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關(guān)鍵詞:公路工程;造價(jià);估算;模糊
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于公路工程建設(shè)企業(yè)來(lái)說(shuō),工程估價(jià)的準(zhǔn)確性與合理性,直接決定著項(xiàng)目投資決策的正確性,是分析工程項(xiàng)目可行性的主要環(huán)節(jié),同時(shí)也是公路工程項(xiàng)目標(biāo)底編制的主要控制標(biāo)準(zhǔn),因此工程造價(jià)估算的準(zhǔn)確性,是各建設(shè)單位研究的重點(diǎn)內(nèi)容,其對(duì)加強(qiáng)公路工程項(xiàng)目成本管理,有著積極的作用。
1公路工程造價(jià)估算的必要性
公路工程管理工作中,造價(jià)管理是主要內(nèi)容,此項(xiàng)工作直接影響著建設(shè)企業(yè)的效益與工程的質(zhì)量,歷來(lái)都是管理的核心部分。工程造價(jià)估算是項(xiàng)目前期管理的重要內(nèi)容,是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本控制目標(biāo)的基礎(chǔ)。造價(jià)估算能夠?yàn)轫?xiàng)目施工方提供成本控制方案編制的依據(jù)。在設(shè)計(jì)招標(biāo)前,明確工程預(yù)計(jì)造價(jià),能夠避免招標(biāo)環(huán)節(jié)惡意行為的發(fā)生。
2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流程優(yōu)勢(shì)
2.1模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用流程。近年來(lái),公路工程造價(jià)估算工作中,多采取模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行估算。公路工程造價(jià)估算,多是通過(guò)輸入公路工程相關(guān)要求與特點(diǎn),最后輸出估算結(jié)果,這與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用原理極為相似,其具體流程如下。(1)構(gòu)建信息庫(kù)基于已有工程信息,包括工程特征因素與工程造價(jià)等材料,構(gòu)建造價(jià)信息庫(kù)。(2)取值結(jié)合公路工程施工要求,明確各類特征因素,包括評(píng)價(jià)指標(biāo),確定數(shù)據(jù)取值。(3)選取輸入與輸出向量基于模糊神經(jīng)思想法,在造價(jià)信息庫(kù)內(nèi),至少選擇3個(gè)已完成施工的項(xiàng)目,作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。輸入向量選擇為各類特征因素值,輸出向量為造價(jià)估算值。(4)迭達(dá)運(yùn)算基于系統(tǒng)內(nèi)的造價(jià)數(shù)據(jù)來(lái)編制算法程序,以供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)率,通過(guò)多次迭達(dá)運(yùn)算,保障造價(jià)估算的準(zhǔn)確性。2.2模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。公路工程造價(jià)估算中,采取模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)造價(jià)模型化利用模糊數(shù)學(xué),可以高效處理模糊信息。采取對(duì)比已建設(shè)和新建的公路工程,進(jìn)行定量化描述,使得相關(guān)問(wèn)題可以模型化。(2)結(jié)果更為科學(xué)開(kāi)展公路工程造價(jià)估算,應(yīng)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),再通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算分析,能夠減少人為計(jì)算的誤差,計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性與科學(xué)性較高。(3)適應(yīng)性強(qiáng)公路工程造價(jià)具有動(dòng)態(tài)變化特性,模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能夠很好地適應(yīng)此特性。此估算方法的應(yīng)用,主要是依靠計(jì)算機(jī),不僅運(yùn)算速度快,而且運(yùn)算精度較高。
