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广州地铁三号线[广州东站及站后折返线]地处火车东站至瘦狗岭军事区,线路总长569.182米,它穿越铁城公司地下车库、地铁一号线、广州火车东站站房、办公大楼、铁路站场、广园高架桥及广园快速路、瘦狗岭军事区。地铁三号线新开隧道顶部距地铁一号线底板4.0米,距22股轨道铁路站场25米,距广园高架桥桩基水平距离4.97米,高差5.07米。其上面除有高大建筑群和重要设施外,每天还有成千上万次汽车、火车及地铁等车辆载运各方旅客通过。整个施工过程均在汽车、火车及地铁动载作用下进行,如何在施工中将地面下沉变形控制在允许范围之内,如何保证汽车、火车及地铁的正常运行,成为地铁三号线车站及暗挖隧道施工的难点,也是中铁十四局集团有限公司重点研究的课题。尤其是已建成正在运营的地铁一号线不仅因其底板距三号线开挖隧道顶仅4.0米,而且有4根桩基侵入三号线右侧隧道内,需进行桩基托换施工,为确保安全、缩短工期、节约成本,中铁十四局集团有限公司进行了科技攻关,施工中成功的运用了双套拱桩基托换技术。
施工从2003年7月15日进行首次爆破开始,至2003年12月25日完成托换,期间克服了零距离爆破、工作面狭窄及动载条件下托换等困难,取得了成功,积累了经验。中铁十四局集团有限公司经过认真分析、研究及总结形成《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的工法特点是:
1.根据地铁一号线站台结构的特点和结构受力计算,充分利用地铁一号线车站结构底板和地铁三号线隧道之间的空间,采用纵梁加拱式托换结构实施托换。
2.采用主动托换和托换结构独立于拟建结构之外的原则进行设计与施工。在托换结构和施工隧道间保证不小于0.5米的隔离层,避免上部动载作用对地铁三号线主体结构产生不良影响。
3.控制托换结构变形在允许范围内是桩基托换中的关键问题。桩基托换实现力的转移后,一般认为构筑物旧基础变形基本稳定,而新的托换结构在受荷载后必然产生沉降变形,新的托换结构及基础与未被托换的旧基础间的沉降差得到有效控制。以避免上部结构开裂或倾斜。该工程要求托换后轨面不均匀沉降小于4毫米,最大沉降量不超过10毫米。
4.工作隧道和套拱隧道均采用微振动、弱扰动光面爆破技术,坚持"短进尺、弱爆破"原则,实现主体石方微振动爆破和地铁一号线底板下及被托换桩基周边的零距离爆破。
5.在施工期间实施全过程的爆破振动和变形监测,实现信息化管理,保证构筑物变形和爆破振动速度在允许范围之内,保证地铁正常运营。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》适用于隧道穿过建筑物下方(包括动载作用下)的桩基托换施工。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的工艺原理叙述如下:
一、采用主动托换和托换结构独立于拟建结构之外的原则进行设计与施工。
1.托换拱拱脚设在车站隧道拱脚处,与主体结构间距为0.5米,避免上部动载作用对新建地铁三号线产生不良影响。托换拱拱脚地基为微风化泥质粉砂岩,设计将拱脚扩大,同时设置锁脚锚杆和拱背及拱脚注浆,以保证足够的地基承载力,减小桩基托换力转换完成及后期地基沉降量。
2.桩基托换顶升装置∶在托换梁与地基之间设置临时立柱,立柱上安装千斤顶,在既有桩基卸载和托换拱模筑完成前,通过顶升托换梁,保持既有桩基的微量位移。
3.桩基托换预顶与卸载技术要求∶按照托换桩实际最大托换荷载分级预顶。加载时实施适时监测,监测读数时间间隔为0、5、10、15分钟,以后每30分钟测读一次数据,当各构件的受力、变形稳定后且距上次加载不少于2小时后实施下一级加载。当某级荷载作用下,结构构件受力、变形接近警戒值、或桩基产生微量顶升、或每组千斤顶总加载量达到设计值时,停止加载。千斤顶卸载与加载顺序相同,分级卸载值为每组千斤顶分级加载值的两倍控制。
