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        城市既有雨水箱涵改造擴容技術(shù)研究

        2022-08-31 05:30:30
        城市道橋與防洪 2022年7期
        關鍵詞:箱涵牛腿型鋼

        王 輝

        (中交路橋建設有限公司,北京市 101100)

        0 引 言

        吉利路(江二路)(漢南大道—興城大道)建設工程為新建市政道路工程,地點位于湖北省武漢市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū),北起現(xiàn)狀漢南大道,由北向南分別與通江一路、通江二路、幸福園路和通江四路交叉,止于現(xiàn)狀興城大道。道路全線為直線,起點樁號K0+000,終點樁號K3+742.826,全長3 742.826 m。道路為城市主干路,道路紅線寬度50 m。

        原有雨水箱涵為2 孔5 m×4 m 鋼筋混凝土箱涵。為滿足日益嚴峻的排澇要求,現(xiàn)對區(qū)段內(nèi)箱涵予以擴容。擴容箱涵為6 m×4 m 漸變?yōu)? m×4 m 箱涵,破除部分原有舊涵,以舊涵懸臂部分鋼筋伸入到待擴容區(qū)箱涵底板內(nèi)。圖1 為箱涵擴容設計圖。

        圖1 箱涵擴容設計圖

        1 施工難點及應對措施

        因基坑開挖深度較大,且存在既有箱涵,鋼板樁施工時,鋼支撐另一側(cè)勢必對既有箱涵造成影響。鑒于此,提出利用既有箱涵為支撐進行基坑支護?;釉O計見圖2。

        圖2 箱涵支護設計圖

        施工工序為: 測量放線→鋼板樁施工→開挖至第一層鋼圍檁底→第一層內(nèi)支撐施工→開挖至第二層鋼圍檁底→第二層內(nèi)支撐和導撐施工→土方分層開挖至基坑底→箱涵底板及底板換撐施工→換撐混凝土達到設計強度后拆除第二道鋼管撐和導撐→箱涵結(jié)構(gòu)施工→回填至第一道鋼支撐底,碾壓達標后拆除第一道鋼支撐→施工箱涵頂板→回填至箱涵頂面→碾壓達標后拔除鋼板樁→回填至地面。

        2 施工方法

        施工準備完畢后,進行測量放樣并標注開挖邊界,確認無誤后即可開挖基坑第一層,第一層開挖結(jié)束后進行右側(cè)鋼板樁插打。待開挖至內(nèi)撐底1 m 處時,進行圍檁及內(nèi)撐安裝,隨后繼續(xù)開挖。圖3 為施工工藝流程。

        圖3 施工工藝流程

        2.1 鋼板樁施工

        鋼板樁采用BZ-V450 打樁機進行插打,從上游開始,插打至下游合龍。插打鋼板樁前,對插板機進行檢查、檢修,確保振樁時插板機性能良好,能滿足鋼板樁插打施工。為確保鋼板樁線形順直,垂直度可控,在插打鋼板樁時,可利用兩塊鋼板樁作為簡易導梁,擺放于待打設區(qū)域平面上[1],通過兩塊鋼板樁卡住打設面,確保線形順直及垂直度。

        根據(jù)地質(zhì)資料可知,鋼板樁施工范圍地質(zhì)主要為素填土、雜填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)黏土夾粉土、粉砂及粉細砂,土層側(cè)摩阻力約為16~30 kPa。鋼板樁截面尺寸為:寬400 mm,高170 mm,厚度15.5 mm。

        最大18 m 鋼板樁面積為:2×(0.4+0.17)×18=20.52 m2。

        按最大鋼板樁面積進行計算,克服側(cè)摩阻力所需力:30×20.52≈616 kN≈61.6 t,61.6 t<75 t。

        故BZ-V450 打樁機滿足施工要求,如遇插打不進去的情況,根據(jù)實際情況更換打樁機。

        2.2 基坑內(nèi)首次開挖

        鋼板樁插打完成后,在施工平臺上采用長臂挖掘機進行基坑內(nèi)開挖,開挖至圍檁及內(nèi)支撐底1 m 位置[2]。開挖時優(yōu)先開挖鋼板樁內(nèi)周邊,以便及早進行圍檁安裝工作,縮短施工工期??拷扔邢浜拱逄帲A留50 cm 空間,人工開挖,避免破壞涵體結(jié)構(gòu)。

