第三章 市政工程施工
第一节 市政工程施工技术
一、市政道路工程
1.城市道路的分类与分级
(1)城市道路分类 如图3-1所示。
图3-1 城市道路分类
(2)城市道路分级 大、中、小城市现有道路行车速度、路面宽度、路面结构厚度、交叉口形式等都有区别。
(3)城市道路路面分类 城市道路路面分类见表3-1。
表3-1 城市道路路面分类
2.城市道路的结构组成
城市道路的结构组成如图3-2所示。
图3-2 城市道路的结构组成
3.城市道路路基工程的施工要求
城市道路路基工程包括路基(路床)本身及有关的土(石)方、沿线的小桥涵、挡土墙、路肩、边坡、排水管等项目。
(1)路基施工程序 包括准备工作、修建小型构造物与埋设地下管线、路基(土方、石方)工程及质量检查与验收。
(2)路基施工要点 如图3-3所示。
图3-3 路基施工要点
图3-3 路基施工要点(续)
4.路基压实施工要点
路基压实施工要点如图3-4所示。
图3-4 路基压实施工要点
5.不同基层的施工要求
不同基层的施工要求如图3-5所示。
图3-5 不同基层的施工要求
6.沥青混凝土面层施工要求
(1)混合料的运输 如图3-6所示。
图3-6 混合料的运输
(2)混合料的摊铺 如图3-7所示。
图3-7 混合料的摊铺
(3)沥青混凝土路面的压实及成型 如图3-8所示。
图3-8 沥青混凝土路面的压实及成型
(4)接缝 如图3-9所示。
图3-9 接缝
(5)开放交通 热拌沥青混凝土路面铺完待自然冷却至温度低于50℃时,方可开放交通。
7.改性沥青混合料面层施工要求
(1)改性沥青混合料的生产和运输 如图3-10所示。
图3-10 改性沥青混合料的生产和运输
(2)改性沥青混合料的施工
1)摊铺。改性沥青混合料的摊铺执行普通沥青混合料的摊铺要求;在喷洒有粘层油的路面上铺筑改性沥青混合料时,宜使用履带式摊铺机。
2)压实与成型。改性沥青混合料除执行普通沥青混合料的压实成型要求外,还应做到初压开始温度不低于150℃,碾压终了的表面温度不低于90℃。
3)接缝。改性沥青混合料路面冷却后很坚硬,冷接缝处理很困难,因此应尽量避免出现冷接缝。摊铺时应保证充分的运料车,满足摊铺的需要,使纵向接缝成为热接缝。在摊铺特别宽的路面时,可在边部设置挡板。
4)开放交通及其他。
① 热拌改性沥青混合料路面开放交通的条件应同于热拌沥青混合料路面的有关规定。需要提早开放交通时,可洒水冷却降低混合料温度。
② 改性沥青路面的雨期施工应做到:密切关注气象预报与变化,保持现场、沥青拌和厂及气象台站之间气象信息的沟通,控制施工摊铺段长度及各项工序紧密衔接。
③ 改性沥青面层施工应严格控制开放交通的时机。
二、市政桥梁工程
1.桥梁的分类
桥梁的分类方法有很多种,通常可以从桥梁的主要承重结构体系、上部构造使用的材料、用途、桥梁的长度和跨径大小、跨越障碍的性质、上部结构的行车道位置等分类。
(1)按桥梁的主要承重结构体系分类
1)梁式桥。梁式体系是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构,梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分为简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等,如图3-11所示。
图3-11 梁式桥
a)桥墩承受压力 b)竖向压力 c)立柱的水平推力 d)水平压力
2)拱式桥。拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下,桥墩或桥台除要承受压力和弯矩外还要承受水平推力。同时,水平推力也将显著抵消荷载所引起的在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此,与同跨径的梁相比,拱的弯矩和变形要小得多,但其下部结构和地基必须经受住很大的水平推力,如图3-12所示。
图3-12 拱式桥
a)桥墩承受压力 b)拱的弯矩承受压力 c)水平推力的作用
3)悬索桥。由于悬索桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构,因此在竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,通常都需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚锭结构,如图3-13所示。
图3-13 悬索桥
H—水平拉力 V—竖向压力 S—索力
4)刚架桥。刚架桥的主要承重结构是梁(板)和立柱(竖墙)结合在一起的刚架结构,桥梁的建筑高度较小、跨度较大。当在城市交通中遇到线路立体交叉时,可以有效降低线路标高来改善纵坡和减少路堤土方量,当需要跨越通航河流而桥面标高已确定时能增加桥下净空,如图3-14所示。
图3-14 刚架桥
a)桥墩承受压力 b)竖向压力 c)水平压力
5)组合体系桥。组合体系桥是由梁、拱、吊索三种体系相组合而成的桥梁,其中应用最多的是系杆拱桥(图3-15a)和斜拉桥(图3-15b)。系杆拱桥由拱圈、主梁和吊杆组成,其中拱圈和主梁是主要的承重结构,两者相互配合共同受力可减小水平推力,吊杆可减少梁中弯矩。斜拉桥由主梁、索塔和斜拉索组成,既发挥了高强材料的作用,又减小了主梁高度,使重量减轻而获得很大的跨越能力,是跨径仅次于吊桥的桥型。这两种组合体系桥型造型优美,结构合理,跨径较大,目前使用非常广泛。
(2)其他分类方式
1)按桥梁多孔跨径总长或单孔跨径的长度,可分为特大桥、大桥、中桥、小桥,见表3-2。
图3-15 组合体系桥
a)系杆拱桥简图 b)斜拉桥简图
V—支座反力
表3-2 桥梁按多孔跨径总长或单孔跨径长度分类
注:1.单孔跨径是指标准跨径。梁式桥、板式桥以两桥墩中线之间桥中心线长度或桥墩中线与桥台台背前缘线之间桥中心线长度为标准跨径,拱式桥以净跨径为标准跨径。
2.梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长。拱式桥为两岸桥台起拱线间的距离。其他形式的桥梁为桥面系的行车道长度。
2)按用途划分,有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农用桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。
3)按主要承重结构所用的材料来分,有圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢—混凝土结合梁桥和木桥等。
4)按跨越障碍的性质来分,有跨河桥、跨线桥(立体交叉桥)、高架桥和栈桥。
5)按上部结构的行车道位置分为上承式(桥面结构布置在主要承重结构之上)桥、下承式桥、中承式桥。
2.桥梁的构造
桥梁的构造如图3-16所示。
图3-16 桥梁的构造
3.明挖基坑施工技术
(1)明挖基坑施工的一般规定
1)基坑顶面应设置防止地面水流入基坑的设施。基坑顶有动荷载时,基坑顶边与动荷载间应留有不小于1m宽的护道,如动荷载过大宜增宽护道。工程地质和水文地质不良的基坑边坡(壁)还应采取加固措施。
2)基坑坑壁坡度不易稳定且有地下水影响时,或放坡开挖场地受到限制时,应根据设计要求进行支护;设计无要求时,施工单位应结合实际情况进行适宜的支护。
