找原因,調整注漿參數。
結語
施工技術的措施直接影響工程質量和成本。在實際施工中應該結合工程的氣候條件、工程結構狀況、工期緊迫程度等因素,采取相應的施工技術對策,才能有效地應對施工問題,保證工程的進度及工程質量。如果不提前做好應急對策,以及制定出合理的施工流程和施工工藝,就會影響工程的質量、進度。合理的施工技術和施工流程是保證工程質量的前提。
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[關鍵詞]地基基層 現代建筑 設計 方法
[中圖分類號] P624 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-1-107-2
隨著我國社會經濟的快速發展,城鎮化進程的不斷推進,城市土地資源也變得越來越緊張。由于土地資源的緊張,城市的高層建筑也越來越多,為了確保高層建筑物的地基穩定性,地基基礎的設計是建筑設計的重要部分。
1地基基礎的勘察方法
(1)在建筑工程施工之前,都要求地質勘察人員對建筑工程現場表面情況以平面構圖的形式表現出來。如即將進行建設的建筑物所處的地形的坐標、地形的形態、地下水的情況等,要取得詳實的勘察結果,如地下水分布情況及對建筑的腐蝕程度等,都要提出相應的解決方案??辈斓讲涣嫉牡刭|,也要進行相應的地質分析,并提出具體可行的不良地質的改良方案。
(2)要完成地震效應評價工作。根據地基設計要求, 需要對地震區域不同類型的地質進行類別劃分,如果抗震設防烈度大于六度(包括六度)時,要劃分場地類型,進行抗震設防烈度評價,恰好是六度時,可不將液化納入分析的范圍。對于乙類的建筑來說,液化判別的標準要按七度的標準來。對于甲類建筑來說,液化判別的標準比較嚴格,要進行液化勘察,并取得液化指數。
(3)對深基坑開挖尚應提供穩定計算和支護設計所需的巖上技術參數,并勘察周圍的建筑分布情況,以及基坑的開挖對周圍建筑產生的影響,做出科學的評價,提供基坑的承載力和變形參數等具體可供參考的數據,保證工程的順利開工。
2建筑地基基礎的設計
房屋建筑的地基基層設計是要綜合考慮工程的地質和水文條件、建筑自身體系和功能要求、負荷能力大小情況、以及相鄰建筑的地基情況、施工技術及施工材料等因素,通過合理的設計,選擇出最為經濟合理、切實可行的地基基礎。
如果地基比較差,為了達到地基強度和沉降的要求,適宜采用樁基礎,或者使用人工處理復合地基。如果天然地基或者人工地基的地基基礎承載力或變形達不到設計的要求,或經過經濟比較采用淺基礎并沒有經濟實惠的優勢時,都應采用樁基礎。
3工程實例
廣州番禺某住宅樓小區擬建3棟15層、5棟18層高層建筑物,其高層建筑物對變形的要求較高,而本建筑場地淺部地基土均為低-中等強度土,承載力較低,不能滿足建筑荷載的要求,因此本工程高層住宅樓建議采用樁基礎。
3.1基礎類型選擇建議
擬建15層、18層高層住宅樓:建議采用預應力管樁或鉆(沖)孔灌注樁,以強風化巖或中~微風化巖作為樁基礎持力層。
預應力砼管樁施工便捷,質量易于保證,但易于受地層條件影響;而鉆(沖)孔灌注樁施工期長,施工質量相對難于控制,對地層適宜性強。故在地層條件許可、樁基承載力可滿足設計要求的同等條件下,應優先選擇預應力砼管樁。
3.2基礎設計及施工建議
(1)預應力砼管樁
在場地南部基巖為中、微風化巖層埋深較大,強風化巖埋深適中,建議采用預應力管樁。為取得較大的單樁承載力,可采用錘擊法施工,樁基礎的持力層應選擇強風化巖層或中、微風化巖頂面,樁長因地段而異。終樁標準應以沉樁的最后3陣貫入度及最后1米的總錘擊數作為控制參數。樁基礎施工前應作試樁,以準確確定單樁承載力。