3模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在公路工程造價(jià)估算中的應(yīng)用
模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估算方法較多,文中選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法,是基于仿人腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力,為非線性自適應(yīng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)[1]。現(xiàn)對(duì)其在公路工程造價(jià)估算中的應(yīng)用,做以下的分析。3.1公路工程樣本描述與定量。公路工程構(gòu)件主要包括底層、基層、面層等,工程造價(jià)是由各構(gòu)件類型與價(jià)格等因素決定,實(shí)物工程量取決于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。已建工程造價(jià)變動(dòng),主要是受到構(gòu)件因素的影響,被稱作是工程特征。基于工程特性,將公路工程劃分為不同類別,若按照路面形式劃分,主要包括瀝青路面和水泥路面等,為特征類目。對(duì)于工程定量化,是按照特征類目,依據(jù)定額水平與工程特征,填入相關(guān)數(shù)據(jù),如表1所示。由表1能夠看出,每個(gè)公路工程模式均可以利用表格的形式來(lái)定量化描述,一個(gè)特征可以由多個(gè)類目組成,按照比例來(lái)計(jì)算量化結(jié)果。3.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法。在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,需要將信息傳遞到網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)上,使用S型激活函數(shù),把信息傳出,接著發(fā)揮激活函數(shù)的作用,成功輸出結(jié)果。在網(wǎng)絡(luò)隱節(jié)點(diǎn)以及輸出節(jié)點(diǎn)位置處,選擇S型激活函數(shù),即f(x)=11+ex,若此結(jié)果未能按照正常程序開(kāi)展,此時(shí)要轉(zhuǎn)變成反向傳播。假設(shè)存在N個(gè)樣本,定義描述為(Xk,yk)(k=1,2,⋯,N),其中某個(gè)輸入值為Xk,對(duì)應(yīng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出值是yk,而隱層節(jié)點(diǎn)I的輸出值是Oj[2]。3.3工程造價(jià)估算模型。基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建公路工程造價(jià)快速估算模型。針對(duì)以往工程案例,開(kāi)展估算研究,將工程特征定量化數(shù)值,設(shè)為Xij(i=1,2,3,⋯,n;j=1,2,3,⋯,n),將相應(yīng)的工程造價(jià)定額預(yù)算相關(guān)資料,設(shè)為yis(i=1,2,3,⋯,n;s=1,2,3...n),不考慮市場(chǎng)價(jià)格調(diào)整。明確BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)參數(shù),包括輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)m、輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)n、隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)L。以Xij為輸入,以yis為輸出,開(kāi)始神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,獲得新建工程的造價(jià)估算神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),反向估算新建工程造價(jià)[3]。3.4計(jì)算實(shí)例。