(2)不进行支护加固明挖基坑坑壁的施工要求
1)基坑尺寸应满足施工要求,包括满足坑底排水作业和支设基础模板所需尺寸的要求。
2)基坑坑壁坡度应按地质条件、基坑深度、施工方法以及坡顶荷载等情况确定。
3)当土的湿度有可能使坑壁不稳而引起坍塌时,坑壁放坡的坡度应缓于该湿度下的天然坡度。砂类土的天然坡度大致等于计算的内摩擦角,黏性土在天然含水量范围内的天然坡度与内摩擦角、黏聚力、孔隙比、塑限含水量、体积质量等因素有关。
4)当基坑有地下水时,地下水位以上部分可以放坡开挖;地下水位以下部分,当土质易坍塌或坑底以上水位较深时,应加固后开挖。
(3)基坑开挖
1)基坑开挖前应编制施工方案,其主要内容有:基坑施工平面布置图及开挖断面图;基坑开挖的施工方法;采用支护时,支撑的形式、结构、支拆方法及安全措施等。
2)基坑土方应随挖随运。当采用机械挖、运联合作业时,宜将适用于回填的土分类堆放备用。放坡开挖的基坑,必须观测边坡安全稳定性,当边坡土体出现裂缝、沉降失稳时应停止开挖,并及时进行加固、削坡等处理,维护边坡安全稳定。
3)基坑开挖至接近设计高程发现土质与设计(勘测)资料不符或其他异常情况时,应由施工单位会同设计单位、监理单位、建设单位共同研究处理措施。地基土质不得扰动,也不得超挖。
4)基坑挖至设计高程后,应及时组织验收。基坑验收后应予保护,防止坑底扰动,并及时进行下一工序的施工。对有防汛、防漏水、防飓风、防潮汐要求的基坑,必须有确保基坑安全的应急措施。
4.各类围堰施工技术
(1)围堰施工的一般规定
1)围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5~0.7m。
2)围堰外形一般有圆形、圆端形(上、下游为半圆形,中间为矩形)、矩形、带三角的矩形等。围堰外形直接影响堰体的受力情况,必须考虑堰体结构的承载力和稳定性。
3)堰内平面尺寸应满足基础施工的需要。
4)围堰要求防水严密,减少渗漏。
5)堰体外坡面有受冲刷危险时,应在外坡面设置防冲刷设施。
(2)各类围堰适用范围 各类围堰适用范围见表3-3。
表3-3 各类围堰适用范围
(续)
(3)土围堰施工要求
1)筑堰材料宜用黏性土、粉质黏土或砂质黏土。填出水面之后应进行夯实。填土应自上游开始至下游合龙。
2)筑堰前,必须将堰底下河床底的杂物、石块及树根等清除干净。
3)堰顶宽度可为1~2m,机械挖基时不宜小于3m。堰外边坡迎水流一侧坡度宜为1∶2~1∶3,背水流一侧坡度可在1∶2之内。堰内边坡坡度宜为1∶1~1∶1.5。内坡脚与基坑的距离不得小于1m。
(4)土袋堰施工要求
1)围堰两侧用草袋、麻袋、玻璃纤维袋或无纺布袋装土堆码。
2)堆码土袋,应自上游开始至下游合龙。
3)筑堰前,堰底河床的处理、内坡脚与基坑的距离、堰顶宽度与土围堰要求相同。
(5)钢板桩围堰施工要求
1)有大漂石及坚硬岩石的河床不宜使用钢板桩围堰。
2)钢板桩的机械性能和尺寸应符合规范要求。
3)施打钢板桩前,应在围堰上下游及两岸设测量观测点,控制围堰长、短边方向的施打定位。
4)施打前,应对钢板桩的锁口用止水材料捻缝,以防漏水。
5)施打顺序一般为从上游分两头向下游合龙。
6)钢板桩可用锤击、振动、射水等方法下沉,但在黏土中不宜使用射水下沉方法。
7)经过整修或焊接后的钢板桩应用同类型的钢板桩进行锁口试验、检查。
8)施工过程中,应随时检查桩的位置是否正确、桩身是否垂直,否则应立即纠正或拔出重打。
(6)钢筋混凝土板桩围堰施工要求
1)板桩断面应符合设计要求。板桩桩尖角度视土质坚硬程度而定。沉入砂砾层的板桩桩头,应增设加劲钢筋或钢板。
2)钢筋混凝土板桩的制作,应用刚度较大的模板,榫口接缝应顺直、密合。当采用中心射水下沉、板桩预制时,应留射水通道。
3)目前钢筋混凝土板桩中,空心板桩较多。空心多为圆形,用钢管做芯模。板桩的榫口一般为圆形。桩尖一般斜度为(1∶2.5)~(1∶1.5)。
(7)套箱围堰施工要求
1)无底套箱用木板、钢板或钢丝网水泥制作,内设木、钢支撑。套箱可制成整体式或装配式。
2)制作中应防止套箱接缝漏水。
3)下沉套箱前,同样应清理河床。当套箱设置在岩层上时,应整平岩面。当岩面有坡度时,套箱底的倾斜度应与岩面相同,以增加稳定性并减少渗漏。
(8)双壁钢围堰施工要求
1)双壁钢围堰应做专门设计,其承载力、刚度、稳定性、锚锭系统及使用期等应满足施工要求。
2)双壁钢围堰应按设计要求在工厂制作,其分节分块的大小应按工地吊装、移运能力确定。
3)双壁钢围堰各节、各块拼焊时,应按预先安排的顺序对称进行。拼焊后应进行焊接质量检验及水密性试验。
4)钢围堰浮运定位时,应对浮运、就位和灌水着床时的稳定性进行验算。
5)就位前应对所有缆绳、锚链、锚锭和导向设备进行检查调整,以使围堰落床工作顺利进行,并注意水位涨落对锚锭的影响。
6)锚锭体系的锚绳规格、长度应相差不大。锚绳受力应均匀。边锚的预拉力要适当,避免导向船和钢围堰摆动过大或折断锚绳。
7)准确定位后,应向堰体壁腔内迅速、对称、均衡地灌水,使围堰落床。
8)落床后应随时观测水域内流速增大而造成的河床局部冲刷,必要时可在冲刷段用卵石、碎石垫填整平,以改变河床上的粒径,减小冲刷深度,增加围堰稳定性。
9)钢围堰着床后,应加强对冲刷和偏斜情况的检查,发现问题及时调整。
10)钢围堰浇筑水下封底混凝土之前,应按照设计要求进行清基,并由潜水员逐片检查合格后方可封底。
11)钢围堰着床后的允许偏差应符合设计要求。当作为承台模板使用时,其误差应符合模板的施工要求。
5.沉入桩施工技术
桥梁工程中常用的沉入桩有钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩和钢管桩。
(1)施工的基本技术要求
1)沉桩之前应掌握工程地质钻探资料、水文资料和打桩资料。
2)应设置桩基础轴线的定位点,保证该点始终不会受沉桩施工的影响。
3)沉桩顺序一般由一端向另一端连续进行,当桩基平面尺寸较大、桩数较多或桩距较小时,宜由中间向两端或向四周施工。当桩埋置有深浅之别时,宜先沉深桩,后沉浅桩。在斜坡地带沉桩时,应先沉坡顶的桩、后沉坡脚的桩。
4)贯入度应通过试桩或做沉桩试验后会同监理及设计单位研究确定。
(2)沉桩施工技术要点
1)在同一个墩、台的桩基中,同一水平面内桩的接头数不得超过基桩总数的1/4,但是按等强度设计的法兰盘接头可不受此限制。
2)采用法兰接桩的接合处,可加垫沥青纸等材料,如法兰有不密贴处应用薄钢片塞紧。法兰螺栓应逐个拧紧,且加设弹簧垫或加焊,防止锤击时螺栓松动。
3)预制钢筋混凝土桩和预应力混凝土桩在锤击沉桩前,桩身混凝土强度应达到设计要求。
4)桩锤应根据工程条件和单桩轴向承载力选定。
5)锤击初始宜用较低落距,桩锤、替打、送桩与桩宜保持同一轴线。锤击过程应采用重锤低击。
6)锤击沉桩时,应采用与锤、桩相适应的,有适当弹性和厚度的锤垫和桩垫,并注意及时修理更换,以保护桩头、桩体。
7)沉桩过程中遇有贯入度剧变情况,或发生桩斜、位移、严重回弹,以及桩顶或桩体出现严重裂缝、破碎等情况时,应暂停沉桩,分析原因,采取有效措施后再进行施工。
8)锤击沉桩应考虑锤击振动和挤土等因素对土体的稳定和邻近建筑物的影响,必要时可设置测点,对岸坡、邻近建筑物进行位移和沉降观测、记录,如有异常应停止沉桩,并研究处理措施。
