時間:2022-02-14 03:42:19
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前言
水泥混凝土路面是我國公路路面主要形式之一,在我國公路網構成中占有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥混凝土路面接縫較多,對超載較為敏感,易發生脫空、唧泥、裂縫等先期病害,從而導致路面的破損。如何治理與預防脫空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的養護,延長公路的使用壽命,改善其通行能力,具有十分重要的意義。筆者參觀了成渝高速公路成都段水泥混凝土路面處治工程的施工過程,結合重慶段二郎和白市驛水泥混凝土路面改造工程試驗路段的施工體會,采用灌漿技術處治原水泥混凝土路面,并對各施工項目進行了檢測,在室內對漿液的配合比進行了對比實驗。目前,灌漿技術已在高速公路上取得了良好的應用效果。
一、水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因
唧泥和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素:內在因素是基層本身的質量、組成以及混凝土面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基(墊)層材料一般都選用穩定類集料,其模量遠小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復作用下,板下基(墊)層將產生累積塑性變形,使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續接觸,于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現微小的空隙,即出現了板下局部脫空,或稱為原始脫空區。同時溫度、濕度的變化,以及板內溫度的非線形分布,引起板向上或向下的翹曲,加速了板與基礎之間的分離,形成板底脫空。脫空的出現又為水的浸入創造了條件,當路面接縫或裂縫養護不及時,雨水從破損處侵入基層,滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細料形成泥漿,并沿面板接縫縫隙處噴濺出來,形成唧泥。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始,惡性循環,最終導致路面的損壞。
二、脫空板確定
2.1脫空板確定方法
脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當重車行過,能感到混凝土板有豎直位移時,或下雨之后,有明顯唧泥現象的板塊,認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強,即便是有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉,如果超過某一限值,即認為存在脫空。我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ073.1-2001)(以下簡稱《規范》)中也明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。
2.2檢測方法
成渝高速公路全線建成通車于1994年,設計板厚24cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點,宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ-100標準軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm,加卸載。副點在橫縫后10cm,無荷載(正常行車方向為前)。將一沉儀置于主點,即測定車的輪隙中間;另一沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進方向右輪測試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復手冊》中規定,凡彎沉值超過0.635mm的,應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況,有關專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的,應確定為面板脫空(詳見規范)。在本實驗路段,采用雙指標控制,即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點-副點)大于0.06mm的,均認為板底可能出現脫空現象。
三、加固機理
在現有混凝土路面設計理論中,我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板,其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時混凝土板是一種準脆性材料,抗壓強度高、抗彎拉性能差。在正常情況下,面板均勻支承時,無論荷載作用位置,應力都較小。而一旦脫空,板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態,板內將產生過大的應力、剪力,混凝土板很快達到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管,施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基(墊)層中,以充填、滲透、擠密等方式,趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據其位置,經人工控制一段時間后,漿液將原來的松散顆粒或裂隙膠結為整體,形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態,恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎,治理病害的目的。
3.1漿液材料基本要求
常用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標準養護7d,其抗壓強度應到5MPa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過稀,干縮性大。在施工中,筆者認為為防止漿體的干縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素,一般流動度越高,可灌性就越好。由于在現行規范中未對此做明確規定,參照預制梁板壓漿施工經驗,采用水泥漿稠度試驗漏斗(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制(詳見《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000附錄G-11)。其中,在室溫條件下,純水的流出時間為8s(室內試驗結果)。表1列出了在標準條件下,不同水灰比、不同材料配比之間的流動度結果及試件強度。從表中可發現水泥凈漿不管摻或不摻減水劑,其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此,可以看出,二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。文獻(1)中提出:對于不摻減水劑的水泥凈漿,其流動度不應小于16s;摻減水劑的漿體可減小到12s;流動度最大應不大于26s。在施工中,筆者認為漿體流動度不宜過小,控制在20-30s之間較好。否則會產生泌水現象。
3.2試驗資料
從表中可看出,在相同水灰比的情況下,流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產生變化。同時,粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強度。在相同條件下,水灰比越大,則漿體的強度會逐漸降低,因此,不宜采用過大的水灰比;根據上述試驗結果,在施工中采用的漿液配比為:水泥﹕粉煤灰﹕水﹕早強劑=1﹕0.5﹕0.7+0.5%。在取得大流動性的前提下,保證了漿液的強度。
漿液流動度及力學實驗指標表1
漿液配合比
(水泥﹕粉煤灰﹕水)
水灰比
流動度
(s)
7天強度
(MPa)
28天強度
(MPa)
1﹕0.0﹕0.4
0.4
96.79
21.58
51.25
1﹕0.5﹕0.7
0.47
85
10.41
23.65
1﹕0.5﹕0.75
0.5
32.53
6.97
1﹕0.7﹕0.8
0.47
79.21
7.96
19.13
1﹕0.7﹕0.9
0.53
21.75
8.08
17.18
1﹕1.0﹕1.0
0.5
47.51
5.93
1﹕0.4+0.5%SN-Ⅱ
0.4
16.4
18.42
42.1
1﹕0.5﹕0.65+0.5%SN-Ⅱ
0.43
42.96
17.10
1﹕0.5﹕0.7+0.5%SN-Ⅱ
0.47
21.99
11.85
27.27
1﹕0.7﹕0.8+0.5%SN-Ⅱ
0.47
32.16
10.55
24.51
1﹕0.7﹕0.8+0.75%SN-Ⅱ
0.47
29.5
10.55
重慶段二郎、白市驛混凝土路面改造工程施工現場(施工圖1)
四、灌漿技術的實施
孔位布設一般為3-5孔,應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致,一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,由遠到近,由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1MPa-4MPa之間,并停留3min-5min,效果較好。
五、灌漿效果評定
灌漿后,應在7d齡期后,再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時,可認為灌漿效果已經達到。成都試驗段灌漿前后彎沉資料見表2(單位:mm)。表2中灌漿前數值均大于控制指標,認為板底出現脫空,需灌漿處治。從檢測資料可看出,原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。
2004年成都試驗段4km處灌漿前后彎沉對照表表2
樁號
灌漿前值
灌漿后值
主點比較
副點比較
主點彎沉
差異彎沉
主點彎沉
差異彎沉
前-后
前-后
4km+478.7
0.34
0.12
0.24
0.04
0.1
0.08
4km+483.7
0.36
0.16
0.18
0.04
0.18
0.12
4km+488.7
0.34
0.08
0.18
0.04
0.16
0.04
4km+513.7
0.34
0.08
0.24
0.02
0.1
0.06
4km+518.7
0.32
0.16
0.2
0.04
0.12
0.12
4km+523.7
0.44
0.18
0.34
0.08
0.1
0.1
4km+583.6
0.42
0.22
0.22
0.02
0.2
0.2
4km+588.6
0.32
0.08
0.18
0.02
0.14
0.06
4km+593.6
0.28
0.06
0.24
0.02
0.04
0.04
4km+598.6
0.36
0.22
0.2
0.02
0.16
0.2
4km+603.6
0.3
0.1
0.2
0.04
0.1
0.06
4km+618.6
0.6
0.38
0.26
0.06
0.34
0.32
4km+623.6
0.3
0.08
