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      高鐵框架橋涵施工技術

      2011-12-20 03:49:24杜立安
      城市建設理論研究 2011年23期
      關鍵詞:橋涵工字鋼框架

      杜立安

      摘要:高速鐵路框架橋在各新建鐵路中被越來越多的應用,本文結合工程實例,介紹了框架橋涵施工技術要點,對關鍵性技術的控制進行了分析。

      關鍵詞:高鐵框架橋涵施工

      1 工程概況

      該鐵路客運專線第Ⅰ標段沿線地質構造復雜,軟土是本區(qū)段主要特殊地質,具有壓縮性高、透水性差、抗剪強度低、觸變性的特點,一旦受到擾動,軟土的強度明顯下降,甚至呈流動狀態(tài)。地層結構為地面標高2~5 m之間,表層為第四系淤泥質黏土,流塑,厚0.5~2 m,下為淤泥、淤泥質黏土,局部為泥炭,夾較多的腐爛植物,流塑,一般厚15~45 m;底部多為粉質黏土、黏土,夾碎石,軟~硬塑,厚8~20 m,下伏卵石土或基巖。

      基于以上地質情況,本區(qū)段中小橋涵主要采用框架結構形式,主要有2座框架中橋及4座框架小橋、12座框架涵。由于地基處理情況復雜,橋涵基坑開挖深度為4~9 m,施工難度相當大。為此,項目有針對性地制定了一些方案和措施,通過工程實踐取得了一些成功的施工經驗,但也有失誤。通過總結吸取教訓,希望能為以后的類似工程施工提供借鑒。

      2框架橋涵施工技術要點

      2.1承臺樁基礎施工

      根據(jù)工程地質情況及降低工程造價的設計原則,本區(qū)段框架橋涵承臺基礎為打入高強預應力管樁基礎。

      依據(jù)框架承臺基礎設計的管樁規(guī)格、長度及承載力要求,結合現(xiàn)場地質條件,項目選用DD-45型柴油錘打樁機施工。管樁施工應首先控制好管樁的垂直度,在沉樁過程中應始終用2臺互成90°角的經緯儀觀測監(jiān)控樁身的垂直度。第1節(jié)管樁垂直度控制是關鍵,其垂直度偏差不得超過0.5%。管樁接樁采用樁端板焊接法,上下節(jié)管樁的中心線偏差不超過10mm節(jié)點彎曲矢量不大于1‰樁長。連接處法蘭盤表面要清理干凈,上下節(jié)間隙應用楔形鐵片墊密焊牢,焊接采用電弧焊或二氧化碳氣體保護焊。坡口槽周圍分三層對稱環(huán)縫焊接,每層焊縫連續(xù)飽滿,由3個焊工同時對稱施焊,減小焊接變形。焊縫寬度不低于10mm,焊縫高度不低于8mm,其焊縫外觀質量滿足二級焊縫要求。焊接完畢后應自然冷卻10 min后方可繼續(xù)沉樁不得用水冷卻或焊好即沉。

      采用控制標高和控制貫入度來決定收錘標準。摩擦樁應按樁長和標高控制,樁端位于一般土層的端承摩擦樁,以控制樁端設計標高為主,貫入度控制為輔。樁端達到堅硬、硬塑的黏性土及中密以上粉土、砂土、碎石類土、風化巖時,以貫入度控制為主,樁端標高控制為輔。打樁過程中應認真詳細的記錄接樁、施焊等各種作業(yè)時間,每打入1m的錘擊數(shù)、全樁總的錘擊數(shù)、最后10擊的平均貫入度和最后1m的錘擊數(shù)等。

      2.2基坑開挖

      針對地區(qū)淤泥粉質軟土的特點,為了節(jié)約用地,有效利用好施工紅線內用地,基坑施工中項目采取的2種基坑支護形式及方法。一是對于開挖深度小于5 m的陸上基坑,采用H型工字鋼樁墻結構支護和放坡聯(lián)合應用。二是對于水塘及小河內的框架橋承臺基礎,開挖深度為7~9m,采取先筑島填土,后施工鋼板樁圍堰支護的方案。

      型鋼樁墻結構是在基坑開挖前沿基坑邊緣施工成排的H型工字鋼,隨著基坑的下挖,一邊放坡一邊將H型工字鋼向下壓至高出基坑底標高1/3 h(h為工字鋼長度)高度。放坡是給H型工字鋼樁墻結構側壁上土壓力減載,防止周圍土壓力過大,造成型鋼樁墻侵限影響承臺施工?;泳o鄰便道一側采用鋼索對拉H型工字鋼樁墻,便道鋪架上旱橋,保證施工道路暢通。本支護形式適用于基坑深度較淺,同時周邊環(huán)境對支護結構水平位移要求不高的情況下采用。