以某省道一級(jí)公路和二級(jí)公路工程為例,其中一級(jí)公路使用的是瀝青混凝土路面,記為T19;二級(jí)公路使用的是水泥混凝土路面,記為T20,檢驗(yàn)18個(gè)樣本工程造價(jià)數(shù)據(jù),基于檢驗(yàn)結(jié)果能夠了解,T19造價(jià)指數(shù)是0.98,T20造價(jià)指數(shù)為0.96,獲得預(yù)算資料如下:T19路面類型是半柔性路面;基層為水泥穩(wěn)定碎石;底層材料為石灰土;路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土;面層厚度為15cm;基層厚度為14cm;底層厚度為10cm;T20路面類型是剛性路面;基層為工業(yè)廢渣穩(wěn)定土;底層材料為石灰土;路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土;面層厚度為12cm;基層厚度為16cm;底層厚度為12cm。將獲得的預(yù)算材料和表1資料進(jìn)行對(duì)比分析,能夠明確T19工程特征定量化描述是T19=(3,1,2,2,2,6,2.5),T20工程特征定量化描述是T20=(5,4,7,3,4,3,4.1),將T19與T20,輸入到經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,獲得的結(jié)果為T19=(0.4029,0.4056,0.5005,0.4365),T20=(0.6277,0.6156,0.4290,0.5661),經(jīng)過(guò)反算,獲得工程造價(jià)資料預(yù)測(cè)值,其中V19=(481.74,16.44,0.0046,145.85),V20=(1185.82,37.16,0.0033,247.07),預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差O19=(1.61%,4.65%,4.15%,1.40%),O20=(3.76%,3.67%,5.70%,1.84%),由此能夠看出,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的工程造價(jià)估算精度較高[4]。
4結(jié)語(yǔ)
模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,主要是基于模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,借助類似工程之間存在的相似性,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法進(jìn)行公路工程造價(jià)估算,能夠快速獲得估算結(jié)果,具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
作者:錢強(qiáng) 單位:中建路橋集團(tuán)有限公司
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:基礎(chǔ)加固;頂升糾編;沉降觀測(cè);驗(yàn)算
1工程概況
邵陽(yáng)市某工程是一座六層的框架結(jié)構(gòu)建筑,基礎(chǔ)采用340mm鍾擊沉管灌注樁,設(shè)計(jì)單樁承載力250kN,工程施工到封頂后突然發(fā)生較大沉降及傾斜,3d時(shí)間西北角向西傾斜達(dá)41.60cm,停工后制定了處理措施并完成后續(xù)工程。
2建筑物基礎(chǔ)加固方法及施工要點(diǎn)
2.1樓房下沉傾斜的原因分析
2.1.1工程樁成樁質(zhì)量差,承載力不能滿足結(jié)構(gòu)荷載要求。場(chǎng)區(qū)土層地質(zhì)資料不準(zhǔn)確也是樁承載力低的原因。
2.1.2工程樁上的第一級(jí)承臺(tái)混凝土離析嚴(yán)重,承臺(tái)斷裂破壞,甚至已反轉(zhuǎn)破壞。
2.2基礎(chǔ)加固的靜力壓樁方法
基礎(chǔ)加固采用靜力壓預(yù)制樁方法,預(yù)制樁是由反力架和油壓千斤頂所組成的壓樁機(jī)壓入的,千斤頂所需反力是通過(guò)反力架由樓房自重提供的。預(yù)制樁采用30×30cm的方樁,制樁壓入的終止條件為壓入荷載大于或等于600kN。
為避免施工引起新的附加沉降,靜力壓樁施工前先對(duì)所有已破壞的承臺(tái)采用工字鋼進(jìn)行支撐。
2.3靜力壓樁的質(zhì)量檢查
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制樁時(shí)取樣的試件試驗(yàn),預(yù)制樁的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求;預(yù)制樁施工完成后對(duì)3根樁作靜力載荷試驗(yàn),預(yù)制樁的極限荷載均大于600kN。
2.4條形基礎(chǔ)承臺(tái)的設(shè)計(jì)及施工