0.22
0.08
0.08
4km+628.6
0.3
0.1
0.2
0.06
0.1
0.04
4km+633.6
0.22
0.02
0.16
0.02
0.06
4km+638.6
0.34
0.1
0.22
0.02
0.12
0.08
4km+643.6
0.48
0.16
0.34
0.08
0.14
0.08
正在施工中的成都段11km處混凝土路面灌漿處治現場(施工圖2)
六、經濟效益評價
灌漿處治舊水泥混凝土路面早中期破壞與“換板”相比最大的優點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同,一般介于10—30元/m2左右。“換板”翻修混凝土路面每m2成本一般需120—140元。與后者相比,前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理混凝土路面病害、及時可行的科學養護技術,具有成本低,見效快,操作簡便,對車輛行駛影響小,受自然因素影響小等優點。在公路施工和養護工程中,具有可觀的經濟效益和社會效益。
七、結束語
7.1灌漿技術作為一種新型的加固技術,可廣泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合,具有一定科學性,所以也適用于舊板加罩瀝青面層的加固處治。
7.2大多數破損板本身的質量良好,病害原因主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3-5cm,根據施工經驗,鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統的“換板”處治,在破碎時由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響,可能造成相臨混凝土板塊不同程度的松動或破損,處治一處病害又出現多處新的病害,且只能改善板本身狀態,正是所謂的“治標不治本”,而混凝土板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下,起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。
7.3產生脫空板的原因有:填縫料的失效,水的浸入,基層材料中的細集料。因此,必須加強接縫的養護,及時疏導路面積水,來預防或防治混凝土路面的先期病害。在基(墊)層的施工中,應嚴格控制混合料中的細集料含量。
參考資料
水利電力工程中,混凝土的體積往往較大,因此在施工中難免會出現裂縫,此時就需要進行灌漿技術對其進行修復,嵌縫技術就是一種常見的技術形式,其可以對混凝土裂縫進行修復。沿著裂縫開槽,在槽內嵌入塑性材料或者剛性防水材料等,達到封閉裂縫的效果。常用的塑性材料包括聚氯乙烯膠、塑性油膏等等,剛性的封閉材料則包括聚合水泥砂漿等。混凝土裂縫的灌漿技術則常用環氧灌漿技術,就是將環氧樹脂灌漿材料進行灌注,環氧注漿的材料往往選擇鄰苯二甲酸二丁酯、乙二胺等等。
1.2孔口封閉灌漿技術
該技術是一種自上而下的灌漿技術,也可稱之為循環灌漿技術。孔口封閉灌漿技術適應最大壓力>3MP的帷幕灌漿工程項目,小于其參考值的帷幕工程則需要選擇性應用。利用孔口封閉灌漿技術應注意一下幾個要點,如鉆孔的直徑控制,應<60mm;孔口管道必須進行牢固的嵌入,買入到巖層的深度按照灌漿的壓力所定,最大的灌漿壓力則控制在5MPa以內,最大壓力時嵌入巖層的深度應>2m;灌漿應選擇循環式施工,自上而下的灌注,分階段進行;孔口管道分為多個灌漿段,應盡量選擇較短的分段發方式,壓力增加應盡量快速,段長和相應的灌漿壓力應進行事前試驗;灌漿過程中應經常性的活動灌漿管,回漿管應保證15L/min的回流量,防止灌漿管道出現凝結。
1.3大吸漿灌漿技術
應用中主要是控制灌漿的壓力和流量,通常利用低壓或者自流的方式對裂縫進行灌漿,泥漿流動性降低后在逐步升高壓力,以此增加灌漿量。同時限制灌漿的流量,采用低流量配合壓力,減少灌漿在裂縫中的流動速度,使得泥漿沉淀,灌注量降低后再增加壓力,提高灌漿量,直至完成灌漿。
2水利電力工程大壩施工中灌漿技術的應用
水利電力工程對質量要求較高,在水利電力工程的大壩工程中有多種灌漿技術被應用,但是應根據實際的情況選擇不同的技術措施,不同的灌漿技術也有著不同的作用效果。具體情況如下:
2.1吸漿量較大的灌注措施
在水利電力施工中,大壩的施工需要灌漿作業在很短的時間內完成施工,但是因為地質和限制的因素,使得泥漿不能很快的凝結,此時泥漿沖基礎底部滲出,導致灌漿效果不佳。此時應進行低壓灌漿觀察泥漿的流動情況,選擇逐步增加的方式進行灌漿。也可選擇方法限制吸漿的情況,加速泥漿的流動情況。然后提高泥漿的黏度從而控制流動性,降低泥漿流速而保證凝結。進行灌漿的過程中應考慮對泥漿的組份進行調整,同調節灰水比和外加劑填入的方式來控制泥漿的凝固速度,人為控制泥漿流動性。在水利電力大壩工程的施工中,也可采用灌注間歇砂漿和砂漿的方式來提高灌漿的施工質量,灌漿過程中,灌漿間隔控制在2~6h,最后泥漿凝固后達到一定的強度后,掃孔和復灌等。
2.2漏水通道灌漿
水利電力大壩工程因為受到地質環境的影響,往往存在不可控的問題,施工過程中環境復雜且地質改變的情況時有發生,在施工中容易出現漏水的情況,影響灌漿的質量。針對這個問題應采用一些外部干擾的措施,如爆理,利用爆破方式破壞漏水結構,再在漏水的位置采用灌漿的方式進行控制。但是這樣的處措施往往不能達到工程質量要求。增加了工程成本以及難度。所以在實際的工程中可以采用以下措施進行控制,利用模袋灌漿,一般選擇尼龍和聚丙烯為材料的袋子,進行堵漏并灌漿;利用填充級別的配料,在漏水的地方進行處理,利用大粒徑的砂石進行灌漿;利用雙漿灌漿技術,將水泥漿和速凝劑分別從兩個管道進行灌注,使其進入到混合器,混合后再進入灌注的區域,這樣可以增加防滲漏的效果,對漏水點進行控制。
2.3接縫灌漿技術
水利電力大壩的工程中,壩體填筑的工作是一項重要的施工項目,在施工中其將直接影響到整體質量。壩體建設中首先應合理的規劃工作量,選擇工藝和施工方案使之適應項目需求。對壩體施工的工作量進行分配與組織。灌漿施工也應按照壩體施工的需求進行選擇與實施。根據壩體情況準備建筑材料和場地等,根據作業時間來控制材料質量,避免土料熱量的流失等,提高施工的效率和質量。在水利水電壩體施工中灌漿技術主要是針對接縫處理,是一種主要的技術措施。通常選擇盒式灌漿、騎縫灌漿、重復灌漿等。在施工中3種灌注方式可以進行重復使用,根據不同的灌漿特征以及工程情況配合使用。盒式灌漿因為灌漿的質量較高,回漿管的管路不易阻塞等優勢,在壩體接縫灌漿選擇中被普遍認可。但是系統消耗的管材相對多,其成本使其受到限制。重復式灌漿系統布置方式主要因為不堵塞管道而能進行重復施工。騎縫灌漿管理系統因為其擴散模式的灌漿形式較為流暢,并且壓力分布平均,管路不易阻塞。水利電力大壩的接縫施工通常壓力在0.2MPa左右,在壩體灌漿前應進行分析與計算,保證灌漿的順利開展,必須保接縫灌漿的開張度與泥漿粒徑的比例,理想的開度為1~3mm,在灌漿中應控制開度的擴張。
2 真空灌漿技術在公路工程施工中的技術要點
2.1 作為后張預應力混凝土結構
施工的新技術,真空灌漿技術目前在我國很少應用,主要原因在于缺少相關的技術依據及質量控制水平不足?;诖?,施工企業必須將施工原料與設備進行有機結合,在符合預應力施工質量要求的條件下,采用科學有效的施工方式。在真空灌漿技術施工中,必須確保預應力孔道制作過程的質量及嚴格按照施工要求進行施工原料、機械設備的選用。對整個施工過程進行監督,這是真空灌漿技術實施的主要內容。
2.2 采用真空灌漿技術施工
公路工程施工時,必須選用與之相適應的灌漿材料,這是真空灌漿技術施工的重要條件。將孔道內的空氣利用施工工藝進行 90%以上的排除,在施工過程中,施工企業還必須對水泥漿的水灰比進行有效改善,降低孔道空隙在水泥漿收縮的作用下產生的機率。由此可見,在真空灌漿技術施工中,灌漿材料必須選用和易性好、空隙率低、滲透性小、高強度及耐久性好的材料。
2.3 進行相關施工操作程序的編制
這樣可以為總結提供便利,同時起到規范施工操作的作用,以此達到提高公路施工質量的目的。
3 真空灌漿技術在公路工程施工中的應用
3.1 漿體配比設計
這種性能較高的水泥漿相比其他普通水泥漿,在原材料配比方面就存在著明顯的區別,主要是水灰比低和成分多,這種配比方式主要是為了對水泥漿密實度的增強、對水泥漿性能的改善,進而增加路面的強度及耐久性。選用 70.7×70.7×70.7mm 的鋼模型作為水泥漿試塊,拆模必須在常溫下一天后進行,然后進行試驗室養護。
3.2 真空灌漿施工流程
3.2.1 預應力筋成孔管材
預應力混凝土構件中常常選用的布筋方式有直束、彎曲及 u 型束等,在預應力筋管成孔方面金屬波紋管對小半徑的彎曲及 u 型束的布筋需求不能充分滿足,因此在施工過程中可以選用塑料波紋管這種新型成孔材料。相比金屬波紋管,塑料波紋管強度更高及耐腐蝕性更強,能夠更好地確保路面的質量。
3.2.2 施工準備
公路工程施工前,對施工材料的總量進行檢查確認,確保種類齊全,質量符合施工標準;同時對施工機械設備進行試運行,確保其無損壞,在施工過程中不會對施工進度造成任何影響。在施工前,施工企業必須對施工現場及周圍的環境進行檢測,在充分了解施工具體情況的前提下,確保施工的順利進行。真空試抽:關閉所有的灌漿閥、排氣閥,打開抽真空閥;啟動真空泵抽真空,同時對真空壓力表讀數進行認真觀察,也就是管內的真空度,當管內的真空度維持在一定位置時(壓力盡量低為好),停泵約 1 分鐘時間,當壓力保持不變即可認為孔道能達到并維持真空。
3.2.3 水泥漿攪拌施工
要求水泥漿攪拌前,為使攪拌機內壁達到濕潤的效果,必須在其內部加水進行幾分鐘的空轉,隨后倒凈積水。裝料過程中,必須在攪拌機內先倒入配比符合施工要求的水、水泥、膨脹水泥、粉煤灰,進行2 分鐘的均勻攪拌;然后在攪拌機內倒入減水劑,再進行 3分鐘的攪拌最后出料。水泥漿出料后必須及時進行泵送,同時對用水量進行嚴格控制,如果水過多就會出現水泌出的現象,這種情況的發生將會導致空隙在管道頂端的出現。如水泥漿沒有立即使用則會導致其流動性極大地降低,這種情況下,不能選用加水法對其流動性進行增強。
3.2.4 灌漿施工
真空灌漿施工在公路工程施工中是一項專業性極強的施工方式,首先,在灌漿泵內加入攪拌好的水泥漿,在灌漿泵高壓橡膠管設備的高壓作用下將漿體打出,當打出的水泥漿濃度和灌漿泵內水泥漿的濃度一致時,將灌漿泵關掉,扎牢高壓橡膠管及灌漿管。其次,將灌漿閥關掉同時將真空泵開啟,并進行管道真空抽出作業,灌漿作業要在管道壓強達到-0.06 至-0.09MPa 之間進行。將灌漿泵啟動同時把灌漿閥打開,此時就可以進行灌漿操作,當水泥漿體在空氣濾清器經過時,在排氣閥打開前必須先將真空泵及抽氣閥關掉。最后,對排氣管水泥漿流出的狀況進行觀察,當漿體稠度與灌入的水泥漿稠度差不多一致時,將排氣閥關掉,此時還可以再進行 2 到 5 分鐘的灌漿作業,當管道內產生一定壓力時,將灌漿閥關閉。
3.2.5 清洗
將抽真空管的兩個活接進行拆除,同時將真空泵卸掉;將沾有水泥漿的全部機械部件進行徹底清洗,確保其整潔性。
4 質量控制要點
隨著我國公路事業的高速發展,作為一種新型的加固技術,真空灌漿施工技術在公路工程施工中起著關鍵性的作用。為確保工程施工的整體質量,施工企業必須對施工過程進行質量控制。在灌漿施工過程中,必須對施工材料的質量進行嚴格控制,并與施工要求相符合。在各種材料配制過程中,為確保材料配合比的準確性,在灌漿過程中必須對用水量進行嚴格控制并確保攪拌的均勻性。在灌漿施工中,當出現水泥漿從孔流出現象時,施工企業必須選用合理的方式進行處理,如木塞進行有效處理,木塞拔離必須在 10 分鐘后進行。依據具體公路工程施工的情況對施工工藝操作進行編制,這樣不僅可以規范施工作業工序,還能降低施工工期。在真空灌漿作業結束后,一定時間內必須限制車輛在灌漿路段行駛,并設置明顯的標識,只有在水泥漿強度達到一定強度時,才能允許車輛通行。
1前言
