新型分層拼裝式聲屏障施工技術(shù)

來(lái) 瓊

(中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司，四川 成都 610031)

1 工程背景

成都樞紐西環(huán)線(xiàn)聲屏障I類(lèi)變更設(shè)計(jì)工程位于成都市西環(huán)線(xiàn)紅牌樓至安靖區(qū)間既有線(xiàn)外側(cè)，全長(zhǎng)7.9 km，聲屏障高度為3.0～7.0 m。首段實(shí)施的是K17+000—K17+500段(成都市正成拉斐小區(qū)旁)高7.0 m聲屏障。西環(huán)線(xiàn)穿越市區(qū)，線(xiàn)路兩側(cè)均密布居民小區(qū)、市政用房，鐵路和市政管線(xiàn)眾多，作業(yè)場(chǎng)地狹小，運(yùn)輸困難，施工難度大，行車(chē)干擾和安全壓力均非常大。

采用傳統(tǒng)H形鋼柱聲屏障存在安裝時(shí)需用大型吊裝設(shè)備、占用大型安裝場(chǎng)地、影響鐵路既有線(xiàn)行車(chē)安全、施工效率低等問(wèn)題。綜合考慮上述問(wèn)題，最終采用由成都市域鐵路有限公司牽頭聯(lián)合研制的用于鐵路既有線(xiàn)外側(cè)的新型分層拼裝式聲屏障結(jié)構(gòu)。

2 新型分層拼裝式聲屏障

新型分層拼裝式聲屏障是一種由樁基、分層拼裝立柱加板材組成的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1。樁基為獨(dú)樁，樁徑為1.0～1.2 m，深度為5.5～8.0 m，樁間距為4.0 m。屏體板材高度為0.5 m，通透板高度為1.0 m。立柱采用2根單柱左右交錯(cuò)疊拼，立柱埋入杯口0.5 m，立柱長(zhǎng)度分別為0.5，1.5，2.0，2.5,3.0 m 5種規(guī)格尺寸，并保證底立柱露出杯口基礎(chǔ)面不少于2.0 m。

圖1 新型分層拼裝式聲屏障示意(單位:m)

新型分層拼裝式聲屏障將H形鋼立柱改為人工拼接安裝的復(fù)合材料中空立柱設(shè)計(jì)，既保證了立柱受力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，又減輕了立柱重量。采用人工配合小型設(shè)備進(jìn)行立柱的運(yùn)輸和安裝，可取消H形鋼立柱天窗點(diǎn)進(jìn)行鐵路軌道運(yùn)輸和吊裝作業(yè)，提高了作業(yè)工效，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。將常規(guī)插板式隔聲板改為3層無(wú)機(jī)材料拼裝隔聲墻結(jié)構(gòu)。在滿(mǎn)足吸聲降噪的前提下有效減輕了隔聲板屏體的重量，可采用人工配合小型設(shè)備進(jìn)行屏體的運(yùn)輸和安裝。復(fù)合材料中空立柱、無(wú)機(jī)材料隔聲墻的運(yùn)輸、裝卸作業(yè)均可采用監(jiān)管方式全天候進(jìn)行，可極大地縮短施工工期和減少對(duì)營(yíng)業(yè)線(xiàn)行車(chē)的影響。

3 自制輕型施工工裝

為進(jìn)行新型分層拼裝式聲屏障的立柱及聲屏障屏體的安裝工作，實(shí)現(xiàn)新型分層拼裝式聲屏障大范圍應(yīng)用推廣，自主研制了一套實(shí)用高效的立柱及吸隔聲板吊裝裝置，如圖2所示。工裝支柱連接在立柱上，相鄰2個(gè)工裝支柱的頂部連接上桁架，上桁架上設(shè)有定滑輪。在立柱底部固定卷?yè)P(yáng)機(jī)，且卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩穿過(guò)定滑輪后與待吊裝的聲屏障板材相連接。該自制輕型施工工裝具有以下優(yōu)點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用立柱上方的空間，采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和定滑輪即可實(shí)現(xiàn)板材和立柱的吊裝；②吊 裝所需空間小，減小了對(duì)鐵路營(yíng)業(yè)線(xiàn)的行車(chē)干擾，避免了使用大型吊裝設(shè)備對(duì)鐵路既有設(shè)備造成的安全隱患；③可按鄰近既有線(xiàn)全天候作業(yè)，解決了鐵路天窗施工作業(yè)效率低的問(wèn)題；④各個(gè)構(gòu)件運(yùn)輸及安裝便捷，易于操作，可保證工程安全有效的進(jìn)行，提高了安裝效率。

圖2 立柱及吸隔聲板吊裝裝置

4 施工流程及關(guān)鍵技術(shù)

