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前言
水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。笔者参观了成渝高速公路成都段水泥混凝土路面处治工程的施工过程,结合重庆段二郎和白市驿水泥混凝土路面改造工程试验路段的施工体会,采用灌浆技术处治原水泥混凝土路面,并对各施工项目进行了检测,在室内对浆液的配合比进行了对比实验。目前,灌浆技术已在高速公路上取得了良好的应用效果。
一、水泥混凝土面板唧泥、脱空形成主要原因
唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素:内在因素是基层本身的质量、组成以及混凝土面板接缝状况;外界因素则是汽车荷载和气候变化。我国路面基(垫)层材料一般都选用稳定类集料,其模量远小于混凝土面层的模量。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基(垫)层将产生累积塑性变形,使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触,于是水泥混凝土路面板底与基(垫)层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空,或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化,以及板内温度的非线形分布,引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基础之间的分离,形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时,雨水从破损处侵入基层,渗入的水将在板下形成积水(自由水)。积水与基层材料中的细料形成泥浆,并沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始,恶性循环,最终导致路面的损坏。
二、脱空板确定
2.1脱空板确定方法
脱空板可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定。人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空。当重车行过,能感到混凝土板有竖直位移时,或下雨之后,有明显唧泥现象的板块,认为是脱空。这种方法的缺点是主观性强,即便是有经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉,如果超过某一限值,即认为存在脱空。我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.1-2001)(以下简称《规范》)中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
2.2检测方法
成渝高速公路全线建成通车于1994年,设计板厚24cm。主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先选取水泥混凝土面板荷载最不利作用位置作为检测点,宜选取横缝及纵缝附近的点。采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载(后轴轴载为10t)测定车。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm,加卸载。副点在横缝后10cm,无荷载(正常行车方向为前)。将一沉仪置于主点,即测定车的轮隙中间;另一沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉(按前进方向右轮测试)。右轮处于纵缝30cm左右。在《美国路面修复手册》中规定,凡弯沉值超过0.635mm的,应确定为板块脱空。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况,有关专家推荐凡弯沉值超过0.2mm的,应确定为面板脱空(详见规范)。在本实验路段,采用双指标控制,即主点弯沉大于0.2mm或差异弯沉(主点-副点)大于0.06mm的,均认为板底可能出现脱空现象。
三、加固机理
在现有混凝土路面设计理论中,我们把混凝土板看作是小挠度弹性薄板,其假定条件是面板与地基间完全接触(不脱空)。同时混凝土板是一种准脆性材料,抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下,面板均匀支承时,无论荷载作用位置,应力都较小。而一旦脱空,板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态,板内将产生过大的应力、剪力,混凝土板很快达到极限寿命。水泥混凝土面板灌浆是通过注浆管,施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基(垫)层中,以充填、渗透、挤密等方式,赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置,经人工控制一段时间后,浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体,形成一个良好的“结石体”。灌浆改善了板底原有受力状态,恢复板体与地基的连续性。达到加固基础,治理病害的目的。
3.1浆液材料基本要求
常用的水泥浆材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07×7.07×7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到5MPa以上。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性,浆体过稠不能均匀布满板底空隙,浆体过稀,干缩性大。在施工中,笔者认为为防止浆体的干缩,浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素,一般流动度越高,可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定,参照预制梁板压浆施工经验,采用水泥浆稠度试验漏斗(体积1725ml±5ml),以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制(详见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000附录G-11)。其中,在室温条件下,纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。表1列出了在标准条件下,不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度。从表中可发现水泥净浆不管掺或不掺减水剂,其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此,可以看出,二级粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。文献(1)中提出:对于不掺减水剂的水泥净浆,其流动度不应小于16s;掺减水剂的浆体可减小到12s;流动度最大应不大于26s。在施工中,笔者认为浆体流动度不宜过小,控制在20-30s之间较好。否则会产生泌水现象。
3.2试验资料
从表中可看出,在相同水灰比的情况下,流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时,粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下,水灰比越大,则浆体的强度会逐渐降低,因此,不宜采用过大的水灰比;根据上述试验结果,在施工中采用的浆液配比为:水泥﹕粉煤灰﹕水﹕早强剂=1﹕0.5﹕0.7+0.5%。在取得大流动性的前提下,保证了浆液的强度。
浆液流动度及力学实验指标表1
浆液配合比
(水泥﹕粉煤灰﹕水)
水灰比
流动度
(s)
7天强度
(MPa)
28天强度
(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
重庆段二郎、白市驿混凝土路面改造工程施工现场(施工图1)
四、灌浆技术的实施
孔位布设一般为3-5孔,应根据混凝土面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致,一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始,由远到近,由大到小。灌浆压力的控制应视混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出,就可认为完成该孔注浆,即停止注浆,迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa-4MPa之间,并停留3min-5min,效果较好。
五、灌浆效果评定
灌浆后,应在7d龄期后,再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计要求值时,可认为灌浆效果已经达到。成都试验段灌浆前后弯沉资料见表2(单位:mm)。表2中灌浆前数值均大于控制指标,认为板底出现脱空,需灌浆处治。从检测资料可看出,原混凝土面板通过灌浆提高了板底承载力。
2004年成都试验段4km处灌浆前后弯沉对照表表2
桩号
灌浆前值
灌浆后值
主点比较
副点比较
主点弯沉
差异弯沉
主点弯沉
差异弯沉
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处混凝土路面灌浆处治现场(施工图2)
六、经济效益评价
灌浆处治旧水泥混凝土路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板。其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同,一般介于10—30元/m2左右。“换板”翻修混凝土路面每m2成本一般需120—140元。与后者相比,前者的直接成本明显低。灌浆作为一种治理混凝土路面病害、及时可行的科学养护技术,具有成本低,见效快,操作简便,对车辆行驶影响小,受自然因素影响小等优点。在公路施工和养护工程中,具有可观的经济效益和社会效益。
七、结束语
7.1灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。
7.2大多数破损板本身的质量良好,病害原因主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3-5cm,根据施工经验,钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”处治,在破碎时由于操作人员的失误或连接杆的传递影响,可能造成相临混凝土板块不同程度的松动或破损,处治一处病害又出现多处新的病害,且只能改善板本身状态,正是所谓的“治标不治本”,而混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下,起到灌浆一块板加固几块板的作用。
7.3产生脱空板的原因有:填缝料的失效,水的浸入,基层材料中的细集料。因此,必须加强接缝的养护,及时疏导路面积水,来预防或防治混凝土路面的先期病害。在基(垫)层的施工中,应严格控制混合料中的细集料含量。
参考资料
水利电力工程中,混凝土的体积往往较大,因此在施工中难免会出现裂缝,此时就需要进行灌浆技术对其进行修复,嵌缝技术就是一种常见的技术形式,其可以对混凝土裂缝进行修复。沿着裂缝开槽,在槽内嵌入塑性材料或者刚性防水材料等,达到封闭裂缝的效果。常用的塑性材料包括聚氯乙烯胶、塑性油膏等等,刚性的封闭材料则包括聚合水泥砂浆等。混凝土裂缝的灌浆技术则常用环氧灌浆技术,就是将环氧树脂灌浆材料进行灌注,环氧注浆的材料往往选择邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺等等。
1.2孔口封闭灌浆技术