9)新浇筑混凝土的强度尚未达到5MPa时,距新浇筑混凝土30m范围内,不得进行沉桩施工。
10)沉桩深度以控制桩尖设计标高为主。当桩尖已达到设计标高,而贯入度仍较大时,应继续锤击,使贯入度接近控制贯入度。
11)在砂土地基中沉桩困难时,可采用水冲锤击法沉桩。根据土质情况随时调节冲水压力,控制沉桩速度。
(3)沉桩质量标准
1)桩中轴线偏斜率允许偏差:直桩为1%,斜桩为±0.15tanθ(θ角为斜桩轴线的斜角)。
2)单排桩桩位允许偏差:垂直于帽梁轴线为40mm,沿帽梁轴线为50mm。
3)群桩桩位允许偏差:边桩为d/4,中桩为d/2且<250mm(d为桩径或短边,单位为mm)。
6.沉井下沉施工技术
1)沉井下沉施工有排水除土和不排水除土两种方法。通常采用不排水除土的方法。采用排水除土下沉的方法要有安全措施,防止发生人身安全事故。
2)沉井下沉时,不宜使用爆破方法。遇到石块、岩层等特殊情况,经有关方面批准采用爆破除土和炮震助沉方法时,应严格控制药量。
3)沉井预制完成并准确就位后,开始抽除垫木。不论沉井大小,此项工作均要求在2~4h内完成。
4)下沉过程中,应随时掌握土层变化情况,分析和检验土的阻力与沉井重力的关系,选用最有效的下沉方法,并做好下沉观测记录。
5)当因沉井自身重力偏轻下沉困难时,可采用井外高压射水、降低井内水位等方法进行下沉。在结构受力允许的条件下,也可以采用压重或接高沉井下沉方法。
6)正常下沉时,应自中间向刃脚处均匀对称除土。排水除土下沉的沉井底节,其设计支撑位置的土,应在分层除土中最后同时挖除。
7)应随时保持沉井正位竖直下沉,每下沉1m至少检查一次。沉井入土深度小于沉井平面最小尺寸的1.5~2.0倍时,最容易出现倾斜,应密切注意校正纠偏。
8)应避免因井外弃土引起对沉井结构的偏压。应注意河床因冲淤引起的土面高差,必要时可用沉井外弃土来调整。
9)采用在不稳定的土层中吸泥吹砂等方法下沉时,必须保持井内外水位相平或井内略高于井外,以防出现翻砂。吸泥器应均匀吸泥,防止局部吸泥过多导致沉井偏斜。
10)井底下沉至设计标高2.0m以上时,应放慢下沉速度,控制井内除土量和除土位置,以求沉井平稳下沉、正确就位。
11)沉井接高前应尽量纠正前一节的倾斜,接高一节的竖向中轴线应与前一节的竖向中轴线重合。
12)沉井下沉遇倾斜岩层时,应将其表面松软岩层或风化岩层凿去,并尽量整平,使沉井刃脚的2/3以上嵌搁在岩层上,嵌入深度最小处不宜小于0.25m,其余未到岩层的刃脚部分,可用袋装混凝土等填塞缺口。刃脚以内井底的岩层斜面应凿成台阶或榫槽,然后清渣封底。
7.钢筋混凝土施工技术
(1)原材料计量 各种计量器具应按计量法的规定定期检定,保持准确。在混凝土生产过程中,应注意控制原材料的计量偏差。对骨料含水率的检测,每一工作班不应少于一次。雨期施工应增加测定次数,根据骨料实际含水量调整骨料和水的用量。
(2)混凝土搅拌、运输和浇筑
1)混凝土搅拌。混凝土拌合物应拌和均匀,颜色一致,不得有离析和泌水现象。搅拌时间是混凝土拌和时的重要控制参数,对于普通混凝土,搅拌的最短时间可按表3-4控制。
表3-4 混凝土最短搅拌时间表
混凝土拌合物的坍落度应在搅拌地点和浇筑地点分别取样检测。每一工作班或每一单元结构物不应少于2次。评定时应以浇筑地点的测值为准。当混凝土拌合物从搅拌机出料起至浇筑入模的时间不超过15min时,其坍落度可仅在搅拌地点检测。
2)混凝土运输。
① 混凝土的运输能力应满足混凝土凝结速度和浇筑速度的要求,使浇筑工作不间断。
② 运送混凝土拌合物的容器或管道应不漏浆、不吸水,内壁光滑平整,能保证卸料及输送畅通。
③ 混凝土拌合物经运输到浇筑地点,应保持均匀性,不产生分层、离析等现象,如出现分层、离析现象,则应对混凝土拌合物进行二次快速搅拌。
④ 混凝土拌合物经运输到浇筑地点后,应按规定检测其坍落度,坍落度应符合设计要求和施工工艺要求。
⑤ 预拌混凝土在卸料前需要掺加外加剂时,外加剂的掺量应按配合比通知书执行。掺入外加剂后,应快速搅拌,搅拌时间应根据试验确定。
⑥ 严禁在运输过程中向混凝土拌合物中加水。
⑦ 采用泵送混凝土时,应保证混凝土泵连续工作,受料斗应有足够的混凝土。泵送间歇时间不宜超过15min。
3)混凝土浇筑。
① 浇筑前的检查。混凝土浇筑前,要检查模板、支架的承载力、刚度、稳定性,检查钢筋及预埋件的位置、规格,并做好记录,符合设计要求后方可浇筑。在原混凝土面上浇筑新混凝土时,相接面应凿毛,并清洗干净,表面湿润但不得有积水。
② 混凝土浇筑要点。
A.混凝土一次浇筑量要适应各施工环节的实际能力,以保证混凝土的连续浇筑。对于大方量混凝土浇筑,应事先制订浇筑方案。
B.混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。同一施工段的混凝土应连续浇筑,并应在底层混凝土初凝之前将上一层混凝土浇筑完毕。
C.采用振捣器振捣混凝土时,每一振点的振捣延续时间,应以使混凝土表面呈现浮浆和不再沉落为准。
(3)混凝土养护 一般混凝土浇筑完成后,应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护。对干硬性混凝土、炎热天气浇筑的混凝土、大面积裸露的混凝土,有条件的可在浇筑完成后立即加设棚罩,待收浆后再予以覆盖和养护。
8.预应力混凝土施工技术
(1)预应力混凝土的配制与浇筑
1)预应力混凝土应优先采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,不宜使用矿渣硅酸盐水泥,不得使用火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰质硅酸盐水泥。
2)混凝土中的水泥用量不宜大于500kg/m3。
3)混凝土中严禁掺入氯化钙、氯化钠等氯盐。
4)从各种材料引入混凝土中的氯离子总含量(折合氯化物含量)不宜超过水泥用量的0.06%;超过0.06%时,宜采取掺加阻锈剂、增加保护层厚度、提高混凝土密实度等防锈措施。
(2)预应力筋的张拉施工
1)预应力筋的张拉控制应力必须符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉或计入锚圈口预应力损失时,可比设计要求提高5%,但在任何情况下不得超过设计规定的最大张拉控制应力。
2)预应力筋采用应力控制方法张拉时,应以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值应符合设计要求;设计无规定时,实际伸长值与理论伸长值之差应控制在6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施后,方可继续张拉。
3)预应力筋的锚固应在张拉控制应力处于稳定状态下进行,锚固阶段张拉端预应力筋的内缩量,不得大于设计值或规范规定。
4)先张法预应力筋的施工应遵守下列规定:
① 张拉台座应具有足够的强度和刚度,其抗倾覆安全系数不得小于1.5,抗滑移安全系数不得小于1.3。
② 预应力筋连同隔离套管应在钢筋骨架完成后一并穿入就位;就位后,禁止使用电弧焊对梁体钢筋及模板进行切割或焊接。隔离套管内端应堵严。
③ 同时张拉多根预应力筋时,各根预应力筋的初始应力应一致。张拉过程中应使活动横梁与固定横梁始终保持平行。
④ 张拉过程中,预应力筋的断丝、断筋数量不得超过表3-5的规定。