為解決水工建筑物防滲問題,尋求一種經濟且技術先進可靠的防滲方法,在水利工程施工當中,基礎防滲處理是水利工程施工中尤為重要的環節。當基礎土質較差,滲透性較強時,在水流的作用下對基礎的危害很大。結合高壓噴射灌漿技術在甘肅張掖大孤山水電站引水樞紐工程中的應用,通過現場檢測,明顯看出密實度和承載力均遠大于原土體,從而提高和保證了工程質量。
2工藝原理
2.1沖切摻攪作用
高噴技術主要是借助于高壓射流,通過沖擊切割和強烈擾動,使漿液在射流作用范圍內擴散、充填周圍土層,并與土石粒摻混攪合,硬化后形成凝結體,從而改變原地層結構和組成,達到防滲和提高承載力的目的。高噴凝結體是多種因素綜合作用的結果,高壓射流對地層結構的影響范圍,取決于比能值E的大小,其表達式為:
E=(PQ)/(100v)
式中:E——每米旋噴柱耗用的能量(MJ/m);
P——噴射灌漿壓力(MPa);
Q——射流漿量(L/min);
v——提升速度(cm/min)。
E值大,旋噴柱的直徑大,一般選用50~70cm直徑較好,但最終應通過現場高噴試驗確定。
2.2升揚、轉換作用
高噴施工時,水、氣、漿由噴嘴中噴出,壓縮空氣,除能對水或漿液構成外包氣層,使水或漿液射流能透入地層較遠距離并維持較大壓力破碎地層結構外,還可產生升揚作用,將經射流沖擊切削后的土石碎屑和地層中細粒,由孔壁和噴射桿的環狀間隙中升揚帶出孔外,空余部位由漿液替代,同時也起到了轉換作用。
2.3擠壓、滲透作用
高噴射流強度隨射流距離的增加而較快地衰減至射流束末端,雖不能再沖切地層,但對地層仍產生擠壓作用。同時,噴射結束后,靜壓灌漿持續進行,對周圍土體產生滲透作用,不僅可以促使凝結體與周圍土體結合更加密實,還在凝結體外側產生明顯的滲透凝結層,具有較強的防滲性能。
2.4位移握裹作用
地層中較小的塊石,由于噴射能量大,輔以升揚、轉換作用,最終漿液可填滿塊石四周的空隙并將其握裹,遇到大的塊石或在塊石集中區,應降低提升速度,提高比能值。在強大的沖擊震動力作用下,塊石將會產生位移、松動,漿液沿塊石四周空隙或塊石間孔隙滲入。在高壓噴射擠壓、余壓、滲透等綜合作用下,產生握裹凝結作用,形成連續密實的凝結體。
3凝結體的性能
水工建筑物地基防滲采用高噴施工時,要求凝結體具有良好的防滲性和穩定性,而對于其抗壓強度要求不高。凝結體的防滲性能主要取決于地層組成成分和顆粒級配、施工方法、施工工藝以及漿液材料等。高噴形成的凝結體并不很規則,但與地層結合緊密,由于高噴凝結體周圍除了漿皮層外,一般還存在滲透凝結層,有著良好的復合防滲作用,從而進一步提高了凝體的防滲性能。
4高噴凝結體的結構布置形式
為保證高噴防滲墻的連續性,必須要使各孔的凝結體在有效范圍內牢固可靠連接上,為此如何選用結構布置形式和孔與孔的距離則很重要。高噴形成的凝結體的形狀與噴射的形式有關,噴射形式一般有旋噴、擺噴和定噴3種。噴射時若邊提升邊旋轉,則凝結體的形狀為圓柱體(又稱旋噴柱),若邊提升邊擺動,則形成的凝結體的形狀為啞鈴狀,若只提升和定向噴射則可形成板狀(又稱定噴板)。目前在青海及甘肅的西南部地區常用的結構布置形式有:定噴折線式、擺噴對接式和柱擺式等。
5高噴材料
三管法施工時,多用純水泥漿,水泥為42.50或52.50普通硅酸鹽水泥。由于三管法施工,先是高壓氣、水噴射,而后是壓力灌漿,灌漿易被先噴入的水稀釋,所以使用的水灰比不應大于1∶1的濃漿。6機械設備的組成
高噴灌漿技術有單管法、雙管法、三管法。在該工程中采用的是三管法,所用主要設備有XY-2型液壓地質鉆機、GYP-50型高噴臺車、XPB90E型高壓泥漿泵。
7工藝和施工要點
7.1鉆孔
泥漿固壁回轉(或沖擊)鉆進。造孔過程中做好充填堵漏,使孔內泥漿保持正常循環,返出孔外,直至終孔。跟管鉆進,邊鉆進邊跟入套管,直至終孔。鉆進時應注意保證鉆機垂直,偏斜率應≤1%。
7.2下入噴射桿
泥漿固壁的鉆孔可以將噴射桿直接下入孔內,直至孔底。跟管鉆進的鉆孔,有2種情況:一是拔管前在套管內注入密度大的塑性泥漿,注滿后起拔套管,邊起拔邊注入,使漿面長期保持與孔口齊平,直至套管全部拔出,而后再將噴射桿下入孔內直至孔底。二是也可先在套管內下入管壁均勻的PVC塑管,直到套管底部,起護壁作用,而后將套管全部拔出,再將噴射桿下入到管底部。
7.3高噴施工
施工中所用技術參數因使用高噴的方法不同而不同。所用的灌漿壓力不同,提升速度也有差異。對各類地層而言,若使用同一種施工方法則水壓、氣壓、漿壓的變化不大,而提升速度變化,是影響高噴質量的主要因素。一般情況下,確定提升速度應注意下列幾個問題:①因地層而異,在砂層中提升速度可稍快,砂卵(礫)石層中應放慢些,含有大粒徑(40cm以上)塊石或塊石比較集中的地層應更慢。②因分序而異。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相對來講可稍快。③高噴施工中發現孔內返漿量減少時宜放慢提升速度。
8施工工藝
8.1墻置的確定
根據設計要求平整好場地,要求場地內地下無障礙物,對某些作業地基軟、不平整,有可能引起整機翻倒引起事故的地段,一定要采取防范措施,在平整場地上對墻體中心線進行測量定位。
8.2噴墻管理
應控制好掘進速度和灌漿壓力、提升速度,送氣量的大小應使漿液成沸騰狀為宜。灌漿階段漿液不能發生離析和斷漿現象,保證墻體均勻,無夾心層,若發生管道堵塞或因故短暫停機,應迅速搶修。
9工程實例
在張掖大孤山水電站樞紐基礎防滲施工中,所采用的噴灌方法為三管法定向噴射成墻施工。防沖隔墻長為68m,該工程地層為砂礫土,采用凝結體的結構布置形式為柱擺式,成墻深度為30m,墻厚平均為80cm??拙?m,噴射中心有直徑20~30cm的圓柱體。首先用水管、氣管、漿管同軸布設組成噴射桿,桿底部設置有噴嘴,氣、水噴嘴在上,漿液噴嘴在下,高噴時,隨著噴射桿的旋轉和提升,采用高壓水和氣的射流沖擊擾動地層土體,呈翻滾松散狀態,隨后以低壓注入濃漿摻混攪拌,硬化后形成凝結體。此方法高噴質量可滿足設計要求,工效高、造價低,能充分利用原地土體,就地取材,機械化程度高,其工藝參數為:
①噴嘴直徑:2~2.30mm;(外φ5)
②高壓水:10MPa,流量40L/min;
③氣壓:0.70MPa,氣量6m3/min;
④漿壓:0.30MPa,流量80m3/min;
⑤提升速度:15cm/min;
⑥三重管回轉:7r/min;
2大壩的主要灌漿技術
2.1鉆孔施工技術
在大壩的灌漿施工過程中,要將泥漿灌入就必須有灌漿孔,因此對于灌漿孔的要求十分嚴苛。由于灌漿孔是灌漿施工的基礎組成部分,各個灌漿孔的橫截面大小應當保持一致,且要保證各個灌漿孔都是與水平面垂直的正直狀態。
2.2裂縫施工灌漿技術
我國在水利水電施工過程中不斷突破已有技術,學習西方先進技術,引進裂縫施工灌漿技術,并在近幾年運用中結合自身的特點不斷改進,因此該項技術不僅在大壩中得到大量應用,還在大梁的建設、工業廠房的建設、吊車的施工輔助等方面起到作用。
2.3無塞灌漿施工技術
無塞灌漿技術之所以能有效提高施工質量節省施工時間有兩個原因:其一是該項技術能省略等待泥漿凝固的過程;其二是無塞灌漿技術可以防止灌漿過程中出現堵塞現象而引發的施工漏水,避免了施工過程中因為施工不當而造成返工浪費時間,無塞灌漿技術的應用可以提高施工效率,節省施工時間。
3大壩灌漿施工的質量管理措施
3.1內部質量管理
(1)完善內部監督體制。首先就應當對整個施工流程進行監督和控制,各項施工流程應當按照順序進行,各部分要符合施工要求后才能開始施工,對于未達到施工標準的應當進行改制達到標準后再進行施工。其次就是設置監督責任制小組,各小組成員對整個施工環境及人員進行監督與考核,對施工規范程度依次考核。(2)質量的控制和管理。在進行內部質量管理時,除了要對內部質量監督外,還應對質量進行控制和管理,其有效性對工程的質量起著決定性的作用。
3.2外部質量管理
(1)外部監督體制。質量監督單位應加強其監督力度,除了不斷完善監督設備外還應完善各監督人員的配備。質量監督單位應當對已有的監督設備定期檢查,保證設備檢測的準確性,另外對于已經報廢或破損的設備應進行維修或者丟棄,購置新的精確性高的設備。(2)監測人員專業知識。質量監督部門的監測人員應當具備相應的專業知識,這樣才能從多方位監測,因此質量監督部門應當對監測人員進行專業知識和技能的培訓,提高工作人員的監督方法和管理理念,并對培訓的結果定期考核。質量監測人員專業水平的提高,才能更好的對大壩灌漿施工質量進行監測。
3.3質量檢查分析
經過了內部與外部共同質量管理后,大壩的工作人員應當對質量管理監測所得的數據進行采集和考查,對各項數據進行分析,得出的資料與圖表要展開研究和總結,進一步完善和更正施工圖紙。最后的質量檢查分析步驟是必不可少的,在進行質量管理之后必然會有相應的數據產生,這些數據又為整個施工過程帶來新的改變。
1黃姜形態特征
黃姜,學名盾葉薯蕷,也叫火頭根,是薯蕷科薯蕷屬的一種多年生草質藤本作物[1]。地上莖左旋,光滑無毛,有時分枝或葉柄基部兩側微突起或有刺。單葉互生,盾形、三角狀卵形、心形或箭形,葉片厚紙質,兩側裂片圓耳狀或長圓形,兩面光滑無毛,表面綠色,常有不規則的斑塊,葉柄盾狀著生?;▎涡?,雌雄異株少有同株。雄花無梗,常2~6朵簇生,再排列成重穗狀,花序單一或分枝,1~2個簇生于葉腋,通常每簇花僅1~2朵發育,基部常有膜質,苞片3~4枚,花被片6,長1.2~1.5mm,寬0.8~1.0mm,開放時平展,紫紅色,干后黑色,雄蕊6枚,著生于花托的邊緣,花絲極短,與花藥近等長。雌花序與雄花序相近似,雌花具花絲狀退化雄蕊。蒴果三棱形。每棱翅狀,長1.2~2.0cm,寬1.0~1.5cm,干后紫黑色,表面常有白粉;種子通常每室2枚,著生于中軸中部,四周圍有薄膜狀翅?;ㄆ?~8月,果期6~9月。地下根狀莖橫生,近圓柱形,指狀或不規則分枝,直徑1.5~3.0cm;新鮮時外皮棕褐色,粗糙,有明顯皺紋和白色圓點狀根痕。斷面桔黃色,質地細而嫩,干后粉質,維管束明顯。根狀莖薯蕷皂苷配基含量高,最高達16.15%,是合成甾體激素藥物的重要原料[2]。
2人工栽培黃姜地塊和栽培種的選擇
2.1栽培地塊的選擇
人工栽培黃姜地塊,要求土壤疏松、土質肥沃,土層厚度15cm以上、土壤有機質含量1%以上、全氮含量0.1%以上、pH值6~7。栽培黃姜的地塊應具有良好的物理性能,不能過砂過粘或過酸過堿。
栽培黃姜的地塊,應進行深翻細整,并結合整地施足底肥。一般早春種植的,頭年冬整地,整地時,鋪施45~60t/hm2腐熟的農家肥,均勻翻入土中,種植前進行1次深翻細耙;秋末冬初種植的,栽前應深翻,打碎土塊,揀凈石頭、雜草。
2.2栽培種的選擇
作種的黃姜,根狀莖應粗細均勻,生命力強,無病蟲害和損傷,粒度飽滿,無霉變,千粒重達10g以上,需種子45kg/hm2左右,并盡量選用一年生根基做種莖。
3繁殖方法
3.1種子繁殖
黃姜的種子發芽較慢,繁殖倍數高,實用價值較大。播種前需將種子晾曬并將周圍翅殼搓去,用25℃的溫水浸泡12h撈出晾干,然后拌細沙或肥土進行播種。露地育苗方法,播種期一般在3月中旬前后,苗床應選在靠近水源和較肥沃的地塊,施腐熟農家肥60t/hm2左右及黃姜專用肥1500kg/hm2左右,翻耕后作成1m寬的床,床面要平整、綿軟、疏松,苗床作好后,將處理好的種子均勻撒播或開溝撒播上去,種上覆蓋細肥土2~3cm,床面覆蓋作物秸稈,經常噴水,保持土壤處于濕潤狀態,土壤溫度處于20~25℃。播后25~30d后發芽率可達50%~60%,40~50d左右即可出苗,有條件的地方,可先將黃姜種子放在培養皿或營養缽內,置于20~25℃的濕潤條件下發芽,發芽率可達80%~90%,然后播入濕潤、遮蔭的苗床里培育,當年可形成小根狀莖種。
3.2根狀莖繁殖
根狀莖繁殖時將根狀莖掰成5~10cm長的莖段,每段根莖上保留2~3個健狀的潛伏芽。實行起壟種植,播種時間一般在11月至來年3月以前為佳。將選好的種子按25cm×30cm的株行距,開深13cm左右的溝下種,芽向上,覆土6~8cm,保持土壤處于濕潤狀態。待苗長到15cm左右,移栽于大田。
4藤架的搭法與管理
薯蕷的藤架一般可采用竹棍或木條綁縛搭成。山坡或不成行的稀林地,藤架高度宜在1.5m。平川地帶或成行的稀林地,藤架可順行搭成長方體或長弓形,藤架高度宜在1.5m左右。壟作的,可2壟合搭1道藤架;溝植的,可3行搭1道藤架。
