戈壁環(huán)境下涵洞施工技術(shù)研究與實(shí)踐

藍(lán)天真

1 概述

新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LX-16標(biāo)三工區(qū)DK983+693～DK1015+000管段內(nèi),共有84座涵洞,合計(jì)1900.24延米。沿線戈壁灘,基本無(wú)地下水,無(wú)任何建筑物和結(jié)構(gòu)物。戈壁干旱環(huán)境,風(fēng)沙、日夜溫差大。因此,在施工中會(huì)遇到各種特殊情況。風(fēng)沙影響結(jié)構(gòu)物外觀,對(duì)施工完的結(jié)構(gòu)物需要一定的保護(hù)措施。地質(zhì)復(fù)雜,基坑開(kāi)挖中會(huì)遇到巖石、石膏土等情況,需要不同的施工方案,以保證地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。戈壁干旱環(huán)境中,水資源相當(dāng)匱乏,到雨季有臨時(shí)性沖溝水地下水帶來(lái)的化學(xué)腐蝕,還要注意碳化環(huán)境的影響,且在高溫季節(jié)施工,因此耐久性混凝土施工及養(yǎng)護(hù)是重點(diǎn)。同時(shí)考慮缺水和環(huán)境因素,采用現(xiàn)澆法,涵身基礎(chǔ)、翼墻基礎(chǔ)、涵身采用分節(jié)施工;翼墻與涵身分開(kāi)施工。特別制定混凝土施工及養(yǎng)護(hù)方案,確?；炷翉?qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2 基礎(chǔ)工程施工

2.1 基坑開(kāi)挖

1)在遇到巖層情況下,采用爆破和人工配合,嚴(yán)禁擾動(dòng)基底。2)土層開(kāi)挖則采用挖掘機(jī)械,人工配合。在基槽底面留一層50cm厚土層,作為地基處理的平臺(tái)。基坑棄土棄至棄土場(chǎng),臨時(shí)設(shè)備放置在距坑頂邊緣1.0 m～2.0 m外的地方,且不小于基坑深度,以減少壓力振動(dòng),保證基坑邊坡穩(wěn)定性。

2.2 地基處理

由于地質(zhì)復(fù)雜,基底常出現(xiàn)不良地質(zhì)(本工區(qū)的不良地質(zhì)主要為風(fēng)蝕,特殊巖土主要為石膏土、鹽漬土、膨脹巖等),需要地基處理?；訛榱己脦r質(zhì)時(shí),地基承載力符合要求不需要地基處理[5]。當(dāng)基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程+0.5 m時(shí),復(fù)核地質(zhì),進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)。如動(dòng)力觸探試驗(yàn)測(cè)得地基承載力符合設(shè)計(jì)要求,則挖除部分預(yù)留土層,同時(shí)預(yù)留20cm～30cm厚土層,人工挖除。不符合設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行地基處理。挖除換填,換填深度根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果實(shí)際定,挖除不良土質(zhì),換填改良土,長(zhǎng)度和寬度比框架設(shè)計(jì)長(zhǎng)寬多0.5 m～1 m。換填過(guò)程中,夯填密實(shí),密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求[4]。

3 鋼筋工程

1)鋼筋加工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行加工,包括鋼筋的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量及布置尺寸等均應(yīng)滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。采用閃光對(duì)焊焊接鋼筋(接頭軸線的偏移不大于0.1d,并不得大于2mm,彎折角度不大于4°《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》6.3.4規(guī)定),在加工棚下料和制作,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎成型。2)測(cè)量放線,確定鋼筋位置。由于風(fēng)大,要搭好腳手架和鋼筋定位架,以確保成型鋼筋到位、預(yù)埋件垂直度和位置。在綁扎過(guò)程中同一截面不出現(xiàn)兩個(gè)焊接接頭,錯(cuò)開(kāi)焊接接頭(《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》6.3.11規(guī)定)。3)在鋼筋骨架外側(cè)設(shè)置混凝土墊塊,以保證鋼筋的保護(hù)層厚度。檢查好鋼筋間距,短鋼筋頭端頭不得伸入混凝土保護(hù)層。