二、根据爆破安全规程和业主要求:周围钢筋混凝土结构爆破振动速度小于2.5厘米/秒,地铁一号线内重要设施爆破振动速度小于2.0厘米/秒,按此原则进行爆破设计,选择爆破参数,确保施工安全。
工艺流程
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的工艺流程是:
桩基托换施工主要包括施工准备、竖井第一开挖区开挖、工作隧道施工、托换纵梁施工、工作隧道回填、主线隧道上台阶施工、临时立柱支撑及支顶、双套拱施工、破除被托换桩基、拆除临时支撑及全方位施工监测等。其工艺流程见图1。
操作要点
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的操作要点如下:
一、工作隧道及套拱隧道微振动控制爆破施工工艺
1.施工要点
1)坚持"短进尺、弱爆破"原则,炮孔深度控制在0.6~1.0米之间。
2)起爆顺序∶将开挖分成掏槽区、剥离区及周边区,先爆破掏槽区,掏槽区选在距地铁一号线较远的左下角。爆破后清碴完成后再沿其空腔向外采用薄层剥离爆破。在距桩基和地铁底板处钻打减振孔,分一次或多次爆破到光爆层,最后进行弱扰动光面爆破。
3)加强爆破振动监测,及时调整爆破参数。地铁底板和桩基均为钢筋混凝土结构,为确保安全,认定其允许振速为V≤2.5厘米/秒,根据监测情况调整爆破参数。
4)加强地面沉降及变形位移等监测工作,做到信息化施工。通过监测及时进行信息反馈,修正设计和指导施工,保证爆破开挖及托换施工过程的安全。
2.炮孔布置
1)工作隧道炮孔布置见图2。
2)套拱隧道炮孔布置见图3。
|
|
3.爆破参数
工作隧道钻爆破参数见表1。套拱隧道主要技术指标见表2。
参数名称 |
爆眼类别 |
|||||
掏槽眼 |
掘进眼 |
周边眼 |
底眼 |
|||
循环进尺(米) |
0.8 |
钻眼深度(米) |
1.0 |
0.9 |
0.9 |
0.9 |
装药量(千克) |
0.15~0.2 |
0.15 |
0.08~0.1 |
0.15~0.2 |
||
孔间距(米) |
0.7 |
0.7 |
0.4 |
0.7 |
||
0.5 |
钻眼深度(米) |
0.7 |
0.6 |
0.6 |
0.6 |
|
装药量(千克) |
0.10~0.15 |
0.12 |
0.08 |
0.10~0.15 |
||
孔间距(米) |
0.5 |
0.5 |
0.4 |
0.5 |
||
周边眼线装药密度(千克/米) |
0.15 |
|||||
炸药单耗(千克/立方米) |
0.4~0.7 |
炮孔类别 |
炮孔深度 |
炮孔数目 |
单孔装药量 |
药量小计 |
雷管个数 |
掏槽眼 |
1.0 |
8 |
0.20 |
1.6 |
8 |
掘进眼 |
0.9 |
83 |
0,15 |
12.5 |
83 |
周边眼 |
0.9 |
61 |
0,10 |
6.1 |
61 |
底眼 |
0.9 |
30 |
0,20 |
6.0 |
30 |
共计 |
182 |
╱ |
26.2 |
182 |
|
开挖面积 |
79.77 |
||||
循环进尺 |
0.80 |
||||
每立方炮孔个数(个/立方米) |
3.02 |
||||
单位耗药量(千克/立方米) |
0.417 |
二、双套拱桩基托换施工工艺
1.利用明挖站厅基坑开挖所提供作业面,在地铁一号线底板下方爆破开挖托换工作隧道,并喷锚支护,形成托换纵梁的作业空间;
2.铺设托换纵梁垫层。对4根被托换桩表面进行凿毛、凿抗滑槽和植筋,绑扎钢筋。浇筑托换纵梁及托换拱上段部分混凝土,采用C15混凝土将工作隧道回填密实,并注浆;