薯蕷種植后,應使土壤處于濕潤狀態,干旱季節,應灌幾次水;有條件的地方可結合灌水追施適量速效肥。當黃姜的地上莖攀上藤架到地下根狀莖增生膨大期間,應適時松土,除去雜草,尤其是每次雨過天晴,應待土不粘鋤時進行1次松土,松土深度5~6cm。松土除草時,勿傷藤莖。
5病蟲雜草綜合防治
5.1農業防治
(1)選用無病蟲、無霉變種薯,防治病蟲傳播,保證苗全苗壯。種姜1年為佳,要求大小一致,1kg種子150~200個芽頭,每個芽頭有2~3個芽眼,用種2250~3000kg/hm2。
(2)采用高畦壟作種植,改善土壤通氣性,促進地下根莖生長。按1m寬作壟,壟高20cm,株行距25cm×25cm,每壟種4行,種10.5~13.5萬株/hm2,以冬播為好。
(3)合理輪作倒茬,采用與禾本科作物2年以上輪作倒茬,防災避害。
(4)施用腐熟農家肥,增加土壤有機質,改良土壤,重施磷鉀肥,增強植株抗病性。一般施農家肥30~45t/hm2、磷肥750kg/hm2、鉀肥375kg/hm2、黃姜專用肥1125~1500kg/hm2,以基肥為主。
(5)搭架栽培。當苗高30cm以后,按每平方米4根竹桿搭成”人”字架,促進通風透光和濕氣流動,促進葉片光合作用和根莖生長,能有效提高產量和防病控害。
5.2藥劑防治
(1)土壤消毒。在病害發生嚴重地塊,整地時選用70%甲基托布津、50%多菌靈、50%福美雙4500~6000g/hm2拌細土撒施土中;在酸性土壤中施用石灰消毒,預防土傳病害。防治地下害蟲,采用50%辛硫磷、48%樂斯本乳油2250~3000g/hm2,或3%呋喃丹45kg/hm2,拌細土300~450kg/hm2均勻撒施。
(2)病害防治。在病害發生地塊,當達到防治指標時,選用75%百菌清1000倍液,50%多菌靈、50%溶菌靈、70%托布津或86.2%銅大師500~800倍液,在發病部噴霧或灌根,每株灌50~100mL。
(3)蟲害防治。在葉面害蟲發生地塊,選用55%一遍凈225~300g/hm2、50%辛硫磷1500mL/hm2、20%菊脂農藥450~600mL/hm2或Bt乳劑2250~3000g/hm2對水450~600kg/hm2,在幼蟲3齡始盛期噴霧防治。
5.3化學除草
(1)土壤封閉處理。在黃姜播后苗前,選用50%姜草凈750~900g/hm2、90%禾耐斯600~750g/hm2、50%乙草胺2250~2700g/hm2或72%拉索1500~2250g/hm2,對水900kg/hm2噴霧。
(2)莖葉噴霧。當田間雜草生長在3~5片葉時,選用5%精禾草克、5%旱草枯或10.8%高效蓋草能乳油675~750mL/hm2,對水450kg/hm2作莖葉噴霧。
(3)定向噴霧。對局部地塊多年生惡性雜草,選用74.7%農民樂1500~2250g/hm2或20%克無蹤2250~3000g/hm2,對水450~600kg/hm2定向噴霧,切記不要噴灑在黃姜莖葉上。
施藥后因降雨等原因影響防治效果時,應及時補治;土壤處理除草,要搶雨后天晴,土壤濕時噴藥,施藥后禁止在田間操作和人畜踐踏,以免破壞藥土層影響防除效果。
6根狀種莖的采挖與貯運
薯蕷根狀莖入土較深,采挖比較費力。采挖時,先剪去地上莖,拆除藤架,然后沿兩行正中間開挖20cm深的溝,分別向兩邊小心抱出根狀莖。陜南一般在11月左右采挖。
根狀莖采挖后,應將潛伏芽較多無病蟲的上部莖段連同蘆頭一起截下作種田,晾干水氣貯藏。貯藏的方法是:①地下沙藏:選地下水位低、土質較黏的地方挖深70cm、寬50cm的方坑,坑低和四周鋪1層稻草或麥草,然后1層干砂1層種莖層放在距地面15cm處,上蓋40cm的潮土,作成高出地面的土壟,壟邊開兩條排水溝。②窖藏:將地窖用來蘇兒消毒后,將種莖堆入,堆高40~50cm,窖口留1個通風口。貯藏期間的溫度最好保持在5~7℃范圍內,不宜高于9℃,以免發芽。
長途調用新鮮種莖時,應將種莖與鋸末層放在木箱或較硬的紙箱內,上加蓋封緊。若運輸時間過長,應避免種莖過冷受凍或過熱發芽。
隨著社會的不斷進步,物質文明的極大提高及建筑設計施工技術水平的日臻成熟完善,同時,也因土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾,高層及超高層建(構)筑物越來越多。為了保證建構筑物的正常使用壽命和建(構)筑物的安全性,并為以后的勘察設計施工提供可靠的資料及相應的沉降參數,建(構)筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。
現行規范也規定,高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續生產設施基礎、動力設備基礎、滑坡監測等均要進行沉降觀測。
特別在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測加強過程監控,指導合理的施工工序,預防在施工過程中出現不均勻沉降,及時反饋信息為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料,避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫,造成巨大的經濟損失。
根據本人在高層建筑施工過程中沉降觀測的應用,在此對高層建筑施工過程中沉降觀測工作淺談管窺之見。
一、沉降觀測的基本要求
1、儀器設備、人員素質的要求
根據沉降觀測精度要求高的特點,為能精確地反映出建構筑物在不斷加荷作下的沉降情況,一般規定測量的誤差應小于變形值的1/10——1/20,為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1或S05級),水準尺也應使用受環境及溫差變化影肉小的高精度銦合金水準尺。在不具備銦合金水準尺的情況下,使用一般塔尺盡量使用第一段標尺。
人員素質的要求,必須接受專業學習及技能培訓,熟練掌握儀器的操作規程,熟悉測量理論能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序,對實施過程中出現的問題能夠會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算,做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務
2、觀測時間的要求
建構筑物的沉降觀測對時間有嚴格的限制條件,特別是首次觀測必須按時進行,否則沉降觀測得不到原始數據,而是整個觀測得不到完整的觀測意義。其他各階段的復測,根據工程進展情況必須定時進行,不得漏測或補測。只有這樣,才能得到準確的沉降情況或規律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期,一般高層建筑物的沉降觀測按一定的時間段為一觀測周期(如:次/30天)或按建筑物的加荷情況每升高一層(或數層)為一觀測周期,無論采取何種方式都必須按施測方案中規定的觀測周期準時進行。
3、觀測點的要求
為了能夠反映出建構筑物的準確沉降情況,沉降觀測點要埋設在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫向要對稱,且相鄰點之間間距以15——30米為宜,均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下,建筑物設計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。
再就是,埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求,特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點,不能連續觀測而失去觀測意義。
4、沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則
所謂“五定”,即通常所說的沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點,點位要穩定;所用儀器、設備要穩定;觀測人員要穩定;觀測時的環境條件基本一致;觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性,使所測的結果具有統一的趨向性,保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致,使所觀測的沉降量更真實。
5、施測要求
儀器、設備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標進行檢測校正,必要時經計量單位予以鑒定。連續使用3——6個月重新對所用儀器、設備進行檢校。
在觀測過程中,操作人員要相互配合,工作協調一致,認真仔細,做到步步有校核。
6、沉降觀測精度的要求
根據建筑物的特性和建設、設計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。再未有特除要求情況下,一般性的高層建構筑物施工過程中,采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。我們在河北省交通培訓中心工程施工過程中就采用二等水測量的觀測方法。
各項觀測指標要求如下:
(1)往返較差、附和或環線閉合差:h=∑a-∑b≤l√n—,表示測站數。(或h=∑a-∑b≤1.0√L—,L表示觀測路線距離)
(2)前后視距:≤30m
(3)前后視距差:≤1.0m
(4)前后視距累積差≤3.0m
(5)沉降觀測點相對于后視點的高差容差:≤1.0mm
(6)水準儀的精度不低于N2級別
7、沉降觀測成果整理及計算要求
原始數據要真實可靠,記錄計算要符合施工測量規范的要求,依據正確,嚴謹有序,步步校核,結果有效的原則進行成果整理及計算。
二、具體施測程序及步驟
1、建立水準控制網
根據工程的特點布局、現場的環境條件制訂測量施測方案,由建設單位提供的水準控制點(或城市精密導線點)根據工程的測量施測方案和布網原則的要求建立水準控制網。要求:
(1)一般高層建筑物周圍要布置三個以上水準點,水準點的間距不大于100米。
(2)在場區內任何地方架設儀器至少后視到兩個水準點,并且場區內各水準點構成閉合圖形,以便閉合檢校。
(3)各水準點要設在建筑物開挖、地面沉降和震動區范圍之外,水準點的埋深要符合二等水準測量的要求(大于1.5米)
根據工程特點,建立合理的水準控制網,與基準點聯測,平差計算出各水準點的高程。
2、建立固定的觀測路線
由場區水準控制網,依據沉降觀測點的埋設要求或圖紙設計的沉降觀測點布點圖,確定沉降觀測點的位置。在控制點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線,并在架設儀器站點與轉點處作好標記樁,保證各次觀測均沿統一路線。
3、沉降觀測
根據編制的工程施測方案及確定的觀測周期,首次觀測應在觀測點安穩固后及時進行。一般高層建筑物有一或數層地下結構,首次觀測應自基礎開始,在基礎的縱橫軸線上(基礎局邊)按設計好的位置埋設沉降觀測點(臨時的),等臨時觀測點穩固好,進行首次觀測。
首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎,其精度要求非常高,施測時一般用N2或N3級精密水準儀。并且要求每個觀測點首次高程應在同期觀測兩次后決定。
隨著結構每升高一層,臨時觀測點移上一層并進行觀測直到十0.00再按規定埋設永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設于十500mm)。然后每施工一層就復測一次,直至竣工。
4、將各次觀測記錄整理檢查無誤后,進行平差計算,求出各次每個觀測點的高程值。從而確定出沉降量。
某個觀測點的每周期沉降量:c=Hh,I—Hn,I-1.