基礎(chǔ)承臺(tái)的設(shè)計(jì)是由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定的。受首層的凈空不能減小的限制,采用薄承臺(tái)結(jié)構(gòu)。同時(shí)為增加整體作用能力,將西面1#~8#及東面9#~16#柱分別做成條形基礎(chǔ)承臺(tái)。承臺(tái)的設(shè)計(jì)荷載主要考慮以下幾個(gè)方面:
2.4.1柱的設(shè)計(jì)荷載,東面9#~16#柱荷載1500kN;西面1#~8#柱荷載1900kN。
2.4.2原有承臺(tái)、柱的現(xiàn)在荷載按800kN考慮,但由于在現(xiàn)有荷載800kN作用下,沉降并未完全穩(wěn)定,當(dāng)基礎(chǔ)加固后原有承臺(tái)的荷載將轉(zhuǎn)移給新加固的樁。從安全考慮,將原有承臺(tái)承擔(dān)的800kN荷載的30%轉(zhuǎn)移給新加固的樁平均分配。
2.4.3根據(jù)上面1、2兩個(gè)條件則可計(jì)算出承臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)新加固樁的荷載為西面1#~8#承臺(tái)的樁設(shè)計(jì)荷載P=335kN,東面9#~16#承臺(tái)的樁設(shè)計(jì)荷載P=313kN。
新設(shè)計(jì)的條形基礎(chǔ)承臺(tái)是在原有承臺(tái)的上面,破環(huán)反轉(zhuǎn)的承臺(tái)必須將其鑿平至新加固的承臺(tái)底標(biāo)高,由于原有承臺(tái)還承擔(dān)著樓房的現(xiàn)有荷載,為減小施工對(duì)樓房沉降的影響,采取了有效的加強(qiáng)支撐的措施,施工中盡量減少震動(dòng),并密切監(jiān)測(cè)大樓沉降的動(dòng)態(tài)。根據(jù)施工期間的沉降觀測(cè)結(jié)果,在靜大壓樁及承臺(tái)的施工期間,各柱的沉降速率與施工前增加很小,說(shuō)明采用的施工方法是切實(shí)可行的,對(duì)大樓的沉降影響較小。在承臺(tái)澆注混凝土3~5d后承臺(tái)已停止下沉,說(shuō)明新的承臺(tái)已發(fā)揮作用。
3基礎(chǔ)加固后傾斜樓房的頂升糾偏處理措施
3.1頂升糾偏的設(shè)備及施工安裝
頂升糾偏的設(shè)備主要有,鋼支承梁和混凝土支承墩及頂升用的油壓千斤頂?shù)取J┕ぐ惭b時(shí)每根柱要裝兩條鋼支承梁,支承梁與柱接觸面用水泥砂漿充填,保證緊密接觸,用穿過(guò)柱子的高強(qiáng)螺栓的拉力使柱與支承梁緊密連接在一起,鋼支承梁的兩端支承于兩邊的混凝土墩上。然后等待水泥砂漿有足夠的強(qiáng)度后,將柱子鑿斷安裝千斤頂。頂升糾偏前割斷柱的鋼筋,則整個(gè)頂升糾偏的設(shè)備安裝完成。
3.2頂升糾偏方法
頂升時(shí)分級(jí)同步進(jìn)行,在柱的支承梁未離開(kāi)支承點(diǎn)時(shí),頂升加載采用壓力控制,共分4級(jí)進(jìn)行,每個(gè)千斤頂都基本上以同步壓力上升,每級(jí)加20t施加。在柱的支承梁離開(kāi)支承點(diǎn)后即按上升高度控制。每根柱的上升在同一級(jí)基本上同步進(jìn)行,每一級(jí)頂升完畢后均作詳細(xì)的觀測(cè)。為了保證樓房頂升糾偏后東、西方向的傾斜值不超過(guò)40mm這一標(biāo)準(zhǔn),西邊各柱的頂升量的大小是采用實(shí)測(cè)的二、四、六層樓面相對(duì)于同一基點(diǎn)柱(16#柱)沉降差的平均值作為頂升的依據(jù),同時(shí)也考慮西邊樁頂升時(shí)相鄰柱不應(yīng)有超過(guò)結(jié)構(gòu)容許沉降差這一條件。
3.3現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及觀測(cè)結(jié)果分析
3.3.11#~8#柱頂升出力和頂升量的測(cè)定
1#~8#柱在頂升糾偏時(shí)各柱的上升高度與千斤頂頂出力的關(guān)系曲線如圖1所示,千斤頂出力隨上升高度變化無(wú)一定規(guī)律,主要是受相鄰千斤頂在不是完全同步上升情況下,上升得快的千斤頂?shù)某隽⒃龃螅粗畡t出力小,因此出現(xiàn)千斤頂出力變化比較大的情況。為了有利于原有裂縫的閉合,適當(dāng)調(diào)整了個(gè)別柱的頂升量。
3.3.29#~16#柱承臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)量觀測(cè)
在9#~16#柱每柱靠近承臺(tái)面(離承臺(tái)面約20cm)柱的內(nèi)、外側(cè)各裝一個(gè)百分表觀測(cè)承臺(tái)在西邊柱頂升時(shí)每級(jí)的變形值,根據(jù)兩個(gè)表的差值除以兩個(gè)表的距離即可求出承臺(tái)的轉(zhuǎn)角。9#~16#柱的承臺(tái)的轉(zhuǎn)角θ0與相對(duì)應(yīng)的1#~8#柱的頂升高度W關(guān)系曲線如圖2所示。從圖2可看出θ0~W基本成線性關(guān)系,9、10柱的承臺(tái)的轉(zhuǎn)角θ0要比其它柱的基礎(chǔ)承臺(tái)基礎(chǔ)剛度大。