该技术是一种自上而下的灌浆技术,也可称之为循环灌浆技术。孔口封闭灌浆技术适应最大压力>3MP的帷幕灌浆工程项目,小于其参考值的帷幕工程则需要选择性应用。利用孔口封闭灌浆技术应注意一下几个要点,如钻孔的直径控制,应<60mm;孔口管道必须进行牢固的嵌入,买入到岩层的深度按照灌浆的压力所定,最大的灌浆压力则控制在5MPa以内,最大压力时嵌入岩层的深度应>2m;灌浆应选择循环式施工,自上而下的灌注,分阶段进行;孔口管道分为多个灌浆段,应尽量选择较短的分段发方式,压力增加应尽量快速,段长和相应的灌浆压力应进行事前试验;灌浆过程中应经常性的活动灌浆管,回浆管应保证15L/min的回流量,防止灌浆管道出现凝结。
1.3大吸浆灌浆技术
应用中主要是控制灌浆的压力和流量,通常利用低压或者自流的方式对裂缝进行灌浆,泥浆流动性降低后在逐步升高压力,以此增加灌浆量。同时限制灌浆的流量,采用低流量配合压力,减少灌浆在裂缝中的流动速度,使得泥浆沉淀,灌注量降低后再增加压力,提高灌浆量,直至完成灌浆。
2水利电力工程大坝施工中灌浆技术的应用
水利电力工程对质量要求较高,在水利电力工程的大坝工程中有多种灌浆技术被应用,但是应根据实际的情况选择不同的技术措施,不同的灌浆技术也有着不同的作用效果。具体情况如下:
2.1吸浆量较大的灌注措施
在水利电力施工中,大坝的施工需要灌浆作业在很短的时间内完成施工,但是因为地质和限制的因素,使得泥浆不能很快的凝结,此时泥浆冲基础底部渗出,导致灌浆效果不佳。此时应进行低压灌浆观察泥浆的流动情况,选择逐步增加的方式进行灌浆。也可选择方法限制吸浆的情况,加速泥浆的流动情况。然后提高泥浆的黏度从而控制流动性,降低泥浆流速而保证凝结。进行灌浆的过程中应考虑对泥浆的组份进行调整,同调节灰水比和外加剂填入的方式来控制泥浆的凝固速度,人为控制泥浆流动性。在水利电力大坝工程的施工中,也可采用灌注间歇砂浆和砂浆的方式来提高灌浆的施工质量,灌浆过程中,灌浆间隔控制在2~6h,最后泥浆凝固后达到一定的强度后,扫孔和复灌等。
2.2漏水通道灌浆
水利电力大坝工程因为受到地质环境的影响,往往存在不可控的问题,施工过程中环境复杂且地质改变的情况时有发生,在施工中容易出现漏水的情况,影响灌浆的质量。针对这个问题应采用一些外部干扰的措施,如爆理,利用爆破方式破坏漏水结构,再在漏水的位置采用灌浆的方式进行控制。但是这样的处措施往往不能达到工程质量要求。增加了工程成本以及难度。所以在实际的工程中可以采用以下措施进行控制,利用模袋灌浆,一般选择尼龙和聚丙烯为材料的袋子,进行堵漏并灌浆;利用填充级别的配料,在漏水的地方进行处理,利用大粒径的砂石进行灌浆;利用双浆灌浆技术,将水泥浆和速凝剂分别从两个管道进行灌注,使其进入到混合器,混合后再进入灌注的区域,这样可以增加防渗漏的效果,对漏水点进行控制。
2.3接缝灌浆技术
水利电力大坝的工程中,坝体填筑的工作是一项重要的施工项目,在施工中其将直接影响到整体质量。坝体建设中首先应合理的规划工作量,选择工艺和施工方案使之适应项目需求。对坝体施工的工作量进行分配与组织。灌浆施工也应按照坝体施工的需求进行选择与实施。根据坝体情况准备建筑材料和场地等,根据作业时间来控制材料质量,避免土料热量的流失等,提高施工的效率和质量。在水利水电坝体施工中灌浆技术主要是针对接缝处理,是一种主要的技术措施。通常选择盒式灌浆、骑缝灌浆、重复灌浆等。在施工中3种灌注方式可以进行重复使用,根据不同的灌浆特征以及工程情况配合使用。盒式灌浆因为灌浆的质量较高,回浆管的管路不易阻塞等优势,在坝体接缝灌浆选择中被普遍认可。但是系统消耗的管材相对多,其成本使其受到限制。重复式灌浆系统布置方式主要因为不堵塞管道而能进行重复施工。骑缝灌浆管理系统因为其扩散模式的灌浆形式较为流畅,并且压力分布平均,管路不易阻塞。水利电力大坝的接缝施工通常压力在0.2MPa左右,在坝体灌浆前应进行分析与计算,保证灌浆的顺利开展,必须保接缝灌浆的开张度与泥浆粒径的比例,理想的开度为1~3mm,在灌浆中应控制开度的扩张。
在大坝浇筑过程中,由于整个工程的巨大任务量,不可能做到大坝浇筑的一次性完成,因而大坝的浇筑工作是分若干块、若干次来进行的。对于常见的坝体分缝分块主要有通仓浇筑、纵缝分块、错缝分块三种形式,首先对于通仓浇筑来说,这种浇筑方式所涉及的仓面较大,是根据整个坝段逐层实施混凝土的浇筑,不用设置所谓的纵缝,因此也就不需要埋设冷却水管;同时也便于机械设备的使用,可以使得工程的进度得到保障,但是这种方法也不是完美的,也存在着一定的缺陷。通仓浇筑的缺点就在于它跟其他的方法比,它的浇筑时间略长,如果对于温度的掌控不到位的话,则极易引起坝体出现裂缝,最终导致大坝作废的严重后果。其次讨论纵缝分块,对于此种技术来说,顾名思义就必须要进行接缝灌浆,从而确保坝体的完整性。它具备以下几点明显的优势:对于温度的控制以及施工的工艺来说都比较简单,浇筑块之间的干扰也小,能够灵活地进行施工安全。在混凝土大坝的分缝分块技术当中,最后要阐述的就是错缝浇筑,这是一种根据高度防线,对竖块进行错开的分块浇筑,它的优点在于不需要通仓浇筑那样严格的温度要求,而且浇筑工程中无需接缝灌浆。但是它的缺点也明显的体现在它的施工过程当中,极易产生温度裂缝,浇筑块之间的相互约束,以致施工过程中浇筑块之间会有明显的互相干扰。
2浅谈大坝的混凝土接缝灌浆技术
大坝的混凝土接缝灌浆技术属于隐蔽工程,采取合理的施工工艺和工序非常重要,也只有这样才能保证灌浆的施工质量。而且对于接缝灌浆来说,它有其独特的管路系统布置,依次是重复式灌浆管路系统、盒式灌浆管路系统与骑缝式灌浆系统。这三种灌浆管路系统适用于不同的情况,而且都有其独特的优势。不会造成管路的堵塞,重复式灌浆管路的优势在于可以保证重复进行灌浆,盒式灌浆管路系统的进浆和回浆管不易造成堵塞,因此有效保证了灌浆的质量,唯一的缺点就是纵缝灌浆需要耗费较多的管材。主要体现在灌浆流畅,相对来说,骑缝式灌浆的优势最为明显,且管路不易堵塞,而且升降均匀。不过对于接缝灌浆技术整体来说,需要注意的也不少。要注意在施工过程中因为坝体变形而使得两个相邻的接缝张开度变小甚至闭合;还要注意堤坝初期蓄水的高度,在浇灌的时候为了使得坝体稳定切忌横缝和纵缝同时浇灌。
二浅谈水利水电工程混凝土施工管理的有效方法
对于水利水电工程混凝土施工管理的有效方法作者有以下几点建议:首先要加强施工计划的管理,要对所进行的工程进行合理性规划的计划,以保证目标合理有序的进行。其次,由于水利水电工程一旦实施起来就是造价高、工程量大的项目,因此为了避免工程中出现不必要的损失,要按照计划严格的执行,提高企业的经济效益和社会效益;在保证工程高质量的前提下,重视施工技术管理在水利水电工程混凝土施工中,加强对技术的管理是保证施工进度和工程质量非常重要的因素。施工技术是决定其成败的关键,在实际的水利水电工程施工中,我们需要引进大量技术过硬的高素质人才,配备先进的技术装备,制定合理的技术计划,保证技术及时开发以及合理运用等,以提高水利水电工程混凝土施工技术管理的水平,保证工程的高质量和工程建设的高效率。我们还要注意施工过程中的质量管理,水利水电工程是大型的工程项目,如果存在着安全隐患的话,会严重威胁人民生命财产的安全和国民经济的发展。在具体的操作过程中可以通过严格控制施工材料的质量,保证在源头上符合国家标准,这是学会整体质量管理的其中一种方式。另外,要是能在施工的每个环节都严把质量关,那么再通过严格的管理,相信最后所完成的工程项目都会是高质量的项目。
1前言
为解决水工建筑物防渗问题,寻求一种经济且技术先进可靠的防渗方法,在水利工程施工当中,基础防渗处理是水利工程施工中尤为重要的环节。当基础土质较差,渗透性较强时,在水流的作用下对基础的危害很大。结合高压喷射灌浆技术在甘肃张掖大孤山水电站引水枢纽工程中的应用,通过现场检测,明显看出密实度和承载力均远大于原土体,从而提高和保证了工程质量。
2工艺原理
2.1冲切掺搅作用
高喷技术主要是借助于高压射流,通过冲击切割和强烈扰动,使浆液在射流作用范围内扩散、充填周围土层,并与土石粒掺混搅合,硬化后形成凝结体,从而改变原地层结构和组成,达到防渗和提高承载力的目的。高喷凝结体是多种因素综合作用的结果,高压射流对地层结构的影响范围,取决于比能值E的大小,其表达式为:
E=(PQ)/(100v)
式中:E——每米旋喷柱耗用的能量(MJ/m);
P——喷射灌浆压力(MPa);
Q——射流浆量(L/min);
v——提升速度(cm/min)。
E值大,旋喷柱的直径大,一般选用50~70cm直径较好,但最终应通过现场高喷试验确定。
2.2升扬、转换作用
高喷施工时,水、气、浆由喷嘴中喷出,压缩空气,除能对水或浆液构成外包气层,使水或浆液射流能透入地层较远距离并维持较大压力破碎地层结构外,还可产生升扬作用,将经射流冲击切削后的土石碎屑和地层中细粒,由孔壁和喷射杆的环状间隙中升扬带出孔外,空余部位由浆液替代,同时也起到了转换作用。
2.3挤压、渗透作用
高喷射流强度随射流距离的增加而较快地衰减至射流束末端,虽不能再冲切地层,但对地层仍产生挤压作用。同时,喷射结束后,静压灌浆持续进行,对周围土体产生渗透作用,不仅可以促使凝结体与周围土体结合更加密实,还在凝结体外侧产生明显的渗透凝结层,具有较强的防渗性能。
2.4位移握裹作用
地层中较小的块石,由于喷射能量大,辅以升扬、转换作用,最终浆液可填满块石四周的空隙并将其握裹,遇到大的块石或在块石集中区,应降低提升速度,提高比能值。在强大的冲击震动力作用下,块石将会产生位移、松动,浆液沿块石四周空隙或块石间孔隙渗入。在高压喷射挤压、余压、渗透等综合作用下,产生握裹凝结作用,形成连续密实的凝结体。
3凝结体的性能
水工建筑物地基防渗采用高喷施工时,要求凝结体具有良好的防渗性和稳定性,而对于其抗压强度要求不高。凝结体的防渗性能主要取决于地层组成成分和颗粒级配、施工方法、施工工艺以及浆液材料等。高喷形成的凝结体并不很规则,但与地层结合紧密,由于高喷凝结体周围除了浆皮层外,一般还存在渗透凝结层,有着良好的复合防渗作用,从而进一步提高了凝体的防渗性能。
4高喷凝结体的结构布置形式
为保证高喷防渗墙的连续性,必须要使各孔的凝结体在有效范围内牢固可靠连接上,为此如何选用结构布置形式和孔与孔的距离则很重要。高喷形成的凝结体的形状与喷射的形式有关,喷射形式一般有旋喷、摆喷和定喷3种。喷射时若边提升边旋转,则凝结体的形状为圆柱体(又称旋喷柱),若边提升边摆动,则形成的凝结体的形状为哑铃状,若只提升和定向喷射则可形成板状(又称定喷板)。目前在青海及甘肃的西南部地区常用的结构布置形式有:定喷折线式、摆喷对接式和柱摆式等。
5高喷材料
三管法施工时,多用纯水泥浆,水泥为42.50或52.50普通硅酸盐水泥。由于三管法施工,先是高压气、水喷射,而后是压力灌浆,灌浆易被先喷入的水稀释,所以使用的水灰比不应大于1∶1的浓浆。6机械设备的组成
高喷灌浆技术有单管法、双管法、三管法。在该工程中采用的是三管法,所用主要设备有XY-2型液压地质钻机、GYP-50型高喷台车、XPB90E型高压泥浆泵。
7工艺和施工要点
7.1钻孔
泥浆固壁回转(或冲击)钻进。造孔过程中做好充填堵漏,使孔内泥浆保持正常循环,返出孔外,直至终孔。跟管钻进,边钻进边跟入套管,直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直,偏斜率应≤1%。
7.2下入喷射杆
泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内,直至孔底。跟管钻进的钻孔,有2种情况:一是拔管前在套管内注入密度大的塑性泥浆,注满后起拔套管,边起拔边注入,使浆面长期保持与孔口齐平,直至套管全部拔出,而后再将喷射杆下入孔内直至孔底。二是也可先在套管内下入管壁均匀的PVC塑管,直到套管底部,起护壁作用,而后将套管全部拔出,再将喷射杆下入到管底部。
7.3高喷施工
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同,提升速度也有差异。对各类地层而言,若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大,而提升速度变化,是影响高喷质量的主要因素。一般情况下,确定提升速度应注意下列几个问题:①因地层而异,在砂层中提升速度可稍快,砂卵(砾)石层中应放慢些,含有大粒径(40cm以上)块石或块石比较集中的地层应更慢。②因分序而异。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相对来讲可稍快。③高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