表3-5 先张法预应力筋断丝、断筋数量限制表
⑤ 放张预应力筋时,混凝土强度必须符合设计要求;设计未规定时,不得低于强度设计值的75%。放张顺序应符合设计要求;设计未规定时,应分阶段、对称、相互交错地放张。放张前,应将限制位移的模板拆除。
5)后张法预应力施工应遵守下列规定:
① 预应力管道安装应符合下列要求:
A.管道安装就位后应立即通孔检查,发现堵塞应及时疏通。管道经检查合格后应及时将其端面封堵,防止杂物进入。
B.管道安装后,需在其附近进行焊接作业时,必须对管道采取保护措施。
② 预应力筋安装应符合下列要求:
A.先穿束后浇混凝土时,浇筑混凝土之前,必须检查管道确认完好;浇筑混凝土时应定时抽动、转动预应力筋。
B.先浇混凝土后穿束时,浇筑后应立即疏通管道,确保其畅通。
C.混凝土采用蒸汽养护时,养护期内不得装入预应力筋。
D.穿束后至孔道灌浆完成,应控制在相关时间以内。
E.在预应力筋附近进行电焊时,应对预应力筋采取保护措施。
③ 预应力筋张拉应符合下列要求:
A.混凝土强度应符合设计要求;设计未规定时,不得低于强度设计值的75%。
B.预应力筋张拉端的设置应符合设计要求。
C.张拉前应根据设计要求对孔道的摩阻损失进行实测,以便确定张拉控制应力值,并确定预应力筋的理论伸长值。
D.预应力筋的张拉顺序应符合设计要求;设计无规定时,可采取分批、分阶段对称张拉。宜先中间,后上、下或两侧。
E.张拉过程中,预应力筋的断丝、滑丝、断筋数量不得超过表3-6的规定。
表3-6 后张法预应力筋断丝、滑丝、断筋数量限制表
注:1.钢绞线断丝是指单根钢绞线内钢丝的断丝。
2.超过表列控制数量时,原则上应更换;当不能更换时,在条件许可下,可采取补救措施,如提高其他钢丝束控制应力值,需满足设计上各阶段极限状态的要求。
④ 张拉控制应力达到稳定后方可锚固。
9.预制钢筋混凝土、预应力混凝土简支梁(板)安装技术
(1)一般技术要求
1)装配式桥梁构件在脱底模、移运、堆放和吊装就位时,混凝土的强度不应低于设计要求的吊装强度,一般不应低于设计强度的75%。
2)安装构件时,支撑结构(墩台、盖梁等)的强度应符合设计要求。支撑结构和预埋件的尺寸、标高及平面位置应符合设计要求。
3)安装构件前必须检查构件外形及其预埋件尺寸和位置,其偏差不应超过设计或规范允许值。
(2)安装就位的技术要求
1)构件移运、吊装时的吊点位置应按设计规定或根据计算决定。
2)吊装时构件的吊环应顺直,吊绳与起吊构件的交角小于60°时,应设置吊架或吊装扁担,尽量使吊环垂直受力。
3)构件移运、停放的支撑位置应与吊点位置一致,并应支撑稳固。在顶起构件时应随时置好保险垛。
吊移板式构件时,不得吊错板梁的上、下面,防止折断。
10.钢—混凝土组合梁施工技术
(1)钢—混凝土组合梁的构成
1)钢—混凝土组合梁一般由钢梁和钢筋混凝土桥面板两部分组成。钢梁由工字形截面或槽形截面构成,钢梁之间设横梁(横隔梁),有时在横梁之间还设有小纵梁。钢梁上浇筑预应力钢筋混凝土。在钢梁与钢筋混凝土板之间设剪力连接件,两者共同工作。
2)钢—混凝土组合梁施工流程一般为:钢梁预制并焊接剪力连接件→架设钢梁→安装横梁(横隔梁)及小纵梁(有时不设小纵梁)→安装预制混凝土板并浇筑接缝混凝土或支搭现浇混凝土桥面板的模板并铺设钢筋→现浇混凝土→养护→张拉预应力束→拆除临时支架或设施。
(2)安装要点
1)钢梁安装过程中,每完成一节段应测量其位置、标高和预拱度,不符合要求应及时调整。
2)钢梁杆件工地焊缝连接,应按设计的顺序进行;设计无规定时,焊接顺序宜为纵向从跨中向两端、横向从中线向两侧对称进行。
3)钢梁采用高强螺栓连接前,应复验摩擦面的抗滑移系数。高强螺栓连接前,应按出厂批号,每批抽验不小于8套扭矩系数。
11.钢梁制作与安装技术
(1)钢梁制作的基本工艺要求 钢梁制作的工艺流程包括钢材矫正,放样画线,加工切割,再矫正、制孔,边缘加工、组装、焊接,构件变形矫正,摩擦面加工,试拼装、工厂涂装、发送出厂等。
1)钢梁制造焊接应在室内进行,相对湿度不宜高于80%。
2)焊接环境温度:低合金高强度结构钢不应低于5℃,普通碳素结构钢不得低于0℃。
3)主要杆件应在组装后24h内焊接。
(2)钢梁构件出厂时的要求 钢梁制造使用的材料必须符合设计要求和现行有关标准的规定,必须有材料质量证明、复验报告以及焊接与涂装材料抽样复验报告等资料,均合格方可使用。
12.钢筋(管)混凝土拱桥施工技术
(1)拱桥的类型与施工方法
1)主要类型:按拱圈和车行道的相对位置以及承载方式分为上承式、中承式和下承式;按拱圈混凝土浇筑的方式分为现浇混凝土拱和预制混凝土拱再拼装。
2)主要施工方法:按拱圈施工的支撑方式可分为支架法、少支架法和无支架法;其中,无支架施工包括缆索吊装、转体安装、劲性骨架、悬臂浇筑和悬臂安装以及由以上一种或几种施工组合的方法。
(2)拱架的形式与要求
1)拱架种类按材料分为木拱架、钢拱架、竹拱架、竹木混合拱架、钢木组合拱架以及土牛胎拱架;按结构形式分为排架式、撑架式、扇架式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式。
2)在选择拱架种类时,应结合桥位处地形、地基、通航要求、过水能力等实际条件进行多方面的技术经济比较。
(3)在拱架上浇筑混凝土拱圈
1)跨径小于16m的拱圈或拱肋混凝土,按拱圈全宽度从两端拱脚向拱顶对称连续浇筑,并在拱脚混凝土初凝前全部完成。
2)大于或等于16m的拱圈或拱肋,应沿拱跨方向分段浇筑,分段位置应以能使拱架受力对称、均匀和变形小为原则。
3)分段浇筑程序应符合设计要求,应对称于拱顶进行。各分段内的混凝土应一次连续浇筑完毕,因故中断时,应浇筑成垂直于拱轴线的施工缝。
4)间隔槽混凝土应待拱圈分段浇筑完成后,其强度达到75%设计强度,接合面按施工缝处理后,由拱脚向拱顶对称进行浇筑。
(4)装配式桁架拱和刚构拱
1)装配式桁架拱和刚构拱的安装程序为:在墩台上安装预制的桁架(刚架)拱片,同时安装横向联系构件,在组合的桁架拱(刚构拱)上铺装预制的桥面板。
2)大跨径桁式组合拱,拱顶湿接头混凝土,宜采用较构件混凝土强度高一级的早强混凝土。
3)安装过程中应采用全站仪,对拱肋、拱圈的挠度和横向位移、混凝土裂缝、墩台变位、安装设施的变形和变位等项目进行观测。
4)拱肋吊装定位合龙时,应进行接头高程和轴线位置的观测,以控制、调整其拱轴线,使之符合设计要求。
5)大跨度拱桥施工观测和控制宜在每天气温、日照变化不大的时候进行,尽量减少温度变化等不利因素的影响。
13.斜拉桥的施工技术
斜拉桥有预应力混凝土斜拉桥、钢斜拉桥、钢—混凝土叠合梁斜拉桥、混合梁斜拉桥、吊拉组合斜拉桥等。
(1)索塔施工的技术要求和注意事项
1)索塔的施工可视其结构、体形、材料、施工设备和设计要求综合考虑,选用适合的方法。
2)斜拉桥施工时,应避免塔梁交叉施工干扰;必须交叉施工时应根据设计和施工方法,采取保证塔梁质量和施工安全的措施。
3)斜塔柱施工时,必须对各施工阶段塔柱的强度和变形进行计算,应分高度设置横撑,使其线型、应力、倾斜度满足设计要求并保证施工安全。
4)索塔横梁施工时应根据其结构、重量及支撑高度,设置可靠的模板和支撑系统。
5)索塔混凝土现浇,应选用输送泵施工,超过一台泵的工作高度时,允许接力泵送,但必须做好接力储料斗的设置,并尽量降低接力站台高度。