3.3.3梁的裂度觀測(cè)及觀察
梁的裂度觀測(cè)選擇了2~10、7~15柱的一樓連接大梁。在靠近10#、15#柱的大梁梁底分別安裝千分表,測(cè)量頂升過(guò)程中的應(yīng)變變化情況。測(cè)量結(jié)果如圖3(為拉應(yīng)變),從圖中可看出,梁底應(yīng)變與頂升高度的關(guān)系,2~10梁應(yīng)變與頂升高度和變化比較有規(guī)律。而7~17梁的梁底的~W變化規(guī)律性差。主要原因是由于7#柱頂升時(shí)支承梁底打入鐵墊塊時(shí)敲擊震動(dòng)影響。而2~10梁以上的所有隔墻未拆除,可削弱由于2#柱頂升時(shí)支承梁底打入鐵墊塊時(shí)敲擊震動(dòng)影響,其觀測(cè)結(jié)果比較可靠。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察7~15梁,并未產(chǎn)生裂紋,所以7~15梁的應(yīng)變觀測(cè)結(jié)果受震動(dòng)影響大,未能真實(shí)反映梁底的應(yīng)變變化情況。同時(shí)在頂升過(guò)程中派專人觀測(cè)梁的動(dòng)態(tài),觀察結(jié)果是所有東西方向的大梁在頂升過(guò)程中均未產(chǎn)生裂紋,而且西邊橫梁的原有裂縫在頂升糾偏后都有閉合的跡象。只是在西邊頂升高度達(dá)到10~11cm后9#、10#、11#柱的內(nèi)側(cè)開(kāi)始產(chǎn)生裂紋。頂升糾偏終止后,最大的裂縫寬度發(fā)展至約0.5mm。產(chǎn)生裂縫的主要原因是頂升產(chǎn)生的附加彎矩作用拉裂的,而9#、10#梯形的加固后的承臺(tái)剛度大,因此其相應(yīng)的附加彎矩也較大。由于裂縫較小并不影響其支承強(qiáng)度,而且在長(zhǎng)期荷載作用下通過(guò)應(yīng)力調(diào)整裂縫將逐漸閉合。
3.3.4頂升糾偏的回復(fù)量觀測(cè)及9#~16#柱的沉降觀測(cè)
在樓房的四個(gè)角觀測(cè)頂升后的糾偏量,圖4所示曲線是東北角樓頂在頂升過(guò)程中的水平移動(dòng)量與1#柱的頂升高度的關(guān)系。W~u關(guān)系近似為線性關(guān)系。
從表可以看出已施工加固承臺(tái)的9#、10#柱的沉降要比其它未施工加固承臺(tái)的柱要小。
3.3.5頂升糾偏的終止和柱的復(fù)原
按上述頂升糾偏方法進(jìn)行頂升至第24級(jí)時(shí),東北角用經(jīng)緯儀觀測(cè)基本達(dá)到垂直狀態(tài),從其它三個(gè)角的樓頂?shù)醮咕€至地面的目測(cè)結(jié)果也是大致垂直狀態(tài)。終止頂升糾偏。
頂升糾偏結(jié)束后立即施工11#~16#柱加固的基礎(chǔ)承臺(tái),對(duì)柱進(jìn)行基礎(chǔ)加固及糾偏工程已圓滿結(jié)束。
4頂升糾偏過(guò)程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析及樓房最終沉降計(jì)算
4.1頂升糾偏過(guò)程的結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析
一棟已完工的混凝土框架樓房,盡管采用截柱頂升糾偏方法糾正樓房的傾斜,但仍然對(duì)框架各節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一定的附加彎矩,這種附加彎矩之后會(huì)對(duì)框架結(jié)構(gòu)造成損害,必須預(yù)先考慮,現(xiàn)對(duì)其作些分析計(jì)算。由于二樓至六樓所有樓板及梁組成了剛度較大的多層單跨梁體系。可以將樓房取圖5的簡(jiǎn)圖來(lái)分析計(jì)算。A點(diǎn)為用千斤頂支承,在垂直方向有水平方向可自由的支點(diǎn),N為結(jié)構(gòu)自重,L為頂升糾偏時(shí)附加上千力。F點(diǎn)為固定端但在偏心荷載作用下仍能作相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)(θ0)的。BCDE由梁、板組成剛度遠(yuǎn)大于EF的一樓柱的剛度,因此現(xiàn)假定BCDE為近似剛架。則當(dāng)在A點(diǎn)頂起時(shí)產(chǎn)生一附加上升力N,在EF段則受一彎矩M作用(圖6為彎矩圖)。則E點(diǎn)的轉(zhuǎn)角可用懸臂梁受純彎的公式求得:
θE=ML/EI+θ0