采用自主研制的新型分層拼裝式聲屏障安裝專(zhuān)用輕型工裝和設(shè)備，進(jìn)行獨(dú)立樁基礎(chǔ)開(kāi)挖、立柱分層立裝、吸聲板安裝等。采用人工配合小型設(shè)備開(kāi)挖獨(dú)立樁基礎(chǔ)[1]；采用固定支架安裝聲屏障底部立柱，使用自密實(shí)混凝土將其四周固定，確?；A(chǔ)穩(wěn)固。采用簡(jiǎn)支桁架結(jié)構(gòu)加裝轉(zhuǎn)向滑輪，并配以動(dòng)力設(shè)備將上部立柱吊裝至相應(yīng)位置進(jìn)行拼裝；采用高壓注膠設(shè)備將立柱間預(yù)留縫隙注滿(mǎn)環(huán)氧樹(shù)脂膠，注膠強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用吊裝設(shè)備將板材分片從下到上逐次吊裝就位，確保板材之間連接牢固。具體施工流程如圖3所示。

圖3 新型分層拼裝式聲屏障施工流程

4.1 首節(jié)立柱安裝

該工序操作要點(diǎn)如下：

1)檢查2片首節(jié)立柱型號(hào)和螺栓孔對(duì)位情況。

2)在規(guī)定標(biāo)高處彈畫(huà)±0.00標(biāo)高線(xiàn)以及雙側(cè)插板面豎向中心線(xiàn)。

3)運(yùn)輸首節(jié)3 m的R(右側(cè))及2 m的L(左側(cè))底立柱至安裝位置，將底立柱人工插入樁頂預(yù)留杯口內(nèi)，杯口處四面安裝自制頂托或木楔子以調(diào)整構(gòu)件方正，保證構(gòu)件中心與預(yù)先彈畫(huà)的杯口中心線(xiàn)基本重合，如圖4所示。

圖4 中心線(xiàn)重合

4)同一杯口內(nèi)R柱及L柱完成初調(diào)后，使用橫向連接螺栓將二者連接。清理、檢查螺栓孔并穿入螺栓，注意螺栓穿向保持一致，由兩端向中間順序擰緊螺帽并按規(guī)定力矩順序終擰。為防止擰緊螺栓過(guò)程中用力過(guò)大而損壞螺栓孔及立柱構(gòu)件，扳手力矩控制在50～55 N·m為宜，最大力矩不超過(guò)60 N·m。螺栓孔兩端都必須套金屬墊片，且金屬墊片內(nèi)外兩側(cè)都須套橡膠密封圈，內(nèi)側(cè)密封圈是防止螺栓孔泄漏環(huán)氧膠，外側(cè)密封圈是防止環(huán)氧膠從螺絲縫中溢出。

5)首節(jié)立柱連接為整體后，再次確認(rèn)其平面位置和底部標(biāo)高，通過(guò)激光水平儀或水平尺檢查其垂直度，保證符合相關(guān)要求[2-3]。

6)首節(jié)立柱固定后及時(shí)將拌制好的C30自密實(shí)混凝土一次性均勻灌入杯口縫隙內(nèi)。自密實(shí)混凝土澆筑需密實(shí)，強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求[4-5]。

7)自密實(shí)混凝土完全凝固并確認(rèn)強(qiáng)度達(dá)到15 MPa 以上后，方可撤去固定工裝，安裝效果見(jiàn)圖5。

圖5 首節(jié)立柱安裝

4.2 上部立柱安裝

聲屏障上部左右立柱互相咬合，保證構(gòu)件間密封，采用螺栓連接，交錯(cuò)接長(zhǎng)。螺栓僅起臨時(shí)固定作用，灌漿完成后仍保留在立柱中。該工序操作要點(diǎn)如下：

1)底立柱澆筑的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30 MPa后，在3 m的R柱頂端減重孔內(nèi)安裝立柱起重設(shè)備，同時(shí)使用抱箍將電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)固定在立柱底部，抱箍安裝時(shí)在鋼制構(gòu)件與立柱之間需要加墊方木、橡膠等柔性材料進(jìn)行隔離，以免造成立柱損傷。

2)檢查上部R柱單片節(jié)段構(gòu)件型號(hào)，確認(rèn)無(wú)誤后采用起重設(shè)備將節(jié)段構(gòu)件吊裝就位。檢查螺栓孔對(duì)位情況，并使用鉛垂線(xiàn)在構(gòu)件上彈畫(huà)豎向中心線(xiàn)，以控制上下節(jié)段在同一條豎直中線(xiàn)上。由于跨涵洞等設(shè)置1.0 m高過(guò)梁地段，此時(shí)需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)立柱高度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整過(guò)程中需要保證立柱中部L柱與R柱橫向縫隙上下間隔為1.0 m，頂端立柱橫向縫隙間隔為0.5 m或1.0 m。

3)向上拼裝立柱節(jié)段前，應(yīng)先清理下段立柱端頭雜質(zhì)，保證端面清潔，把自粘型的密封墊平整粘貼在清潔端面。使用吊裝設(shè)備吊起上段立柱，讓上段立柱下側(cè)柱面緩緩下落壓到密封墊上，最后擰緊螺栓。嚴(yán)禁上段立柱壓在密封墊上移動(dòng)。