場地內局部區域由軟弱的淤泥、淤泥質土突變為硬塑狀殘積土層或全~強風化巖,這種“上軟下硬,軟硬突變”的情況,在樁基施工時,要有足夠的重視。由于持力層頂面起伏普遍偏大,沉樁施工不得強打,以防偏樁、斷樁。對于以上區域可采用預鉆孔方式對沉樁的進行導正。而對局部區域樁長偏短、無法達到設計承載力的基樁,亦可采用預鉆孔法控制基樁長度。
(2)鉆(沖)孔灌注樁
在場地北部基巖為混合花崗巖地區,由于中、微風化巖埋深較淺,建議采用嵌巖鉆(沖)孔灌注樁,以連續性較好的中、微風化巖為樁端持力層。
場地內人工填土層呈松散狀,鉆孔施工中易于垮孔,故樁基成孔過程中建議采用鋼護筒護壁,以防垮孔造成地面蹋陷及樁孔壁坍塌。
3.3單樁豎向承載力估算
(1)單樁豎向承載力估算公式
①預應力管樁
目前廣東省內采用的管樁直徑大多數為Φ600以下,相應的豎向承載力設計值為1500~3000KN。當采用強風化砂巖、泥巖作持力層時,根據各土層的平均厚度, 估算各種樁徑管樁的單樁豎向承載力特征值如表1。
②鉆(沖)孔灌注樁
場地北部基巖為混合花崗巖地區,強、中風化巖面埋深較淺,且中風化混合花崗巖分布不連續,不適宜采用預應力管樁,可采用鉆(沖)孔灌注樁,當采用中、微風化混合花崗巖作持力層時,上部第四系覆蓋層的厚度較小,樁的摩阻力可忽略不計;各種樁徑鉆(沖)孔灌注樁的單樁豎向承載力特征值如表2。
建筑地基基層設計要合理的關鍵是上部荷載量要準確、和場地地質巖層情況要了解,上部荷載量的準確性關鍵又在建筑的建構選型上,也就是要求結構計算模型與軟件的計算條件的吻合程度要高;場地地基土分布不均勻時,會對樁基造成不良影響,設計及施工時都應予注意。
參考文獻
關鍵詞: 橋梁樁基礎施工質量成本控制
中圖分類號: F253 文獻標識碼: A
樁基礎是橋梁工程常見的基礎形式,是在土質不良地區修建橋梁時,以下部堅實土層或巖層作為持力層的深基礎方案。按施工方法的不同,樁基礎可分為預制樁和澆筑樁兩大類。目前大型橋梁工程施工現場一般采用現澆低承臺樁基礎。近年來我國大規模經濟建設,橋梁建設事業取得了突飛猛進發展,各項樁基礎工程質量問題堪憂,如不經處理,其后果均會導致樁身強度減弱和壽命縮短,橋梁樁基礎施工成本巨大,在工程項目做好質量的前提下如何做好成本的控制也是一大熱點。因此,做好橋梁樁基礎施工質量控制和成本控制尤為重要。
1、保證橋梁樁基礎的施工質量
1.1完整細致的設計圖紙
在橋梁樁基礎施工時,必須要有一套詳細合理周密、完整可行并且經過審核的施工圖,施工圖紙必須經過設計單位現場考察確定出圖,這就要求甲方積極與設計部門協調溝通,施工單位也要在事先預知的情況下與甲方和設計單位溝通,確保在施工工程中少出變更,采取適當的施工作業方法,并且考慮到以后的相關問題;這樣重復考慮了客觀因素,就使得在以后的施工工程中得意迅速展開工作,并且免去了施工過程中的其他事項,為節省時間和工程造價創造了有利的條件。
1.2良好的施工隊伍和施工組織能力
無論采用何種施工方法施工,都要選擇相應的施工隊伍來完成,這就要看施工隊伍的整體水平,如工作過程中的認真程度,工作的熟練程度,各工種的協調配合,是否有意識等方面,機械設備狀況的好環、設備的適用性、施工管理人員的組織規劃能力,與各部門協調能力,施工過程中運行情況等。在每個橋梁工程樁基礎施工前,均應仔細閱讀地質圖,對不同的地質層,需要采用不同的施工方法和施工機械。根據現場實際情況,施工便道沿路線河岸布置,以便于材料及機械調用,對于設在河道中的臨時工程,需經過充分的調查論證,根據洪水大小及頻率采取相應的加固措施,以便洪水過后盡快恢復生產,減少窩工,降低恢復生產費用。注意在原材料和混凝土等地區有差異條件下提前考慮這些問題。這里面對于不同類型的樁基礎,需要從地質、環境、施工條件、工藝的熟練程度去選擇合適的施工工藝與方法,如果施工方法選擇不當,則很容易造成質量問題。施工組織者積極制定周密細致的工程進度表,積極對各工種和各部門下達適當的勞動定額,充分調動施工隊伍的積極性,盡量控制勞動人員的流失和竄崗。在甲方規定的時間內安全有效的完成各項任務,在此過程中獎勵積極努力的員工,合理懲罰犯重大錯誤的員工及管理人員,節約開支,做到在每個環節控制工程成本。