6)必须避免上部塔体施工时对下部塔体表面的污染。
7)索塔施工必须制订整体和局部的安全措施,如设置塔式起重机起吊重量限制器、断索防护器、钢索防扭器、风压脱离开关等;防范雷击、强风、暴雨、寒暑、飞行器对施工的影响;防范吊落和作业事故,并有应急的措施;应对塔式起重机、支架安装、使用和拆除阶段的强度稳定等进行计算和检查。
(2)斜拉桥主梁施工的技术要求和注意事项
1)混凝土主梁。
① 斜拉桥的零号段是梁的起始段,一般都在支架和托架上浇筑。支架和托架的变形将直接影响主梁的施工质量。
② 不与索塔结构固结的主梁,施工时必须使梁塔临时固结,并按要求程序解除临时固结,完成设计的支撑体系。必须加强施工期内对临时固结的观察。
③ 采用挂篮悬浇主梁时,挂篮设计和主梁浇筑应考虑抗风振的刚度要求;挂篮制成后应进行检验、试拼、整体组装检验、预压,同时测定悬臂梁及挂篮的弹性挠度、调整高程性能及其他技术性能。
④ 主梁采用悬拼法施工时,预制梁段宜选用长线台座或多段连线台座,每联宜多于5段,啮合端面要密贴,不得随意修补。
⑤ 大跨径主梁施工时,应缩短双向长悬臂持续时间,尽快使一侧固定,以减少风振时的不利影响,必要时应采取临时抗风措施。
⑥ 为防止合龙梁段施工出现的裂缝,在梁上下底板或两肋的端部预埋临时连接刚构件,或设置临时纵向预应力索,或用千斤顶调节合龙口的应力和合龙口长度。
2)钢主梁。
① 钢主梁应由资质合格的专业单位加工制作、试拼,经检验合格后,安全运至工地备用。堆放应无损伤、无变形和无腐蚀。
② 钢梁制作的材料应符合设计要求。焊接材料的选用、焊接要求、加工成品、涂装等项的标准和检验按有关规定执行。
③ 应进行钢梁的连日温度变形观测对照,确定适宜的合龙温度及实施程序,并应满足钢梁安装就位时高强螺栓定位所需的时间。
14.管涵的施工技术
1)管涵用的钢筋混凝土圆管应符合下列要求:管节端面平整并与管节轴线垂直;管壁内外面应平直圆滑,不得露筋;管节各部分尺寸偏差应在规范允许范围内;管节混凝土强度应符合设计要求;管壁外表面必须注明适用的管顶填土高度;相同管节应按要求堆置在一起,便于正确取用。
2)管节在运输、装卸过程中,应防止碰撞损坏。
3)当管涵设计为混凝土或砌体基础时,基础上面应设混凝土管座,其顶部弧形面应与管身紧密贴合使管节均匀受力。
4)当管涵为无混凝土(或砌体)基础、管身直接搁置在天然地基上时,应按照设计要求将管底土层夯压密实,并做成与管身弧度密贴的弧形管座,安装管节时应注意保持完整。
三、市政轨道交通和隧道工程
1.深基坑支护结构的施工要求
(1)围护结构的类型 见表3-7。
表3-7 围护结构的类型
(续)
(2)支撑体系的形式和特点 在深基坑的施工支护结构中,常用的支撑系统按其材料可分为现浇钢筋混凝土支撑体系和钢支撑体系两类,其形式和特点见表3-8。
表3-8 两类支撑体系的形式和特点
(3)支撑体系的布置形式 支撑体系布置设计应考虑以下要求:
1)能够因地制宜合理选择支撑材料和支撑体系布置形式,使其技术经济综合指标得以优化。
2)支撑体系受力明确,能充分协调、发挥各杆件的力学性能,安全可靠,经济合理,能够在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的设计标准要求。
3)支撑体系布置能在安全可靠的前提下,最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。
(4)基坑变形现象
1)墙体的变形。
① 围护墙体水平变形:随着基坑开挖深度的增加,刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移,而一般柔性墙如果设支撑,则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动,墙体腹部向基坑内凸出。
② 围护墙体竖向变位:在实际工程中,墙体竖向变位量测往往被忽视,事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放,致使墙体产生竖向变位,即上移或沉降。
2)地表沉降。根据工程实践经验,在地层软弱而且墙体的入土深度又不大时,墙底处显示较大的水平位移,墙体旁出现较大的地表沉降。
2.地下连续墙的施工技术
(1)地下连续墙的优点 其优点主要有:施工时振动小、噪声低,墙体刚度大,对周边地层扰动小;可适用于多种土层,除夹有孤石、大颗粒卵砾石等局部障碍物时影响成槽效率外,对黏性土、无黏性土、卵砾石层等各种地层均能高效成槽。
(2)地下连续墙的分类与施工技术要点
1)按成槽方式可分为桩排式、壁式和组合式三类;按挖槽方式可分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。
2)泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定,并在泥浆配制和挖槽施工中对泥浆的相对密度、黏度、含砂率和pH值等主要技术性能指标进行检验和控制。
(3)泥浆的功能
1)护壁功能。泥浆的液柱压力平衡地下水土压力,形成泥皮,维持槽壁稳定。
2)携渣作用。在泥浆循环时,能携带土渣一起排出槽外。
3)冷却与润滑功能。泥浆能降低成槽机械连续施工而产生的温升和磨耗,提高设备寿命。
3.盖挖法施工技术
盖挖法施工的优缺点如图3-17所示。
图3-17 盖挖法施工的优缺点
4.盾构法施工控制要求
(1)开挖控制 土压式盾构与泥水式盾构的开挖控制内容略有不同。
1)土压(泥水压)控制。
① 开挖面的土压(泥水压)控制值,按地下水压(间隙水压)+土压+预备压设定。
② 地下水压可由钻孔数据正确掌握,但要考虑季节性变动。靠近河流等场合,要考虑水面水位变动的影响。
③ 土压有静止土压、主动土压和松弛土压,要根据地层条件区别使用。按静止土压设定控制土压,是开挖面不变形的最理想土压值,但控制土压相当大,必须加大设备装备能力。主动土压是开挖面不发生坍塌的临界压力,控制土压最小。地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合,可采用松弛土压。
④ 预备压,用来补偿施工中的压力损失,土压式盾构通常取10~20kPa,泥水式盾构通常取20~50kPa。
2)土压式盾构泥土的塑流化改良控制。
① 土压式盾构掘进时,理想地层的土特性是:塑性变形好、流塑至软塑状、内摩擦小、渗透性低。
② 选择改良材料要依据以下条件:土质,透水系数,地下水压,水离子电性,是否泵送排土,加泥设备空间(地面、隧道内),掘进长度,弃土处理条件,费用。
③ 流动化改良控制是土压式盾构施工的最重要因素之一,要随时把握土压仓内土砂的塑性流动性。
3)泥水式盾构的泥浆性能控制。
① 泥水式盾构掘进时,泥浆起着两方面的重要作用:一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域,开挖面土体强度提高,同时泥浆压力平衡了开挖面的土压和水压,达到了开挖面稳定的目的;二是泥浆作为输送介质,担负着将所有挖出土砂运送到工作井外的任务,因此,泥浆性能控制是泥水式盾构施工的最重要因素之一。
② 泥浆性能包括相对密度、黏度、pH值、过滤特性和含砂率。
4)排土量控制。
① 开挖土量计算。单位掘进循环(一般按一环管片宽度为一个掘进循环)开挖土量Q的计算公式为