3.沿托换纵梁方向依次架设ф600钢管临时立柱,千斤顶按施工设计图布置,顶升装置采用500吨级的机械自锁千斤顶,逐级施加预顶力,使被托换桩基荷载初步转移至托换纵梁,然后爆破开挖托换拱工作隧道,同时通过监测和预加荷载控制位移、变形在允许范围内;
4.爆破开挖托换拱岩石,绑扎安设钢筋并浇筑托换拱混凝土,拱内预留注浆管,对拱脚、拱背后进行注浆;
5.待托换拱混凝土达到设计强度后逐步卸载临时立柱的支顶力,人工手持风镐实施截桩,并拆除临时立柱;
6.用C15混凝土按主体右线隧道二次衬砌外轮廓实施回填,转入隧道开挖。
劳动力组织
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的劳动力组织见表3。
序号 |
工种 |
人数 |
主要职责 |
1 |
现场管理人员 |
1 |
负责现场全面管理,协调各方关系 |
2 |
施工技术人员 |
2 |
负责施工技术现场指导 |
3 |
安全技术人员 |
2 |
负责安全检查及警戒检查 |
4 |
质检员 |
2 |
负责质量检验及跟踪整改 |
5 |
试验员 |
2 |
负责进场材料试验 |
6 |
爆破员 |
5 |
负责炸药运输.装药、堵塞、联网及起爆破,参与防护 |
7 |
测量员 |
3 |
负责测量放线、监控量测 |
8 |
钻工 |
6~8 |
负责钻孔及防护 |
9 |
设备操作员 |
2 |
负责空压机等设备操作 |
10 |
钢筋工 |
4 |
负责钢筋下料及绑扎 |
11 |
模板工 |
5 |
负责支立与拆卸 |
12 |
混凝土技工 |
6 |
负责混凝土浇筑 |
13 |
电焊工 |
2 |
负责钢筋焊接 |
14 |
千斤顶操作工 |
2 |
负责预加力 |
15 |
机修工 |
2 |
负责机械设备保养维修 |
16 |
普通熟练工人 |
20 |
其他杂项工作 |
建筑施工工法没有区分土木和建筑。 关于印发《建筑施工企业工法管理办法》的通知 建建[1996]163号 第二条 本办法所称的工法,是指以工程为对象、工艺为核心,运用系统工程的原理,把先进技术和科...
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二○○三年六月十七日 河南省建筑施工企业工法管理办法实施细则 第一条 为提高我省建筑施工企业的技术素质和管理水平,进一步推动工法开发、编写与推广应用,根据建设部颁布的《建...
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》施工中所需主要材料为钢筋、混凝土、砂石料、火工品等。施工中所需主要设备见表4。
序号 |
名称 |
型号 |
数量 |
单位 |
用途 |
产地 |
1 |
湿喷机 |
TK-961 |
1 |
台 |
喷锚作业 |
中国 |
2 |
注浆泵 |
BW-250 |
1 |
台 |
回填注浆 |
中国 |
3 |
空压机 |
SA-5250W |
1 |
台 |
供风 |
中国 |
4 |
凿岩机 |
7655 |
8 |
台 |
钻孔 |
中国 |
5 |
千斤顶 |
500吨QYD自锁式 |
8 |
台 |
预加顶力 |
中国 |
6 |
锚具 |
OVMP15-12 |
72 |
台 |
锚定 |
中国 |
7 |
电动葫芦 |
CD10 |
1 |
台 |
物料运输 |
中国 |
8 |
太脱拉自卸车 |
T-815 |
8 |
台 |
出碴 |
中国 |
9 |
混凝土输送泵 |
HBT60 |
1 |
台 |
混凝土浇筑 |
中国 |
10 |
振动棒 |
HZ50 |
12 |
个 |
混凝土振捣 |
中国 |
11 |
钢筋弯曲机 |
GW40 |
2 |
台 |
钢筋弯曲 |
中国 |
12 |
钢筋调直机 |
CF4-14 |
1 |
台 |
钢筋调直 |
中国 |
13 |
电焊机 |
BX500 |
5 |