1.3招投標制度和工程監理及工程材料成本
近幾年,隨著國內外市場經濟形勢的變化,企業面臨著激烈的市場競爭。在工程招投標工作中,業主及其委托的咨詢單位編制標底是以社會平均價格為基礎。因此,企業首先要積極搜集工程造價資料,分析其利潤和成本構成,建立成本評價標準體系。由于橋梁工程施工周期長,施工自然及地質條件復雜,交通運輸困難,施工過程成本變動較大,充分做好事前成本預測、事中成本控制、事后成本核算及分析對控制成本具有積極的作用。健全的招投標制度,規范的運作,合理的中標價格;施工過程中監理大力的監察力度;嚴抓橋梁施工材料和施工工藝優劣,確保橋梁工程管理質量。施工單位的技術主管,駐地監理工程師必須加強對整個樁基礎施工過程的監督,建筑工程材料的選用和做法須符合施工圖和甲方的要求。施工方所采購工程材料是形成工程實體的過程,也是決定橋梁質量的關鍵階段,要提高橋梁工程的質量,就必須狠抓施工方或者建設方所采用的材料。以上都是做好工程和控制工程成本有效的方法。
2、橋梁樁基礎施工項目成本控制的措施
2.1加強物資管理
材料成本占橋梁工程成本的65%-80%,降低材料采購單價是成本管理的重要問題。進場后項目部對大宗材料采用了公開招標,在保證了供貨質量和數量的前提下,降低了總體造價,同時也減少了人為操作帶來的管理漏洞。
加強材料計劃和管理:有些地區由于地形所限,難以征用大片的土地用于儲存材料,所以在施工中根據施工進度及季節,在保證正常生產的條件下,確定最低儲備數量,盡量減少材料庫存量,減少材料資金的占用及保管開支;材料的損耗量,根據公司的經驗數據或定額規定,每月按形成實體的材料消耗加上損耗數量計算各施工班組的理論材料消耗數量,超出數量由施工班組承擔相應的費用。
加強項目資源整合。對于項目通用的一些特種機械設備,如吊車、裝載機、挖掘機等,由項目統一租賃,由項目機械管理人員根據施工人員的作業安排提前調度,大大提高了機械的利用效率,降低施工成本。
2.2勞務費用的控制
勞務費用要遵從效率優先,兼顧公平的原則。根據當地的勞務工資水平,制定合理的勞務工資。對于重要部位的施工,要采用有經驗的長期施工班組,以利于保證工程質量。
2.3加強施工過程中變更索賠資料的收集與上報
1)先算后變,力爭主動變更。分析合同工程量清單各細目單價,充分利用不均衡報價,分析變更可行性,增加單價較高細目的工程數量,減少虧損細目的工程數量。2)抓住合同文件紕漏,收集有利證據。有些地質情況復雜,施工時地質情況發生變化在所難免,如挖孔樁透水及巖層地質變化等,施工中充分挖掘潛力,及時與業主及監理工程師溝通,做好各項記錄并及時簽證。
2)監理工程師特殊指令。監理工程師頒發的與合同文件要求不一致精神,如工期提前與推后、質量要求提高等,也要及時收集相應的文件及成本資料,及時上報索賠文件。
3)抓住個性問題為索賠做準備。共性問題由于涉及費用較大,索賠難度很大,找出典型的個性問題,并收集相關輔資料,及時溝通上報。
4.1加強工程保險索賠力度
橋梁野外施工,自然條件惡劣,有時晴空萬里洪水突如其來,令人措不及防。為此,項目除按合同要求投保工程一切險與第三者責任險、建工團體意外傷害險外,還投保了施工機器、設備保險,雨季洪水來臨后,及時向保險公司報案與溝通,成功的降低了自然災害及安全事故帶來的經濟損失。
4.2安全生產關乎成本
安全第一是項目管理工作的第一要務,安全管理工作的好壞直接影響著工程成本乃至企業的存活。橋梁施工自然條件惡劣,安全生產措施及緊急預案必須完備。為此,項目建立安全生產小組,制定安全生產的具體措施和實施細則,完善安全生產工作標準和安全生產設施,有助于降低企業運作風險。
3、結語
