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2020

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為什么梁配筋多了反而不安全？

發(fā)布時間：2020-08-06

對于梁的配筋量，規(guī)范中明確規(guī)定，不允許設(shè)計成超筋梁和少筋梁，對最大、最小配筋率均有限值。配筋多了，不能發(fā)揮鋼筋的受拉性能；配筋少了，不能充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能。它們的破壞是沒有預(yù)兆的脆性破壞，不僅浪費，而且還存在安全隱患。 梁配筋多了反而不安全？ 非土建專業(yè)人員可能不太理解 下面這個經(jīng)典的“梁受彎試驗” 分別對“適筋梁、超筋梁、少筋梁” 做受彎對比試驗 從原理上做出清晰解讀 非土建專業(yè)人員看了也懂了 ↓↓↓ 鋼筋是受拉的，混凝土是抗壓的，只有二者共同工作才能使構(gòu)件合理的受力。試驗表明，當配筋率大小不同時，三種截面的破壞形式分別如下。 ?1? 適筋梁 適筋梁的配筋率在正常范圍內(nèi)，其破壞過程可分為三個階段：第一階段（裂縫出現(xiàn)前階段）、第二階段（帶裂縫工作階段）、第三階段（破壞階段）。適筋梁的破壞不是突然發(fā)生的，破壞前有明顯的裂縫和撓度，這種破壞稱為塑性破壞。 適筋梁的鋼筋和混凝土的強度均能充分發(fā)揮作用，且破壞前有明顯的預(yù)兆，故在正截面強度計算時，應(yīng)控制鋼筋的用量，將梁設(shè)計成適筋梁。 適筋梁破壞過程演示 說明：配筋是適量、科學的，那么破壞時是縱向鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土被壓碎，梁是因鋼筋受拉屈服而逐漸破壞的，破壞過程較長，有一定的延性，屬于延性破壞，在破壞之前有明顯的破壞前兆，是可以預(yù)料且避免災(zāi)害發(fā)生。 ?2? 超筋梁 梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過多，在受拉鋼筋屈服之前，受壓區(qū)的混凝土已經(jīng)被壓碎，破壞時受壓區(qū)邊緣混凝土達到極限壓應(yīng)變，梁的截面破壞，這種破壞稱為超筋破壞。 由于破壞時受拉鋼筋應(yīng)力遠小于屈服強度，所以裂縫延伸不高，裂縫寬度不大，梁破壞前的撓度也很小，破壞很突然，沒有明顯預(yù)兆，這種破壞稱為脆性破壞。超筋梁不僅破壞突然，而且用鋼量大，既不安全又不經(jīng)濟，設(shè)計時不允許采用超筋梁。 超筋梁破壞過程演示 說明：超筋破壞是指當構(gòu)件受拉區(qū)配筋量很高時，則破壞時受拉鋼筋不會屈服，破壞是因混凝土受壓邊緣達到極限壓應(yīng)變、混凝土被壓碎而引起的。 危害：超筋破壞屬于脆性破壞。就是受壓的混凝土先被壓碎，而鋼筋還沒有發(fā)揮它的作用，構(gòu)件就已經(jīng)被破壞了。而且在短時間內(nèi)迅速破壞，受拉區(qū)裂縫不明顯，破壞前沒有明顯的預(yù)兆。 ?3? 少筋梁 梁內(nèi)縱向受拉鋼筋配置過少，加載初期，拉力初期鋼筋與混凝土共同承擔。當受拉區(qū)出現(xiàn)第一條裂縫后，混凝土退出工作，拉力幾乎全部由鋼筋承擔，受拉鋼筋越少，鋼筋應(yīng)力增加也越多。 如果縱向受拉鋼筋數(shù)量太少，使裂縫處縱向受拉鋼筋應(yīng)力很快達到鋼筋的屈服強度，甚至被拉斷，而這時受壓區(qū)混凝土尚末被壓碎，這種破壞稱為少筋破壞。 少筋梁破壞時，裂縫寬度和撓度都很大，破壞突然，沒有明顯預(yù)兆，這種破壞也稱為脆性破壞。少筋梁截面尺寸一般都比較大，受壓區(qū)混凝土的強度沒有充分利用，既不安全又不經(jīng)濟，設(shè)計時不允許采用少筋梁。 少筋梁破壞過程演示 說明：少筋破壞是指縱向配筋率過低，混凝土抗壓性能還未充分發(fā)揮，破壞從鋼筋開始，鋼筋甚至被拉斷。 危害：少筋破壞也屬于脆性破壞，為“一裂即壞”型。混凝土還未開裂，鋼筋就已斷裂，破壞彎矩往往低于構(gòu)件開裂時彎矩，破壞前也沒有明顯預(yù)兆。