      利用鋼板樁具有重量輕、強度高、鎖口緊密、封閉滲水、施工方便、施工速度快等優(yōu)點,對水塘及小河內的框架橋承臺基礎深基坑,采用鋼板樁圍堰支護。鋼板樁圍堰基坑支撐的施工與基坑土方開挖按“先支撐后開挖,分層支撐分層開挖”的原則進行,如圖1所示。根據(jù)現(xiàn)場的支撐材料和開挖深度,項目采取在鋼板樁內側加二層或三層圍檁并設置剛性支撐,每層圍檁采用雙60a型工字鋼,四周每個角設置邊長2m、5m直角三角形,斜邊采用直徑53cm無縫鋼管作加強支撐,中間縱向對撐2道直徑53cm無縫鋼管。根據(jù)現(xiàn)場工程實踐,鋼板樁圍堰保證了整個工程施工正常和周圍環(huán)境的安全,雖然支護結構有較小變形,但未影響正常使用,造成周圍土體結構的失穩(wěn)。

      圖1承臺基坑開挖及支護圖

      2.3模板及支架安裝

      為達到框架混凝土外觀質量美觀,模板的制作安裝質量是關鍵,因為混凝土的平整度、光潔度、色差度都與模板直接相關。模板采用單塊大平面組合鋼模板,對于跨度大的框架橋頂板采用高質量的竹膠合板做模板,框架橋涵上下倒角(梗肋)部位采用定型鋼模。對使用的鋼模板應具有足夠的強度和剛度,如有翹曲變形,應進行修整,仔細打磨拋光,清理干凈,均勻涂刷脫模劑。采用竹膠合板時,宜使用專業(yè)切割機裁割,防止出現(xiàn)毛邊、破茬,以免竹膠合板遇水變形。模板接縫處理目前較常用的就是在縫隙處壓海綿膠條或橡膠條,縫隙細小的可用玻璃膠或膩子直接密封。

      模板支撐設計應先進行內外受力計算,模板支架體系根據(jù)模板及混凝土的荷載和支撐體系的剛度進行布置??蚣軜蚝敯屙椖坎捎脻M堂鋼管支架施工,支架平面間距為70cm×70cm,如圖2所示。墻身兩側模板拉桿采用對拉螺栓,單塊模板拉桿孔布置相對平直,穿插螺栓時外套PVC管。支撐模板的水平鋼楞可用雙排鋼管、槽鋼和矩形楞木,盡量采用整根桿件,接頭錯開設置。支架立桿和斜撐下的承力面應平整墊實,并具有足夠的承載力和受壓面積。此外還應根據(jù)支架受力的穩(wěn)定性,在立桿受力大高度方向布置水平撐與剪力撐。

      圖2模板支架搭設圖

      2.4混凝土施工工藝

      項目施工管段所有框架橋涵都采用明挖基礎現(xiàn)澆,框架中小橋混凝土分底板(含下梗肋)、邊(中)墻身和頂板(含上梗肋)3次澆筑。澆筑框架身底板(包括下梗肋)時,預埋邊(中)墻身鋼筋。當框架底板混凝上強度達到設計強度的60%后,再綁扎邊(中)墻身鋼筋,一次澆筑邊(中)身混凝土。其中在框架邊墻內預埋拉模螺栓,待邊墻混凝土達到設計強度的70%以上再搭設頂板模板支架,確保支撐體系受力穩(wěn)定。而框架涵洞因孔徑小,框架結構尺寸小,澆筑時分先澆筑底板(包括下梗肋),再澆筑墻身和頂板2次澆筑成型。

      根據(jù)混凝土澆筑高度,自由傾落高度超過2m時,采用串筒或溜槽等下料,避免混凝土離析?;炷恋牟剂喜扇》侄畏謱愉伭?,可以從一端開始向另一端,也可以從中部開始向兩端對稱鋪料,使?jié)仓幕炷撩娉市泵鎸哟?,全斷面推進澆筑?;蛘邚南孪蛏弦粚訉拥?、呈水平層次澆筑方法,都必須按照分段、分層地進行澆筑作業(yè)。振搗混凝土時要控制好振搗間距和澆筑層厚度,振搗新的一層,應插進已澆混凝土5~10 cm,保證上下層緊密結合。振動棒操作時應快插慢拔,控制好振搗程序,掌握好振搗時間,做到不欠振、不過振、不漏振。

      2.5拆模與養(yǎng)生

      混凝土的拆模要綜合考慮,既要保證結構安全,又不能因拆模損害混凝土。本區(qū)段框架橋涵所使用的混凝土為高性能耐久性混凝土,框架橋涵邊墻拆模必須控制在澆筑混凝土6d以后,頂板拆模必須達到同條件養(yǎng)護試件滿足設計強度100%后進行。

      為使混凝土后期強度的增長,防止混凝土裂縫的產生,保證混凝土的耐久性能,必須加強對混凝土的養(yǎng)護工作。框架橋涵采用自然養(yǎng)護,用濕潤的土工布將外露混凝土和模板表面覆蓋嚴密,并安排專人進行灑水養(yǎng)生,始終保持混凝土面濕潤,防止混凝土表面失水形成早期裂紋。拆模后,先用土工布包裹墻面,再用塑料薄膜封包,利用混凝土自身水化熱蒸汽進行養(yǎng)護。