良好的工程質量和合理的工程成本是每個施工企業追逐的目標,它體現工程施工管理中從項目的生命周期開始每一道作業,每一道工序、每一個部門、施工現場每一位操作工,都能參與到成本管理中;同時,強調成本管理的科學性與發揮全員參與改善的主動性相結合,通過成本管理的科學性與全員參與改善的主動性,來達到經營層的要求同項目基層部門的追求的一致性,謀求在最低成本狀態下,在保證達到要求的施工質量前提下經過合理的成本管理和控制,使項目的成本得到了有效管控,使橋梁樁基施工成本成本得到了有效控制。也為施工企業提供了很好的參考意義。
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關鍵詞:灌注樁;基礎工程;專利分析
引言
樁基礎是一種傳統的基礎形式,也是一種應用比較廣泛、發展迅速的基礎形式。樁基礎的優勢突出表現在承載力高、沉降小而均勻、用料較省、機械化程度高而且能夠廣泛適用于各類地層條件。灌注樁作為樁基礎的一種,因其對環境影響小,直徑大、入土深,可更好地發揮樁端土的作用,單樁承載力高,樁身剛度大,群樁效應小,可采用較低的配筋率,不需要搬運吊裝等多種優點而在地基工程中廣泛采用。
1 灌注樁技術在國內外發展現狀
國內,20世紀20年代出現了沉管灌注樁。到了50年代,隨著大型鉆孔機械的發展,出現了鋼筋混凝土或混凝土鉆孔灌注樁,我國的鐵路和公路橋梁大量采用鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁[2]。我國樁基技術的大量開發始于20世紀80年代,經過十幾年實踐,基本形成了適用不同地質和現場條件、不同使用要求和承載力的系列化混凝土預制樁和灌注樁成樁工藝。1994年我國制定頒布了《建筑樁基技術規范》(JGJ94-94),全面系統總結了我國樁基技術設計和施工經驗,列入了混凝土預制樁、灌注樁、鋼樁等的工藝方法要求和不同樁型適用條件。《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范GB50202-2002》規范進一步制定了5類樁的質量驗收標準,標志著我國在樁基技術方面取得了巨大進步[1]。與此同時,鉆孔灌注樁的施工工藝也在不斷的進步,出現了螺旋鉆孔機、鉆孔擴底鉆機,正反循環鉆機及多種異形樁組合工藝等,整體提高了我國鉆孔灌注樁的承載性能和施工水平。
美國在第一次世界大戰前開發了螺旋鉆孔機,當時僅用于鉆孔作業,隨后推廣應用于灌注樁施工[2]。1930年左右,日本出現田木式挖孔樁。醉著鉆孔設備的發展,日本的“加藤”、“三菱”等生產的沖擊鉆,在此基礎上發展了沖擊鉆反復循環鉆。1961年報道了在委內瑞拉Maracaibo大橋橋基利用注漿管對樁基進行注漿的方法。隨后世界上許多國家在樁基礎中應用此項技術,如Parana河橋基、沙特阿拉伯Jeddah-Mecca立交橋橋基等[3]。1983年,第八屆國際土力學與基礎工程會議上,英、德、法等國的代表分別發表了采用灌漿法提高鉆孔灌注樁承載力、減少樁頂沉降的研究論文,此后,工程師們不僅開發出各種各樣的裝置實現灌漿,而且開始探索灌漿與樁徑、樁長之間的關系以及樁端灌漿對側摩阻力的影響等問題[4-6]。
2 灌注樁技術專利申請情況分析
為了了解灌注樁技術在國內外的專利申請與分布狀況,作者依托專利檢索與服務系統,以德溫特世界專利索引數據庫DWPI數據庫作為數據來源,進行全面檢索,截止2015年12月31日,DWPI檢索到5914件與灌注樁技術相關的專利申請,并對其申請量、申請人等信息進行分析。
需要說明的是,由于專利文獻從最初提出申請到公開之間要滿18個月,因此,對于2015年的統計數據可能不完整,不能完全反應這一年的實際申請數量。
2.1 國內外專利申請量總體趨勢分析