8施工工艺
8.1墙置的确定
根据设计要求平整好场地,要求场地内地下无障碍物,对某些作业地基软、不平整,有可能引起整机翻倒引起事故的地段,一定要采取防范措施,在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
8.2喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度,送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和断浆现象,保证墙体均匀,无夹心层,若发生管道堵塞或因故短暂停机,应迅速抢修。
9工程实例
在张掖大孤山水电站枢纽基础防渗施工中,所采用的喷灌方法为三管法定向喷射成墙施工。防冲隔墙长为68m,该工程地层为砂砾土,采用凝结体的结构布置形式为柱摆式,成墙深度为30m,墙厚平均为80cm。孔距2m,喷射中心有直径20~30cm的圆柱体。首先用水管、气管、浆管同轴布设组成喷射杆,杆底部设置有喷嘴,气、水喷嘴在上,浆液喷嘴在下,高喷时,随着喷射杆的旋转和提升,采用高压水和气的射流冲击扰动地层土体,呈翻滚松散状态,随后以低压注入浓浆掺混搅拌,硬化后形成凝结体。此方法高喷质量可满足设计要求,工效高、造价低,能充分利用原地土体,就地取材,机械化程度高,其工艺参数为:
①喷嘴直径:2~2.30mm;(外φ5)
②高压水:10MPa,流量40L/min;
③气压:0.70MPa,气量6m3/min;
④浆压:0.30MPa,流量80m3/min;
⑤提升速度:15cm/min;
⑥三重管回转:7r/min;
2大坝的主要灌浆技术
2.1钻孔施工技术
在大坝的灌浆施工过程中,要将泥浆灌入就必须有灌浆孔,因此对于灌浆孔的要求十分严苛。由于灌浆孔是灌浆施工的基础组成部分,各个灌浆孔的横截面大小应当保持一致,且要保证各个灌浆孔都是与水平面垂直的正直状态。
2.2裂缝施工灌浆技术
我国在水利水电施工过程中不断突破已有技术,学习西方先进技术,引进裂缝施工灌浆技术,并在近几年运用中结合自身的特点不断改进,因此该项技术不仅在大坝中得到大量应用,还在大梁的建设、工业厂房的建设、吊车的施工辅助等方面起到作用。
2.3无塞灌浆施工技术
无塞灌浆技术之所以能有效提高施工质量节省施工时间有两个原因:其一是该项技术能省略等待泥浆凝固的过程;其二是无塞灌浆技术可以防止灌浆过程中出现堵塞现象而引发的施工漏水,避免了施工过程中因为施工不当而造成返工浪费时间,无塞灌浆技术的应用可以提高施工效率,节省施工时间。
3大坝灌浆施工的质量管理措施
3.1内部质量管理
(1)完善内部监督体制。首先就应当对整个施工流程进行监督和控制,各项施工流程应当按照顺序进行,各部分要符合施工要求后才能开始施工,对于未达到施工标准的应当进行改制达到标准后再进行施工。其次就是设置监督责任制小组,各小组成员对整个施工环境及人员进行监督与考核,对施工规范程度依次考核。(2)质量的控制和管理。在进行内部质量管理时,除了要对内部质量监督外,还应对质量进行控制和管理,其有效性对工程的质量起着决定性的作用。
3.2外部质量管理
(1)外部监督体制。质量监督单位应加强其监督力度,除了不断完善监督设备外还应完善各监督人员的配备。质量监督单位应当对已有的监督设备定期检查,保证设备检测的准确性,另外对于已经报废或破损的设备应进行维修或者丢弃,购置新的精确性高的设备。(2)监测人员专业知识。质量监督部门的监测人员应当具备相应的专业知识,这样才能从多方位监测,因此质量监督部门应当对监测人员进行专业知识和技能的培训,提高工作人员的监督方法和管理理念,并对培训的结果定期考核。质量监测人员专业水平的提高,才能更好的对大坝灌浆施工质量进行监测。
3.3质量检查分析
经过了内部与外部共同质量管理后,大坝的工作人员应当对质量管理监测所得的数据进行采集和考查,对各项数据进行分析,得出的资料与图表要展开研究和总结,进一步完善和更正施工图纸。最后的质量检查分析步骤是必不可少的,在进行质量管理之后必然会有相应的数据产生,这些数据又为整个施工过程带来新的改变。
1黄姜形态特征
黄姜,学名盾叶薯蓣,也叫火头根,是薯蓣科薯蓣属的一种多年生草质藤本作物[1]。地上茎左旋,光滑无毛,有时分枝或叶柄基部两侧微突起或有刺。单叶互生,盾形、三角状卵形、心形或箭形,叶片厚纸质,两侧裂片圆耳状或长圆形,两面光滑无毛,表面绿色,常有不规则的斑块,叶柄盾状着生。花单性,雌雄异株少有同株。雄花无梗,常2~6朵簇生,再排列成重穗状,花序单一或分枝,1~2个簇生于叶腋,通常每簇花仅1~2朵发育,基部常有膜质,苞片3~4枚,花被片6,长1.2~1.5mm,宽0.8~1.0mm,开放时平展,紫红色,干后黑色,雄蕊6枚,着生于花托的边缘,花丝极短,与花药近等长。雌花序与雄花序相近似,雌花具花丝状退化雄蕊。蒴果三棱形。每棱翅状,长1.2~2.0cm,宽1.0~1.5cm,干后紫黑色,表面常有白粉;种子通常每室2枚,着生于中轴中部,四周围有薄膜状翅。花期5~8月,果期6~9月。地下根状茎横生,近圆柱形,指状或不规则分枝,直径1.5~3.0cm;新鲜时外皮棕褐色,粗糙,有明显皱纹和白色圆点状根痕。断面桔黄色,质地细而嫩,干后粉质,维管束明显。根状茎薯蓣皂苷配基含量高,最高达16.15%,是合成甾体激素药物的重要原料[2]。
2人工栽培黄姜地块和栽培种的选择
2.1栽培地块的选择
人工栽培黄姜地块,要求土壤疏松、土质肥沃,土层厚度15cm以上、土壤有机质含量1%以上、全氮含量0.1%以上、pH值6~7。栽培黄姜的地块应具有良好的物理性能,不能过砂过粘或过酸过碱。
栽培黄姜的地块,应进行深翻细整,并结合整地施足底肥。一般早春种植的,头年冬整地,整地时,铺施45~60t/hm2腐熟的农家肥,均匀翻入土中,种植前进行1次深翻细耙;秋末冬初种植的,栽前应深翻,打碎土块,拣净石头、杂草。
2.2栽培种的选择
作种的黄姜,根状茎应粗细均匀,生命力强,无病虫害和损伤,粒度饱满,无霉变,千粒重达10g以上,需种子45kg/hm2左右,并尽量选用一年生根基做种茎。
3繁殖方法
3.1种子繁殖
黄姜的种子发芽较慢,繁殖倍数高,实用价值较大。播种前需将种子晾晒并将周围翅壳搓去,用25℃的温水浸泡12h捞出晾干,然后拌细沙或肥土进行播种。露地育苗方法,播种期一般在3月中旬前后,苗床应选在靠近水源和较肥沃的地块,施腐熟农家肥60t/hm2左右及黄姜专用肥1500kg/hm2左右,翻耕后作成1m宽的床,床面要平整、绵软、疏松,苗床作好后,将处理好的种子均匀撒播或开沟撒播上去,种上覆盖细肥土2~3cm,床面覆盖作物秸秆,经常喷水,保持土壤处于湿润状态,土壤温度处于20~25℃。播后25~30d后发芽率可达50%~60%,40~50d左右即可出苗,有条件的地方,可先将黄姜种子放在培养皿或营养钵内,置于20~25℃的湿润条件下发芽,发芽率可达80%~90%,然后播入湿润、遮荫的苗床里培育,当年可形成小根状茎种。
3.2根状茎繁殖
根状茎繁殖时将根状茎掰成5~10cm长的茎段,每段根茎上保留2~3个健状的潜伏芽。实行起垄种植,播种时间一般在11月至来年3月以前为佳。将选好的种子按25cm×30cm的株行距,开深13cm左右的沟下种,芽向上,覆土6~8cm,保持土壤处于湿润状态。待苗长到15cm左右,移栽于大田。
4藤架的搭法与管理
薯蓣的藤架一般可采用竹棍或木条绑缚搭成。山坡或不成行的稀林地,藤架高度宜在1.5m。平川地带或成行的稀林地,藤架可顺行搭成长方体或长弓形,藤架高度宜在1.5m左右。垄作的,可2垄合搭1道藤架;沟植的,可3行搭1道藤架。
薯蓣种植后,应使土壤处于湿润状态,干旱季节,应灌几次水;有条件的地方可结合灌水追施适量速效肥。当黄姜的地上茎攀上藤架到地下根状茎增生膨大期间,应适时松土,除去杂草,尤其是每次雨过天晴,应待土不粘锄时进行1次松土,松土深度5~6cm。松土除草时,勿伤藤茎。
5病虫杂草综合防治
5.1农业防治
(1)选用无病虫、无霉变种薯,防治病虫传播,保证苗全苗壮。种姜1年为佳,要求大小一致,1kg种子150~200个芽头,每个芽头有2~3个芽眼,用种2250~3000kg/hm2。
(2)采用高畦垄作种植,改善土壤通气性,促进地下根茎生长。按1m宽作垄,垄高20cm,株行距25cm×25cm,每垄种4行,种10.5~13.5万株/hm2,以冬播为好。
(3)合理轮作倒茬,采用与禾本科作物2年以上轮作倒茬,防灾避害。
(4)施用腐熟农家肥,增加土壤有机质,改良土壤,重施磷钾肥,增强植株抗病性。一般施农家肥30~45t/hm2、磷肥750kg/hm2、钾肥375kg/hm2、黄姜专用肥1125~1500kg/hm2,以基肥为主。
(5)搭架栽培。当苗高30cm以后,按每平方米4根竹杆搭成”人”字架,促进通风透光和湿气流动,促进叶片光合作用和根茎生长,能有效提高产量和防病控害。
5.2药剂防治
(1)土壤消毒。在病害发生严重地块,整地时选用70%甲基托布津、50%多菌灵、50%福美双4500~6000g/hm2拌细土撒施土中;在酸性土壤中施用石灰消毒,预防土传病害。防治地下害虫,采用50%辛硫磷、48%乐斯本乳油2250~3000g/hm2,或3%呋喃丹45kg/hm2,拌细土300~450kg/hm2均匀撒施。
(2)病害防治。在病害发生地块,当达到防治指标时,选用75%百菌清1000倍液,50%多菌灵、50%溶菌灵、70%托布津或86.2%铜大师500~800倍液,在发病部喷雾或灌根,每株灌50~100mL。
(3)虫害防治。在叶面害虫发生地块,选用55%一遍净225~300g/hm2、50%辛硫磷1500mL/hm2、20%菊脂农药450~600mL/hm2或Bt乳剂2250~3000g/hm2对水450~600kg/hm2,在幼虫3龄始盛期喷雾防治。
5.3化学除草
(1)土壤封闭处理。在黄姜播后苗前,选用50%姜草净750~900g/hm2、90%禾耐斯600~750g/hm2、50%乙草胺2250~2700g/hm2或72%拉索1500~2250g/hm2,对水900kg/hm2喷雾。
(2)茎叶喷雾。当田间杂草生长在3~5片叶时,选用5%精禾草克、5%旱草枯或10.8%高效盖草能乳油675~750mL/hm2,对水450kg/hm2作茎叶喷雾。
(3)定向喷雾。对局部地块多年生恶性杂草,选用74.7%农民乐1500~2250g/hm2或20%克无踪2250~3000g/hm2,对水450~600kg/hm2定向喷雾,切记不要喷洒在黄姜茎叶上。
施药后因降雨等原因影响防治效果时,应及时补治;土壤处理除草,要抢雨后天晴,土壤湿时喷药,施药后禁止在田间操作和人畜践踏,以免破坏药土层影响防除效果。
6根状种茎的采挖与贮运
薯蓣根状茎入土较深,采挖比较费力。采挖时,先剪去地上茎,拆除藤架,然后沿两行正中间开挖20cm深的沟,分别向两边小心抱出根状茎。陕南一般在11月左右采挖。
根状茎采挖后,应将潜伏芽较多无病虫的上部茎段连同芦头一起截下作种田,晾干水气贮藏。贮藏的方法是:①地下沙藏:选地下水位低、土质较黏的地方挖深70cm、宽50cm的方坑,坑低和四周铺1层稻草或麦草,然后1层干砂1层种茎层放在距地面15cm处,上盖40cm的潮土,作成高出地面的土垄,垄边开两条排水沟。②窖藏:将地窖用来苏儿消毒后,将种茎堆入,堆高40~50cm,窖口留1个通风口。贮藏期间的温度最好保持在5~7℃范围内,不宜高于9℃,以免发芽。
长途调用新鲜种茎时,应将种茎与锯末层放在木箱或较硬的纸箱内,上加盖封紧。若运输时间过长,应避免种茎过冷受冻或过热发芽。
随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善,同时,也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。
特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。
根据本人在高层建筑施工过程中沉降观测的应用,在此对高层建筑施工过程中沉降观测工作浅谈管窥之见。
一、沉降观测的基本要求
1、仪器设备、人员素质的要求
根据沉降观测精度要求高的特点,为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况,一般规定测量的误差应小于变形值的1/10——1/20,为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级),水准尺也应使用受环境及温差变化影肉小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下,使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。