4)調(diào)整節(jié)段構(gòu)件方正，保持雙向垂直度，保持上下構(gòu)件間的板材安裝凹槽順接，同時(shí)使用水平尺檢查構(gòu)件垂直度，確認(rèn)無(wú)誤后按順序擰緊螺帽并按規(guī)定力矩按順序終擰。每節(jié)段拼裝好后，在灌筑環(huán)氧樹(shù)脂膠之前及時(shí)使用抱箍將L，R立柱進(jìn)行固定，確保立柱安裝過(guò)程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及施工的安全性。

5)右側(cè)單節(jié)構(gòu)件到位后，將之前安裝在立柱左側(cè)節(jié)段頂部的起重支架重新安裝至立柱右側(cè)的構(gòu)件頂部。重復(fù)上述步驟，完成左側(cè)構(gòu)件的安裝。

6)重復(fù)上述作業(yè)步驟直至單根立柱所有構(gòu)件節(jié)段拼裝完畢到頂部。

4.3 高壓注膠

單根立柱拼裝完成并檢查合格后，需要用密封膠連續(xù)、均勻地涂抹在左右2片立柱間的拼裝縫處，防止環(huán)氧樹(shù)脂膠從側(cè)面滲漏，尤其注意上下兩立柱接縫處不得有露點(diǎn)，必要時(shí)可以用密封膠對(duì)端頭接縫進(jìn)行密封。施作時(shí)做到所有縫隙填塞飽滿(mǎn)，外表整齊美觀，重點(diǎn)控制無(wú)漏膠毛細(xì)孔洞，柱身豎向每隔2 m預(yù)留漏膠孔。

1)在L柱及R柱貼合的兩側(cè)采用透明硅膠將縫隙封堵。

2)配制環(huán)氧樹(shù)脂膠，根據(jù)用量情況隨用隨配，嚴(yán)格控制配比。環(huán)氧樹(shù)脂膠采用高強(qiáng)度環(huán)氧樹(shù)脂和改性胺類(lèi)固化劑配合組成[6]，環(huán)氧樹(shù)脂膠應(yīng)抗老化[7]。

3)檢查高壓灌注機(jī)、安裝注膠管。

4)使用高壓灌注機(jī)自下而上進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂膠灌注，首先由最底部灌漿觀測(cè)孔進(jìn)行灌注，當(dāng)2 m灌漿觀測(cè)孔漏出環(huán)氧樹(shù)脂膠時(shí)，完成1個(gè)循環(huán)，并對(duì)注膠口及時(shí)封堵；之后再由4 m灌漿觀測(cè)孔進(jìn)行灌筑，分段灌筑到頂。若出現(xiàn)漏漿等情況，應(yīng)立即采用快速凝結(jié)環(huán)氧樹(shù)脂膠[8]堵漏。

5)環(huán)氧樹(shù)脂膠凝固至70%強(qiáng)度后，方可進(jìn)行插板施工，同時(shí)對(duì)立柱注膠孔及立柱外部進(jìn)行清理，確保外觀整潔。立柱底板注膠孔見(jiàn)圖6。

圖6 立柱底板注膠孔

4.4 吸隔聲板安裝

該工序操作要點(diǎn)如下：

1)核對(duì)立柱間距，檢查并清理立柱兩側(cè)的插槽。

2)逐一核對(duì)型號(hào)，檢查板的外觀和幾何尺寸。將板搬運(yùn)至起吊位，注意吸聲面朝向。

3)組裝吊裝門(mén)式桁架，起重吊線(xiàn)由立柱支架位置更換至桁架中部固定轉(zhuǎn)向器內(nèi)。

4)從板下部穿入起吊繩，吊點(diǎn)沿板中線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，檢查起吊裝置，起吊板至立柱頂部。板下落就位前短時(shí)停頓，人工配合調(diào)整板的位置，保證板槽對(duì)位下落就位后解除起吊繩。重復(fù)上述作業(yè)步驟直至單元內(nèi)板全部安裝到頂部完畢。

5)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求使用橡膠密封件進(jìn)行板縫密封處理，同時(shí)調(diào)整板面方向。保證板縫密貼，無(wú)透光、露聲現(xiàn)象[9-11]。

6)聲屏障分段安裝完成后，需進(jìn)行表面處理，包括鏟刮壓膠時(shí)出漏部分、立柱拼裝縫隙的填補(bǔ)、板縫不嚴(yán)密處的填補(bǔ)、橡膠密封件的整理等步驟。

5 結(jié)語(yǔ)

成都樞紐西環(huán)線(xiàn)聲屏障工程中，結(jié)合新型分層拼裝式聲屏障的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)出了一套科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型施工技術(shù)。本技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為：不需要使用大型機(jī)械設(shè)備，不受外部地形條件限制；組合式自動(dòng)吊裝桁架在分離時(shí)下部支架可獨(dú)立用于立柱安裝，與桁架橫梁組合后可用于板材吊裝作業(yè)；立柱及板材安裝精度及效率較大型設(shè)備吊裝時(shí)有較大提高。這種新型施工技術(shù)施工工效高，成本低，安全性好，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有重要的推廣應(yīng)用前景。

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