      3 關鍵性技術的控制

      3.1模板工程工藝控制

      模板拼裝配模前應根據(jù)配模面的幾何尺寸及形狀繪制配模圖,保證澆筑的結構物既符合設計幾何尺寸,又滿足一定的外觀質量要求。脫模劑的選用很關鍵,項目通常采用優(yōu)質的機油與柴油按一定比例勾兌成脫模劑,摻和柴油可降低機油粘度,增強氣泡上浮逃逸能力。涂刷時要用棉布蘸少許擰干,均勻涂刷,不得涂刷得太多而造成淤積或流淌的現(xiàn)象發(fā)生。刷好后注意做好防護,防止灰塵、雜物、碎屑等附著在表面上,影響將來混凝土的外觀質量。模板安裝好后,應保證接縫橫平豎直,接縫處外漏的海綿條要仔細切除干凈。模板的拉、頂、撐各個部位要認真檢查每一個支撐是否可靠,每一個螺絲是否擰緊。澆筑混凝土前要再復核一遍模板的平面尺寸,垂直度及標高,確保模板安裝準確無誤符合設計要求。

      3.2混凝土工程工藝控制

      澆筑混凝土時如采用吊車吊送入模,入模處的坍落度應控制在8~10cm的范圍內,采用泵送混凝土在入模處的坍落度應控制在10~14cm的范圍內。在澆筑墻身底部混凝土時,應適當減少粗骨料的用量,以防止底部出現(xiàn)“爛根”現(xiàn)象。對于框架頂板澆筑時,先以較快的速度將頂板滿鋪一層,同時要嚴格控制混凝土運輸時間,保證混凝土的質量特別是坍落度要穩(wěn)定。選用有豐富振搗經驗,并具有一定責任心的工人振搗。根據(jù)振搗范圍分組,一組為2人,一人負責粗振,一人負責細振,振搗時嚴格控制振搗間距,不應大于其作用半徑的1.5倍,振搗棒至模板的距離不應大于其作用半徑的0.5倍。注意保護層墊塊處的混凝土振搗,使水泥砂漿充分包裹,或采取邊振搗一小段邊取下一小段墊塊的方法,避免混凝土表面出現(xiàn)墊塊暗斑。澆筑過程中應加強對上下層混凝土頂面的砂漿浮層接觸面的振搗,避免形成“砂漿帶”分層和“波浪形痕跡”現(xiàn)象。

      3.3外觀修飾工藝控制

      人們都期望澆筑出來的結構物,表面光潔,色澤均勻,但是往往由于施工技術水平差異不同的原因,難免造成一些外觀質量缺陷。雖然不會影響結構安全,但是項目有必要進行適當?shù)男揎?,以臻完美,因此,對結構物混凝土外觀缺陷進行適當?shù)男揎椧埠荜P鍵?;炷列扪a是一種細活,要由專人負責進行,嚴禁亂抹亂擦,出現(xiàn)顏色不一致、表面不平整等現(xiàn)象。拆除模板后及時處理,第一時間進行修飾效果最好,對不同的缺陷修飾方法各異。

      對細小氣泡或局部模板銹斑、油污可先用肥皂水清洗一遍,待表面水跡干后再用砂布將銹斑、油污擦磨干凈;然后采用一定比例的黑、白水泥調制成中稠灰漿,對細小的氣泡進行填塞性補漿,待達到一定強度時用細布擦去浮砂,最后采用一定比例的黑、白水泥混拌干灰用棉紗布將混凝土面抹擦一遍。

      對于因振搗不密實出現(xiàn)的蜂窩麻面現(xiàn)象,砂斑線、泌水線的現(xiàn)象,須先用清水將其沖洗干凈,待表面無積水但較潮濕時,采用一定比例的黑水泥、白水泥、細砂、膠水組成的砂漿填補、刮抹平整,待達到一定強度時用砂布擦去浮砂,最后對局部或連同大面積范圍,采用適當比例的黑、白水泥干灰擦一遍。

      對于錯臺,要輕輕鑿除,再用電動砂輪打磨平順;墻身模板形成的拉桿孔眼,用高標號混凝土或砂漿堵塞密實,表面也應用適當比例的黑、白水泥干灰擦一遍,使之與周圍混凝土顏色基本一致。

      4 結束語

      通過工程實踐,框架橋涵混凝土的外觀質量整體上得到了較好的控制,達到了線形美觀、顏色均勻一致的目的。此外,項目對軟基認識還不夠,軟土地基框架橋涵施工從技術和管理上需要進一步總結和完善??傊捎谑┕きh(huán)境條件具有多變性,要根據(jù)實際情況,邊摸索、邊總結,積累成功的施工經驗。

      注:文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。

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