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2019

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高壓旋噴樁施工工藝

發(fā)布時間：2019-03-05

高壓旋噴樁施工技術(shù)是70年代日本首先提出，它是在靜壓灌漿的基礎(chǔ)上，引進水力采煤技術(shù)而發(fā)展起來的，是利用射流作用切割摻攪地層，改變原地層的結(jié)構(gòu)和組成，同時灌入水泥漿或復(fù)合漿形成凝結(jié)體，借以達到加固地基和防滲止水的目的。?一、適用范圍：?1、受土層、土的粒度、土的密度、硬化劑粘性、硬化劑硬化時間影響小，可廣泛應(yīng)用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉質(zhì)粘土、（亞粘土）、粉土（亞砂土）、砂土、黃土及人工填土中的素填土甚至碎石土等多種土層。?2、可作為既有建筑和新建建筑的地基加固之用，也可作為基礎(chǔ)防滲之用；可作為施工中的臨時措施（如深基坑側(cè)壁擋土或擋水、防水帷幕等），也可作為永久建筑物的地基加固、防滲處理。?3、當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性、地下水流速過大和已涌水的地基工程時，宜通過試驗確定其適用性。??二、工藝原理及設(shè)計要求?1.加固原理??高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水、（空氣）成為20～40MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出來，沖切、擾動、破壞土體，同時鉆桿以一定速度逐漸提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁），以達到加固地基或止水防滲的目的。??根據(jù)噴射方法的不同，噴射注漿可分為單管法、二重管法和三重管法。??單管法：單層噴射管，僅噴射水泥漿。??二重管法：又稱漿液氣體噴射法，是用二重注漿管同時將高壓水泥漿和空氣兩種介質(zhì)噴射流橫向噴射出，沖擊破壞土體。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，最后在土中形成較大的固結(jié)體。??三重管法：是一種漿液、水、氣噴射法，使用分別輸送水、氣、漿液三種介質(zhì)的三重注漿管，在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生高壓水流的周圍環(huán)繞一股圓筒狀氣流，進行高壓水流噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再由泥漿泵將水泥漿以較低壓力注入到被切割、破碎的地基中，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運動，使水泥漿與土混合，在土中凝固，形成較大的固結(jié)體，其加固體直徑可達2m。???噴射注漿法的加固半徑和許多因素有關(guān)，其中包括噴射壓力P、提升速度S、被加固土的抗剪強度τ、噴咀直徑d和漿液稠度B。加固范圍與噴射壓力P、噴咀直徑d成正比，與提升速度S、土的抗剪強度τ和漿液稠度B成反比。加固體強度與單位加固體中的水泥摻入量和土質(zhì)有關(guān)。??單管、二重管、三重管旋噴樁機注漿施工示意參見圖1、圖2、圖3。?2.成樁機理??高壓噴射注漿的成樁機理包括以下五種作用：??（1）高壓噴射流切割破壞土體作用。噴射流動壓以脈沖形式?jīng)_擊破壞土體，使土體出現(xiàn)空穴，土體裂隙擴張。??（2）混合攪拌作用。鉆桿在旋轉(zhuǎn)提升過程中，在射流后部形成空隙，在噴射壓力下，迫使土粒向著與噴咀移動方向相反的方向（即阻力小的方向）移動位置，與漿液攪拌混合形成新的結(jié)構(gòu)。??（3）升揚置換作用（三重管法）。高速水射流切割土體的同時，由于通入壓縮氣體而把一部分切下的土粒排出地上，土粒排出后所留空隙由水泥漿液補充。??（4）充填、滲透固結(jié)作用。高壓水泥漿迅速充填沖開的溝槽和土粒的空隙，析水固結(jié)，還可滲入砂層一定厚度而形成固結(jié)體。??（5）壓密作用。高壓噴射流在切割破碎土層過程中，在破碎部位邊緣還有剩余壓力，并對土層可產(chǎn)生一定壓密作用，使旋噴樁體邊緣部分的抗壓強度高于中心部分。旋噴樁固結(jié)體情況圖4所示。?三、工藝流程?高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖5。?