A點(diǎn)頂起高度為Wcm時(shí)樓房所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)θ=W/970,現(xiàn)考慮θ=θE則BCDE部分由于樓房轉(zhuǎn)動(dòng)將不受影響,因此可得出頂升高度W與彎矩M及F點(diǎn)承臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)θ0關(guān)系:
W/970=ML/EI+θ0
M=EI/L(W/970-θ0)
在已知1#~8#柱每級(jí)的頂升W和實(shí)測(cè)的相應(yīng)9#~16#柱的承臺(tái)轉(zhuǎn)角θ0的情況下,即可求出相應(yīng)的9#~16#柱一樓部分柱段所受的彎矩M。考慮到彎矩M在大于鋼筋混凝土柱的抗裂強(qiáng)度后,由于柱產(chǎn)生了裂紋,則EI將減小的影響,求出的彎矩M與頂升高度W的關(guān)系曲線。根據(jù)柱的尺寸為40×60cm及配筋為8Φ22即可計(jì)算出抗彎能力為25.4Mpa;當(dāng)頂升高度大于100mm后9#、10#柱開(kāi)始發(fā)現(xiàn)有幾條小的裂縫,隨著頂升高度的增加,裂縫寬度也有所發(fā)展。這與計(jì)算分析是較一致的。梁的裂度觀測(cè)及觀察也表明,在西邊術(shù)頂升開(kāi)始至頂升結(jié)束,所有大梁及樓板均未產(chǎn)生新的裂縫。這也說(shuō)明整個(gè)樓房的偏轉(zhuǎn)完全靠西邊各柱頂升后在東邊的柱受彎矩產(chǎn)生了轉(zhuǎn)動(dòng)和承臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)提供偏轉(zhuǎn)的,所以對(duì)梁及樓板無(wú)甚影響。
4.2樓房最終沉降計(jì)算
基礎(chǔ)加固后,從建筑物的觀測(cè)結(jié)果,在目前現(xiàn)有荷載80~1200kn作用下沉降已趨于零。以后樓修復(fù)后每個(gè)承臺(tái)將受設(shè)計(jì)荷載作用。現(xiàn)取東面9#~16#柱的承臺(tái)的設(shè)計(jì)荷載為1500kn,西面1#~8#柱的承臺(tái)的設(shè)計(jì)荷載為1900kn,現(xiàn)有荷載按800kn計(jì)算,并假定承臺(tái)新增加的荷載P全部由新的加固樁承擔(dān),則承臺(tái)的沉降S為:
S=P/nk
西邊1#~8#柱承臺(tái)加樁為每個(gè)承臺(tái)4根樁P=190-80=110噸,樁的剛度系數(shù)K由靜力壓樁時(shí)的樁的靜載試驗(yàn)的P~S曲線可計(jì)算出:K=3636/m。則可計(jì)算出西邊3#~8#承臺(tái)可能產(chǎn)生的沉降約7.6mm。1#、2#承臺(tái)以后增加的荷載很小則沉降將較小約5mm。東邊9#~16#柱的承臺(tái)每個(gè)按加3根樁考慮。P=150-80=70噸,由上述公式可計(jì)算出11#~16#承臺(tái)可能產(chǎn)生的沉降約6.4mm。同樣9#、10#承臺(tái)以后增加荷載很小其沉降將較小。
考慮到樁在長(zhǎng)期荷載作用下,其沉降將略有增加,本樓房在基礎(chǔ)加固后至樓房修復(fù)竣工后的最終沉降將在10~15mm左右。
5結(jié)論及建議
5.1本工程基礎(chǔ)加固采用靜力壓樁方法,共壓入30×30cm預(yù)制樁61根,由于靜力壓樁方法最終的壓入荷載大于等于60t,其承載力是很清楚的。同時(shí)根據(jù)抽查的7根靜載試驗(yàn)結(jié)果,7根試驗(yàn)樁的容許承載力均可達(dá)到40t。因此在基礎(chǔ)加固后完全可以滿足設(shè)計(jì)荷載要求。
5.2采用了條形基礎(chǔ)承臺(tái)增加了整體作用能力,承臺(tái)施工質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)要求。
5.3在西邊1#~8#柱安裝千斤頂進(jìn)行頂升糾偏,使大樓東西方向糾偏后達(dá)到垂直狀態(tài),頂升糾偏過(guò)程中,大樓原有結(jié)構(gòu)完好,只是在9#、10#、11#柱在一樓的柱的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生裂縫,裂縫寬度小,已作修補(bǔ)處理。樓房的糾偏達(dá)到了預(yù)期的目的。
5.4根據(jù)沉降分析結(jié)果,大樓在加固后至修復(fù)竣工后在新的荷載作用下將產(chǎn)生10~15mm左右的沉降。
5.5建議以后大樓的修復(fù)采用輕型材料或減小內(nèi)部隔墻的厚度,減輕大樓的自重,可以增加大樓的安全度。
參考文獻(xiàn):
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[2]王濟(jì)川,卜良桃編著.建筑工程結(jié)構(gòu)鑒定、改造與加固.湖南科學(xué)技術(shù)出版社,1999.