國內關于灌注樁的專利申請數量在2005年以前較低,自2005年后專利申請量有了明顯持續的增長。2004年中國引進時速200km高鐵技術,2004年中長期鐵路網規劃后,中國開始進入高速鐵路的大規模建設時期。2008年在全球金融危機的背景下,我國政府出臺了相關經濟政策,其中包括城市基礎設施建設,涵蓋了住宅、寫字樓、交通、水利等大型工程建設項目,極大的激發了國內建筑行業的發展。交通建筑行業蓬勃發展的同時也帶動了相關領域技術的研究和進步,2005年至今灌注樁專利申請量的快速提高也在一定程度上反應出國內建筑行業良好的發展勢頭以及國民知識產權保護意識的提升。
而國外早在1995年就已經呈現較高的專利申請數量,并一直保持平穩增長的態勢。這與國際工程市場行業中房屋建筑業、交通運輸業和電力行業工程需求較為穩定的形勢密不可分。近幾年國外的專利申請量呈現下滑的態勢,這在一定程度上反映出國外灌注樁行業技術逐漸走向成熟,同時考慮到國外的建筑行業已經過了蓬勃發展的時期,發達國家城市化已經基本完成,也可能造成基礎工程領域技術研究進度的放緩(圖1)。
2.2 專利申請人國家分布
在國內外申請人中,中國的專利申請數量排在第一位,日本緊隨其后,在該領域占有巨大優勢,再次是韓國。說明亞洲地區是基礎工程領域尤其是樁基領域的專利申請大國,在灌注樁專利申請領域也占據領先的位置。然而中國是近幾年專利申請量才開始有了快速的提高,個人和企業對于專利核心技術保護的重視,與近幾年國家和地方政府在這方面提供的強有力支持也是分不開的。與此同時,我們也要清晰的認識到,專利申請大國不代表強國。從國際格局看,國際建筑行業技術發展是呈現明顯金字塔形狀,發達國家始終居于金字塔頂端部位,掌握著眾多核心技術,尤其以日韓企業最為明顯。隨著建筑行業全球化的步伐加快,國際建筑行業技術集中,對發展中國家而言,正在提出新的挑戰。中國作為該行業的專利申請大國,也要更加重視技術創新,提高自身的核心競爭力(圖2)。
2.3 主要申請人分析
國內的申請主要由個人申請和工程類企業為主,其中個人申請大都屬于建筑行業的技術人員,通過工程實踐中積累的一些施工經驗申請相關的發明,企業的申請主要集中在幾個大型的樁生產企業,反映了國內的一些生產企業對技術研發和保護的重視,對企業自主研發的核心技術的專利布局開始逐步形成。然而建筑施工類企業專利申請比較分散,在一定程度上反映了國內樁基行業內的生產企業和施工企業側重的不同,施工類企業在灌注樁方面的研發和保護相對薄弱(圖3)。
對國外專利申請人的統計分析可以明顯看出,申請量排名前10位的申請人基本被日本所囊括,其中清水建設、大成建設、大林組和竹中工務店等建筑業巨頭均在前10排行榜上。這些企業經過了多年的技術積累和發展,已經建立了完備的技術體系和施工工藝規范。在日本,施工設計已進入技術競爭領域,以先進的施工技術方案來保證在質量、降低成本、加快進度等方面的優勢已經成為行內共識。因此,日本建筑企業常常在諸多方面擁有自己的技術成果,且非常注重知識產權的保護。由此可見日本建筑企業的施工工藝和技術、公司運作模式等處于國際先進水平,值得我國建筑企業學習(圖4)。
3 結束語
文章從專利技術分析的角度了解灌注樁領域的技術發展及專利布局情況,了解了世界范圍內灌注樁在地基工程領域的發展現狀。我國的建筑行業基本上還處于勞動密集型的階段,要想加快技術創新的步伐,應該從以下幾個方面加強:(1)強化技術創新的意識,加大技術創新投入;(2)重視技術人才,我國的建筑施工企業大部分是從比較低端的建筑勞務隊伍逐步發展起來的,缺乏現代企業的意識,面對未來的市場競爭,建筑施工企業必須樹立人才的觀念;(3)還要進一步提高國內公司、個人申請人的專利保護意識,堅持推進知識產權戰略,尤其重視對核心技術相關專利的保護。
參考文獻
[1]江正榮.地基處理與樁基施工技術的新進展[J].建筑技術,2003,3(34):168-170.