台 |
钢筋焊接 |
中国 |
14 |
爆破振动记录仪 |
IDTS1850 |
3 |
台 |
爆破振速测试 |
中国 |
15 |
全站仪 |
DTM-550 |
1 |
台 |
测量放线、位移监测 |
日本 |
16 |
水准仪 |
B20 |
1 |
台 |
沉降监测 |
中国 |
17 |
电子位移传感器 |
╱ |
1 |
台 |
位移监测 |
中国 |
18 |
电子压力传感器 |
╱ |
1 |
台 |
压力监测 |
中国 |
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的质量控制要求如下:
1.严格按爆破设计进行施工,坚持少装药、短进尺、先掏槽、再扩挖的原则,确保合理的爆破参数和起爆顺序。保证开挖轮廓尺寸。托换隧道底拱脚部位不能超爆,保证地基承载力要求,预留注浆管,混凝土振捣密实,对拱脚注浆加固。
2.桩基托换顶升加载施工,施工中严格按先顶升后开挖,根据监测及时调整开挖和加载,临时立柱基座开挖时控制超挖,地基处理满足承载力要求,分级加载,使顶力均匀增加,避免梁荷载突变,逐步完成力的转移,事前对千斤顶进行校验,在托换拱混凝土强度达到100%后方可拆除临时立柱。
3.托换梁与桩基及套拱之间界而连接处理,梁抱桩连接中。对既有桩凿抗滑槽尺寸满足要求,洗刷干净;梁与套拱连接处,凿除混凝土表面水泥浆和松软层,钢筋除锈,搭接及焊接质量符合要求,采用微膨胀水泥塞满缝隙和预埋注浆管注浆,保证连接处质量。
4.严格按设计图纸制做绑扎托换梁和托换拱钢筋,确保植筋长度和锚固质量,确保托换纵梁预留钢筋和托换拱钢筋的连接质量。加强对混凝土浇筑过程的质量控制,加强大体积混凝土养护。
采用《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》施工时,除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外,尚应遵守注意下列事项:
1.通过爆破振动监测及时调整爆破参数,确保爆破振速在2.5厘米/秒以内。
2.爆破时做好对立柱和既有桩的保护,在桩周围打减震孔,控制爆破循环短进尺,桩周围岩石用风镐剥离。并在既有桩与开挖面间采用双层竹排加工字钢围挡防护。
3.及时架设钢支撑立柱,顶升操作按规范进行分级加载预顶力,控制顶升力和变形量,确保桩基承载力向托换梁转移过程的安全。
4.加强监测工作,确保监测数据的准确、可靠、及时反馈,实现信息化施工。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的环保措施如下:
1.爆破采用微振动控制爆破技术,采用距桩基和底板的远处开口,薄层剥离,坚持"短进尺,弱爆破"的设计原则,采用毫秒延时爆破和光面爆破技术,选择合理掏槽形式和钻爆参数,控制单段最大药量,采用空气不耦合装药结构,沿运营地铁底板零距离进行爆破,实现了对近距离构筑物的爆破振动控制,完成了工作隧道、托换拱隧道开挖施工,并成功地进行了双套拱托四桩的桩基托换施工。实现了爆破安全、建筑物变形控制和环保的工程目标。
2.场地内设沉淀池和冲洗池,钻孔或其他施工产生的泥浆,未经沉淀不得排入市政排水管网或河流。废浆和淤泥使用封闭的专用车辆进行运输。
3.禁止在施工现场焚烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。装卸有粉尘的材料时,应洒水湿润或在仓库内进行。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的效益分析如下:
技术效益
以广州地铁三号线广州东站为例,根据地铁一号线站台结构的特点和双套拱结构受力计算,充分利用地铁一号线车站结构底板和地铁三号线隧道之间的空间,采用纵梁加拱式托换结构实施托换,成功地进行了双套拱托四桩的桩基托换施工,同时全过程实施了爆破振动监测和施工监测,实行动态施工,因地制宜,采用和发展新技术,为动载条件下桩基托换施工提供了新方法。