人员素质的要求,必须接受专业学习及技能培训,熟练掌握仪器的操作规程,熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序,对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算,做到按时、快速、精确地完成每次观测任务
2、观测时间的要求
建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,特别是首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,而是整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测,根据工程进展情况必须定时进行,不得漏测或补测。只有这样,才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如:次/30天)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期,无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
3、观测点的要求
为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况,沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称,且相邻点之间间距以15——30米为宜,均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下,建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。
再就是,埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点,不能连续观测而失去观测意义。
4、沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”,即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点,点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性,使所测的结果具有统一的趋向性,保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致,使所观测的沉降量更真实。
5、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正,必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3——6个月重新对所用仪器、设备进行检校。
在观测过程中,操作人员要相互配合,工作协调一致,认真仔细,做到步步有校核。
6、沉降观测精度的要求
根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。再未有特除要求情况下,一般性的高层建构筑物施工过程中,采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。我们在河北省交通培训中心工程施工过程中就采用二等水测量的观测方法。
各项观测指标要求如下:
(1)往返较差、附和或环线闭合差:h=∑a-∑b≤l√n—,表示测站数。(或h=∑a-∑b≤1.0√L—,L表示观测路线距离)
(2)前后视距:≤30m
(3)前后视距差:≤1.0m
(4)前后视距累积差≤3.0m
(5)沉降观测点相对于后视点的高差容差:≤1.0mm
(6)水准仪的精度不低于N2级别
7、沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠,记录计算要符合施工测量规范的要求,依据正确,严谨有序,步步校核,结果有效的原则进行成果整理及计算。
二、具体施测程序及步骤
1、建立水准控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案,由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求:
(1)一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点,水准点的间距不大于100米。
(2)在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点,并且场区内各水准点构成闭合图形,以便闭合检校。
(3)各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外,水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5米)
根据工程特点,建立合理的水准控制网,与基准点联测,平差计算出各水准点的高程。
2、建立固定的观测路线
由场区水准控制网,依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图,确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线,并在架设仪器站点与转点处作好标记桩,保证各次观测均沿统一路线。
3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期,首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构,首次观测应自基础开始,在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的),等临时观测点稳固好,进行首次观测。
首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础,其精度要求非常高,施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
随着结构每升高一层,临时观测点移上一层并进行观测直到十0.00再按规定埋设永久观测点(为便于观测可将永久观测点设于十500mm)。然后每施工一层就复测一次,直至竣工。
4、将各次观测记录整理检查无误后,进行平差计算,求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。
某个观测点的每周期沉降量:c=Hh,I—Hn,I-1.
N表示某个观测点,I表示观测周期数(I=1,2,3……)且H1=H0
累计沉降量:C=∑c(n),n表示观测点号。
5、统计表汇总
(1)、根据各观测周期平差计算的沉降量,列统计表,进行汇总。
(2)、绘制各观测点的下沉曲线
首先建立下沉曲线坐标,横坐标为时间坐标,纵坐标上半部为荷载值,下半部为各沉降观测周期的沉降量。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中,并将相应的荷载值也画于坐标中,连线,就得到对应于荷载值的沉降曲线。
(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图,我们可以预测建筑物的沉降趋势,将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门,正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度:q=│Cm-Cn│/Lmn,Cm,Cn分别为m,n点的总沉降量,Lmn为m,n点的距离。
对沉降观测的成果分析,我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素,指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益,同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料,设计出更完善的施工图纸。
6.观测中的注意事项:
(1)严格按测量规范的要求施测。
(2)前后视观测最好用同一水平尺。
(3)各次观测必须按照固定的观测路线进行。
(4)观测时要避免阳光直射,且各观测环境基本一致。
(5)成像清晰、稳定时再读数。
(6)随时观测,随时检核计算,观测时要—气阿成。
(7)在雨季前后要联测,检查水准点的标高是否有变动。
(8)将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门,当建筑物每天(24h)连续沉降量超过1mm时应停止施工,会同有关部门采取应急措施。
三、探讨的两个问题
(1)确定建筑物沉降观测精度的合理性。由于现行规范对施工单位施工过程的沉降观测要求不明朗,这对施工单位在建筑物沉降观测精度选择随意性较大,但是精度的高低直接关系到沉降观测成败。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低,要合理适宜,适合工程特性的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。这样,本人认为一般高层及重要的建(构)筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备(高级水准仪、铟合金尺等)在±0.00以上部分按二等以上水准测量方法,采用放大率倍数较大的S2或S3水准仪进行观测,也可以测出较理想的结果。
(2)在沉降观测过程中,沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线,而是起伏状现象。这就分析原因,进行修正。
①第二次观测出现回升,而以后各次观测又逐渐下降。可能是首次观测精过低,若回升超过5mm时,第一次观测作废,若回升5mm内,第二次与第一次调整标高一致。
②曲线在某点突然回升。
原因:水准点或观测点被碰动所致且水准点碰动后标高低于碰前标高,观测点碰后高于碰前。
处理措施:取相邻另一观测点的相同期间沉降量作为被碰观测点之沉降量。
若使刃脚比它相应于管子外径应有的尺寸稍大一点,就有可能降低管外壁摩阻力。这样能使上层不直接压在管体上。只要土层足够坚硬,这种方法就会取到预期的效果。而如果向管子和土层之间形成的空隙内压人支承介质,这种方法的效力更可以大大提高,并能维持一定的时间,从而足以顶进一段相当长的管路,再则,支承介质在起支承作用的同时,也可以作为剂起到减少摩阻力的作用。
对支承一介质的要求
对支承一介质的要求,可以根据摩擦定律推算出来。
摩擦定律概要
除了不在这里讨论的滚动摩擦之外,可将摩擦区分为:
a)粘附摩擦(与静摩擦相同);
b)滑动摩擦。
在粘附摩擦和滑动摩擦的情况下都存在如下的关系:
T=N·μ
式中
N——法向力;
T——切向力;
μ——摩擦系数;
摩擦系数μ是一个材料常数,与滑动面和滑动物体的表面性质有关,而却不以接触面积F的大小为转移。
无量钢系数μ在粘附摩擦的情况下,一般大于滑动摩擦时的数值,因为在粘附摩擦的情况下,表面会由于经常存在的不平度而被“楔紧”。
滑动摩擦又可分为:
b1)干摩擦;
b2)液体摩擦。
在干摩擦时,滑动体和滑动面直接接触,在液体摩擦的情况下,滑动体和滑动面则被介质隔开
在滑动摩擦的情况下。滑动体和滑动面之间存在相对速度。
在干滑动摩擦的情况下,摩擦系数μ与相对速度υ无关。
在液体滑动摩擦的情况下,视在摩擦系数μ则相随滑动体和滑动面之间液体的流动阻力而变化。流动阻力则取决于液体的运动粘滞度和流动速度。根据流体动力学可知,流动阻力与流动速度的平方成正比。
在两个互相接触的物体之间,起作用的是一个比压:
P=N/F
在液体摩擦的情况下,作用在液体上的是一个流动压力:
p’=f(υ2)
若p=p’,物体和介质便处于平衡状态。这时运动的物体就“漂浮”在滑动面上。
如p>p’,介质便会从运动物体和滑动面之间的缝隙中逐渐被挤压出去,直到液体摩擦转变为干滑动摩擦为止。液体摩擦的前提在于,无论物体和滑动面都必须是不透水的。如果介质能够渗人物体或滑动面,而又不以同样的数量给予补充,那么液体摩擦就会变成干摩擦。
从摩擦定律得出的结论.