[2]祝世平.全螺旋灌注樁承載特性的研究[D].中南大學,2007.
[3]溪.深厚軟土樁基后注漿技術試驗與研究[D].中南大學,2009.
[4]朱炯.深基坑施工研究綜述[J].彭城職業大學學報,2002,4:22-25.
【關鍵詞】道橋施工;干成孔旋挖樁;施工技術;設備
1 某工程概況
某工程,建筑高層,高度為170米,地表上總共有49層,,屬于典型剪刀墻結構,以樁基礎為全部基礎部分,樁直徑為1500mm、1200mm、1000mm,總共有134根。整個場地基礎平面為38.2mx31.4m,并且呈矩形,而樁之間的最小凈距離為500mm。據勘查資料可得,擬建場地地貌是河岸丘陵斜坡。分布在場地內的地層有砂巖、泥巖以及人工雜填土,厚度均約為500-2000mm。樁基單根開挖約20m左右的深度。而對于設計要求,則需要采用干成孔旋挖技術,中風化砂巖要作為基礎持力層,如果設計要求樁間凈距小于或等于2m時,那么應進行跳樁施工。
2 干成孔旋挖樁施工準備
2.1 跳樁開挖的確定方案
為了避免因樁之間凈距太小而產生的鄰樁被旋挖機械擾動破壞現象,因此應將整個施工場在具體施工中分為A、B兩區,為每一區配置一臺施工所用的鉆機,施工順序應是由左到右。跳挖方式應是在樁凈距小于2米時進行采用。在澆筑混凝土后,等到七天后再進行鄰樁開挖,如下圖:
2.2 推斷開挖深度
根據布置探勘孔的巖層情況、邊坡關系以及樁之間的剛性角關系來推斷預計的每根樁具體開挖深度,并相應制定深度開挖預判表,設計一定的地勘審核,從而避免盲目施工。
2.3 樁端持力層的判斷方法
實地檢查旋挖樁施工中樁端的持力層情況是較為困難的,而施工具體可分為兩種實施方案。其一,先是用鉆挖的小型設備在樁的具置進行鉆挖預探,也就是超前鉆方式。其二,運用地勘探孔、巖心取樣送檢、巖心取樣不送檢三方見證來進行判定。而對于兩種方法的具體采用則要依據持力層的復雜變化程度來進行選用,探孔點以及取樣點的布置要呈間距小于六米的方格網,這是綜合判定方案采用中的規定。如果基礎持力巖層變化較為復雜則應該采用“超前鉆”的方法。
2.4 混凝土配合比
混凝土配合比的具體設計按強度來分,有施工配合比、實驗室配合比、普通混凝土配合比以及水下混凝土配合比,混凝土配合比的詳細區分是滿足混凝土鉆孔樁澆筑的具體要求所在。
2.5 機具準備
配套設備有吊車、裝載機、挖掘機、鉆渣運輸車,每臺鉆機配兩個鋼護筒。鉆孔設備有250型、200型全液壓旋挖鉆機。安全設備有安全帶、安全帽、防水照明燈、防護網等。鋼筋安裝加工設備有電焊機、鋼筋籠成套加工設備等。澆灌混凝土設備有導管、下料斗、運輸混凝土的機車、混凝土拌合站等。試驗檢測設備具體有溫度計、坍落度筒、抗壓強度試模等。材料準備有石子、砂、水泥、鋼筋等,并經由試驗人員對其進行規定內的檢驗,確保原材料質量合格過關。
3 作業條件
施工前對開鉆場地的要求,即保證通電順利、水資源的時刻供應、場外道路通暢、施工場地平整。保持施工場地的平整,應由人工配合以及裝載機進行平整等。對于施工中旋挖鉆機要進行的作業場地,其平整尺寸為10mx10m,具體要用裝載機輪胎進行平整碾壓,而如果地基不好進行作業,那么要進行換填,再用壓路機來進行碾壓,這樣才能保證旋挖鉆機的穩定性。對于危險源進行辨識,是要在施工前來根據不安全因素具體的存在而判定。施工用電應采用三級配電二級保護以及三相五線制系統的方式,接地電阻要小于4歐姆,供電線路末端和始端都要進行重復接電。不能在施工用電中采用一開關控制多臺設備。鉆渣在施工現場應及時清理,以此保證施工現場道路的通暢度。
