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        錢塘江海塘竹筋混凝土樁工藝史探究

        2022-04-02 09:35:18朱娟麗
        浙江水利科技 2022年2期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        陳 諾,朱娟麗,陳 偉

        (1.浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院,浙江 紹興 312030;2.杭州元成規(guī)劃設(shè)計集團有限公司,浙江 杭州 310016;3.杭州市錢江新城建設(shè)管理委員會,浙江 杭州 310017)

        1 問題的提出

        海寧楊家莊“而益”字號石塘于1952年10月被潮浪襲擊底部條石發(fā)生位移,同年11月坍毀,1953年3月開始修復(fù)施工。施工順序是先行拆除舊石塘,打樁加固臨時柴塘護岸。在確定中線及地面高程后,施打基樁,澆筑混凝土塘基,其后進行塘身砌筑、澆筑塘頂混凝土。在不妨礙工程施工的條件下,跟進坦水工程及塘背填土工程。文章介紹該段海塘工程中竹筋混凝土樁的試制工藝。竹筋混凝土樁的設(shè)計理論與鋼筋混凝土樁相同,用竹筋代替主鋼筋。竹筋必須經(jīng)防腐劑和硬化藥料等的處理,并應(yīng)先進行澆打試驗。

        2 基樁設(shè)計

        基樁斷面的寬為35 cm,長為960 cm(除樁帽鐵頭15 cm外),樁身體積為1.125 m3。竹筋骨架的被覆厚為5 cm,樁帽采用鑄段鐵重約4 kg,樁分甲乙兩型。甲型木樁樁尖及尖頂有補鋼筋,乙型全部為竹筋構(gòu)架,每支樁總重約為2.5 kg。樁頂部分長68 cm采用C35混凝土,其余部分為C25混凝土,竹筋構(gòu)架重約100 kg。樁的懸吊采用2點懸吊法,各點間距見圖1。

        圖1 竹筋樁2點懸吊示意圖 單位:mm

        竹筋構(gòu)架由主竹筋及竹箍組成,主竹筋由割竹片疊合扎成。主竹筋有效斷面2.0 cm×4.0 cm為8道,分列4邊;有效斷面2.0 cm×3.2 cm的4支,分列4角。竹箍密布樁身間距10,15,20 cm,竹筋接頭處密,其余較稀。輔助鋼筋采用16#竹節(jié)鋼,環(huán)箍采用10#圓鋼,間距15 cm。

        3 試制步驟

        3.1 選竹與割竹

        宜選用生長4~6 a的竹子,采伐季節(jié)以10—11月最佳。割下來的竹子經(jīng)過約2星期的風(fēng)干,達到干燥狀態(tài)。運到加工場地后,雇傭本地竹匠先將符合規(guī)定的整支毛竹竹梢鋸去,按毛竹圍徑大小劈成2.0 cm寬的竹條。劈竹條時應(yīng)根據(jù)竹梢的圍徑,避免因竹梢直徑過小,出現(xiàn)竹片不足2.0 cm的現(xiàn)象。竹片內(nèi)層竹隔予以削平,竹青部分保留原狀。因竹徑有大小差異,每支毛竹能劈成的竹條數(shù)目不等,最少可劈6片,最多可劈10片,竹片長度約4 m。竹片劈好后尚不能完全合乎規(guī)格,須加以整修使寬度一致;內(nèi)層竹膜在整修時予以刮除。

        3.2 組配與割口

        主竹筋由竹片疊合扎結(jié)而成,竹片上割口不能一片一片的割。先進行組配,即根據(jù)主竹筋的有效厚度(32 mm及40 mm),將竹片疊合起來。配厚度40 mm者用5片竹片,3片竹青朝上,2片竹青朝下;配厚度32 mm者用6片竹片,4片竹青朝上,2片竹青朝下,竹節(jié)錯開。因竹節(jié)部分的抗拉強度為節(jié)間部分的1/2,故竹節(jié)不能削損。竹片疊合時,片與片之間存有空隙,有效厚度40 mm的主竹筋,疊合厚度達50 mm;有效厚度32 mm的主竹筋,疊合厚度有40 mm。同時因竹片長度不滿足規(guī)定要求,主竹筋數(shù)目容易產(chǎn)生混亂。在組配工作中需接長并編號,按竹片長短統(tǒng)一接成8.9 m;竹片接頭間距至少1.0 cm,多數(shù)接在中部。竹片短者接在中間和兩端規(guī)定的接頭范圍內(nèi)。