        2.3 鋼牛腿安裝

        牛腿為12 mm 厚鋼板焊接制作而成,支撐牛腿沿圍堰四周按圖紙間距布置在鋼板樁側(cè)壁,牛腿焊接時需注意保證頂面標高齊平,相鄰牛腿間的頂面高差小于5 mm,牛腿采用角焊縫連接,焊縫厚度不小于10 mm,水平方向每隔3.5 m 設置一處牛腿。

        對于設置在既有箱涵處的鋼牛腿,通過M20/L=200 mm 膨脹螺栓施打在箱涵側(cè)板上,再將膨脹螺栓與牛腿連接。

        2.4 第一層圍檁安裝

        鋼圍檁加工: 鋼圍檁加工采用雙拼H 型鋼(HM400×300b)焊接而成。依據(jù)支撐間距(3.5 m)在對應支撐位置焊接,鋼圍檁分段加工,一般分段長度取2~3 個支撐間距,轉(zhuǎn)角部位應根據(jù)實際長度加工[3]。

        2.5 第一層內(nèi)支撐安裝

        內(nèi)支撐為D609×12 mm 鋼管,水平方向每隔3.5 m 設置一道,豎直方向設置兩道。吊裝采用兩點起吊,在吊裝過程中保持支撐平穩(wěn)、無碰撞、無變形。內(nèi)支撐待圍檁安裝完成后即可采用吊車吊裝施焊,圍檁與鋼板樁之間焊接牢固,以確保鋼板樁圍堰的整體穩(wěn)定性[4],在鋼板樁與圍檁之間有空隙的地方,需采用短型鋼或鋼板加工而成的鋼楔進行塞緊(注意型鋼的高度需高于圍檁腹板間距20 cm,以保證圍檁完全受力),然后進行焊接固定。

        2.6 第二層鋼牛腿及圍檁安裝

        當開挖至第二層圍檁底處時,進行第二層鋼牛腿及鋼圍檁安裝。右幅鋼牛腿焊接于鋼板樁上,左幅鋼牛腿通過M20/L=200 mm 膨脹螺栓施打在箱涵側(cè)板上,再將膨脹螺栓與牛腿連接。安裝方法與前述一致,不再贅述。

        2.7 第二層內(nèi)支撐安裝

        內(nèi)支撐為D609×12 mm 鋼管,水平方向3.5 m設置一道,豎直方向設置兩道。吊裝采用兩點起吊,在吊裝過程中保持支撐平穩(wěn)、無碰撞、無變形[5]。內(nèi)支撐待圍檁安裝完成后即可采用吊車吊裝施焊,圍檁與鋼板樁之間焊接牢固,以確保鋼板樁圍堰的整體穩(wěn)定性,在鋼板樁與圍檁之間有空隙的地方,需采用短型鋼或鋼板加工而成的鋼楔進行塞緊(注意型鋼的高度需高于圍檁腹板間距20 cm,以保證圍檁完全受力),然后進行焊接固定。

        2.8 導撐安裝

        為確保既有箱涵結(jié)構(gòu)安全,在既有箱涵內(nèi)設置一層導撐。導撐為D609×10 mm 鋼管,水平方向每隔3.5 m 設置一道。要注意的是,應嚴格控制導撐與第二層內(nèi)撐標高一致。首先在既有箱涵內(nèi)側(cè)施打M20/L=200 mm 膨脹螺栓,隨即將800 mm×800 mm×10mm鋼板與螺栓固定,再將導撐與鋼板焊接固定,導撐每延米重148 kg,單根5 m 長,共重640 kg。因箱涵內(nèi)不具備吊裝條件,可焊接型鋼三腳架,然后掛設2 t手拉葫蘆提升安裝,在接頭處應塞薄鋼板,確保連接面無間隙。導撐安裝完畢后,繼續(xù)開挖至基坑底[6]。圖4 為導撐安裝設計圖。

        圖4 導撐安裝設計圖

        2.9 換撐措施

        箱涵底板澆筑時,沿底板方向兩側(cè)澆筑C30 混凝土,長度為100 cm,厚60 cm,待同等條件下混凝土強度達到設計強度80%后,方可拆除第二道內(nèi)支撐,實現(xiàn)底板結(jié)構(gòu)對基坑應力的體系轉(zhuǎn)換。底板澆筑完畢后,進行擴容段箱涵施工。

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