式中 Q——开挖土计算体积(m3);
D——盾构外径(m);
S t——掘进循环长度(m)。
当使用仿形刀或超挖刀时,应计算开挖土体积增加量。
② 土压式盾构出土运输方法与排土量控制。
A.土压式盾构的出土运输(二次运输)一般采用轨道运输方式。
B.容积控制一般采用比较单位掘进距离开挖土砂运土车台数的方法和根据螺旋输送机转数推算的方法。
③ 泥水式盾构排土量控制。泥水式盾构排土量控制方法分为容积控制与干砂量(干土量)控制两种。
A.容积控制方法:检测单位掘进循环送泥流量Q1与排泥流量Q2,按下式计算排土体积Q3:
Q 3 =Q 2 -Q 1
式中 Q3——排土体积(m3);
Q 2——排泥流量(m3);
Q 1——送泥流量(m3)。
B.干砂量表征土体或泥浆中土颗粒的体积,开挖土干砂量V按下式计算:
V=100Q/(Gsω+100)
式中 V——开挖土干砂量(m3);
Q——开挖土计算体积(m3);
G s——土颗粒密度;
ω——土体的含水量(%)。
干砂量控制方法:检测单位掘进循环送泥干砂量V1与排泥干砂量V2,按下式计算排土干砂量V3:
V 3 =V 2 -V 1 =[(G2-1)Q2-(G1-1)Q1]/(G1-1)
式中 V3——排土干砂量(m3);
V 2——排泥干砂量(m3);
V 1——送泥干砂量(m3);
G 2——排泥相对密度;
G 1——送泥相对密度。
对比V3与V,当V>V3时,一般表示泥浆流失;V<V3时,一般表示超挖。
(2)注浆控制
1)注浆量。注浆量除了受浆液渗透和泄漏因素影响外,还受曲线掘进、超挖和浆液种类等因素影响。其计算公式为
式中 Q——注浆量;
V——计算空隙量;
α——注入率;
D s——开挖外径;
D 0——管片外径;
v——掘进速度。
注入率是根据浆液特性(体积变化)、土质及施工损耗考虑的比例系数,基于经验确定。
2)注浆压力。注浆压力应根据土压、水压、管片强度、盾构形式与浆液特性综合判断决定,但施工中通常基于施工经验确定。
(3)盾构隧道的线形控制 随着盾构掘进,对盾构及衬砌的位置进行测量,以把握偏离设计中心线的程度。测量项目包括盾构的位置、倾角、偏转角、转角及盾构千斤顶行程、盾尾间隙和衬砌位置等。
掘进过程中,主要对盾构倾斜及其位置以及拼装管片的位置进行控制。
盾构方向(偏转角和倾角)修正依靠调整盾构千斤顶使用数量进行。
盾构转角的修正,可采取刀盘向盾构偏转同一方向旋转方法,利用所产生的回转反力进行修正。
5.盾构机型的选择
(1)盾构机的种类
1)按开挖面是否封闭划分,可分为密闭式和敞开式两类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同,密闭式盾构机又可分为土压式(常用泥土压式)和泥水式两种。敞开式盾构机按开挖方式划分,可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。
2)按盾构机的断面形状划分,有圆形和异形盾构机两类。其中,异形盾构机主要有多圆形、马蹄形和矩形。
(2)盾构机的选择 盾构机的选择是保障工程项目顺利实施的前提条件与设备保障。盾构机的选择除应满足隧道断面形状与外形尺寸外,还应考虑盾构机的类型、性能、配套设备、辅助工法等。
盾构机的选择原则主要有:适用性原则、技术先进性原则、经济合理性原则。
四、市政给水排水工程
1.给水系统的组成和布置
(1)给水系统的组成 给水系统由相互联系的一系列构筑物和输配水管网组成。它的任务是从水源取水,按照用户对水质的要求进行处理,然后将水输送到用水区,并向用户配水。为了完成上述任务,给水系统的组成如图3-18所示。
图3-18 给水系统的组成
(2)给水系统的布置 以地表水为水源的给水系统,相应的工程设施通常为:取水构筑物从地表水源取水,经一级泵站送往水处理构筑物,处理后的清水储存在清水池中,二级泵站从清水池取水,经配水管网供给用户。有时为了调节水量和保持管网的水压,可根据需要建造高地水池和水塔。一般情况下,从取水构筑物到二级泵站都属于净水厂的范围。当水源远离城市时,须由输水管(渠)将水源水引到净水厂。
给水管网遍布整个给水区域,根据管道的功能,可分为干管和分配管。干管主要用于输水,管径较大。分配管用于配水到用户,管径较小。给水管网设计计算往往只限于干管,但是干管和分配管的管径并无明确的界限,需视管网规模而定。大管网中的分配管,在小型管网中可能是干管,大城市可略去不计的分配管,在小城市中可能不允许略去。
以地下水为水源的给水系统常凿井取水。如果地下水水质好,一般可省去水处理构筑物而只需加氯消毒,使给水系统大为简化。
统一给水系统即用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水,绝大多数城市采用这种系统。在城市给水中,工业用水量往往占较大的比例,由于工业用水的水质和水压要求有其特殊性,因此在工业用水的水质和水压要求与生活用水不同的情况下,有时可根据具体条件,除考虑统一给水系统外,还可考虑分质、分压等给水系统。若城市内工厂位置分散,用水量又少,即使水质要求和生活用水稍有差别,也可采用统一给水系统。
对于城市中个别用水量大、水质要求较低的工业企业,可考虑按水质要求分系统(分质)给水。分质给水可以是同一水源的水,经过不同的水处理过程和管网,将不同水质的水供给各类用户。也可以是不同水源,如地表水经过简单沉淀后,供工业生产使用,地下水经过消毒后供生活使用等。当用水量较大的工业企业相对集中,且有合适水源可利用时,经技术经济比较可独立设置工业用水给水系统,采用分质供水。
地形高差大的城镇给水系统宜采用分压供水。对于远离水厂或局部地形较高的供水区域,可设置加压泵站,采用分区供水。当水源地与供水区域有地形高差可以利用时,应对重力输配水与加压输配水系统进行技术经济比较,择优选用。当给水系统采用区域供水,向范围较广的多个城镇供水时,应对采用原水输送或清水输送以及输水管路的布置和调节水池、增压泵站等的设置,做多方案技术经济比较后确定。采用多水源供水的给水系统宜考虑在事故时能相互调度。
无论采用哪一种给水系统形式,都要根据当地地形条件、水源情况、城市和工业企业的规划、供水规模、水质和水压要求以及原有给水工程设施等条件,从全局出发,通过技术经济比较后综合考虑确定。
2.给水系统的组成和布置
(1)排水体制 城镇污水的不同排放方式所形成的排水系统,称为排水体制,排水体制分为合流制和分流制。
1)合流制排水系统。合流制排水系统是有目的地将雨水、污水(包括生活污水、工业废水)合用一个管渠系统排除。在城市化发展的进程中,国内外很多老城市在早期都是采用简单的直流式合流系统。后来由于受纳水体遭受严重污染,直流式合流系统已逐渐改造为截流式合流制排水系统,如图3-19所示。
图3-19 截流式合流制排水系统
1、5、6—合流干管 2—截留主干管 3、4—溢流井
2)分流制排水系统。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上的各自独立的管渠系统内排除。根据雨水管渠系统的完整性,分流制排水系统又可分为完全分流制和不完全分流制两种排水系统。
完全分流制排水系统中雨、污水各设有排水管渠系统。不完全分流制排水系统中只设污水排水管道,不设或设置不完整的雨水排水管渠系统,雨水沿地面或街道边沟渠排放。图3-20为分流制排水系统示意图,图3-21显示了完全分流制和不完全分流制的区别。