4 模板與支架工程

1)內(nèi)、外模均采用無(wú)拉桿大塊鋼模板,從框架上倒角往下按模數(shù)配制,非整模數(shù)模板設(shè)在下倒角處。頂板的非整數(shù)模設(shè)在頂板中間,頂板和墻身在框架兩端的非整數(shù)模平均設(shè)在框架兩端。框架內(nèi)模采用滿堂支架支護(hù),框架外采用牢固可靠的斜支撐。2)模板使用前,應(yīng)打磨光滑,清除上面的雜物,涂好脫模劑。清除基頂上的雜物,放好支模邊線,支撐模板處做好砂漿找平層,保持模板垂直度。3)立模過(guò)程中,人與機(jī)械配合(注意安全,戴好安全帽)。保證模板位置準(zhǔn)確,螺口對(duì)稱到位。兩模板連接處用海綿墊墊好,模板加固螺栓要擰緊,防止漏漿,確保結(jié)構(gòu)物外形美觀。

5 耐久性混凝土施工

5.1 耐久性混凝土要求

水泥采用強(qiáng)度等級(jí)不低于P.O42.5級(jí)的低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥(摻合料僅為粉煤灰或礦渣),C3A含量應(yīng)不大于8%,其余性能應(yīng)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.1)》的規(guī)定,禁止使用其他品種水泥。

粗骨料應(yīng)為堅(jiān)硬耐久的碎石,壓碎指標(biāo)應(yīng)不大于8%,母巖抗壓強(qiáng)度與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度之比應(yīng)大于2,粒徑宜為5mm～20mm,最大粒徑應(yīng)不超過(guò)25mm,且分兩級(jí)(5mm～10mm和10mm～20(25)mm)儲(chǔ)存、運(yùn)輸、計(jì)量,使用時(shí)的粒徑5mm～10mm顆碎石與10mm～20(25)mm質(zhì)量之比為(40±5)%,(60±5)%;含泥量應(yīng)不大于0.5%,其余技術(shù)要求符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.4)》的規(guī)定。

細(xì)骨料應(yīng)采用硬質(zhì)潔凈的天然中粗砂,細(xì)度模數(shù)為2.6～3.0,含泥量應(yīng)不大于 1.5%,其余技術(shù)要求應(yīng)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.4)》的規(guī)定。

選用的骨料應(yīng)在試產(chǎn)前進(jìn)行堿活性試驗(yàn)。不得使用具有堿—碳酸鹽反應(yīng)活性的骨料和膨脹率大于0.20%的堿—硅酸鹽反應(yīng)的活性骨料。當(dāng)所采用骨料的堿—硅酸鹽反應(yīng)膨脹率在0.10%～0.20%時(shí),混凝土中的總堿含量應(yīng)不超過(guò)3 kg/m3,并符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.3.2)》的要求。

混凝土礦物活性摻合料(Ⅰ級(jí)粉煤灰、磨細(xì)礦渣)應(yīng)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.2)》的規(guī)定,Ⅰ級(jí)粉煤灰需水量比不應(yīng)大于100%,超細(xì)礦粉比表面積應(yīng)大于600 m2/kg。摻入的其他改善混凝土性能的外加劑應(yīng)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.5)》的規(guī)定,其品種及數(shù)量由試驗(yàn)確定。

混凝土外加劑應(yīng)采用符合GB 8076混凝土外加劑的規(guī)定并經(jīng)鐵道部鑒定的產(chǎn)品,經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可使用。所摻外加劑性能應(yīng)與水泥具有良好的適應(yīng)性,減水率不應(yīng)低于20%,堿含量不得超過(guò)10%。

