天然物料在小橋梁工程中的應(yīng)用

天然物料在小橋梁工程中的應(yīng)用

天然石材是自然界最古老、最具潛力的建筑材料。它堅(jiān)固、經(jīng)久耐用,而且可就地取材,在眾多類型的小橋涵的結(jié)構(gòu)中,更能充分發(fā)揮圬工材料的抗壓性能。它構(gòu)造簡(jiǎn)單,維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少,且外形比較美觀,在公路及城市道路的建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。1施工材料1.1鑲面粗料石、拱石的加工1)強(qiáng)度。石料石質(zhì)均勻、不易風(fēng)化、無裂紋。石料強(qiáng)度的測(cè)定應(yīng)按JTJ054公路工程石料試驗(yàn)規(guī)程執(zhí)行。2)尺寸。片石一般指用爆破或楔劈法開采的石塊,厚度不應(yīng)小于150mm(卵形和薄片者不得采用)。用作鑲面的片石,應(yīng)選擇表面較平整、尺寸較大的石塊,并稍加修整。塊石形狀方正,厚度200~300mm,寬度約為厚度的1~1.5倍,長(zhǎng)度約為厚度的1.5~3倍(如有鋒棱銳角,應(yīng)敲除)。塊石用作鑲面時(shí),應(yīng)由外露面四周向內(nèi)稍加修鑿,后部可不修鑿,但應(yīng)略小于修鑿部(見圖1)。粗料石由巖層或大塊石料開劈并經(jīng)粗略修鑿而成,外形應(yīng)方正,呈六面體,厚度200~300mm,寬度為厚度的1~1.5倍,長(zhǎng)度為厚度的2.5~4倍,表面凹陷深度不大于20mm。加工鑲面粗料石時(shí),丁石長(zhǎng)度應(yīng)比相鄰順石寬度至少大150mm,修鑿面每100mm長(zhǎng)需有鏨路約4~5條,側(cè)面修鑿面應(yīng)與外露面垂直,正面凹陷深度不應(yīng)超過15.0mm(見圖2)。鑲面粗料石的外露面如帶細(xì)鑿邊緣時(shí),細(xì)鑿邊緣的寬度應(yīng)為30~50mm。拱石可根據(jù)設(shè)計(jì)采用粗料石、塊石或片石;拱石應(yīng)立紋破料,巖層面應(yīng)與拱軸垂直,各排拱石沿拱圈內(nèi)弧的厚度應(yīng)一致。用粗料石砌筑曲線半徑較小的拱圈,輻射縫上下寬度相差超過30%時(shí),宜將粗料石加工成楔形,其具體尺寸可根據(jù)設(shè)計(jì)及施工條件確定,但應(yīng)符合下列條件:一是厚度不應(yīng)小于200mm;二是高度應(yīng)為最小厚度的1.2~2倍;三是長(zhǎng)度應(yīng)為最小厚度的2.5~4倍。3)石料的抗凍性指標(biāo)。一月份平均氣溫低于-10℃的地區(qū),除干旱地區(qū)的不受冰凍部位或根據(jù)以往實(shí)踐證明材料確有足夠抗凍性者外,所用石料須通過凍融試驗(yàn)證明符合抗凍性方可使用(見第84頁表1)。1.2砂漿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1)砌筑用砂漿的類別和強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。砂漿強(qiáng)度等級(jí)以Mxx表示,為70.7mm×70.7mm×70.7mm試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d的抗壓強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件如下:一是水泥石灰等混合砂漿養(yǎng)護(hù)溫度(20±3)℃,相對(duì)濕度為60%~80%;二是水泥砂漿和微沫水泥砂漿養(yǎng)護(hù)溫度為(20±3)℃,相對(duì)濕度為90%以上;三是常用的砂漿強(qiáng)度等級(jí)分別為M20,M15,M10,M7.5,M5,M2.5六個(gè)等級(jí)。2)砂漿中所用水泥、砂、水等材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合混凝土工程相應(yīng)材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。