经济效益
传统桩基托换按主动托换和受力独立于拟建隧道主体结构之外的原则进行设计,一般采用梁柱式托换,新的托换结构在托换过程中完成托换柱预变形,力转换后引起原结构变形较小,如广州东站工程受新建出人口影响,要求梁、柱的截面大。梁柱体积增大,使得底板下开挖空间要足够大,挖孔桩(托换柱)施工难度大,托换完成后悬臂受力,使用阶段的长期变形相对会大些。采用梁拱结构托换方式,托换梁与拱截面较小,开挖面积小,综合广州地铁三号线广州东站、[天~华区间]和北京地铁五号线[蒲~天区间]的经济效益情况,与上述传统托换方案比较节省了直接费用114.3万元,工期缩短50天。
注:施工费用以2005-2006年施工材料价格计算
社会效益
广州地铁三号线广州东站开挖综合技术达到国际领先水平,获2005年度山东省科技进步二等奖;2005年度山东省省级工法;2006年度山东省建筑业技术创新一等奖。该项目还被评为"广州市安全样板工地"和广州地铁"优秀项目部",广东省十项重点工程劳动竞赛优胜单位,铁道部火车头优质工程一等奖,中国建筑工程鲁班奖。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》的应用实例如下:
实例1:广州地铁三号线广州东站及站后折返线
由中铁十四局集团有限公司承建的广州地铁三号线广州东站及站后折返线,右线隧道顶距一号线底板仅4.0米,而且一号线有4根桩基侵人三号线右侧隧道内,单桩承载力按桩分为三种∶5000千牛、8000千牛、10000千牛,长5~8米,经科技攻关和托换方案的反复论证比较,最后利用地铁一号线车站底板和地铁三号线隧道之间4.0米的距离实施了双套拱托四桩的桩基托换。
桩基托换工作隧道长27.8米、宽6.9米、高4.06米,其开挖技术复杂,施工难度大。施工中采用微振动控制爆破技术,坚持"短进尺、弱爆破"的设计原则,采用毫秒微差爆破和光面爆破技术,选择合理的掏槽形式和钻爆参数,控制单段最大装药量,在特殊地段采用空气不耦合装药结构,完成了托换纵梁及托换拱的工作隧道开挖施工,实现了对近距离建筑物的爆破振动控制,取得了爆破安全效果。
被托换桩ф1300毫米;托换梁设计为C30钢筋混凝土连续梁,截面尺寸27.4米×3.5米×3.0米。双套拱截面宽×厚为5.0米×1.40米,临时托换立柱采用ф600毫米钢管。
2003年7月~2004年5月,从桩基托换工作隧道开始开挖到托换完成及车站暗挖隧道施工完成,均进行了爆破振动和沉降位移的跟踪监测,从监测结果来看,地铁一号线车站内底板及拖换梁本身沉降变化在0~3毫米之间,变化速率小于0.1毫米/天,裂缝宽度在2毫米以内。三号线桩基托换施工基本没有给地铁一号线带来不良影响,一号线运营安全、结构稳定。
实例2:广州地铁三号线[天~华区间]
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》关键技术成果由中铁十四局集团有限公司于2005年1月至2005年5月在广州市轨道交通三号线[天~华区间]工程桩基托换施工中得到了成功应用。
由于线路受走向和最小半径影响,[天~华区间]隧道须从农科院19栋职业宿舍楼下穿过,该楼为十层钢筋混凝土框架结构,一层地下室,地板下地质向下为强风化、中风化、微风化地层,隧道主要穿过微风化层,楼房基础采用ф300预应力管桩,桩长为12~15.4米,桩尖进入中风化层。其中有26根桩侵入隧道,需进行托换。托换方案采用桩梁托换,负一层作为施工空间,托换梁高度为2米,托换新桩ф1200人工挖孔桩,要求桩端超过隧道底不少于2米,平均桩长约23米。其中4根桩采用双套拱托换方案,确保了负一层地下室停车场车辆出入和正常使用。