按照摩擦定律来考虑,对于顶管施工可以得出完全明确的结论如下:
a)为了保持较小的推顶力,干摩擦须以尽可能小的摩擦系数μ为前提。管子表面的光滑,能使摩擦系数降低。管子表面的机械加工和涂抹减摩剂,同样都能起到减小μ值的作用。
b)在干摩擦的情况下,管子表面在推顶过程中会被周围上层磨毛,因而使摩擦系数增大。所以在项管距离较大时,一般多采取液体摩擦的方式。
C)液体摩擦须以管子和土层之间存在介质为前提,也就是说,须将介质压人其间。
d)介质必须保持一定的厚度方能有效。
e)管子和土层间必须存在一定的空隙,也就是说,要留出一定的空隙,以便在压人介质后能够形成所需厚度的一个液体层。
f)管子和土层之间充满介质的空隙,在整个推顶过程中必须保持不变。要作到这一点,介质必须能够阻止土层落到管壁上,亦即介质必须承受着各种具体条件下起作用的上压力来托住土层。因此,在介质中必须经常保持相当于土应力的液压。这样,介质同时也起着支承介质的作用。交承压力的反作用力则由顶进管来承受。
g)为了形成管子和土层之间所需的空隙,刃脚直径的取值最好稍大于顶进管直径。
h)对粘性很小的土壤来说,推顶时在刃脚周围产生的松散地带便能形成管子和土层之间所需的空隙,因而不需要刃脚直径大于管径。
i)上层和管子之间既已形成空隙,就必须在土层落到管体一上以及土压力上升达到全值之前将支承-介质充入其中。事后再来克服土压力将土层从管壁上推开是不可能的。一旦周围土壤的某些颗粒接触管壁并被土层压附在管壁上,立即便会发生于摩擦,即使随后压人介质,情况仍然如此。
k)可以把顶进管看作是不透水的。管子接头在整个推顶过程中应保持密闭。
l)土层总是多少有些透水的。因此,支承一介质必须起到的另一作用,即在于封闭管子周围土层的空隙,以便在土层中造成一个不透水的环形地带,从而阻止支承-介质渗入土层。
m)为了能够封闭土层的空隙而又不致流失到土层中去,支承-介质必须具有足够高的运动粘滞度。
n)为了取得尽可能小的视在摩擦系数μ,又需要支承-介质的运动粘滞度较低一些。
o)支承-介质不得对顶进管材料(钢、钢筋混凝土、石棉水泥或塑料混凝土)和接头材料(钢和橡胶)造成侵蚀。
P)支承-介质不得污染地下水。
膨润土矿物悬浮液能够最充分地满足对支承-介质提出的一切要求。
作为支撑-介质的膨润土
1890年,美国的福特·本顿首先发现了膨润上。它的主要成分和对于它作为支承一介质的性能起着决定作用的,乃是其中叫作蒙脱土的一种粘土矿物,这种矿物以其位于法国南方的蒙脱英里翁矿床而得名。在德意志联邦共和国的巴伐利亚,则有着大约一千万年前作为风化产物形成的一些酸性火山质玻璃凝灰岩矿可供这方面的应用。
蒙脱土是一种层状结构的结晶氢化硅酸铝。硅酸盐多层体是一种三层结构,其中包括一层SiO4四面体、一层氢氧化铝八面体和一层SiO4四面体。蒙脱土晶体即由许多这样的硅酸盐叠层组成。蒙脱土晶体遇水膨胀,与此同时水分子便渗入各个叠层之间。于是两个蒙脱土叠层之间的距离就加大了一倍。晶体内部膨胀现象的原因,则在于叠层内部电荷分布的不均匀。
我们可以设想,在静止下来的膨润上悬浮液中,薄片状的蒙脱上微粒形成一种纸牌房子式的结构,其中这些微粒以它们的角隅和棱缘彼此接触或互相支撑。一旦静止状态被扰乱,例如由于搅拌、振动或泵送等等,于是大多数的“纸牌房子”坍塌下来,因而在静止状态下凝结起来的悬浮液就会变成溶胶。当这种溶胶再次静止下来,薄片状的蒙脱上微粒又会彼此搭在一起形成纸牌房子式的结构,于是溶胶重新凝固。悬浮液每当静止便结成凝胶,一旦运动起来又变成溶胶,这种从静止状态到运动状态以及从运动状态又回到静止状态的结构交替,可以永无止境地重复下去,这样的特性便叫作触变性。
作为顶管施工中的支撑-介质,膨润土的重要特点即在于它的膨胀性能。这一点须取决于薄片状蒙脱俄土微粒的大小和数量。
膨润土主要有两类,即钙膨润土和钠膨润土上。
它们的区别在于起决定作用的蒙脱土是钙蒙脱上还是钠蒙脱土。
在膨润土含量相同情况下,钠膨润土悬浮液中所含极薄的硅酸盐叠层片的数量,约为钙膨润上悬浮液中所含数量的15到20倍。由于这种极薄的硅酸盐叠层片的数量大得多,便有利于蒙脱土微粒形成纸牌房子式的结构,因而亦有利于提高悬浮液的膨胀性能,这样既可改善悬浮液在溶胶状态下的流动性,也能改善悬浮液在凝胶状态下的固结性。所以钠膨润土比钙膨润土更适用于顶管施工。
而巴伐利亚矿层却只含有膨胀性能较差的钙膨润土。
但钙蒙脱土有一个特性,亦即其中化合的钙离子可以用钠离子来置换。通过这样的离子交换,钙膨润土的性能会有很大的变化,从而被赋予钠膨润上的优良特性。
由于销膨润土和通过钠离子置换而活化的钙膨润土——也叫作活性膨润土——能够最大程度地满足顶管施工中提出的要求,因而下面的讨论便以这两种膨润土为基础。
化学分析表明,膨润土中大约有56%的二氧化硅和20%的氧化铝,二者共同构成了蒙脱土上晶体的基本物质。与此相对应,矿物组成中也有75%的蒙脱土。筛分析也很值得注意,根据筛分析,膨润土中粒径小于0.025毫米的占55%。
膨润土加水搅拌即成悬浮液,这里对水质的要求和拌制混凝土时一样。判断膨润土悬浮液是否适于用作支承一介质的标准在于它的物理特性。而对后者起决定作用的,主要是悬浮液中的膨润土含量。表2中按照每立方米制成悬浮液中含有30、40、60和80公斤膨润上的四种情况,分别列出了各种悬浮液的主要参数。
首先从容重的数据中可以看出,膨润土含量对容重的影响不大。在我们所考察的试样上,容重大致变化于1020到1050公斤/米3之间,因此只是稍高于纯水的容重。所以膨润土悬浮液也可以在水下顶管施工中用作支承介质,无需顾虑悬浮液因容重不同而流失,故而对膨润土悬浮液来说,容重并不是一个重要的判断标准。
反之,流变极限测量结果都表明,无论在运动状态或是静置状态下,悬浮液中的膨润土含量都对流变极限有很大的影响。正如事先的考虑所预见到的,流限在运动状态下达到了下限值。观察表2可以看出,膨润上含量从每立方米30公斤增加到60公斤时,亦即在膨润上含量增大一倍的情况下,运动流限从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约9倍,当膨润土含量从40公斤/米3增加到80公斤/米3时,同样也是在增大一倍的情况下,可以看到大致相同的比率。这时运动流限从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。
静置一分钟后的比率也类似于流动状态下的情况。在这种条件下,当膨润土含量从30公斤/米3增加到60公斤/米3时,流限从42.8克(力)/厘米2提高到320克(力)/厘米2,即增大到7.5倍。当膨润土含量从40公斤/米3增加到80公斤/米3时,流限则以100:696—1:7的比例提高。
最后,在静置24小时的情况下,当膨润上含量从30公斤/米3增加到60公斤/米3时,流限比率为198:1265一1:6,80公斤/米3含量的相应数值则限于现有的测量技术条件而无法测出。
因此得出的结论是,膨润土含量增加一倍,可使膨润上悬浮液的支承作用提高到7至10倍。但是这也意味着,若膨润土含量减少1/2,支承作用就可能降低到1/10。所以,确定悬浮液中的膨润上含量,便有着如此重大的意义。
得到的另一个结论是,在从运动状态过渡到静止状态时,流限的增大须取决于悬浮液中的膨润土含量。
在每立方米悬浮液中含30公斤膨润土的情况下。静置1分钟后的流限以42.8:22.4=1.9:1的比率增大。在膨润土含量为40公斤/米3的情况下,静置1分钟后的增大比率已达100:44.6=2.2:1。然而在膨润土含量为60公斤/米3情况下,这一比值却降低到320:204=1.6:1,以及在膨润土含量为80公斤/米3的情况下,比率仍为696:439=1.6:1。