四、施工工藝??1、鉆機定位。移動旋噴樁機到指定樁位，將鉆頭對準孔位中心，同時整平鉆機，放置平穩(wěn)、水平，鉆桿的垂直度偏差不大于1%～1.5%。就位后，首先進行低壓（0.5MPa）射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。??2、制備水泥漿。樁機移位時，即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿。首先將水加入桶中，再將水泥和外摻劑倒入，開動攪拌機攪拌10～20分鐘，而后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道篩網(wǎng)（孔徑為0.8mm），過濾后流入漿液池，然后通過泥漿泵抽進第二道過濾網(wǎng)（孔徑為0.8mm），第二次過濾后流入漿液桶中，待壓漿時備用。??3、鉆孔（三重管法）。當采用地質(zhì)鉆機鉆孔時，鉆頭在預(yù)定樁位鉆孔至設(shè)計標高（預(yù)鉆孔孔徑為15cm）。??4、插管（單重管法、二重管法）。當采用旋噴注漿管進行鉆孔作業(yè)時，鉆孔和插管二道工序可合而為一。當?shù)谝浑A段貫入土中時，可借助噴射管本身的噴射或振動貫入。其過程為：啟動鉆機，同時開啟高壓泥漿泵低壓輸送水泥漿液，使鉆桿沿導(dǎo)向架振動、射流成孔下沉；直到樁底設(shè)計標高，觀察工作電流不應(yīng)大于額定值。三重管法鉆機鉆孔后，拔出鉆桿，再插入旋噴管。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，可用較小壓力（0.5～1.0MPa）邊下管邊射水。??5、提升噴漿管、攪拌。噴漿管下沉到達設(shè)計深度后，停止鉆進，旋轉(zhuǎn)不停，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計值（20～40MPa），坐底噴漿30s后，邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)，同時嚴格按照設(shè)計和試樁確定的提升速度提升鉆桿。若為二重管法或三重管法施工，在達到設(shè)計深度后，接通高壓水管、空壓管，開動高壓清水泵、泥漿泵、空壓機和鉆機進行旋轉(zhuǎn)，并用儀表控制壓力、流量和風量，分別達到預(yù)定數(shù)值時開始提升，繼續(xù)旋噴和提升，直至達到預(yù)期的加固高度后停止。??6、樁頭部分處理。當旋噴管提升接近樁頂時，應(yīng)從樁頂以下1.0m開始，慢速提升旋噴，旋噴數(shù)秒，再向上慢速提升0.5m，直至樁頂停漿面。??7、若遇礫石地層，為保證樁徑，可重復(fù)噴漿、攪拌：按上述4～6步驟重復(fù)噴漿、攪拌，直至噴漿管提升至停漿面，關(guān)閉高壓泥漿泵（清水泵、空壓機），停止水泥漿（水、風）的輸送，將旋噴漿管旋轉(zhuǎn)提升出地面，關(guān)閉鉆機。??8、清洗。向漿液罐中注入適量清水，開啟高壓泵，清洗全部管路中殘存的水泥漿，直至基本干凈。并將粘附在噴漿管頭上的土清洗干凈。??9、移位。移動樁機進行下一根樁的施工。??10、補漿。噴射注漿作業(yè)完成后，由于漿液的析水作用，一般均有不同程度的收縮，使固結(jié)體頂部出現(xiàn)凹穴，要及時用水灰比為1.0的水泥漿補灌。??五、質(zhì)量通病的處理?1.不冒漿或冒漿量少。?通常原因是加固土層粒徑過大，孔隙較多，可采取以下措施：?1）加大漿液濃度，可以從1.1加大到1.3左右繼續(xù)噴射。?2）灌注粘土漿或加細砂、中砂，待孔隙填滿后再繼續(xù)正常噴射。?3）在漿液中摻加骨料。?4）加泥球封閉后繼續(xù)正常噴射。?5）灌注水泥砂漿后，再將孔內(nèi)水泥漿置換成粘土漿，待孔隙填滿后繼續(xù)正常噴射。?2.冒漿量過大。?通常是有效噴射范圍與噴漿量不適應(yīng)有關(guān)，可采取以下措施：?1）提高噴射壓力。?2）適當縮小噴嘴直徑。?3）適當加快提升速度。由于冒漿量中含有地層顆粒和漿液的混合體，目前對冒漿中的水泥的分離回收尚無適宜方法，在施工中多采用過濾、沉淀、回收調(diào)整濃度后再利用。?3.凹穴處理。?1）在噴射灌漿完畢時，即連續(xù)或間斷地向噴射孔內(nèi)靜壓灌注漿液，直至孔內(nèi)混合液凝固不在下沉。?2）在噴射灌漿完成后，向凝固體與其上部結(jié)構(gòu)之間的空隙進行第二次靜壓灌漿，漿液的配比應(yīng)為不收縮且具有膨脹性的材料，如采用水泥∶水∶鋁粉的配比為9.8∶6.9∶0.3的漿液。

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