4 鉆進成孔施工工藝
4.1 工藝流程
(1)施工現場調查。(2)放線測量以及樁位埋設。(3)地面表層土開挖。(4)埋設鋼護筒。(5)樁中心軸檢查。(6)鉆機就位并鉆進。(7)檢查成孔。(8)清孔。(9)鋼筋籠吊放。(10)混凝土導管安放。(11)澆灌混凝土。(12)檢測樁成品。(13)驗收。
4.2 測量定位
首先應該采用全站儀定位樁芯坐標根據現場施工圖以及控制點打入鋼筋頭,引向樁外邊沿以十字交叉法來做好標記。鉆機要與樁圓心坐標進行對齊,然后開始試鉆,校對鉆筒時應該引用外延標記,試鉆深度要保持在1m左右,鉆桿鉆速在試鉆時應該控制在每分鐘15圈,完成試鉆后,設十字架在鉆孔面架上進行鉆孔的再次復合。
4.3 鋼護筒埋設
鋼護筒應采用大于樁徑200m-300m的鋼護筒直徑,鋼護筒壁厚8mm,鋼護筒為3m長度,并高于地面0.3-0.5mm??梢圆捎眯跈C靜壓力的方法安裝鋼護筒,引出十字點進行鋼護筒校對并埋設,周邊應該填筑粘土并夯實,以此來避免護筒底口有粘土的滲漏塌方。
4.4 鉆進成孔
在鉆機進行鉆進時,應該先輕壓,再慢速進行鉆進,放斗過程中要穩,提斗要放慢速度,在鉆進過程中要時刻監測鉆桿在鉆進時的垂直度以及進尺深度。直到鉆進到軟地層時,再加快速度來鉆進,如果鉆進到硬質砂巖時,則要緩慢鉆進。
4.5 清孔
清渣要運用雙底板撈砂鉆斗,第一次清孔是在終孔之后,鋼筋籠安裝前應經過工程師對孔徑垂直度、深渣厚度的檢查,待檢查合格后制作鋼筋籠,并在安裝鋼筋籠之前進行再次清孔。
4.6 制作鋼筋籠以及安裝聲測管
采用分段吊裝來進行鋼筋籠的安裝,單面搭接焊的采用,具體搭接接頭應錯開35d。成品聲測管的采用應固定在安裝的每段鋼筋籠內側。在安裝完聲測管之后,應該立即用注滿清水的檢測方法來監測滲漏情況。
4.7 灌注混凝土
灌注混凝土應采用垂直導管法,具體是300鋼管,配一到二節短管。應在使用導管前進行預拼裝并編號,依此進行接頭抗拉和水密承壓試驗。水壓在水密試驗中應大于孔內水深壓力的1.5倍。導管底標高應控制在實際孔底懸空250-400m。終孔4小時內澆筑混凝土,而且不能夠停頓,隨時在澆筑中測量混凝土高度,埋入混凝土導管的深度應進行準確計算,并保持在2-6m。進行混凝土首批灌注時,控制導管下口至孔底的距離在300mm。樁頂標高應該比設計樁頂標高高0.5-1m。
5 工程成果及效益
該工程在經過精確的前期策劃以及嚴格的工藝質量控制后,順利竣工。通過長期的實踐表明,干成孔旋挖樁施工技術適用于各種巖層的挖掘,同時還極大地降低了基礎工程施工的時間,并避免了深基坑人工開挖的風險。旋挖樁施工技術不僅施工效率高,而且成本低、污染輕、安全度高,隨著經濟發展的不斷提高,建筑業機械化程度也越來越高,而建筑業中的干成孔旋挖樁施工技術因為其自身的特點性能,在挖樁施工中得到了較為廣泛的應用。
參考文獻:
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