N表示某個觀測點,I表示觀測周期數(I=1,2,3……)且H1=H0
累計沉降量:C=∑c(n),n表示觀測點號。
5、統計表匯總
(1)、根據各觀測周期平差計算的沉降量,列統計表,進行匯總。
(2)、繪制各觀測點的下沉曲線
首先建立下沉曲線坐標,橫坐標為時間坐標,縱坐標上半部為荷載值,下半部為各沉降觀測周期的沉降量。
將統計表中各觀測點對應的觀測周期所測得沉降量畫于坐標中,并將相應的荷載值也畫于坐標中,連線,就得到對應于荷載值的沉降曲線。
(3)根據沉降量統計表和沉降曲線圖,我們可以預測建筑物的沉降趨勢,將建筑物的沉降情況及時的反饋到有關主管部門,正確地指導施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。
利用沉降曲線還可計算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度:q=│Cm-Cn│/Lmn,Cm,Cn分別為m,n點的總沉降量,Lmn為m,n點的距離。
對沉降觀測的成果分析,我們還可以找出同一地區類似結構形式建筑物影響其沉降的主要因素,指導施工單位編好施工組織設計正確指導施工大有裨益,同樣也為勘察設計單位提供寶貴的一手資料,設計出更完善的施工圖紙。
6.觀測中的注意事項:
(1)嚴格按測量規范的要求施測。
(2)前后視觀測最好用同一水平尺。
(3)各次觀測必須按照固定的觀測路線進行。
(4)觀測時要避免陽光直射,且各觀測環境基本一致。
(5)成像清晰、穩定時再讀數。
(6)隨時觀測,隨時檢核計算,觀測時要—氣阿成。
(7)在雨季前后要聯測,檢查水準點的標高是否有變動。
(8)將各次所觀測沉降情況及時反饋有關部門,當建筑物每天(24h)連續沉降量超過1mm時應停止施工,會同有關部門采取應急措施。
三、探討的兩個問題
(1)確定建筑物沉降觀測精度的合理性。由于現行規范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明朗,這對施工單位在建筑物沉降觀測精度選擇隨意性較大,但是精度的高低直接關系到沉降觀測成敗。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低,要合理適宜,適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費也要保證觀測結果的準確性。這樣,本人認為一般高層及重要的建(構)筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設備(高級水準儀、銦合金尺等)在±0.00以上部分按二等以上水準測量方法,采用放大率倍數較大的S2或S3水準儀進行觀測,也可以測出較理想的結果。
(2)在沉降觀測過程中,沉降量與時問關系曲線不是單邊下行光滑曲線,而是起伏狀現象。這就分析原因,進行修正。
①第二次觀測出現回升,而以后各次觀測又逐漸下降。可能是首次觀測精過低,若回升超過5mm時,第一次觀測作廢,若回升5mm內,第二次與第一次調整標高一致。
②曲線在某點突然回升。
原因:水準點或觀測點被碰動所致且水準點碰動后標高低于碰前標高,觀測點碰后高于碰前。
處理措施:取相鄰另一觀測點的相同期間沉降量作為被碰觀測點之沉降量。
若使刃腳比它相應于管子外徑應有的尺寸稍大一點,就有可能降低管外壁摩阻力。這樣能使上層不直接壓在管體上。只要土層足夠堅硬,這種方法就會取到預期的效果。而如果向管子和土層之間形成的空隙內壓人支承介質,這種方法的效力更可以大大提高,并能維持一定的時間,從而足以頂進一段相當長的管路,再則,支承介質在起支承作用的同時,也可以作為劑起到減少摩阻力的作用。
對支承一介質的要求
對支承一介質的要求,可以根據摩擦定律推算出來。
摩擦定律概要
除了不在這里討論的滾動摩擦之外,可將摩擦區分為:
a)粘附摩擦(與靜摩擦相同);
b)滑動摩擦。
在粘附摩擦和滑動摩擦的情況下都存在如下的關系:
T=N·μ
式中
N——法向力;
T——切向力;
μ——摩擦系數;
摩擦系數μ是一個材料常數,與滑動面和滑動物體的表面性質有關,而卻不以接觸面積F的大小為轉移。
無量鋼系數μ在粘附摩擦的情況下,一般大于滑動摩擦時的數值,因為在粘附摩擦的情況下,表面會由于經常存在的不平度而被“楔緊”。
滑動摩擦又可分為:
b1)干摩擦;
b2)液體摩擦。
在干摩擦時,滑動體和滑動面直接接觸,在液體摩擦的情況下,滑動體和滑動面則被介質隔開
在滑動摩擦的情況下?;瑒芋w和滑動面之間存在相對速度。
在干滑動摩擦的情況下,摩擦系數μ與相對速度υ無關。
在液體滑動摩擦的情況下,視在摩擦系數μ則相隨滑動體和滑動面之間液體的流動阻力而變化。流動阻力則取決于液體的運動粘滯度和流動速度。根據流體動力學可知,流動阻力與流動速度的平方成正比。
在兩個互相接觸的物體之間,起作用的是一個比壓:
P=N/F
在液體摩擦的情況下,作用在液體上的是一個流動壓力:
p’=f(υ2)
若p=p’,物體和介質便處于平衡狀態。這時運動的物體就“漂浮”在滑動面上。
如p>p’,介質便會從運動物體和滑動面之間的縫隙中逐漸被擠壓出去,直到液體摩擦轉變為干滑動摩擦為止。液體摩擦的前提在于,無論物體和滑動面都必須是不透水的。如果介質能夠滲人物體或滑動面,而又不以同樣的數量給予補充,那么液體摩擦就會變成干摩擦。
從摩擦定律得出的結論.
按照摩擦定律來考慮,對于頂管施工可以得出完全明確的結論如下:
a)為了保持較小的推頂力,干摩擦須以盡可能小的摩擦系數μ為前提。管子表面的光滑,能使摩擦系數降低。管子表面的機械加工和涂抹減摩劑,同樣都能起到減小μ值的作用。
b)在干摩擦的情況下,管子表面在推頂過程中會被周圍上層磨毛,因而使摩擦系數增大。所以在項管距離較大時,一般多采取液體摩擦的方式。
C)液體摩擦須以管子和土層之間存在介質為前提,也就是說,須將介質壓人其間。
d)介質必須保持一定的厚度方能有效。
e)管子和土層間必須存在一定的空隙,也就是說,要留出一定的空隙,以便在壓人介質后能夠形成所需厚度的一個液體層。
f)管子和土層之間充滿介質的空隙,在整個推頂過程中必須保持不變。要作到這一點,介質必須能夠阻止土層落到管壁上,亦即介質必須承受著各種具體條件下起作用的上壓力來托住土層。因此,在介質中必須經常保持相當于土應力的液壓。這樣,介質同時也起著支承介質的作用。交承壓力的反作用力則由頂進管來承受。
g)為了形成管子和土層之間所需的空隙,刃腳直徑的取值最好稍大于頂進管直徑。
h)對粘性很小的土壤來說,推頂時在刃腳周圍產生的松散地帶便能形成管子和土層之間所需的空隙,因而不需要刃腳直徑大于管徑。
i)上層和管子之間既已形成空隙,就必須在土層落到管體一上以及土壓力上升達到全值之前將支承-介質充入其中。事后再來克服土壓力將土層從管壁上推開是不可能的。一旦周圍土壤的某些顆粒接觸管壁并被土層壓附在管壁上,立即便會發生于摩擦,即使隨后壓人介質,情況仍然如此。
k)可以把頂進管看作是不透水的。管子接頭在整個推頂過程中應保持密閉。
l)土層總是多少有些透水的。因此,支承一介質必須起到的另一作用,即在于封閉管子周圍土層的空隙,以便在土層中造成一個不透水的環形地帶,從而阻止支承-介質滲入土層。
m)為了能夠封閉土層的空隙而又不致流失到土層中去,支承-介質必須具有足夠高的運動粘滯度。
n)為了取得盡可能小的視在摩擦系數μ,又需要支承-介質的運動粘滯度較低一些。
o)支承-介質不得對頂進管材料(鋼、鋼筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土)和接頭材料(鋼和橡膠)造成侵蝕。
P)支承-介質不得污染地下水。
膨潤土礦物懸浮液能夠最充分地滿足對支承-介質提出的一切要求。
作為支撐-介質的膨潤土
1890年,美國的福特·本頓首先發現了膨潤上。它的主要成分和對于它作為支承一介質的性能起著決定作用的,乃是其中叫作蒙脫土的一種粘土礦物,這種礦物以其位于法國南方的蒙脫英里翁礦床而得名。在德意志聯邦共和國的巴伐利亞,則有著大約一千萬年前作為風化產物形成的一些酸性火山質玻璃凝灰巖礦可供這方面的應用。
蒙脫土是一種層狀結構的結晶氫化硅酸鋁。硅酸鹽多層體是一種三層結構,其中包括一層SiO4四面體、一層氫氧化鋁八面體和一層SiO4四面體。蒙脫土晶體即由許多這樣的硅酸鹽疊層組成。蒙脫土晶體遇水膨脹,與此同時水分子便滲入各個疊層之間。于是兩個蒙脫土疊層之間的距離就加大了一倍。晶體內部膨脹現象的原因,則在于疊層內部電荷分布的不均勻。
我們可以設想,在靜止下來的膨潤上懸浮液中,薄片狀的蒙脫上微粒形成一種紙牌房子式的結構,其中這些微粒以它們的角隅和棱緣彼此接觸或互相支撐。一旦靜止狀態被擾亂,例如由于攪拌、振動或泵送等等,于是大多數的“紙牌房子”坍塌下來,因而在靜止狀態下凝結起來的懸浮液就會變成溶膠。當這種溶膠再次靜止下來,薄片狀的蒙脫上微粒又會彼此搭在一起形成紙牌房子式的結構,于是溶膠重新凝固。懸浮液每當靜止便結成凝膠,一旦運動起來又變成溶膠,這種從靜止狀態到運動狀態以及從運動狀態又回到靜止狀態的結構交替,可以永無止境地重復下去,這樣的特性便叫作觸變性。
作為頂管施工中的支撐-介質,膨潤土的重要特點即在于它的膨脹性能。這一點須取決于薄片狀蒙脫俄土微粒的大小和數量。
膨潤土主要有兩類,即鈣膨潤土和鈉膨潤土上。
它們的區別在于起決定作用的蒙脫土是鈣蒙脫上還是鈉蒙脫土。
在膨潤土含量相同情況下,鈉膨潤土懸浮液中所含極薄的硅酸鹽疊層片的數量,約為鈣膨潤上懸浮液中所含數量的15到20倍。由于這種極薄的硅酸鹽疊層片的數量大得多,便有利于蒙脫土微粒形成紙牌房子式的結構,因而亦有利于提高懸浮液的膨脹性能,這樣既可改善懸浮液在溶膠狀態下的流動性,也能改善懸浮液在凝膠狀態下的固結性。所以鈉膨潤土比鈣膨潤土更適用于頂管施工。
而巴伐利亞礦層卻只含有膨脹性能較差的鈣膨潤土。
但鈣蒙脫土有一個特性,亦即其中化合的鈣離子可以用鈉離子來置換。通過這樣的離子交換,鈣膨潤土的性能會有很大的變化,從而被賦予鈉膨潤上的優良特性。
由于銷膨潤土和通過鈉離子置換而活化的鈣膨潤土——也叫作活性膨潤土——能夠最大程度地滿足頂管施工中提出的要求,因而下面的討論便以這兩種膨潤土為基礎。
化學分析表明,膨潤土中大約有56%的二氧化硅和20%的氧化鋁,二者共同構成了蒙脫土上晶體的基本物質。與此相對應,礦物組成中也有75%的蒙脫土。篩分析也很值得注意,根據篩分析,膨潤土中粒徑小于0.025毫米的占55%。