砂漿中所用砂宜采用中砂或粗砂,當(dāng)缺乏中砂及粗砂時(shí),在適當(dāng)增加水泥用量的基礎(chǔ)上,也可采用細(xì)砂。砂的最大粒徑,當(dāng)用于砌筑片石時(shí),不宜超過5mm;當(dāng)用于砌筑塊石、粗料石時(shí),不宜超過2.5mm。如砂的含泥量達(dá)不到混凝土用砂的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)大于或等于M5時(shí),可不超過5%,小于M5時(shí)可不超過7%。3)砂漿的配合比可通過采用質(zhì)量比或體積比,并滿足該規(guī)范中技術(shù)條件的要求。當(dāng)變更砂漿的組成材料時(shí),其配合比應(yīng)重新試驗(yàn)確定。4)砂漿必須具有良好的和易性,其稠度以標(biāo)準(zhǔn)圓錐體沉入度表示,用于石砌體時(shí)宜為50~70mm,氣溫較高時(shí)可適當(dāng)增大。零星工程用砂漿的稠度,也可用直觀法進(jìn)行檢查,以用手能將砂漿捏成小團(tuán),松手后既不松散,又不由灰鏟上流下為度。5)砂漿配制應(yīng)采用質(zhì)量比,砂漿應(yīng)隨拌隨用,保持適宜的稠度,一般宜在3~4h內(nèi)使用完畢;氣溫超過30℃時(shí),宜在2~3h內(nèi)使用完畢。在運(yùn)輸過程或在貯存器中發(fā)生離析、泌水的砂漿,砌筑前應(yīng)重新拌和;已凝結(jié)的砂漿,不得使用。2小橋墩地基檢驗(yàn)方法基坑應(yīng)滿足地基承載力的設(shè)計(jì)值要求。若基底為整體巖石,則可將巖石鑿出平面,直接在巖石上砌筑;若基底為天然土基坑,則應(yīng)檢測(cè)其承載力能否滿足設(shè)計(jì)值要求,小橋涵的地基檢驗(yàn)可采用直觀或觸探的方法,必要時(shí)進(jìn)行土質(zhì)試驗(yàn)。輕型動(dòng)力觸探是較為常用的地基檢測(cè)方法,是指利用一定錘擊能量,將帶圓錐形探桿打入土中,根據(jù)貫入土中規(guī)定深度所需的錘擊數(shù),判定地基土的力學(xué)特征的原位測(cè)試技術(shù)。動(dòng)力觸探適用于對(duì)黏性土、砂類土和碎石類土進(jìn)行工程地質(zhì)原位測(cè)試。輕型動(dòng)力觸探適用于確定淺部的填土、砂土、粉土、黏性土地基承載力;重型和特重觸探主要用于確定中砂以上的砂類土和碎石類土、軟巖的地基承載力。3工程方法和方法3.1工藝工藝流程見圖3。3.2側(cè)墻及拱架的搭設(shè)、澆筑及填充1)用全站儀準(zhǔn)確放樣出拱涵位置,并根據(jù)開挖深度標(biāo)出放坡后的開挖輪廓線。2)一般情況下,石拱涵采用人工配合挖掘機(jī)開挖基坑。一是用挖掘機(jī)開挖至基底設(shè)計(jì)標(biāo)高以上30cm,然后由人工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)需求進(jìn)行基礎(chǔ)開挖并徹底清挖基坑。二是基坑開挖至設(shè)計(jì)基底高程后,及時(shí)檢測(cè)基坑尺寸、高程、地基承載力。如地基承載力[δο]達(dá)不到設(shè)計(jì)值要求,結(jié)合基底情況,可另報(bào)批處理方案。3)基坑驗(yàn)收后,開始掛線砌筑涵臺(tái)基礎(chǔ)。砌筑時(shí)注意咬馬錯(cuò)縫,有丁有順,砂漿要飽滿密實(shí);做到表面大致平整,預(yù)留好沉降縫,石料盡量選大塊石料,保證基礎(chǔ)受力良好。4)基礎(chǔ)砌筑完畢,以全站儀坐標(biāo)法放樣標(biāo)出涵身輪廓點(diǎn),再掛線安砌涵臺(tái)。砌筑時(shí)注意灌漿密實(shí),咬馬錯(cuò)縫,避免通縫及施工縫,保證涵臺(tái)受力良好。同時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置伸縮縫或沉降縫,縫隙用瀝青麻絮填塞,涵洞內(nèi)側(cè)10cm縫深用水泥砂漿抹平。5)涵身砌完以后,即進(jìn)行洞底鋪砌。6)拱形支架一般用木拱盔支架,有時(shí)也采用土胚法(俗稱土牛)。