(2)排水体制的选择 选择排水体制需考虑的主要因素有:当地自然条件、城镇发展规划、环境保护要求、工程建设投资、维护复杂程度等。
《室外排水设计规范》(GB 50014—2016)规定:排水体制的选择应根据城镇的总体规划和环境保护要求,结合当地地形特点、气候特征、受纳水体状况、水文条件、原有排水设施、污水处理程度和再利用情况等综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。新建地区的排水体制宜采用分流制。合流制排水系统应设置污水截流设施。
图3-20 分流制排水系统示意图
1—污水干管 2—污水主干管 3—污水处理厂 4—出水口 5—雨水干管
图3-21 完全分流制和不完全分流制
a)完全分流制 b)不完全分流制
1—污水干管 2—雨水干管 3—原有管渠 4—污水处理厂 5—出水口
(3)排水系统的布置形式 城镇排水系统总平面布置的常见形式如图3-22所示。图中:
1)直流正交式布置适用于地形向水体适当倾斜的地区,仅适用于雨水,而不适用于污水。
2)截流式是直流正交式的发展结果,既适用于分流制排水系统,也适用于区域排水系统,还适用于合流制排水系统。
3)在地势向河流方向倾斜坡度较大的地区,为了避免干管坡度和管内流速过大,使管道受到严重冲刷,可采用平行式。
4)在地势高低相差很大的地区,可采用分区布置形式,高地区污水靠重力自流进入污水处理厂,低地区设置泵站提升污水。
图3-22 城镇排水系统总平面布置的常见形式
a)正交式 b)截流式 c)平行式 d)分区式 e)分散式 f)环绕式
1—城市边界 2—排水流域分界线 3—干管 4—主干管 5—污水厂 6—污水泵站 7—出水口
5)在地形平坦的大城市,周围有河流或排水出路,或城市中心部分地势较高并向周围倾斜时,可将排水流域划分为若干个独立的排水系统,各排水区域的干管可采用辐射状分散布置。
6)对中小城市或排水出路相对集中的地区,或倾向于建设大型污水处理厂,可将分散式改为环绕式布置。
3.现浇(预应力)混凝土水池施工技术
现浇(预应力)混凝土水池施工技术如图3-23所示。
图3-23 现浇(预应力)混凝土水池施工技术
4.装配式预应力混凝土水池施工技术
(1)装配式预应力混凝土水池构件吊装方案 如图3-24所示。
图3-24 装配式预应力混凝土水池构件吊装方案
(2)预制构件安装 安装前应经复验合格;有裂缝的构件,应进行鉴定。预制柱、梁及壁板等构件应标注中心线,并在杯槽、杯口上标出中心线。预制壁板安装前应将不同类别的壁板按预定位置顺序编号。壁板两侧面宜凿毛,应将浮渣、松动的混凝土等冲洗干净,并应将杯口内杂物清理干净,界面处理满足安装要求。
(3)现浇壁板缝混凝土 预制安装水池满水试验能否合格,除底板混凝土施工质量和预制混凝土壁板质量应满足抗渗标准外,现浇壁板缝混凝土也是防渗漏的关键;必须控制其施工质量。具体操作要点如图3-25所示。
图3-25 具体操作要点
(4)环向预应力的施工工艺 预制安装圆形水池壁板缝浇筑混凝土后,缠绕环向预应力钢丝是保证水池整体性、严密性的必要措施,缠绕环向钢丝后做喷射水泥砂浆保护层是为保护钢丝不被锈蚀的措施,施工应严格操作,保证施工质量。水池缠绕环向预应力钢丝的操作要点如下:所用的低碳高强钢丝在使用前做外观检验和强度检测;施工前必须对测定缠丝预应力值所用的仪器进行检测标定;对所用缠丝机械做必要检修以保证缠丝工作连续进行;施工前认真清理壁板上的锚固槽及锚具,清除壁板表面污物、浮粒,外壁接缝处用水泥砂浆抹顺压实养护;壁板缝的混凝土达到设计强度的70%以上才允许缠丝;缠丝应从池壁顶向下进行,第一圈距池顶高度应符合设计要求,但不宜大于500mm,当缠丝不能达到设计要求的部位时,可与设计方洽商采取加密钢丝的措施;每缠一盘钢丝测定一次应力值,以便及时调整牵制的松紧,保证质量,并按规定格式填写记录;钢丝需做搭接时,应使用18~20号钢丝密排绑扎牢固,搭接长度不小于250mm;对已缠钢丝,要切实保护,严防被污染和重物撞击。
(5)喷射水泥砂浆保护层的施工要求
1)喷射水泥砂浆保护层,应在水池满水试验后施工(以便于直观检查壁板及板缝有无渗漏,方便处理),而且必须在水池满水状况下施工。
2)喷浆前必须对池外壁油污进行清理、检验。
3)水泥砂浆配合比应符合设计要求,所用砂子的最大粒径不得大于5mm,细度模量以2.3~3.7为宜。
4)正式喷浆前应先做试喷,对水压及砂浆用水量进行调试,以喷射的砂浆不出现干斑和流淌为宜。
5)喷射机罐内压力宜为0.5(0.4)MPa,输送干拌料管径不宜小于25mm,管长适度(不宜小于10m)。输水管压力要稳定,喷射时谨慎控制供水量。
6)喷射距离以砂子回弹量少为宜,斜面喷射角度不宜大于15°。喷射应从水池上端往下进行,用连环式喷射,不能停滞在一点上喷射,并随时控制喷射均匀平整,厚度满足设计要求。
7)喷浆宜在气温高于15℃时施工,当有六级(含)以上大风、降雨、冰冻时不得进行喷浆施工。
8)在喷射水泥砂浆保护层凝结后,应加遮盖,保持湿润不应少于14d。
9)在进行下一工序前,应对水泥砂浆保护层外观和粘结情况进行检查,当有空鼓现象时应进行处理。
5.泵站主要设备的选择
(1)主泵选型要求
1)应根据远、近期水量,确定泵站的规模,以满足不同时期排水的需要。泵站设计流量一般与进水管的设计流量相同。
2)在平均扬程时,水泵应在高效区运行;在最低与最高扬程时,水泵能安全、稳定运行。主泵在确保安全的前提下,其设计流量按最大单位流量计算。
3)由多泥沙水源取水时,记录泥沙含量、粒径对水泵性能的影响;水源介质有腐蚀性时,水泵叶轮及过流部件应有防腐措施。
4)优先选用系列产品和经过鉴定的产品。当现有产品不能满足泵站的设计要求时,可设计新水泵。
5)具有多种泵型可供选择时,综合分析水力性能、机组报价、工程投资和运行检修等因素择优确定。条件相同时采用卧式离心泵。
(2)起重设备选型要求
1)泵站起重设备的额定起重量应根据最重吊运部件和吊具的总重量确定。起重机的提升高度应满足机组安装和检修的要求。
2)起重量等于或小于5t、主泵台数少于4台时,选用手动单梁起重机。起重量大于5t时,选用电动单梁或双梁起重机。
3)起重机工作制采用轻级、慢速;制动器及电器设备的工作制采用中级。
4)起重机跨度级差按0.5m计,起重机轨道两段应设阻进器。
(3)机修设备选型要求
1)泵站宜设机械修配间,机修设备的品种和数量应满足机组小修的要求。
2)泵站可适当配置供维修与安装用的汽车、手动葫芦和千斤顶等起重运输设备。
6.给水排水厂站工艺管线施工与设备安装
1)给水排水厂站工艺管线连接场站内各构筑物及建筑物,使之成为有机的整体,实现设计使用功能。
施工应遵循“先地下后地上”“先深后浅”的原则,即先组织道路下及厂区排水管线的施工;构筑物混凝土浇筑之前完成各专业管线预埋及隐蔽验收;构筑物之间连接工艺管线应采用柔性接口;根据运行的介质和管线所处部位考虑防腐、功能试验标准。
2)设备安装要求如下:
① 对于进场设备进行开箱验收并填写纪录。
② 编制可行的安装方案并按批准的方案准备相应的人员、材料、机具满足现场安装条件;安装之前进行土建结构验收,确保土建工程质量满足设备安装对于土建施工质量的要求。
③ 现场进行测量放线并核对相关预埋件尺寸、位置、材质情况。
④ 设备安装、调试、单机运行并按有关规定进行验收、记录。