通过严格的计算和施工操作,同时充分借鉴三号线广州东站桩基托换的经验,采用梁拱托换,拱脚地基设在中风化层,施工单位在施工中克服了施工难度大、变形要求高等困难,完成了桩基托换施工任务,保证了宿舍楼的安全同时全过程采取爆破振动监测和施工监测,实行动态施工,因地制宜,采用和发展新技术,确保了安全、质量、工期、效益目标的实现,取得了较好的经济效益和社会效益。
实例3:北京地铁五号线[蒲~天区间]
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》关键技术成果在中铁十四局集团有限公司北京地铁五号线[蒲~天区间]工程穿越南护城河桩基托换中得到了成功应用。
工程概况:北京地铁五号线天坛东站暗挖左线隧道在K3 775~ 830段穿越南护城河,护城河桥桩基伸入隧道。地铁隧道位于河床底下8.8~17.0米范围,隧道上方地层自上而下为4.0米粉土和4.8米砂层,隧道开挖高度8.2米。护城河桥为四跨简支梁结构,三座桩基础墩,每墩四根,共12根桩,桩为摩擦桩,桩径800毫米,埋深约19.5米(自河床底)。护城河桥墩从南至北,1号墩2根中桩、2号墩1根中桩和3号墩1根中桩伸入左线隧道,排桩方向近似与隧道走向垂直,这4根桩必须进行桩基托换。
桩基托换方案∶托换段隧道采用扩大断面四层支护的结构,由外向内依次为400毫米初期支护(C20喷射混凝土)、450毫米厚第一层钢筋混凝土托拱(C30混凝土)、300毫米厚第二层钢筋混凝土托拱(C30防水混凝土)、15毫米防水层和300毫米厚钢筋混凝土衬砌(C30防水混凝土)。桥桩荷载从初期支护植筋开始向隧道外托拱第一层、第二层拱圈体系的荷载转换,分步完成了全部桥墩荷载的体系转换,限制桩基变形,同时释放完成了托换过程中的桩基变形,确保隧道衬砌质量和安全。
实施情况∶隧道开挖前对桥梁设施地面帷幕注浆,保证地铁施工时无水作业,预加固桥桩周围土体,2004年2月至2004年3月完成了桩基托换任务,桥梁安全运营。在工程施工中推广和应用了"动载条件下双套拱桩基托换施工工法",取得了较好的经济效益和社会效益。
《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》获得2005年度山东省省级工法,证书编号∶LEGF-67-2005。
2008年1月31日,中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》建质[2008]22号,《动载条件下双套拱桩基托换施工工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。
城市地铁地下主动桩基托换施工技术
本文详细阐述了城市地铁地下主动桩基托换施工技术要点,并结合广州地铁五号线[杨箕站~珠江新城站盾构区间]土建工程175#过街楼地下主动桩基托换工程实践,对地下主动桩基托换施工工艺、方法和有关技术参数加以介绍,对地下主动桩基托换工程具有很好的借鉴意义。
双输出机动泵是一种破拆工具。它的双输出液压机动泵是将两台泵集和成一体,可同时接驳两种工具,均具备高低压自动转换功能,两件工具可同时或分别操作。
参考技术:
高压压力/流量:2-63/0.6MPa/l/min低压压力/流量:2-8/2.0MPa/l/min
油箱容积:12L动力:本田汽油发动机
输出形式:双接口/双输出质量:kg≤452×5m红兰双色聚氨酯超高压软管2100433B
试验时应记录下列数据:
试验地点、日期、时间(白天、黑夜);天气、风向、风速、能见度;作业时间、作业人数;器材出现的故障等。
记录静载、动载试验情况,对测得的数据进行整理,综合分析不同工况下静、动载的最大应力位置与应力值,并与设计指标进行比较,评价其结构强度是否满足设计使用要求。
《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》适用在逆作法条件下采用劲性钢柱作为永久结构柱的地下构(建)筑物施工。