膨潤土加水攪拌即成懸浮液,這里對水質的要求和拌制混凝土時一樣。判斷膨潤土懸浮液是否適于用作支承一介質的標準在于它的物理特性。而對后者起決定作用的,主要是懸浮液中的膨潤土含量。表2中按照每立方米制成懸浮液中含有30、40、60和80公斤膨潤上的四種情況,分別列出了各種懸浮液的主要參數。
首先從容重的數據中可以看出,膨潤土含量對容重的影響不大。在我們所考察的試樣上,容重大致變化于1020到1050公斤/米3之間,因此只是稍高于純水的容重。所以膨潤土懸浮液也可以在水下頂管施工中用作支承介質,無需顧慮懸浮液因容重不同而流失,故而對膨潤土懸浮液來說,容重并不是一個重要的判斷標準。
反之,流變極限測量結果都表明,無論在運動狀態或是靜置狀態下,懸浮液中的膨潤土含量都對流變極限有很大的影響。正如事先的考慮所預見到的,流限在運動狀態下達到了下限值。觀察表2可以看出,膨潤上含量從每立方米30公斤增加到60公斤時,亦即在膨潤上含量增大一倍的情況下,運動流限從22.4克(力)/厘米2上升到204克(力)/厘米2,因此也就是提高到大約9倍,當膨潤土含量從40公斤/米3增加到80公斤/米3時,同樣也是在增大一倍的情況下,可以看到大致相同的比率。這時運動流限從44.6克(力)/厘米2上升到439克(力)/厘米2,亦即增大到10倍左右。
靜置一分鐘后的比率也類似于流動狀態下的情況。在這種條件下,當膨潤土含量從30公斤/米3增加到60公斤/米3時,流限從42.8克(力)/厘米2提高到320克(力)/厘米2,即增大到7.5倍。當膨潤土含量從40公斤/米3增加到80公斤/米3時,流限則以100:696—1:7的比例提高。
最后,在靜置24小時的情況下,當膨潤上含量從30公斤/米3增加到60公斤/米3時,流限比率為198:1265一1:6,80公斤/米3含量的相應數值則限于現有的測量技術條件而無法測出。
因此得出的結論是,膨潤土含量增加一倍,可使膨潤上懸浮液的支承作用提高到7至10倍。但是這也意味著,若膨潤土含量減少1/2,支承作用就可能降低到1/10。所以,確定懸浮液中的膨潤上含量,便有著如此重大的意義。
得到的另一個結論是,在從運動狀態過渡到靜止狀態時,流限的增大須取決于懸浮液中的膨潤土含量。
在每立方米懸浮液中含30公斤膨潤土的情況下。靜置1分鐘后的流限以42.8:22.4=1.9:1的比率增大。在膨潤土含量為40公斤/米3的情況下,靜置1分鐘后的增大比率已達100:44.6=2.2:1。然而在膨潤土含量為60公斤/米3情況下,這一比值卻降低到320:204=1.6:1,以及在膨潤土含量為80公斤/米3的情況下,比率仍為696:439=1.6:1。
靜置24小時后的流限與運動狀態下的比率,在懸浮液中的膨潤上含量為30公斤/米3時是22.4:198=1:8.8,在40公斤/米3的情況下是44.6:584=1:13.3,在60公斤/米3的情況下是204:1265=1:6.2,而對于80公斤/米3的含量,則已無法取得測量值。
在將膨潤上懸浮液用作支承-介質的情況下,靜止狀態的流限值與運動狀態的流限同樣具有重要意義:
靜止狀態下的流限值決定著懸浮液是否適于用作支承介質,運動狀態下的流限值則決定著懸浮液是否適于用作介質。
當運動流限與靜止流限之比為1:6到1:10(最大1:15)時。膨潤上懸浮液便完全能滿足這兩個方面的要求。
流限值適用于膨脹過程業已最后完結的懸浮液。這種膨脹過程的性質,在于水已滲入了構成蒙脫土晶體的硅酸鹽疊片的晶層中。致使層間距離增大起來。水對微小蒙脫土晶體的滲透過程以及水滲入更小得多的晶層之中都需要時間。這就是膨脹時間,攪拌越充分.膨脹時間就越短,否則在水和膨潤土的混合料未獲充分攪拌的情況下,膨脹時間就會延長許多倍。攪拌取得良好效果的前提,是要有足夠長的攪拌時間,至少要有半個小時,有時甚至可能需要若干小時。另一個前提是要求膨潤土不留余渣地充分溶解在水中,盡可能使每一個膨潤土顆粒都被水包圍著。最后,在攪拌時不要讓空氣進入水和膨潤土的混合料中,因為空氣會妨礙水滲入蒙脫土晶體。再則,膨脹時間也會受到混合料溫度的影響。高溫(夏季溫度)可使膨脹時間縮短,低溫(冬季溫度)則使膨脹時間延長。當溫度低于零度時,膨脹過程即告中止,但混合料并不會遭到破壞。解凍后膨脹過程又會重新繼續下去,在這種情況下,須將凍結的時間計入膨脹時間之內。
在攪拌效果良好的情況下,攪拌過程結束后即已能夠達到80%左右的最終流限,而在攪拌效果不良的情況下,這一比值則降低到大約35%。由此可見,在攪拌效果良好和高溫條件下,經過5個小時的膨脹時間后即已達到最終流限。反之,在攪拌效果不良和低溫條件下,則需要24小時方能達到最終流限。
對于膨脹過程是否已經結束,需要仔細地進行觀察,因為膨脹不充分的懸浮液一方面起不到支承作用,另方面也會由于隨后的膨脹而引起膨潤土管路的堵塞,并且引起頂進管與周圍土層之間表觀摩擦系數的上升,從而可能導致提高頂進阻力。
對充分膨脹的膨潤上懸浮液來說,流限在靜止狀態下可達到上限值。如懸浮液變為運動狀態,例如由于搖動、振動或泵送等等,立刻又出現流限的下限值,這便是流動狀態下的流限,或者也可以說是運動流限。一且再次靜止下來,流限又會升高,經過一定時間之后再次達到其上限值。
懸浮液經每次靜止之后都可以達到流限的上限值。然而在達到最終流限之前,如果懸浮液又變為運動狀態,那么流限的升高過程便也可能中斷。
蒙脫土微粒在紙牌房子式結構上的變化,用我們的肉眼是看不見的,但卻可以通過流限的變化測量出來,因此一種懸浮液的觸變性也是可以為我們的感官所覺察的,而這種觸變性作為懸浮波物相任意多次的轉變,我們可以將它表示為
凝膠溶膠
膨潤土懸浮液在疏松土層中的應用
在無粘性的疏松土層中以及在粘性很小的土壤中,例如在砂礫土中,若不采取其它輔助措施,土層由于本身極不穩定,以致在刃腳推進之后立刻就會坍落在管壁上。所以對這類土壤來說,膨潤土懸浮液的支承作用尤其具有重要意義。為了起到這種支承作用,先決條件是要盡可能準確地掌握膨潤土懸浮液在砂礫上中的特性。膨潤上懸浮液將滲入土層的孔隙內,充滿孔隙,并繼續在其中流動。流速取決于孔隙的橫斷面與懸浮液的流變特性,同時也取決于壓漿壓力。因此為了在同樣的壓漿壓力下達到相同的滲入深度,在孔隙橫斷面很小的細粒土層中便需要低流限的懸浮液,面孔隙橫斷面較大的粒粒土層則需要高流限的懸浮液。在克服流動阻力的過程中,壓漿壓力隨著滲人深度的增加而成比例地衰減,所以相應每一種壓漿壓力,都有一個完全確定的滲人深度。
為了便于了解滲入過程,可以把上層看作是一條條許多毛細管的總和。圖7顯示了一條圓形橫斷面的毛細管中的流動過程。
這樣的一條毛細管必然會對其中穿流的流動介質、在這里即是對膨潤上懸浮液產生一個阻力W。
W=τ·U·l=τ·2·r·π·l
為了克服這一阻力便需要一個壓力:
P=p·F
=p·r2·π
只要P>W,毛細管中的介質便向前流動。一當流動阻力大到與作用于介質的壓力P相等,即。
W=P
流動過程即停止。由此可知平衡條件為
τ·2·r·π·l=P·r2·π
或
(τ·2·l)/r=p
根據這一關系式可以算出流動長度,換言之亦即滲入深度
l=(r·p)/(2·τ)
由此可見,滲入深度與毛細管的直徑和壓漿壓力成正比,與懸浮液的流限成反比。只要懸浮液在毛細管中流動,它便處于流動狀態,因而對懸浮液起作用的便是運動流限。這時懸浮液便具有溶膠的稠度。
但一當懸浮液達到可能的滲入深度之后靜止下來,只須經過一個很短的時間,它的流限便達到靜止數值。于是懸浮液就變成了凝膠。
由于靜止狀態下的流限高達流動狀態下的10倍,因而在這種情況下膨潤土懸浮液便象泥漿那樣地充滿著土層的孔隙。
這樣在管體四周的土層中就形成了一層密實而有承載能力的環套,其厚度即相當于懸浮液的滲入深度
現在,如果在這一環套和頂進管之間保持一個相當于土壓力的懸浮液壓力,于是懸浮液使承受著全部的土壓力,致使土壓力不再直接地,而是經由懸浮液間接地加荷于管壁。
作為使摩阻力降低到最小限度的先決條件,最佳支承作用的取得須具備下列前提:
1.在設計時以及在推頂過程中準確地查明土層情況,并根據篩分曲線詳盡地掌握土層的顆粒分布;
2.計算出土壓力,從而確定膨潤上懸浮液的壓人壓力;
3.按基本粒徑確定膨潤土懸浮液的混合比,并經常進行檢驗,
4.正確地制備膨潤土懸浮液;
5.保證在全部頂進管路上和全部頂進時間內都有膨潤上懸浮液壓入。
其中最重要的一點,是必須求得正確的混合比。
此外必須注意,懸浮液穩定極限大約是每立方米懸浮液至少含40公斤膨潤上。這一理論計算結果在實際施工中須仔細加以核驗。必須特別指出的是,膨潤土含量過低、因而也就是流限過低的懸浮液起不到支承和作用,因為這樣的懸浮液會毫無阻力地或只受到很小阻力地流散到土層中去,因而不可能在管體周圍形成一個支承環帶。
在基本粒徑為10毫米的情況下,要求懸浮液的膨潤土含量為60公斤/米3左右,在基本粒徑為20毫米的情況下,要求懸浮液的膨潤上含量為80公斤/米3左右,反之,在基本粒徑為2毫米時。懸浮液的膨潤上含量為40公斤/米3即已足夠.但滑動阻力與運動流限成正比。
運動流限在每立方米懸浮液中含:
40公斤膨潤上時為44.6克(力)/厘米2
60公斤膨潤土時為204克(力)/厘米2
80公斤膨潤土時為439克(力)/厘米2
這就是說,在每立方米懸浮液中含膨潤土60公斤時,運動流限幾乎為40公斤/米3情況下的5倍,而在每立方米懸浮液中含膨潤土80公斤時,則已經高達含量為40公斤/米3時的10倍。
這就意味著,如果懸浮液中的膨潤上含量在全部推頂距離上保持不變,那么對粗粒土壤來說,由于需要懸浮液的膨潤土含量較高以保證支素作用,故而推頂阻力以及因之所需的推頂力就會比細粒土壤的情況下更大一些。
但孔隙~旦被膨潤上懸浮液充滿,并因而形成支撐環帶時,于是粗粗土壤的狀況也就無異于細粒土壤了。因而在這種情況下,為了在推頂過程中支承土層,懸浮液中的膨潤土只需要達到穩定極限所要求的最小含量40公斤/米3即可。
因此,在粗粒土壤的情況下,只是直接在刃腳之后壓入相應于基本粒徑的高含量膨潤上懸浮液,而在全部后續管路上則可使用稠度低得多的懸浮液。這樣便可以大大降低推頂阻力,或者也可以說是在相同的推頂力下加長推頂距離。同時還可以借此節省膨潤土,并減少中繼頂壓站的數目。
為此采用兩套膨潤土配拌設備附帶兩臺壓漿泵和兩套管路所需的額外費用,在管徑較大和推頂距離較長的情況下一般是值得的!