静置24小时后的流限与运动状态下的比率,在悬浮液中的膨润上含量为30公斤/米3时是22.4:198=1:8.8,在40公斤/米3的情况下是44.6:584=1:13.3,在60公斤/米3的情况下是204:1265=1:6.2,而对于80公斤/米3的含量,则已无法取得测量值。
在将膨润上悬浮液用作支承-介质的情况下,静止状态的流限值与运动状态的流限同样具有重要意义:
静止状态下的流限值决定着悬浮液是否适于用作支承介质,运动状态下的流限值则决定着悬浮液是否适于用作介质。
当运动流限与静止流限之比为1:6到1:10(最大1:15)时。膨润上悬浮液便完全能满足这两个方面的要求。
流限值适用于膨胀过程业已最后完结的悬浮液。这种膨胀过程的性质,在于水已渗入了构成蒙脱土晶体的硅酸盐叠片的晶层中。致使层间距离增大起来。水对微小蒙脱土晶体的渗透过程以及水渗入更小得多的晶层之中都需要时间。这就是膨胀时间,搅拌越充分.膨胀时间就越短,否则在水和膨润土的混合料未获充分搅拌的情况下,膨胀时间就会延长许多倍。搅拌取得良好效果的前提,是要有足够长的搅拌时间,至少要有半个小时,有时甚至可能需要若干小时。另一个前提是要求膨润土不留余渣地充分溶解在水中,尽可能使每一个膨润土颗粒都被水包围着。最后,在搅拌时不要让空气进入水和膨润土的混合料中,因为空气会妨碍水渗入蒙脱土晶体。再则,膨胀时间也会受到混合料温度的影响。高温(夏季温度)可使膨胀时间缩短,低温(冬季温度)则使膨胀时间延长。当温度低于零度时,膨胀过程即告中止,但混合料并不会遭到破坏。解冻后膨胀过程又会重新继续下去,在这种情况下,须将冻结的时间计入膨胀时间之内。
在搅拌效果良好的情况下,搅拌过程结束后即已能够达到80%左右的最终流限,而在搅拌效果不良的情况下,这一比值则降低到大约35%。由此可见,在搅拌效果良好和高温条件下,经过5个小时的膨胀时间后即已达到最终流限。反之,在搅拌效果不良和低温条件下,则需要24小时方能达到最终流限。
对于膨胀过程是否已经结束,需要仔细地进行观察,因为膨胀不充分的悬浮液一方面起不到支承作用,另方面也会由于随后的膨胀而引起膨润土管路的堵塞,并且引起顶进管与周围土层之间表观摩擦系数的上升,从而可能导致提高顶进阻力。
对充分膨胀的膨润上悬浮液来说,流限在静止状态下可达到上限值。如悬浮液变为运动状态,例如由于摇动、振动或泵送等等,立刻又出现流限的下限值,这便是流动状态下的流限,或者也可以说是运动流限。一且再次静止下来,流限又会升高,经过一定时间之后再次达到其上限值。
悬浮液经每次静止之后都可以达到流限的上限值。然而在达到最终流限之前,如果悬浮液又变为运动状态,那么流限的升高过程便也可能中断。
蒙脱土微粒在纸牌房子式结构上的变化,用我们的肉眼是看不见的,但却可以通过流限的变化测量出来,因此一种悬浮液的触变性也是可以为我们的感官所觉察的,而这种触变性作为悬浮波物相任意多次的转变,我们可以将它表示为
凝胶溶胶
膨润土悬浮液在疏松土层中的应用
在无粘性的疏松土层中以及在粘性很小的土壤中,例如在砂砾土中,若不采取其它辅助措施,土层由于本身极不稳定,以致在刃脚推进之后立刻就会坍落在管壁上。所以对这类土壤来说,膨润土悬浮液的支承作用尤其具有重要意义。为了起到这种支承作用,先决条件是要尽可能准确地掌握膨润土悬浮液在砂砾上中的特性。膨润上悬浮液将渗入土层的孔隙内,充满孔隙,并继续在其中流动。流速取决于孔隙的横断面与悬浮液的流变特性,同时也取决于压浆压力。因此为了在同样的压浆压力下达到相同的渗入深度,在孔隙横断面很小的细粒土层中便需要低流限的悬浮液,面孔隙横断面较大的粒粒土层则需要高流限的悬浮液。在克服流动阻力的过程中,压浆压力随着渗人深度的增加而成比例地衰减,所以相应每一种压浆压力,都有一个完全确定的渗人深度。
为了便于了解渗入过程,可以把上层看作是一条条许多毛细管的总和。图7显示了一条圆形横断面的毛细管中的流动过程。
这样的一条毛细管必然会对其中穿流的流动介质、在这里即是对膨润上悬浮液产生一个阻力W。
W=τ·U·l=τ·2·r·π·l
为了克服这一阻力便需要一个压力:
P=p·F
=p·r2·π
只要P>W,毛细管中的介质便向前流动。一当流动阻力大到与作用于介质的压力P相等,即。
W=P
流动过程即停止。由此可知平衡条件为
τ·2·r·π·l=P·r2·π
或
(τ·2·l)/r=p
根据这一关系式可以算出流动长度,换言之亦即渗入深度
l=(r·p)/(2·τ)
由此可见,渗入深度与毛细管的直径和压浆压力成正比,与悬浮液的流限成反比。只要悬浮液在毛细管中流动,它便处于流动状态,因而对悬浮液起作用的便是运动流限。这时悬浮液便具有溶胶的稠度。
但一当悬浮液达到可能的渗入深度之后静止下来,只须经过一个很短的时间,它的流限便达到静止数值。于是悬浮液就变成了凝胶。
由于静止状态下的流限高达流动状态下的10倍,因而在这种情况下膨润土悬浮液便象泥浆那样地充满着土层的孔隙。
这样在管体四周的土层中就形成了一层密实而有承载能力的环套,其厚度即相当于悬浮液的渗入深度
现在,如果在这一环套和顶进管之间保持一个相当于土压力的悬浮液压力,于是悬浮液使承受着全部的土压力,致使土压力不再直接地,而是经由悬浮液间接地加荷于管壁。
作为使摩阻力降低到最小限度的先决条件,最佳支承作用的取得须具备下列前提:
1.在设计时以及在推顶过程中准确地查明土层情况,并根据筛分曲线详尽地掌握土层的颗粒分布;
2.计算出土压力,从而确定膨润上悬浮液的压人压力;
3.按基本粒径确定膨润土悬浮液的混合比,并经常进行检验,
4.正确地制备膨润土悬浮液;
5.保证在全部顶进管路上和全部顶进时间内都有膨润上悬浮液压入。
其中最重要的一点,是必须求得正确的混合比。
此外必须注意,悬浮液稳定极限大约是每立方米悬浮液至少含40公斤膨润上。这一理论计算结果在实际施工中须仔细加以核验。必须特别指出的是,膨润土含量过低、因而也就是流限过低的悬浮液起不到支承和作用,因为这样的悬浮液会毫无阻力地或只受到很小阻力地流散到土层中去,因而不可能在管体周围形成一个支承环带。
在基本粒径为10毫米的情况下,要求悬浮液的膨润土含量为60公斤/米3左右,在基本粒径为20毫米的情况下,要求悬浮液的膨润上含量为80公斤/米3左右,反之,在基本粒径为2毫米时。悬浮液的膨润上含量为40公斤/米3即已足够.但滑动阻力与运动流限成正比。
运动流限在每立方米悬浮液中含:
40公斤膨润上时为44.6克(力)/厘米2
60公斤膨润土时为204克(力)/厘米2
80公斤膨润土时为439克(力)/厘米2
这就是说,在每立方米悬浮液中含膨润土60公斤时,运动流限几乎为40公斤/米3情况下的5倍,而在每立方米悬浮液中含膨润土80公斤时,则已经高达含量为40公斤/米3时的10倍。
这就意味着,如果悬浮液中的膨润上含量在全部推顶距离上保持不变,那么对粗粒土壤来说,由于需要悬浮液的膨润土含量较高以保证支素作用,故而推顶阻力以及因之所需的推顶力就会比细粒土壤的情况下更大一些。
但孔隙~旦被膨润上悬浮液充满,并因而形成支撑环带时,于是粗粗土壤的状况也就无异于细粒土壤了。因而在这种情况下,为了在推顶过程中支承土层,悬浮液中的膨润土只需要达到稳定极限所要求的最小含量40公斤/米3即可。
因此,在粗粒土壤的情况下,只是直接在刃脚之后压入相应于基本粒径的高含量膨润上悬浮液,而在全部后续管路上则可使用稠度低得多的悬浮液。这样便可以大大降低推顶阻力,或者也可以说是在相同的推顶力下加长推顶距离。同时还可以借此节省膨润土,并减少中继顶压站的数目。
为此采用两套膨润土配拌设备附带两台压浆泵和两套管路所需的额外费用,在管径较大和推顶距离较长的情况下一般是值得的!