人工搭設(shè)拱架和拱盔,拱架和拱盔應(yīng)進(jìn)行受力分析,保證足夠的強(qiáng)度,不致受荷后變形。并考慮到各種因素,施加施工預(yù)拱度。拱盔為半圓弧,校核標(biāo)高后鋪設(shè)2.5cm厚木模板,模板拼接整齊、緊密,模頂標(biāo)高檢測(cè)無誤后,為保證底面光潔,砌筑前可在模板上釘鋪膠合板。7)拱圈用塊石或粗料石砌筑,形狀大致成長(zhǎng)方體。與拱軸線正交的兩表面大致平整,塊石順拱軸線相互靠近,并預(yù)留砂漿縫2~3cm。石料的高度須滿足拱圈厚度的需要,保證拱圈受力能滿足荷載要求。拱圈砌筑時(shí)將半拱圈分3段,其長(zhǎng)度大致相等,先砌拱腳及拱頂部位,然后砌筑1/4及3/4附近部位,兩半跨同時(shí)對(duì)稱砌筑,拱圈合攏選在氣溫5~15℃,前兩部分砂漿強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行。拱圈分兩層砌筑時(shí),砌縫面垂直于拱軸線方向,石層之間的砌石錯(cuò)縫搭接,垂直于受壓面的順橋向砌縫錯(cuò)開,其錯(cuò)縫間距不小于10cm。在拱圈的橫截面內(nèi),拱石的豎向砌縫錯(cuò)開,錯(cuò)開寬度至少10cm,砌縫寬度不大于2cm。砌筑時(shí)在底層鋪一層坐漿,用小撬棍將石料就位,孔隙處均以砂漿填滿填實(shí)。拱圈與涵身連接部分的拱座,其砌縫與拱軸線垂直,所有砌體均做到砌塊丁順相間,相互咬碼,砂漿填充均勻飽滿。待拱圈砂漿強(qiáng)度達(dá)到70%后,再加載砌筑護(hù)拱。8)砌筑其他附屬工程(側(cè)墻、八字墻、洞口鋪砌、臺(tái)帽等)。按設(shè)計(jì)尺寸放樣,人工清挖基礎(chǔ),人工砌筑,砌筑時(shí)選用符合要求的石料。砌筑前,用干凈水洗凈并使其徹底飽和;砌筑時(shí),水平分層,豎向錯(cuò)縫,砂漿飽滿,勾縫平順,外形美觀。9)拆除支架。砌體砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%時(shí)即可拆除支架,并清理洞底雜物。10)回填。一是不涵背回填前做好施工前排水,確保施工中不留積水。在回填前先將涵背地段的松土雜物、淤泥進(jìn)行清理,并將清理的松土及挖臺(tái)階后的松土運(yùn)離施工現(xiàn)場(chǎng)。二是涵背及拱上回填的最好材料為天然砂礫,取材方便,價(jià)格低廉,填法簡(jiǎn)單,也可有效降低病害,避免跳車現(xiàn)象的發(fā)生。三是離臺(tái)身50cm內(nèi)用小型機(jī)械振動(dòng)夯實(shí),夯實(shí)不留缺口,離臺(tái)身50cm外用18t以上壓路機(jī)碾壓,并確定最佳施工組織方法,壓實(shí)厚度和壓實(shí)遍數(shù)等,確保達(dá)到臺(tái)背回填壓實(shí)度要求。4主項(xiàng)目的質(zhì)量控制4.1降縫、洞身及建筑物價(jià)值涵洞施工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、施工規(guī)范和有關(guān)技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行。各接縫、沉降縫位置正確,填縫無空鼓、裂縫、漏水現(xiàn)象。涵洞內(nèi)無遺留建筑垃圾等雜物。實(shí)測(cè)項(xiàng)目見表2。外觀鑒定:洞身順直,進(jìn)出口、洞身、跌水井等銜接平順,無阻水現(xiàn)象。帽石、八字墻等應(yīng)平直,與路線邊坡、線形匹配,棱角分明。4.2地基承載力及基礎(chǔ)埋置深度所用的水泥、砂、石、水及石料的強(qiáng)度、質(zhì)量和規(guī)格符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求,按規(guī)定的配合比施工。地基承載力及基礎(chǔ)埋置深度滿足設(shè)計(jì)要求。砌塊應(yīng)錯(cuò)縫、坐漿擠緊,嵌縫料和砂漿飽滿,無空洞、寬縫、大堆砂漿填隙和假縫。涵身實(shí)測(cè)項(xiàng)目見表3。外觀鑒定:涵身線條順直,表