壓漿時須注意,壓出的膨潤上懸浮液要盡可能均勻地分布在整個管體,以便能夠圍繞整個管體形成所需的環帶。因此,壓漿賴以進行的注射噴口要均勻地配置在整個管壁圓周上。注射噴口的間距或數量須取決于土壤允許膨潤上向四外擴散的程度。在滲透性很小的土壤中,例如密實的礦土和砂礫上,間距就必須縮小一些,在疏松的礫石土中,間距則可以相應地加大。注射噴管即可以在整個管壁圓周上與一條環管連接,也可以分組連接,在分組連接時,一般是上半固聯成一組,下半圈另成一組。
為使膨潤土盡快地起作用,應盡量靠近刃腳尾部進行壓漿。所以壓漿最好是直接從刃腳后的第一節管子中開始。但實踐證明,在壓漿壓力較高的情況下,膨潤土將均勻地沿著管子周圍擴散,也就是說,即向后擴散,也向前擴散。因此便存在著膨潤上懸浮液沿刃腳向前流動、并且又在切削刃上流出來的危險。
在糾偏量頗大的情況下,有可能造成刃腳和第一節管子之間的密封損壞,或者在刃腳分成兩個部分情況下,則是造成切削段和頂壓段之間的密封損壞,于是膨潤上懸浮液就會從這些地方滲人工作空間。
根據這一理由,膨潤上在刃腳后第二節管子中開始壓入比較適宜。
膨潤土懸浮液經由注射噴口壓人的壓力應相隨所遇土層的壓力而變化。在膨潤土泵上,除了這一壓力之外,還會受到一直通向注射噴口的膨潤上管道的阻力。
膨潤上管道中的壓力損失,由于假設條件并不可靠而且經常變化,故而計算很難準確,因此,對于必須準確地與上壓力高度保持一致的壓漿壓力,便有必要直接在注射噴口上進行連續的測量。
壓漿壓力調得過高可能是有害的。這時膨潤上懸浮液會從注射噴口中涌出,在管口周圍形成一個高度壓縮區。這樣就有可能形成栓塞,阻礙膨潤上懸浮液的繼續流出和擴散。
如果一次注入的膨潤上能在管子周圍的土層中保持不變,那么只要直接在刃腳之后注入一次就足夠了。然而十分明顯,在推頂過程中,膨潤土由于流散到土層中去而有所消耗。鑒于此,對后續管路也必須補充壓人膨潤上,以使管子和上層之間空隙中的膨潤上懸浮液壓力能夠在頂進管路的全部長度上保持與土壓力一致。注漿孔的間距主要取決于土層的性質、膨潤土懸浮液的流變特性、刃腳的控上量和推頂速度。在許多已完成的工程中,注射噴口的間距是2節管子到5節管子以上。注漿孔的實際需要數量,只有在施工中才能知道。為了確保即使在最不利的場合下亦能提供所需數量的注漿孔,似乎最好是盡可能每隔2節管子即留出一些壓漿孔。另方面當然也要考慮到,所有注漿孔在頂管結束后必須拆除和封閉。這需相當大的一筆費用,所以一開始即應力求間距適當。這一點在很大程度上也取決于施工公司的經驗。
膨潤上的壓人技術在很大程度上仍然要依靠經驗,然而實際經驗多半也是可以找到理論根據的。
盡管就某種場合來說,隨著管子的推進同時在管子整個圓周上和管路全部長度上均勻地壓漿證明是相宜的,而在另一些場合下,正確的方法則又可能是分段壓漿。例如現已得知,在管子下半部,膨潤土在頂進過程中比靜止狀態下更容易流出,而上半部的壓漿則是在管路靜止的情況下更容易進行。因此最好是將管子下半部的注漿孔和上半部的注漿孔分別組合起來。這種半側壓出的原因在于,靜止狀態的管道以其全部很大的重量沉落于底部。這樣便在管道的頂部形成了小空隙,或者至少是形成了一個壓力較低的區域。因而在這種狀態下,膨潤土在管頂處比在管底部更容易流出。反之,在頂壓力和浮力同時作用下,管道有向上拱起的傾向。這時管道離地升起,于是管底下方便形成了一個低壓區,致使膨潤土更加容易滲入其中并均勻地散開。
如果頂進管路被中繼頂壓站分成若干段,那么每次總是只有一個管路段受到推頂,其余各段則保持不動。這時宜于僅向被推頂的管路段內壓人膨潤上懸浮液,而對于靜止不動的管路段,則停止壓送。此外,膨潤土的壓人要與中繼頂壓站的動作協調一致,這一點可以通過手動或遠距離自動控制的方式來實現。
特別要注意的是,膨潤土懸浮液沿著管壁運動的方向不得與管路推頂方向相反,否則,由于管子和懸浮液的逆向運動,懸浮液非但起不到介質的作用,卻反而起了制動介質的作用。結果便會大大增加推頂阻力。如果只在頂進管路的前區壓人膨潤土,就會發生逆向運動,因為在這種情況下懸浮液便不得不向后流動。所以正確做法是,懸浮液的補壓始終要保持從后向前的方向。
在無粘性的疏松土層中,例如對于有流動傾向的礦土以及滾動的礫石上來說,可能十分重要的是,在第一節管子推入土層后立即開始壓人膨潤土懸浮液,以便在管子周圍形成支承環帶,從而不引起干摩擦。同樣重要的是,對所有后續的管子來說,一但管子離開頂壓坑,都要補壓膨潤土。然而為使懸浮液不能立即又在進口處向外流出,便需要設置如圖12所示的彈性滑動密封,否則懸浮液的流出不僅要弄臟工作坑,而且也會破壞支承壓力的形成。
統計幾乎是企業管理中的一項常規的管理技術,主要是通過有目的地收集各種數據,并進行整理,使用相應的方法來列表、制圖、繪制曲線,科學合理地運用這些手段,以得出具有可操作性的結論來指導企業管理行為。但是,在市場經濟體制之下,如今企業已成為自主經營、自負盈虧的經營主體,必然會更多地從市場經濟法則來思考問題。所以,對于企業經營管理而言,需要更為豐富的信息資料來幫助其制定計劃,實施決策,統計技術作為一種獲取信息的重要手段,在現代企業管理中具有重要的應用價值。
一、統計技術在企業經營管理中的應用
在企業的經營過程中,統計技術的運用主要有以下兩方面的表現:一方面是指宏觀經營環境,主要包括宏觀經濟、上游市場、行業動態、下游市場和消費者行為等。通過對以上幾部分開展分析,要立足于在考察一系列統計資料的基礎上進行。比如,對于宏觀經濟,著重在于參考經濟權威的看法,觀察國民經濟的整體發展趨勢。對上游市場開展分析,著重在于綜合各方的觀點,預測下一步的價格走勢。對行業動態開展分析時,著重在于進行數據比較,對同行業經營管理開展評價,以求計算出本企業的市場占有率等各項指標。對下游市場開展分析,著重在于搜索各地區的同行業市場行情等。另一方面則是指企業內部的經營管理統計系統,主要包括企業的人、財、物方面投入的統計分析。對于人而言,必須建立起勞動工資統計的子系統,重點是提供勞動力數量、素質、構成等主要指標,并開展勞動生產率水平、變動分析。要建立起物質技術設備統計的子系統,以便于反映相關設備的數量、利用情況、產品生產能力等。對原材料和燃料的消耗進行計算,主要涉及到原材料及燃料的利用效率統計,以便獲得節約能源和原材料的途徑。當然,還有技術統計子系統,涵蓋了技術人員、技術成果及技術投入費用等指標。因此,統計技術完全可利用自身覆蓋面廣、信息量大等特點,從整體上衡量企業的外部環境,優化配置企業的內部要素,進而提高系統效益與企業管理綜合質量。
二、統計技術在企業人力資源管理中的應用
企業管理之中,最難管理的是人,而擁有激情與創造力,而且最能挖掘潛力的的對象也是人。因此,怎樣建立起合理、科學的激勵機制,成為企業管理的重要主題。為做到有的放矢,就要充分利用統計手段來收集民意,并分門別類地開展研究分析,從而制訂出相應的激勵對策。比如,某企業在開展員工意向統計調查時發現,資方最大的擔憂是員工的提薪要求不合理。但實際統計的結果卻是有提薪意愿的員工人數并不多。反而,有相當多的的員工提出了增加培訓教育的要求。經過統計分析發現,老板與員工缺乏溝通,導致多數員工對企業的發展前景不夠了解。對此,企業分別組織有關人員進行座談,黨團、工會等組織舉辦了干流、員工交流活動,使彼此相互理解,并提高了酬薪的透明度,明確了企業的發展規劃,使企業的向心力與凝聚力得到了空前的增強,激發出全體員工奮發有為的工作與改革熱情。
三、統計技術在企業質量管理中的應用
1.確定嚴格的質量管理操作規程
企業在質量管理的過程中,應當要求各類人員都能具備相關的管理知識,并編制出相應的指導性文件或作業指導書,從而規范統計技術的管理。與此同時,相關人員還應嚴格按操作規程去實施,不能到了審核時再去補資料,而是要扎扎實實地將質量管理當成自己的本職工作來執行。
2.加強統計技術應用培訓
在企業質量管理中,統計技術人員不但要妥善應對生產中的各個環節,還應對各車間、生產工藝、設備管理等專業技術有所了解。統計人員還應當接受專門的培訓機構所開展的系統培訓,較為詳盡地掌握解統計技術的相關知識。一是要將統計技術培訓工作納入到各單位的年度職工培訓計劃之中。二是牽頭部門要注重對各單位質量體系骨干及內審員開展統計應用有關知識的培訓,宣傳統計技術的相關理論與方法,并要注意與實際工作相結合。三是各單位的骨干及內審員一定要承擔起本單位運用統計技術的培訓及指導任務,要對本單位應用統計技術的相關人員開展定期或不定期的培訓,以保證不同崗位的人員都能掌握相應的統計技術。
3.挑選適用的統計技術方法
在企業的質量管理活動中,如果缺乏統計技術的應用,就難以取得較大的成績,質量管理體系也難以有效地運行,更加無法提高企業的產品質量。如果要運用好統計技術,讓統計技術在質量管理中真正發揮應有的作用,一是要選擇合理的統計技術。如何應用好統計技術?這就要求企業在挑選統計技術時,要認識到,只要能有效地解決實際問題,越容易的和越好理解的方法就要優先運用。同時,挑選適宜的統計技術還要針對特定的環節與具體人員的知識水平等,從而使統計方法更加適合于所要解決問題的性質,適合于企業所在行業的特點,企業生產的特點和產品特點等,比如,圖標法中的直方圖、散布圖和排列圖等,就有助于進一步分析問題,并為采用恰當的計算方法進行準備。在實際過程控制之中,企業可以將控制圖運用于監視與控制所有類型產品的生產全過程,從而對生產實際起到很好的指導作用。
4.全力提高統計數據質量
由于企業統計數據的質量直接關系到統計技術應用的質量,因此,要讓全體統計技術人員都意識到數據質量的重要意義。數據作為信息流的重要組成部分,是企業的重要資源。鑒于數據分析的基礎是概率和數理統計知識,這就要求對員工開展這方面的培訓,從而作出客觀、公正的數據分析,提高企業質量管理的效果。
四、結語
綜上所述,統計技術是一種十分實用的企業管理手段。企業統計人員應當不斷加大學習的力度,致力于提高理論水平與業務水平,充分利用統計技術,對企業各方面的管理活動開展分析研究,以便于充分發揮統計技術在企業管理中的預測、決策、控制等多方面作用,進一步提高企業的現代化管理水平。
中圖分類號:TD813 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)06-0204-02
引言