压浆时须注意,压出的膨润上悬浮液要尽可能均匀地分布在整个管体,以便能够围绕整个管体形成所需的环带。因此,压浆赖以进行的注射喷口要均匀地配置在整个管壁圆周上。注射喷口的间距或数量须取决于土壤允许膨润上向四外扩散的程度。在渗透性很小的土壤中,例如密实的矿土和砂砾上,间距就必须缩小一些,在疏松的砾石土中,间距则可以相应地加大。注射喷管即可以在整个管壁圆周上与一条环管连接,也可以分组连接,在分组连接时,一般是上半固联成一组,下半圈另成一组。
为使膨润土尽快地起作用,应尽量靠近刃脚尾部进行压浆。所以压浆最好是直接从刃脚后的第一节管子中开始。但实践证明,在压浆压力较高的情况下,膨润土将均匀地沿着管子周围扩散,也就是说,即向后扩散,也向前扩散。因此便存在着膨润上悬浮液沿刃脚向前流动、并且又在切削刃上流出来的危险。
在纠偏量颇大的情况下,有可能造成刃脚和第一节管子之间的密封损坏,或者在刃脚分成两个部分情况下,则是造成切削段和顶压段之间的密封损坏,于是膨润上悬浮液就会从这些地方渗人工作空间。
根据这一理由,膨润上在刃脚后第二节管子中开始压入比较适宜。
膨润土悬浮液经由注射喷口压人的压力应相随所遇土层的压力而变化。在膨润土泵上,除了这一压力之外,还会受到一直通向注射喷口的膨润上管道的阻力。
膨润上管道中的压力损失,由于假设条件并不可靠而且经常变化,故而计算很难准确,因此,对于必须准确地与上压力高度保持一致的压浆压力,便有必要直接在注射喷口上进行连续的测量。
压浆压力调得过高可能是有害的。这时膨润上悬浮液会从注射喷口中涌出,在管口周围形成一个高度压缩区。这样就有可能形成栓塞,阻碍膨润上悬浮液的继续流出和扩散。
如果一次注入的膨润上能在管子周围的土层中保持不变,那么只要直接在刃脚之后注入一次就足够了。然而十分明显,在推顶过程中,膨润土由于流散到土层中去而有所消耗。鉴于此,对后续管路也必须补充压人膨润上,以使管子和上层之间空隙中的膨润上悬浮液压力能够在顶进管路的全部长度上保持与土压力一致。注浆孔的间距主要取决于土层的性质、膨润土悬浮液的流变特性、刃脚的控上量和推顶速度。在许多已完成的工程中,注射喷口的间距是2节管子到5节管子以上。注浆孔的实际需要数量,只有在施工中才能知道。为了确保即使在最不利的场合下亦能提供所需数量的注浆孔,似乎最好是尽可能每隔2节管子即留出一些压浆孔。另方面当然也要考虑到,所有注浆孔在顶管结束后必须拆除和封闭。这需相当大的一笔费用,所以一开始即应力求间距适当。这一点在很大程度上也取决于施工公司的经验。
膨润上的压人技术在很大程度上仍然要依靠经验,然而实际经验多半也是可以找到理论根据的。
尽管就某种场合来说,随着管子的推进同时在管子整个圆周上和管路全部长度上均匀地压浆证明是相宜的,而在另一些场合下,正确的方法则又可能是分段压浆。例如现已得知,在管子下半部,膨润土在顶进过程中比静止状态下更容易流出,而上半部的压浆则是在管路静止的情况下更容易进行。因此最好是将管子下半部的注浆孔和上半部的注浆孔分别组合起来。这种半侧压出的原因在于,静止状态的管道以其全部很大的重量沉落于底部。这样便在管道的顶部形成了小空隙,或者至少是形成了一个压力较低的区域。因而在这种状态下,膨润土在管顶处比在管底部更容易流出。反之,在顶压力和浮力同时作用下,管道有向上拱起的倾向。这时管道离地升起,于是管底下方便形成了一个低压区,致使膨润土更加容易渗入其中并均匀地散开。
如果顶进管路被中继顶压站分成若干段,那么每次总是只有一个管路段受到推顶,其余各段则保持不动。这时宜于仅向被推顶的管路段内压人膨润上悬浮液,而对于静止不动的管路段,则停止压送。此外,膨润土的压人要与中继顶压站的动作协调一致,这一点可以通过手动或远距离自动控制的方式来实现。
特别要注意的是,膨润土悬浮液沿着管壁运动的方向不得与管路推顶方向相反,否则,由于管子和悬浮液的逆向运动,悬浮液非但起不到介质的作用,却反而起了制动介质的作用。结果便会大大增加推顶阻力。如果只在顶进管路的前区压人膨润土,就会发生逆向运动,因为在这种情况下悬浮液便不得不向后流动。所以正确做法是,悬浮液的补压始终要保持从后向前的方向。
在无粘性的疏松土层中,例如对于有流动倾向的矿土以及滚动的砾石上来说,可能十分重要的是,在第一节管子推入土层后立即开始压人膨润土悬浮液,以便在管子周围形成支承环带,从而不引起干摩擦。同样重要的是,对所有后续的管子来说,一但管子离开顶压坑,都要补压膨润土。然而为使悬浮液不能立即又在进口处向外流出,便需要设置如图12所示的弹性滑动密封,否则悬浮液的流出不仅要弄脏工作坑,而且也会破坏支承压力的形成。
统计几乎是企业管理中的一项常规的管理技术,主要是通过有目的地收集各种数据,并进行整理,使用相应的方法来列表、制图、绘制曲线,科学合理地运用这些手段,以得出具有可操作性的结论来指导企业管理行为。但是,在市场经济体制之下,如今企业已成为自主经营、自负盈亏的经营主体,必然会更多地从市场经济法则来思考问题。所以,对于企业经营管理而言,需要更为丰富的信息资料来帮助其制定计划,实施决策,统计技术作为一种获取信息的重要手段,在现代企业管理中具有重要的应用价值。
一、统计技术在企业经营管理中的应用
在企业的经营过程中,统计技术的运用主要有以下两方面的表现:一方面是指宏观经营环境,主要包括宏观经济、上游市场、行业动态、下游市场和消费者行为等。通过对以上几部分开展分析,要立足于在考察一系列统计资料的基础上进行。比如,对于宏观经济,着重在于参考经济权威的看法,观察国民经济的整体发展趋势。对上游市场开展分析,着重在于综合各方的观点,预测下一步的价格走势。对行业动态开展分析时,着重在于进行数据比较,对同行业经营管理开展评价,以求计算出本企业的市场占有率等各项指标。对下游市场开展分析,着重在于搜索各地区的同行业市场行情等。另一方面则是指企业内部的经营管理统计系统,主要包括企业的人、财、物方面投入的统计分析。对于人而言,必须建立起劳动工资统计的子系统,重点是提供劳动力数量、素质、构成等主要指标,并开展劳动生产率水平、变动分析。要建立起物质技术设备统计的子系统,以便于反映相关设备的数量、利用情况、产品生产能力等。对原材料和燃料的消耗进行计算,主要涉及到原材料及燃料的利用效率统计,以便获得节约能源和原材料的途径。当然,还有技术统计子系统,涵盖了技术人员、技术成果及技术投入费用等指标。因此,统计技术完全可利用自身覆盖面广、信息量大等特点,从整体上衡量企业的外部环境,优化配置企业的内部要素,进而提高系统效益与企业管理综合质量。
二、统计技术在企业人力资源管理中的应用
企业管理之中,最难管理的是人,而拥有激情与创造力,而且最能挖掘潜力的的对象也是人。因此,怎样建立起合理、科学的激励机制,成为企业管理的重要主题。为做到有的放矢,就要充分利用统计手段来收集民意,并分门别类地开展研究分析,从而制订出相应的激励对策。比如,某企业在开展员工意向统计调查时发现,资方最大的担忧是员工的提薪要求不合理。但实际统计的结果却是有提薪意愿的员工人数并不多。反而,有相当多的的员工提出了增加培训教育的要求。经过统计分析发现,老板与员工缺乏沟通,导致多数员工对企业的发展前景不够了解。对此,企业分别组织有关人员进行座谈,党团、工会等组织举办了干流、员工交流活动,使彼此相互理解,并提高了酬薪的透明度,明确了企业的发展规划,使企业的向心力与凝聚力得到了空前的增强,激发出全体员工奋发有为的工作与改革热情。
三、统计技术在企业质量管理中的应用
1.确定严格的质量管理操作规程
企业在质量管理的过程中,应当要求各类人员都能具备相关的管理知识,并编制出相应的指导性文件或作业指导书,从而规范统计技术的管理。与此同时,相关人员还应严格按操作规程去实施,不能到了审核时再去补资料,而是要扎扎实实地将质量管理当成自己的本职工作来执行。
2.加强统计技术应用培训
在企业质量管理中,统计技术人员不但要妥善应对生产中的各个环节,还应对各车间、生产工艺、设备管理等专业技术有所了解。统计人员还应当接受专门的培训机构所开展的系统培训,较为详尽地掌握解统计技术的相关知识。一是要将统计技术培训工作纳入到各单位的年度职工培训计划之中。二是牵头部门要注重对各单位质量体系骨干及内审员开展统计应用有关知识的培训,宣传统计技术的相关理论与方法,并要注意与实际工作相结合。三是各单位的骨干及内审员一定要承担起本单位运用统计技术的培训及指导任务,要对本单位应用统计技术的相关人员开展定期或不定期的培训,以保证不同岗位的人员都能掌握相应的统计技术。
3.挑选适用的统计技术方法
在企业的质量管理活动中,如果缺乏统计技术的应用,就难以取得较大的成绩,质量管理体系也难以有效地运行,更加无法提高企业的产品质量。如果要运用好统计技术,让统计技术在质量管理中真正发挥应有的作用,一是要选择合理的统计技术。如何应用好统计技术?这就要求企业在挑选统计技术时,要认识到,只要能有效地解决实际问题,越容易的和越好理解的方法就要优先运用。同时,挑选适宜的统计技术还要针对特定的环节与具体人员的知识水平等,从而使统计方法更加适合于所要解决问题的性质,适合于企业所在行业的特点,企业生产的特点和产品特点等,比如,图标法中的直方图、散布图和排列图等,就有助于进一步分析问题,并为采用恰当的计算方法进行准备。在实际过程控制之中,企业可以将控制图运用于监视与控制所有类型产品的生产全过程,从而对生产实际起到很好的指导作用。
4.全力提高统计数据质量
由于企业统计数据的质量直接关系到统计技术应用的质量,因此,要让全体统计技术人员都意识到数据质量的重要意义。数据作为信息流的重要组成部分,是企业的重要资源。鉴于数据分析的基础是概率和数理统计知识,这就要求对员工开展这方面的培训,从而作出客观、公正的数据分析,提高企业质量管理的效果。
四、结语
