高鐵框架橋涵施工技術

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。

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