混凝土施工的主材選擇通常是水泥和砂石。如果砂石規格不統一,或是摻有較多雜質,其質量不合標準,將會導致混凝土施工后的質量。因此,砂石、水泥的選擇不僅要考慮到生產廠家、質量證明等,還要考慮到材料的雜質。建筑工程混凝土中的模板通常的重復利用的,在重復利用時模板表面難免會殘留浮土、雜物,使用前應做好清理工作。厚大體積混凝土施工是建筑工程施工中的基礎部分,施工環節相對復雜。本文主要從厚大體積混凝土入手,分析鋼筋支架兼做冷凝水管降溫原理。
1.分析厚大體積混凝土具有的特征
大體積混凝土其實就是體積大的混凝土,體積的橫斷面大于一米,且其面積大到可以使混凝土出現水化熱變化。在建筑工程之中,會使用許多大體積的混凝土,以滿足工程的結構要求。大體積混凝土本身具有以下特征:一是,對施工技術有很高的要求,特別是高層建筑和大型設備之中,對其要求更高,因為在高層建筑之中大體積混凝土的使用頻率更高。且該技術在施工的過程之中需連續澆筑,無法預留施工縫,無法中途停歇。二是,因為該混凝土的體積大,因此在澆筑的過程之中會產生較高的水化熱量,因為在這個過程之中熱量不易散發,因此會出現結構內部和外部的溫度出現較大的差距,使其出現溫度應力,這對施工質量造成一定的影響。因此,在建筑工程中使用該技術,需要全面的了解該技術的施工流程,掌握合理的施工技術,保障工程的順利完成。
2.大體積混凝土具體的施工流程
厚大體積混凝土的具體施工流程本來就是較為復雜的項目,這個過程是屬于動態目標控制的過程,需要根據大體積混凝土本身具有的特點進行分析。在項目施工之前,需要做好以下的準備工作:
一是,在施工之前需要深入了解工程的相關概況,包括結構設計、地地質條件、物理學指標、氣候環境等。在此基礎之上,需要準備好施工材料、設備以及人力等。
二是,評估施工地情況?;炷恋鼗┕で巴ǔR呀泴Φ鼗┕みM行設計分析,評估施工的安全性。因而在施工中,需要按照預先制定的計劃進行施工,因此需要評估施工地的狀況。如地基施工環境復雜,往往會存在各種因素影響施工進度,甚至改變施工計劃。因此,混凝土地基施工中要按照預定計劃先進行深基礎施工,再進行淺基礎施工,根據地基施工情況來調整施工進度。地基開挖中做好支護防護工作,確保施工環境安全[1]。
三是,制定施工方案。根據材料、設備、施工現場狀況、環境等制定施工方案,以施工溫度指標作為依據,合理且科學的進行方案的制定。施工方案需要按照相關的具體流程進行:第一,需要做好施工之前的準備工作;第二,混凝土的配置以及攪拌;第三,澆筑;第四,養護;第五,運輸。但是需要注意,大體積混凝土因為溫度散發不容易,因此需要控制好溫度,才能保障整個建筑項目的施工質量。
3.鋼筋支架兼做冷凝水管
3.1 降溫原理
按照施工單位的進度進行設計,在底板混凝土施工在氣溫較高的月份,但是為了保障施工質量,在施工的過程之中需要采取措施以此降低混凝土內部的溫度,確?;炷恋臏夭畈怀^25攝氏度。因為基礎底板較厚,且鋼筋較多,因此在施工的過程之中將鋼筋支架兼做冷凝水管,通過循環水以此降低混凝土內部的溫度。
3.2 布置
很多的建筑工程大體積混凝土中會存在上、中、下三層的鋼筋網,因此在綁扎鋼筋時,需要確定各層鋼筋網的平面位置和標高無誤后,方能進行鋼筋安裝。標高調整結束后,用粉筆在底板和側板畫上相應的間距,對號布設鋼筋,側墻箍筋,配合底板橫向筋布設,縱筋在箍筋里面的,待全部鋼筋就位后,才能穿去。應增設底板上層鋼筋的定位撐筋,直徑不小于20的鋼筋做成板凳筋,托住上層鋼筋,不致應操作人員走動而變形。底板和側墻的鋼筋,適當的節點進行焊接,確保網格的穩固不變形。設置好鋼筋支架的間距,并且將鋼筋固定,支架則采用48mm的鋼管。除此之外,鋼管支架的中間層需要兼做冷凝的水管,而冷凝的水管在中間層的鋼筋W管底部,為了保障鋼筋支架的穩定,需要將立柱和地層的鋼筋網進行焊接。為了保障冷凝水管的水循環的暢通性,需要在鋼管的支架上焊接,當做是止水片。
3.3 冷凝水管的制作以及循環設計
在建筑工程中冷凝管主要采用的是48mm的鋼管,端頭攻絲,將彎管接頭與直管的接頭連接。南北設置一條進水管,流向為從西至東。為了保障水壓和水流量,在進水管的位置設一臺加壓泵。在出水管的部位利用原有集水坑或電梯基坑作集水井,主要是用于收集流出的水,并且能夠方便加壓泵及時的將水抽上來重復灌入冷凝管進。一臺抽水加壓泵管多個循環冷凝管,每一個循環冷凝管進水口均設計一個閥門,以此控制水流速度和流量,達到控制混凝土內部溫度高低的功能。冷凝管主要是按照矩形排列,在地下室底板中間設置一層冷凝管,間距為兩米。為了保障冷凝管鏈接的牢固性,需要纏好膠帶以防漏水,并且在鋼筋和冷凝管兩者之間進行加固,減少振搗、灌注的損壞和失效。
3.4 厚大體積混凝土的表面養護和降溫
大體積混凝土施工工序是一個完整且比較復雜的過程,施工工序通常為選料-混凝土配置-攪拌-澆筑-拆模。為保證混凝土的完整性,通常從一邊開始澆筑。如果混凝土施工時有坡度,則要注意澆筑效果,應確保混凝土澆筑推至頂部,并預防出現蜂窩、空洞、麻面等缺陷。混凝土澆筑后要注意養護,保證混凝土澆筑的效果[3]。在混凝土澆筑完畢之后,需要覆蓋薄膜。薄膜和薄膜之間的搭接需嚴密,以此才能封住水分。并且需要以天氣作為根據,進行灑水養護,嚴密觀察混凝土的表面,確?;炷帘砻娴臐駶?,這樣才能達到養護降溫。
3.5 囟鵲募嗖夂涂刂
因為混凝土施工的初期升溫較為快速,內部的溫度升高主要是在澆筑后的三天至五天,一般會在五天內溫度會升高至最高峰,因此需要根據溫度的變化進行澆筑。通過控制溫度,才能起到很好的降溫效果,避免混凝土出現裂縫。
4.結束語
建筑工程大體積混凝土施工過程中工序比較復雜,在施工前,把控好混凝土各種材料的選擇,做好各種材料的配置工作,才能保證混凝土質量達到要求??傮w來講,大體積混凝土施工技術是運用會直接影響混凝土施工質量。雖然混凝土施工過程比較復雜,工序多,但只要嚴格按照混凝土相關標準和要求進行,通過降溫原理,進行鋼筋支架和冷凝水管的布置,冷凝水管的制作以及循環設計,加強厚大體積混凝土的表面養護和降溫,才能把控好混凝土施工質量。
參考文獻
[1] 沈盧明,王忠海.通麥特大橋錨碇無降溫管大體積混凝土溫控技術應用[J].公路交通技術,2015,(03):69-73.
[2] Su Qi,Ye Zhang,Shu Hao Liu,Xiong Song. Experimental Research of Bending Capacity of Normal Section of Steel Fiber Reinforced Concrete Wall-Beams Simply Supported[J]. Applied Mechanics and Materials,2012,19(10):151-153.
[3] Xuejian Liu,Tarun Pareek,Shih-Ho Chao. New Methodology for Design and Construction of Concrete Members with Complex Stress Fields Using Steel FiberCReinforced Concrete[J]. Journal of Structural Engineering,2016,02(16):78.
1我國化學灌漿技術發展成績
化學灌漿(ChemicalGrouting)是將一定的化學材料(無機或有機材料)配制成真溶液,用化學灌漿泵等壓送設備將其灌入地層或縫隙內,使其擴散、膠凝或固化,以增加地層強度、降低地層滲透性、防止地層變形和進行混凝土建筑物裂縫修補的一項地基處理和混凝土修補技術.即化學灌漿是化學與工程相結合,應用化學科學和化學漿材解決地基和混凝土缺陷處理(加固補強、防滲堵漏),保證工程的順利進行或借以提高工程質量的一項工程技術.隨著化學灌漿技術的發展和進步,現己成為現代工程中頗具特色且不可或缺的一項先進技術
國外化學灌漿最初是適應于地基處理和采礦業發展的需求而發展起來的,其可*性得到公認并被廣泛采用至今己有80年以上的歷史.我國的化學灌漿技術應用與研究起步較晚,但發展較快并有自已的獨創.如果以1953年在佳木斯等地采用堿性水玻璃進行化學灌漿算起,也才只有50年的歷史五十年來,我國在化學灌漿技術這個小領域取得了成績[3],主要表現在以下方面:
(1)化學灌漿從無到有,從小到大發展起來,已成為我國現代工程技術不可或缺的一個組成部分
(2)國外有的常用化學灌漿漿材品種,我國基本上都已開發出來(如環氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸鹽、酸性和堿性水玻璃、水溶性、非水溶性和彈性聚氨酯、脲醛樹脂、鉻木素等)
(3)化學灌漿漿材品種開發中還有一些獨創.如甲凝、彈性聚氨酯,甲氰凝和環氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿網絡灌漿材料
(4)化學灌漿設備的研制開發已基本能適應和滿足國內化灌工程的要求[8].如化學灌漿泵、灌漿阻塞器、密閉配輸漿裝置和各種封縫材料等.
(5)化學灌漿技術已在國內水電(大壩、堤防、水庫、電站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、鐵路、隧道、橋梁、港口、機場)和采礦等四大部門得到推廣應用
(6)化學灌漿技術應用已解決了許多工程難題,取得良好的效益.以水利為例,如三峽[4]、葛洲壩、龍羊峽、丹江口、陳村、鳳灘、萬安等水利樞紐都是采用化學灌漿技術解決一些工程技術難題的典型例子
(7)化學灌漿已從工程完建后的應用,發展到工程興建前設計中就采用.如三峽化灌帷幕預計15000米,化灌加固地基預計3000米
(8)化學灌漿技術在一些方面已具國際先進水平,如青海龍羊峽大壩采用中化798環氧漿材處理G4偉晶巖劈裂帶和三峽大壩采用CW環氧漿材處理F1096軟弱夾層及斷層破碎帶的水泥—化學復合灌漿技術均堪稱國際上處理低滲透性軟弱巖土地層的先進技術
(9)化學灌漿理論上也有一些突破和創新[6][7].如漿液擴散半徑的計算理論、漿液濕面粘接理論、減低漿液毒性的拮抗理論、漿液吸滲理論等
(10)化學灌漿技術出版物取得豐收.自上世紀八十年代以來己出版專著十余部.包括水利學報、水利水電技術、巖土工程學報、巖石力學與工程學報、
長江科學院院報在內的全國132家科技期刊都選登化學灌漿的研究論文.近5年選登的論文就有200余篇