《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的工艺原理叙述如下:
通过自上而下随永久结构逆作施工劲性钢柱的工艺,利用预埋套管、定位钢板、螺栓紧固等方法将混凝土结构与钢结构有机结合。对逆作工艺带来的劲性钢柱与混凝土结构之间顶紧面可能产生的微小缝隙用流淌性强的高强材料补强与填实,保证结构受力。
工艺流程
《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的工艺流程:上段钢柱就位→校正垂直度、轴线偏差、标高→B0板浇捣→B1板预埋定位钢板与螺栓套筒→B1板混凝土浇捣→下段钢柱就位→垂直度标高复核调整→螺栓固定→点焊固定→焊接腹板侧边→焊接翼缘抗剪连接件→焊缝处理→焊接外观检验→超声波探伤检验→合格后交土建作业→钢柱底脚与混凝土缝隙灌浆→结构柱外包混凝土。
操作要点
《逆作法条件下的劲性钢柱施工工法》的操作要点如下:
一、技术准备
1.劲性钢柱分段合理,分段不宜过多,长度不宜过长,便于工厂的加工、中途的运输以及现场的土建施工。
2.到现场的劲性钢柱仔细核对设计图纸,尤其是下段劲性钢柱底脚钢板上预设孔洞的大小与轴线精度。
二、上段劲性钢柱埋设
1.劲性钢柱所在的基础必须采取加固措施,所支设的模板支架必须满足劲性钢柱的荷载要求,确保其放置的稳定性。
2.劲性钢柱的长度以超过板面与梁底0.6米为宜(参见图1,上段劲性钢柱预埋)。
3.放置于模板上的劲性钢柱轴线位置与垂直度应基本准确,此时的偏差就不宜过大。
4.B0板扎铁完毕后,复测劲性钢柱轴线位置与垂直度,达到设计要求后及时焊接钢限位。
5.按50%交错的原则放置结构柱的主筋,为减少主筋下端的搭接长度,可采用钢筋接驳器。
6.劲性钢柱部位的混凝土振捣应到位,尽量避免振捣棒直接接触劲性钢柱。
7.机械布料应将混凝土倾斜至钢柱附近区域,而后由将混凝土人工运至劲性钢柱内,禁止混凝土直接倾倒在劲性钢柱上。
三、定位钢板埋设
1.B1板混凝土施工时,在板面预埋柱底定位钢板,用于下段劲性钢柱定位及地脚螺栓固定(参见图2,定位钢板示意图)。
2.地脚螺栓锚于B1-B2层间柱内,锚固长度从B1板板面向下1225毫米,而且该工程为逆作法,铺设定位钢板时B1-B2层间柱子还未施工,在B1板地脚螺栓位置留孔埋设钢管(参见图3,地脚螺栓示意图)。
3.待下层结构开始施工时从下往上通过预埋钢管孔倒装地脚螺栓与劲性劲性钢柱连接。预留孔埋设钢管管径为Φ108,壁厚4毫米(参见图4,柱底螺栓孔)。
4.地脚螺栓的套筒与定位钢板焊接固定。
5.地脚螺栓的套筒上端封口,放置混凝土进入管内。
6.B1板钢筋绑扎时同一层内结构柱三侧的主筋只允许一个接头,并50%错开连接,留一侧主筋不绑扎,在根部留钢筋接驳器(参见图5,钢筋绑扎)。
四、下段劲性钢柱安装
1.B1板混凝土强度达到设计强度要求后,方可开始下段劲性钢柱的安装。
2.利用塔吊进行垂直运输,以小型设备配合人力进行水平运输。
3.在B1板处利用牵引设备(卷扬机)将劲性钢柱牵引到安装位置,卷扬机机座埋筋随B1板施工时种根牢靠。
4.劲性钢柱水平移动时,除卷扬机水平牵引外,下部放置脚手钢管。
5.牵引至安装位置,利用神仙葫芦将劲性钢柱慢慢扶直。
6.用砂浆或垫铁制做标高控制块,先期安置于定位钢板上。
7.复测劲性钢柱标高、水平度及垂直度发现误差时利用小钢锲进行调整。
8.轴线偏差与垂直偏差调整结束后,插入螺栓,临时固定下段进行钢柱。
五、安装控制
在影响型劲性钢柱安装精度的因素中,既有加工误差、仪器误差,也有吊装误差。为保证劲性钢柱安装准确,型劲性钢柱初步吊装就位后,需进行反复检测,纠正其安装误差,施焊过程中若发现焊接变形影响垂直精度,应及时调整。
1.标高控制