        在組配好的主竹筋上畫出割口位置印記。割口寬5 mm,長50 mm,兩端距竹節(jié)3 cm,5片或4片一把鋸割。割口需采用2種方式,寬度5 mm處可用細鋸鋸割,長50 mm處用鏨子鏨去。割口需要熟練的技工,細鋸應(yīng)拉平,否則有過淺過深的可能。

        圖2 竹片組配示意圖

        3.3 竹片編排

        接竹不能順一邊往下排接(見圖3),因為如此排接扎好后,將主竹筋兩端提起時,接頭部分容易發(fā)生移動現(xiàn)象,接縫變大可達0.5 cm,欲排緊和加塞小竹片嵌緊都困難,應(yīng)按圖4的方法交錯排接,在竹筋上編號,以免編扎時錯亂。

        圖3 竹片交錯排接圖(甲型)

        圖4 竹片交錯排接圖(乙型)

        3.4 竹筋防腐與硬化處理

        竹材風(fēng)干后浸于防腐劑和硬化劑的混合液中,竹質(zhì)細胞經(jīng)過充分吸收凝結(jié)硬化,變成硬化竹筋。特制的防腐液劑和硬化劑成份見表1和表2。

        表1 防腐劑成份表 %

        表2 硬化成份表 %

        竹材浸泡后后需經(jīng)過6~12 h,竹筋即可結(jié)成極堅硬的物體。針對具體工程表1、表2僅供參考,詳細配方經(jīng)多次試配后得出。

        如無防腐劑或硬化劑材料,也可用熟桐油處理。具體是生桐油摻加五明子后,煮2 h后可成熟桐油,涂于竹料上,使其陰干,共涂3道熟桐油。

        3.5 竹材的防水處理

        竹子吸水性強,在吸收新澆筑的混凝土中水分時發(fā)生膨脹現(xiàn)象;待混凝土凝固后,竹筋因水分減少而收縮,致使發(fā)生脫裂現(xiàn)象,必須予以防水處理,處理方法如下。

        3.5.1 麻繩處理

        將需要的麻繩浸在生桐油中約12 h取出,掛在竹竿上陰干,需要7 d。根據(jù)統(tǒng)計22 kg麻繩耗用10 kg生桐油。

        3.5.2 竹片處理

        竹片、竹箍每天涂1次生桐油,須涂2次。經(jīng)統(tǒng)計4支骨架用桐油10.0 kg,平均每支耗用桐油2.5 kg。涂油用廢布作工具比用排筆效果好。

        3.6 竹片間空隙處理

        竹片間空隙處理有2種方法。

        (1)經(jīng)防腐劑和硬化劑處理后的竹片,如欲疊合時,將欲疊合的二面涂刷防腐劑,即液化劑和黃砂調(diào)成的砂漿,使其未凝固前即將竹片疊合緊密,并用鉛絲扎緊。

        (2)防腐處理時如沒有防腐劑和硬化劑時,則采用熟桐油涂刷。經(jīng)涂刷熟桐油的竹片,在未疊合前將竹片欲疊合的面涂刷1道純水泥漿,未凝固前即將竹片疊合緊密,并用鉛絲扎緊。

        3.7 抗堿性處理

        竹材僅涂刷熟桐油的,應(yīng)注意混凝土凝結(jié)過程中的堿性侵蝕,擬在竹筋外涂刷1層純水泥漿。能否有效減少堿性侵蝕,要看水泥漿凝固后能否與竹料粘附牢固??捎眯″N敲擊已凝固在竹材上的水泥漿,檢查是否有剝落現(xiàn)象,如有剝落則竹筋外側(cè)均不應(yīng)再涂水泥漿。

        3.8 彎制竹箍

        根據(jù)規(guī)定竹箍的彎制只能在沸水中進行。開始彎制時竹箍只能彎制成圓形,經(jīng)過多次改進才能彎制成具有弧角的方形箍,其步驟如下:

        將1.3 m長削好的竹片畫出邊長標記,畫線位置見圖5。

        圖5 竹箍彎制畫線示意圖 單位:mm

        將竹片插入彎箍木架一端孔內(nèi),到彎箍木架另一端孔為止,放入沸水鍋內(nèi)徐徐彎轉(zhuǎn),不可操之過急。再將壓板豎起緊壓彎轉(zhuǎn)的竹片,并用繩或鉛絲扎于木架上從沸水中取出放入冷水桶中冷卻。

        彎箍所用的竹片以有青皮無傷痕、節(jié)距較長者為佳。經(jīng)試驗有青皮者彎時有水珠冒出,竹節(jié)少的基本不會斷,如選擇不慎常常造成浪費。

        3.9 扎主竹箍

        將組配好已割口的竹片用浸油麻繩捆扎。因竹片非絕對筆直且有彈性故不易緊扎。經(jīng)過多次研究后采用“木契擠緊捆緊法”,即先在預(yù)制好的長凳上釘上2行木條,距離約7 cm,將組配好的竹片置于木條中間,沿木條用三角契木塞入敲緊,再用80 cm長的浸油麻繩在割口處依照要求捆扎。

        3.10 扎竹筋骨架

        扎竹筋骨架與扎鋼筋樁骨架相同。搭好工作臺,架空捆扎。竹箍間距大多根據(jù)規(guī)定僅因有時竹片接頭部分超出接頭范圍而多加2~4個竹箍。

        4 竹筋混凝土樁試制

        4.1 溶槽澆筑混凝土

        因是首次制作,在正式試制之前,先利用工地現(xiàn)存的舊竹,從3月1日開始至3月7日完成。在試制過程中發(fā)現(xiàn)原設(shè)計主竹筋排列過密(原設(shè)計用竹筋12支),不僅混凝土灌不進去,且搗插不易。故在3月8日正式試制時減少4道(即每邊少1道)。至3月27日完成4支竹筋構(gòu)架(甲型3支,乙型1支)。

        將扎好的骨架加上樁頭,放入預(yù)先準備好的木模內(nèi)澆筑混凝土,澆筑從樁頂?shù)綐都??;炷恋膿v固除用人工扦插外,同時用小木錘在模板外輕擊協(xié)助搗實,混凝土澆完后蓋上濕麻袋,并每日澆水養(yǎng)護28 d。竹筋混凝土樁于4月17日落槽澆灌混凝土,4月20日拆去側(cè)板,5月15日移去底板。

        4.2 打樁過程

        竹筋樁于5月15日移去底板。根據(jù)規(guī)定位置以2支點擱置,5月17日起吊施打。吊第1支樁(甲型)使用夾板夾持,第2支樁用鋼絲繩束扎,第1支樁在施打前發(fā)現(xiàn)有縱向裂紋,寬若發(fā)絲。吊入龍門架時又發(fā)現(xiàn)3道橫向裂縫,但仍順利打下。打第2支樁時未遇到阻礙。次日第2支樁及第4支樁即不用夾板夾持,也不用鋼絲繩束捆扎,也未遇阻礙順利入土,其中有1支乙型樁(無輔助鋼筋全為竹筋骨架)。竹筋混凝土樁澆制期間的養(yǎng)護工作與鋼筋混凝土樁相同。

        5 竹筋樁的改進意見

        (1)捆扎竹筋及接連主竹筋與竹箍的浸油麻繩可改用20#鐵絲。因麻繩不易扎緊容易滑動,捆扎速度較慢,耗費人工較多,每支竹筋樁耗用麻繩5.5 kg,生桐油5.0 kg,成本高于鉛絲。

        (2)竹筋骨架較輕且排列較密。人工搗插混凝土?xí)r容易使骨架變位且操作不易,故搗實混凝土?xí)r可改用外部震動器。

        (3)采用的毛竹最好能在秋末冬初的時候直接向山場采購,以便掌握毛竹質(zhì)量,減少浪費。

        (4)竹箍彎扎時費工,且不能形成方形,故可改變竹筋樁的式樣。

        (5)大量制扎竹筋骨架時應(yīng)有嚴密的分工和配合,減少浪費提高效率。

        6 結(jié) 語

        竹筋混凝土樁應(yīng)用情況良好,造價比鋼筋混凝土樁低廉。鋼筋混凝土與竹筋混凝土看似不同,但破壞機理是相似的,竹筋混凝土在強度上完全可以代替鋼筋混凝土。在海寧九里橋“戶封”字號拆建石塘段也有應(yīng)用。

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