防滲墻一般要求墻體厚度小、滲透系數(shù)低、柔性強(qiáng)、耐久性好及單位面積造價(jià)低。防滲墻施工有多頭深層攪拌水泥土、鋸槽法、鏈斗法、薄型抓斗、射水法和倒掛井法等成墻工藝。
(一)多頭深層攪拌水泥土成墻工藝
多頭深層攪拌樁機(jī)一次多頭鉆進(jìn),把水泥漿噴入土體并攪拌,使土體與水泥漿液混合固結(jié)成一組水泥土樁,樁與樁搭接形成水泥土防滲墻,目前最大成墻深度為22m,水泥土滲透系數(shù)<10cm/s,抗壓強(qiáng)度>0.3MPa。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、無(wú)泥漿污染、造價(jià)較低,適用于粘土、砂土、淤泥和砂礫層(砂礫直徑小于5cm)。實(shí)踐證明,多頭深層攪拌水泥土防滲墻防滲效果明顯,在地下防滲工程中質(zhì)量可靠,投資最經(jīng)濟(jì)、最有效,具有一定發(fā)展前景。
(二)鋸槽法成墻工藝
在先導(dǎo)孔中,鋸槽機(jī)的刀桿以一定的傾角一邊作上下往復(fù)切割運(yùn)動(dòng),一邊以0.8-1.5m/h的速度(根據(jù)地層狀況)向前移動(dòng)開(kāi)槽;被鋸切割下來(lái)的土體可由反循環(huán)或正循環(huán)方式的排渣系統(tǒng)排出槽外,并采用泥漿護(hù)壁。澆筑塑性混凝土,形成寬度為0.2-0.3m的防滲墻體。鋸槽機(jī)由行走底盤、動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、刀桿及支架加壓系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、起重設(shè)施及電氣控制系統(tǒng)組成;傳動(dòng)方式有機(jī)械式與液壓式2種。以不同規(guī)格的刀桿進(jìn)行組合,開(kāi)槽寬度可達(dá)0.2-0.5m、深度達(dá)到40m。鋸槽法的優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)成槽、工效高、墻體連續(xù)、質(zhì)量好,并且成墻深,適應(yīng)于粘土、砂土和卵石粒徑小于100mm的砂礫石地層;還可以采用自凝灰漿、固化灰漿形成不同強(qiáng)度和抗?jié)B指標(biāo)的防滲墻。
(三)鏈斗法成墻工藝
由鏈斗式開(kāi)槽機(jī)排樁上的旋轉(zhuǎn)鏈斗取土,同時(shí)將斜放的排樁下放到成墻深度,開(kāi)槽機(jī)前進(jìn)開(kāi)挖溝槽,并采用泥漿護(hù)壁,其澆筑混凝土方法類似鋸槽法。鏈斗式開(kāi)槽機(jī)的開(kāi)槽寬度為16-50cm,深度可達(dá)10-15m。適應(yīng)于粘土、砂土和粒徑小于槽厚的、含量小于30%的砂礫石地層。
(四)薄型抓斗成墻工藝
采用斗寬為0.3m的薄型抓斗挖土開(kāi)槽,泥漿護(hù)壁,澆筑塑性混凝土或用自凝灰漿形成薄壁防滲墻,最大成墻深度可達(dá)40m。適用于粘土、砂土及卵石和砂礫的含量與粒徑在一定范圍內(nèi)的土層。
(五)射水法成墻工藝
射水法成墻設(shè)備主要由造孔機(jī)、混凝土攪拌機(jī)和澆筑機(jī)組成。利用造孔機(jī)成型器內(nèi)的噴嘴,射出高速水流來(lái)切割土層,成型器上下運(yùn)動(dòng)切割修整孔壁,采用泥漿護(hù)壁,正循環(huán)或反循環(huán)出渣。槽孔形成后,澆筑水下混凝土或塑性混凝土,形成薄壁防滲墻。成墻厚度為0.22-0.45m,深度可達(dá)30m.成墻垂直精度可達(dá)1/300,適應(yīng)于粘土、砂土和粒徑小于100mm的砂礫石地層。在1998年歷史罕見(jiàn)的特大洪水過(guò)后,在長(zhǎng)江、贛江、鄱陽(yáng)湖等國(guó)內(nèi)重要堤防加固工程中,射水法得到廣泛采用,取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。二、灌漿類型及其特點(diǎn)