综上所述,统计技术是一种十分实用的企业管理手段。企业统计人员应当不断加大学习的力度,致力于提高理论水平与业务水平,充分利用统计技术,对企业各方面的管理活动开展分析研究,以便于充分发挥统计技术在企业管理中的预测、决策、控制等多方面作用,进一步提高企业的现代化管理水平。
中图分类号:TD813 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)06-0204-02
引言
混凝土施工的主材选择通常是水泥和砂石。如果砂石规格不统一,或是掺有较多杂质,其质量不合标准,将会导致混凝土施工后的质量。因此,砂石、水泥的选择不仅要考虑到生产厂家、质量证明等,还要考虑到材料的杂质。建筑工程混凝土中的模板通常的重复利用的,在重复利用时模板表面难免会残留浮土、杂物,使用前应做好清理工作。厚大体积混凝土施工是建筑工程施工中的基础部分,施工环节相对复杂。本文主要从厚大体积混凝土入手,分析钢筋支架兼做冷凝水管降温原理。
1.分析厚大体积混凝土具有的特征
大体积混凝土其实就是体积大的混凝土,体积的横断面大于一米,且其面积大到可以使混凝土出现水化热变化。在建筑工程之中,会使用许多大体积的混凝土,以满足工程的结构要求。大体积混凝土本身具有以下特征:一是,对施工技术有很高的要求,特别是高层建筑和大型设备之中,对其要求更高,因为在高层建筑之中大体积混凝土的使用频率更高。且该技术在施工的过程之中需连续浇筑,无法预留施工缝,无法中途停歇。二是,因为该混凝土的体积大,因此在浇筑的过程之中会产生较高的水化热量,因为在这个过程之中热量不易散发,因此会出现结构内部和外部的温度出现较大的差距,使其出现温度应力,这对施工质量造成一定的影响。因此,在建筑工程中使用该技术,需要全面的了解该技术的施工流程,掌握合理的施工技术,保障工程的顺利完成。
2.大体积混凝土具体的施工流程
厚大体积混凝土的具体施工流程本来就是较为复杂的项目,这个过程是属于动态目标控制的过程,需要根据大体积混凝土本身具有的特点进行分析。在项目施工之前,需要做好以下的准备工作:
一是,在施工之前需要深入了解工程的相关概况,包括结构设计、地地质条件、物理学指标、气候环境等。在此基础之上,需要准备好施工材料、设备以及人力等。
二是,评估施工地情况。混凝土地基施工前通常已经对地基施工进行设计分析,评估施工的安全性。因而在施工中,需要按照预先制定的计划进行施工,因此需要评估施工地的状况。如地基施工环境复杂,往往会存在各种因素影响施工进度,甚至改变施工计划。因此,混凝土地基施工中要按照预定计划先进行深基础施工,再进行浅基础施工,根据地基施工情况来调整施工进度。地基开挖中做好支护防护工作,确保施工环境安全[1]。
三是,制定施工方案。根据材料、设备、施工现场状况、环境等制定施工方案,以施工温度指标作为依据,合理且科学的进行方案的制定。施工方案需要按照相关的具体流程进行:第一,需要做好施工之前的准备工作;第二,混凝土的配置以及搅拌;第三,浇筑;第四,养护;第五,运输。但是需要注意,大体积混凝土因为温度散发不容易,因此需要控制好温度,才能保障整个建筑项目的施工质量。
3.钢筋支架兼做冷凝水管
3.1 降温原理
按照施工单位的进度进行设计,在底板混凝土施工在气温较高的月份,但是为了保障施工质量,在施工的过程之中需要采取措施以此降低混凝土内部的温度,确保混凝土的温差不超过25摄氏度。因为基础底板较厚,且钢筋较多,因此在施工的过程之中将钢筋支架兼做冷凝水管,通过循环水以此降低混凝土内部的温度。
3.2 布置
很多的建筑工程大体积混凝土中会存在上、中、下三层的钢筋网,因此在绑扎钢筋时,需要确定各层钢筋网的平面位置和标高无误后,方能进行钢筋安装。标高调整结束后,用粉笔在底板和侧板画上相应的间距,对号布设钢筋,侧墙箍筋,配合底板横向筋布设,纵筋在箍筋里面的,待全部钢筋就位后,才能穿去。应增设底板上层钢筋的定位撑筋,直径不小于20的钢筋做成板凳筋,托住上层钢筋,不致应操作人员走动而变形。底板和侧墙的钢筋,适当的节点进行焊接,确保网格的稳固不变形。设置好钢筋支架的间距,并且将钢筋固定,支架则采用48mm的钢管。除此之外,钢管支架的中间层需要兼做冷凝的水管,而冷凝的水管在中间层的钢筋W管底部,为了保障钢筋支架的稳定,需要将立柱和地层的钢筋网进行焊接。为了保障冷凝水管的水循环的畅通性,需要在钢管的支架上焊接,当做是止水片。
3.3 冷凝水管的制作以及循环设计
在建筑工程中冷凝管主要采用的是48mm的钢管,端头攻丝,将弯管接头与直管的接头连接。南北设置一条进水管,流向为从西至东。为了保障水压和水流量,在进水管的位置设一台加压泵。在出水管的部位利用原有集水坑或电梯基坑作集水井,主要是用于收集流出的水,并且能够方便加压泵及时的将水抽上来重复灌入冷凝管进。一台抽水加压泵管多个循环冷凝管,每一个循环冷凝管进水口均设计一个阀门,以此控制水流速度和流量,达到控制混凝土内部温度高低的功能。冷凝管主要是按照矩形排列,在地下室底板中间设置一层冷凝管,间距为两米。为了保障冷凝管链接的牢固性,需要缠好胶带以防漏水,并且在钢筋和冷凝管两者之间进行加固,减少振捣、灌注的损坏和失效。
3.4 厚大体积混凝土的表面养护和降温
大体积混凝土施工工序是一个完整且比较复杂的过程,施工工序通常为选料-混凝土配置-搅拌-浇筑-拆模。为保证混凝土的完整性,通常从一边开始浇筑。如果混凝土施工时有坡度,则要注意浇筑效果,应确保混凝土浇筑推至顶部,并预防出现蜂窝、空洞、麻面等缺陷。混凝土浇筑后要注意养护,保证混凝土浇筑的效果[3]。在混凝土浇筑完毕之后,需要覆盖薄膜。薄膜和薄膜之间的搭接需严密,以此才能封住水分。并且需要以天气作为根据,进行洒水养护,严密观察混凝土的表面,确保混凝土表面的湿润,这样才能达到养护降温。
3.5 囟鹊募嗖夂涂刂
因为混凝土施工的初期升温较为快速,内部的温度升高主要是在浇筑后的三天至五天,一般会在五天内温度会升高至最高峰,因此需要根据温度的变化进行浇筑。通过控制温度,才能起到很好的降温效果,避免混凝土出现裂缝。
4.结束语
建筑工程大体积混凝土施工过程中工序比较复杂,在施工前,把控好混凝土各种材料的选择,做好各种材料的配置工作,才能保证混凝土质量达到要求。总体来讲,大体积混凝土施工技术是运用会直接影响混凝土施工质量。虽然混凝土施工过程比较复杂,工序多,但只要严格按照混凝土相关标准和要求进行,通过降温原理,进行钢筋支架和冷凝水管的布置,冷凝水管的制作以及循环设计,加强厚大体积混凝土的表面养护和降温,才能把控好混凝土施工质量。
参考文献
[1] 沈卢明,王忠海.通麦特大桥锚碇无降温管大体积混凝土温控技术应用[J].公路交通技术,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我国化学灌浆技术发展成绩
化学灌浆(ChemicalGrouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项地基处理和混凝土修补技术.即化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学和化学浆材解决地基和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗堵漏),保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项工程技术.随着化学灌浆技术的发展和进步,现己成为现代工程中颇具特色且不可或缺的一项先进技术
国外化学灌浆最初是适应于地基处理和采矿业发展的需求而发展起来的,其可*性得到公认并被广泛采用至今己有80年以上的历史.我国的化学灌浆技术应用与研究起步较晚,但发展较快并有自已的独创.如果以1953年在佳木斯等地采用碱性水玻璃进行化学灌浆算起,也才只有50年的历史五十年来,我国在化学灌浆技术这个小领域取得了成绩[3],主要表现在以下方面:
(1)化学灌浆从无到有,从小到大发展起来,已成为我国现代工程技术不可或缺的一个组成部分
(2)国外有的常用化学灌浆浆材品种,我国基本上都已开发出来(如环氧[1]、甲凝、丙凝、丙烯酸盐、酸性和碱性水玻璃、水溶性、非水溶性和弹性聚氨酯、脲醛树脂、铬木素等)
(3)化学灌浆浆材品种开发中还有一些独创.如甲凝、弹性聚氨酯,甲氰凝和环氧—聚氨酯,丙烯酸酯—聚氨酯等互穿网络灌浆材料
(4)化学灌浆设备的研制开发已基本能适应和满足国内化灌工程的要求[8].如化学灌浆泵、灌浆阻塞器、密闭配输浆装置和各种封缝材料等.
(5)化学灌浆技术已在国内水电(大坝、堤防、水库、电站)、建筑(地上、地下、人防)、交通(公路、铁路、隧道、桥梁、港口、机场)和采矿等四大部门得到推广应用
(6)化学灌浆技术应用已解决了许多工程难题,取得良好的效益.以水利为例,如三峡[4]、葛洲坝、龙羊峡、丹江口、陈村、凤滩、万安等水利枢纽都是采用化学灌浆技术解决一些工程技术难题的典型例子
(7)化学灌浆已从工程完建后的应用,发展到工程兴建前设计中就采用.如三峡化灌帷幕预计15000米,化灌加固地基预计3000米
(8)化学灌浆技术在一些方面已具国际先进水平,如青海龙羊峡大坝采用中化798环氧浆材处理G4伟晶岩劈裂带和三峡大坝采用CW环氧浆材处理F1096软弱夹层及断层破碎带的水泥—化学复合灌浆技术均堪称国际上处理低渗透性软弱岩土地层的先进技术
(9)化学灌浆理论上也有一些突破和创新[6][7].如浆液扩散半径的计算理论、浆液湿面粘接理论、减低浆液毒性的拮抗理论、浆液吸渗理论等
(10)化学灌浆技术出版物取得丰收.自上世纪八十年代以来己出版专着十余部.包括水利学报、水利水电技术、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、
长江科学院院报在内的全国132家科技期刊都选登化学灌浆的研究论文.近5年选登的论文就有200余篇