混凝土膠凝材料總量不小于320 kg/m3,水膠比不應(yīng)大于0.45?；炷?6 d電通過(guò)量小于1500 C,56 d抗凍等級(jí)大于F300。

拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土用水應(yīng)符合《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)(6.2.6)》的要求。凡符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的水,即可使用。

5.2 耐久性混凝土施工

考慮環(huán)境因素、施工條件、質(zhì)量,采用汽車泵作為混凝土澆筑的施工機(jī)械。同時(shí)處于高溫季節(jié),充分利用夜間進(jìn)行混凝土灌注。施工過(guò)程中,時(shí)刻注意模板的變化情況,隨時(shí)準(zhǔn)備加固。施工完后,為防止風(fēng)沙,及時(shí)覆蓋混凝土表面,注意混凝土的干濕變化,及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

5.3 耐久性混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土養(yǎng)護(hù)要注意濕度和溫度兩個(gè)方面。養(yǎng)護(hù)不僅是澆水保濕,還要注意控制混凝土的溫度變化。在濕養(yǎng)護(hù)方面,采用土工布和塑料薄膜三層覆蓋,利用雙層土工布吸水覆蓋混凝土表面進(jìn)行保濕;由于高溫干燥環(huán)境,水分易蒸發(fā),為防止蒸發(fā)在土工布上面覆蓋一層塑料薄膜。同時(shí)保證混凝土表面溫度與內(nèi)部溫度和所接觸的大氣溫度之間不出現(xiàn)過(guò)大的差異。采取保溫和散熱的綜合措施,防止溫降和溫差過(guò)大。因此,綜合考慮,能較好地解決以上兩個(gè)方面的問(wèn)題。

混凝土養(yǎng)護(hù)溫度控制的原則是:1)升溫不要太早和太高;2)降溫不要太快;3)混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間以及混凝土表面和大氣之間的溫差不要太大。溫度控制的方法和制度要根據(jù)氣溫(季節(jié))、混凝土內(nèi)部溫度、構(gòu)件尺寸、約束情況、混凝土配合比等具體條件來(lái)確定。

6 結(jié)語(yǔ)

1)在缺水情況下,采用涵洞分節(jié)施工,既可以緩解水輸送困難,又可以控制涵洞沉降縫施工、涵洞流水面標(biāo)高、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)等方面的技術(shù)項(xiàng)目。2)基坑開(kāi)挖過(guò)程中,通過(guò)地質(zhì)復(fù)核制定不同的開(kāi)挖方案,既節(jié)約時(shí)間,又方便基底處理,使地基承載力符合設(shè)計(jì)要求。3)耐久性混凝土施工,目前來(lái)說(shuō)還是個(gè)技術(shù)難題。因此,需要從原料選用、配合比選用等整個(gè)過(guò)程嚴(yán)格控制。實(shí)踐證明,整個(gè)過(guò)程中每個(gè)環(huán)節(jié)的嚴(yán)格把關(guān),確保了混凝土的質(zhì)量。4)施工過(guò)程中,嚴(yán)格按照新規(guī)范。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),靈活制定施工方案,規(guī)范指導(dǎo)施工。5)在戈壁環(huán)境下施工,物資需求是一相當(dāng)大的難題。因此,在保障物資方面,需要制定嚴(yán)密計(jì)劃和措施,以便不影響施工進(jìn)度。

[1] 鐵建設(shè)[2005]157號(hào),鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].

[2] TZ 210-2005,鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].

[3] 鐵建設(shè)[2005]160號(hào),鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4] 馬維祥.淺談公路涵洞施工技術(shù)[J].工程科學(xué),2009(2):104.

[5] 武 斌.公路涵洞設(shè)計(jì)與施工探討[J].科技傳播,2010,1(合):27-28.

[6] 黃靜云.某涵洞加固方案設(shè)計(jì)[J].能源技術(shù)與管理,2009(2):98-99.

[7] 盧龍華.鐵路涵洞病害及其治理措施[J].山西建筑,2009,35(19):333-334.