土石壩壩體、壩基防滲處理中灌漿方法主要有均質(zhì)土壩及寬心墻壩的壩體劈裂灌漿、高壓噴射灌漿、壩基卵礫石層防滲帷幕灌漿等。
(一)土壩壩體劈裂灌漿
土壩壩體劈裂式灌漿是運(yùn)用壩體應(yīng)力分布規(guī)律,用一定的灌漿壓力,將壩體沿壩軸線方向劈裂,同時(shí)灌注合適的泥漿,形成鉛直連續(xù)的防滲泥墻,從而堵塞漏洞、裂縫或切斷軟弱層,提高壩體的防滲能力,并通過(guò)漿、壩互壓和濕陷,使壩體內(nèi)部應(yīng)力重分布,提高壩體變形穩(wěn)定性。針對(duì)裂縫的局部灌漿,在可能有裂縫的區(qū)域,均勻布置類似固結(jié)灌漿的灌漿孔群;對(duì)壩體施工質(zhì)量差,甚至出現(xiàn)上下游貫通的橫縫,一般應(yīng)做全線的劈裂灌漿。我國(guó)廣東省寶樹水庫(kù)用土壩壩體劈裂灌漿技術(shù)來(lái)解決土壩壩體的滲漏問(wèn)題,結(jié)果表明灌漿后壩體密實(shí)度得到提高,滲透系數(shù)降低,背水坡濕潤(rùn)滲水現(xiàn)象消失,壩體滲流量減少70%以上。
(二)高壓噴射灌漿
高壓噴射灌漿防滲是借助于高壓水泥漿液射流沖擊破壞被灌地層結(jié)構(gòu),使水泥漿液與被灌地層土顆粒摻混,形成壁狀固結(jié)體而起防滲作用。根據(jù)被灌地層結(jié)構(gòu)和防滲要求不同,又分為定噴、擺噴和旋噴。高壓噴射灌漿防滲處理的優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備簡(jiǎn)單、工效高、料源廣、造價(jià)低,搭接防滲的效果好。缺點(diǎn)是:機(jī)具較多、對(duì)地質(zhì)條件的要求較高,控制不好易在較大(>200mm)顆粒背后形成漏噴現(xiàn)象。
(三)卵礫石層防滲帷幕灌漿
卵礫石層的防滲帷幕灌漿大都采用粘土為主加少量水泥的混合漿液進(jìn)行灌注,不同于在巖石中灌漿。卵礫石層灌漿難以形成自立的鉆孔,故常采用套閥式灌漿、循環(huán)鉆灌閥跟管灌漿、打管灌漿的方法。因受地質(zhì)條件的限制,不能有效控制漿液的填充范圍,為達(dá)到相對(duì)較高的防滲標(biāo)準(zhǔn),常需采用3排以上的灌漿孔。隨著防滲墻技術(shù)的日益成熟,目前較少采用該方法,僅用于當(dāng)灌漿作為補(bǔ)充勘探的手段,同時(shí)兼顧防滲處理,可以更加準(zhǔn)確地針對(duì)發(fā)生集中滲漏的地點(diǎn),通過(guò)少量的灌漿使問(wèn)題得到解決的情況下。
(四)控制性灌漿
控制性灌漿是近年來(lái)提出的一種改進(jìn)型灌漿工藝,是對(duì)傳統(tǒng)灌漿工藝的一種調(diào)整,通過(guò)控制漿液壓力和流量,在保證質(zhì)量和效果的前提下,有效控制灌漿范圍,節(jié)約時(shí)間和投資。
三、結(jié)論
綜上所述,小型水利水電樞紐工程除險(xiǎn)加固,多可以采用防滲、灌漿的方法得到有效處理。針對(duì)小型水利水電樞紐工程的不同特點(diǎn),采取不同的方法。高壓噴射灌漿技術(shù)具有開(kāi)挖量小、占地少、設(shè)備簡(jiǎn)單、灌漿工效高、造價(jià)低、對(duì)臨近建筑物影響小的特點(diǎn),應(yīng)用較廣。