根据设计要求,确定拟安装劲性钢柱标高误差控制在±3毫米以内,测定以安装型劲性钢柱标高及偏差,根据拟安装劲性钢柱长度来进行标高调整柱头间出现缝隙,用钢垫片调整。
2.垂直度,偏扭控制
在型劲性钢柱相互垂直两翼缘板划出柱身中心线,根据楼层轴线,用两台经纬仪从不同方面进行观测,控制其垂直及偏扭,同时测量已安装型劲性钢柱的垂偏直,进行适当调整,稍微预留倾斜量,在安装焊接过程中依靠变形将其抵消。
3.复核型劲性钢柱安装精度直接牵扯到框架梁施工,必须严格控制,逐层复核调整防止误差积累。
4.为消除仪器和操作等因素造成的误差,应依次把经纬仪旋转90°,并在靶标上测出四个光点,连接四点得出它的交点,该交点即为消除误差后得测点,把经纬仪光束调整到消除误差得测点位置。
六、焊接控制
型劲性钢柱对接焊缝施工,是型劲性钢柱安装的关键工序之一,直接关系到结构安全,且由于所有焊缝均为立焊,焊接难度较大,采用手工电弧焊。
1.上、下两段钢柱间的连接按照设计和规范要求均需采用焊接。Q345钢材间的手工焊采用E50型焊条,自动和半自动埋弧焊采用H08Mn,H08MnA型焊丝配合高锰型焊剂;Q235和Q345钢材间的手工焊采用E43型焊条。
2.型劲性钢柱安装调整就位,先安装联结板校核调整后,采用点焊固定,所用焊接材料型号与正式焊接材料相同。
3.预先在型钢上放大样,画线操作,采用气割坡口,柱翼缘及腹板焊接完成后,将耳板用火焰割除。
4.采取两个焊工同时对称、分段、反向施焊的工艺,并保证焊接参数、焊接速度一致,严格控制焊道平直,分层连续施焊,保证焊缝质量。每层焊道焊完后及时清理,如发现有影响焊接质量的缺陷,必须清除后再焊。
5.施焊时在焊接处设立挡板,以消除施焊中热影响产生较大的焊段残余变形而导致垂直度发生偏差。
6.所有焊条焊丝、焊剂必须有合格证。焊条进场应严格把关,杜绝使用劣质产品。焊条使用前进行烘培1小时以上,以免焊条受潮、药皮剥落、钢芯偏心。
7.所有焊缝表面不得有裂缝、焊瘤夹渣、弧坑裂纹电弧擦伤等缺陷。焊缝外形要求均匀,成型较好,焊件与焊件、焊件与基础金属之间过渡平滑。
8.所有焊接透焊缝两端必须加引落弧板。
9.对焊时采用两个焊工双面同时对称施焊工艺,做到焊接速度一致,焊接参数相同,保证焊缝表面质量。焊透焊缝背面气泡清除,保证焊透。
10.焊接完毕后,打磨焊缝质量,作焊缝探伤试验。
11.空气湿度大及阴雨天停止焊接施工。
七、钢、混凝土缝隙连接
劲性钢柱与永久结构采用高强材料进行连接的,通过劲性柱底板上的浇灌孔对劲性钢柱与混凝土结构的缝隙进行灌浆处理(参见图6,灌浆处理)。
1.混凝土表面应清理干净,不得有浮浆、浮灰、油污、脱模剂等杂物,松动部位应剔除至实处,并用界面剂进行拉毛处理。
2.按设计要求配制箍筋。
3.钢柱焊接和固定完成后,利用吸尘器和水冲的方式将柱座与B1板间空隙内的垃圾清理干净,在空隙四周设置模板支撑。模板应支设严密,达到不漏水的程度。灌浆中如出现跑浆现象,应及时处理。
4.灌浆前24小时浇水,充分湿润混凝土表面,灌浆前1小时吸千积水。
5.严格按使用说明书规定的比例配胶,搅拌均匀,一般在40~60分钟时间内使用完毕。如气温较低,胶液黏度太大,可采用水浴将胶适当升温使其黏度降低。同样,当气温较低时,孔壁和钢筋可在栽筋前用热空气适当加热。水平孔堵孔用胶应有较高的稠度,可在已配好的胶中加入适量水泥或其他规定填料(按使用要求配料)。
6.通过柱底座钢板上预留的灌浆孔向空隙内灌浆,灌浆必须连续进行,不能间断,并应尽可能缩短灌浆时灌浆料间。应当从一侧灌浆,至另一侧溢出为止,不得从四周同时进行灌浆,以防止由于窝往空气而产生空洞。
7.灌浆完毕后,应立即覆盖塑料薄膜并加盖湿草袋,或者喷洒混凝土养护剂。
8.如有要剔除部分,可在灌浆完毕2~4小时左右即灌浆层硬化前,用抹刀或铁铲等工具轻轻铲除。脱模前避免未结硬的灌浆层受到振动影响。
9.灌浆同时按要求制做试块作抗压强度试验。