⑤ 联动试车,进行系统调试。
五、市政管道工程
1.管道开槽的施工要求
给水排水管道采用开槽施工时,沟槽断面可采用直槽、梯形槽、混合槽等形式,并应符合下列规定:
1)两条或两条以上管道埋设在同一管沟内的合槽施工,宜从流向的下游向上游逐段开挖。
2)不良地质条件下开挖混合槽时,应编制专项施工方案,采取切实可行的安全技术措施。
3)合槽开挖应注意机械安全施工。
4)沟槽外侧应设置截水沟及排水沟,防止雨水浸泡沟槽,且应保护回填土源。
5)沟槽支护应根据沟槽的土质、地下水位、开槽断面、荷载条件等因素进行设计;按设计要求进行支护。
6)开挖沟槽堆土高度不宜超过1.5m,且距槽口边缘不宜小于0.8m。
7)沟槽开挖、人工清槽整平及槽底地基处理,应配置安全梯上下沟槽,且必须在沟槽边坡稳固后进行。
8)不良土质地段沟槽开挖,应采取有效的护坡和防止坍埋沟槽的技术措施。
9)管道沟槽底部的开挖宽度,宜按下式计算:
B=D 1 +2(b1+b2+b3)
式中 B——管道沟槽底部的开挖宽度(mm);
D 1——管道结构或管座的外缘宽度(mm);
b 1——管道一侧的工作面宽度(mm);
b 2——管道一侧的支撑厚度(mm),可取150~200mm;
b 3——现场浇筑混凝土或钢筋混凝土管渠一侧模板的厚度(mm)。
2.管道地基的施工要求
管道地基施工应符合下列要求:
1)管道沟槽开挖后,施工单位应会同设计等单位验槽、复核管道轴线和沟槽几何尺寸。
2)管道基础采用天然地基时,基面开挖要严格控制,不得受扰动,不得超挖。
3)沟槽底为岩石或坚硬地基时,应按设计要求施工;设计无要求时,管身下方应铺设砂垫层。
4)当槽底地基土质局部遇有松软地基、流砂、溶洞、墓穴等,应与设计单位商定处理措施;地基局部回填处理应满足设计要求和规定的压实度要求。
5)非永冻土地区,管道不得安放在冻结的地基上;管道安装过程中,应防止地基冻胀。
6)化学管材管道安装遇槽底土基承载力较差不能成槽时,可采用砾石砂(二灰砂砾)进行处理。
7)地基不符合设计要求,应按设计要求进行处理。
8)地下水位应通过降水系统降低至沟槽基底以下0.5m,确保沟槽无水。
3.热力管道施工与安装
(1)施工要求
1)土方开挖至槽底后,应有设计人员参与验收地基,对松软地基及坑洞应由设计人员提出处理意见。
2)管道安装前应完成支架安装,支架的位置应准确、平整、牢固,坡度符合设计规定。管件制作和可预组装的部分宜在管道安装前完成,并经检验合格。
3)热力管道施工的连接方式主要有螺纹连接、法兰连接及焊接连接。螺纹连接仅适用于小管径、小压力和较低温度的情况。热力网管道的连接一般应采取焊接连接方式。
4)对接管口时,应检查管道的平直度,在距接口中心200mm处测量,允许偏差1mm,在所对接管子的全长范围内,最大偏差值应不超过10mm。
5)施工间断时,管口应用堵板封闭,雨季用的堵板尚应具有防止泥浆进入管腔的功能。
6)管道穿过墙壁、楼板处,应安装套管。穿墙套管长度应大于墙厚20~25mm。穿过楼板的套管应高出地面50mm。
7)沟槽、井室的主体结构经隐蔽工程验收合格及竣工测量后,应及时进行回填土。
(2)管道附件安装要求
1)补偿器安装:有补偿器装置的管道,在补偿器安装前,管道和固定支架不得进行固定连接。补偿器在安装时应与管道的坡度相一致,波形补偿器或填料式补偿器前50m范围内的管道轴线应与补偿器轴线相吻合,不得有偏斜。
2)管道支架(托架、吊架、支墩、固定墩等)安装。
① 除埋地管道外,管道支架制作与安装是管道安装中的第一道工序。固定支架必须严格安装在设计规定的位置,并应使管道牢固地固定在支架上。
② 支架在预制的混凝土墩上安装时,混凝土的强度必须达到设计要求;滑动支架的滑板面应凸出墩面4~6mm,墩的纵向中心线与管道中心线的偏差不应大于5mm。
③ 支架的位置应正确、平整、牢固,坡度符合设计规定。管道支架的支撑表面标高可以采用在其上部加设金属垫板的方式进行调整,但金属垫板不得超过两层,垫板必须与预埋件或钢结构进行焊接。
(3)保护措施 对已预制防腐层和保温层的管道及附件,在吊装和运输前必须制订严格的防止防腐层和保温层损坏的技术措施,并认真实施。
(4)管道回填 按照设计要求进行回填作业,当管道回填土夯实至管顶0.5m后,将印有文字的黄色管道塑料标志带平敷在管道位置的上方,每段搭接处不少于0.2m,带中间不得撕裂或扭曲。管道的竣工图上除标注坐标外还应标出栓桩的位置。
4.热力管道的分类
(1)按热媒分类 如图3-26所示。
图3-26 热力管道按热媒分类
(2)按所处位置分类 如图3-27所示。
图3-27 热力管道按所处位置分类
(3)按敷设方式分类 如图3-28所示。
图3-28 热力管道按敷设方式分类
(4)按系统形式分类 如图3-29所示。
图3-29 热力管道按系统形式分类
(5)按供、回分类 如图3-30所示。
图3-30 热力管道按供、回分类
5.燃气管道施工技术要求
1)地下燃气管道不得从建筑物和大型构筑物的下面穿越。保护设施两端应伸出障碍物,且与被跨越的障碍物间的距离不应小于0.5m。对有伸缩要求的管道,保护套管或地沟不得妨碍管道伸缩且不得损坏绝热层外部的保护壳。
2)地下燃气管道埋设的最小覆土厚度(路面至管顶)应符合下列要求:埋设在车行道下时,不得小于0.9m;埋设在非车行道下时,不得小于0.6m;埋设在庭院时,不得小于0.3m;埋设在水田下时,不得小于0.8m。
3)地下燃气管道不得在堆积易燃易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越,并不宜与其他管道或电缆同沟敷设;当需要同沟敷设时,必须采取防护措施。
4)地下燃气管道穿过排水管、热力管沟、联合地沟、隧道及其他各种用途沟槽时,应将燃气管道敷设于套管内。
5)燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时应符合下列要求:
① 穿越铁路和高速公路的燃气管道,其外应加套管,并提高绝缘、防腐等措施。
② 穿越铁路的燃气管道的套管,应符合下列要求:
A.套管埋设的深度,铁路轨道至套管顶不应小于1.20m,并应符合铁路管理部门的要求。
B.套管宜采用钢管或钢筋混凝土管。
C.套管内径应比燃气管道外径大100mm以上。
D.套管两端与燃气管的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封,其一端应装设检漏管。
E.套管端部距路堤坡角距离不应小于2.0m。
6)燃气管道通过河流时,可采用穿越河底或管桥跨越的形式。
7)利用道路、桥梁跨越河流的燃气管道,其管道的输送压力不应大于0.4MPa。
8)当燃气管道随桥梁敷设或采用管桥跨越河流时,必须采取安全防护措施。
9)燃气管道随桥梁敷设,宜采取如下安全防护措施:
① 敷设于桥梁上的燃气管道应采用加厚的无缝钢管或焊接钢管,尽量减少焊缝,对焊缝进行100%无损探伤。
② 跨越通航河流的燃气管道管底标高,应符合通航净空的要求,管架外侧应设置护桩。
③ 在确定管道位置时,应与随桥敷设的其他可燃管道保持一定间距。
④ 管道应设置必要的补偿和减振措施。
⑤ 过河架空的燃气管道向下弯曲时,向下弯曲部分与水平管夹角宜采用45°形式。
⑥ 对管道应做较高等级的防腐保护,对于采用阴极保护的埋地钢管与随桥管道之间应设置绝缘装置。