鐵路橋梁路基隧道建設(shè)質(zhì)量控制與關(guān)鍵工序研究

宋桂平

(中鐵十七局集團(tuán)第一工程有限公司,山東 青島 266000)

當(dāng)前，我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展迅速，施工技術(shù)等級(jí)反映了鐵路建設(shè)施工難度和運(yùn)輸能力。在實(shí)際施工過程中，關(guān)鍵技術(shù)操作的規(guī)范性會(huì)對(duì)施工周期、施工成本產(chǎn)生直接影響。深度應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，加強(qiáng)鐵路橋梁路基隧道建設(shè)質(zhì)量控制，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行深入研究和監(jiān)控，以提高鐵路橋梁路基隧道施工質(zhì)量，在保證施工周期的基礎(chǔ)上，降低施工成本的投入，從而有效提升鐵路橋梁路基隧道建設(shè)的綜合效益。

1 鐵路橋梁路基隧道建設(shè)質(zhì)量控制

1.1 鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量控制

1.1.1 面臨的問題及解決方式

當(dāng)前，我國(guó)鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉主要應(yīng)用千斤頂驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力，通過手動(dòng)操作形式，對(duì)鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁進(jìn)行張拉。同時(shí)，在測(cè)量預(yù)應(yīng)力時(shí)，通常由施工人員對(duì)液壓相關(guān)數(shù)值進(jìn)行測(cè)量和讀取，并以液壓系統(tǒng)與張拉力換算表為參考依據(jù)，對(duì)張拉力進(jìn)行計(jì)算。最后由相關(guān)工作人員對(duì)張拉伸長(zhǎng)值進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力全面性、綜合性控制。

從實(shí)際施工情況看，僅僅依據(jù)液壓相關(guān)數(shù)值對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉力進(jìn)行計(jì)算不具備嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性。由于千斤頂在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的摩擦阻力、液壓系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性對(duì)張拉力的測(cè)算都會(huì)產(chǎn)生一定影響。雖然在實(shí)際施工過程中，會(huì)對(duì)相關(guān)數(shù)值進(jìn)行多次測(cè)量、標(biāo)定，但這種方式增加了施工投入成本，對(duì)施工質(zhì)量和施工周期產(chǎn)生直接影響[1]。以本質(zhì)分析的角度看，鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量控制的關(guān)鍵，是要通過科學(xué)合理、有效的管控措施，提高鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉施工的規(guī)范性與嚴(yán)謹(jǐn)性。

為從根本上提高鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量，需要規(guī)范施工程序管理制度，并加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力數(shù)值計(jì)算嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，從而實(shí)現(xiàn)良好的鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制。

1.1.2 技術(shù)方案與系統(tǒng)構(gòu)成

針對(duì)鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉施工中存在的問題進(jìn)行深度分析，通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，研發(fā)出自動(dòng)張拉系統(tǒng)，有效提高預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量。以廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程為例，該項(xiàng)目施工企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)研究力度，并增加人力、物料等投入，建立完善的自動(dòng)張拉系統(tǒng)。同時(shí)，該施工企業(yè)充分應(yīng)用了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，有效提高預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量控制的技術(shù)化、智能化、科學(xué)化，為鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力施工的綜合質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

首先，該項(xiàng)目施工企業(yè)大件路自動(dòng)張拉數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，并將所預(yù)設(shè)的預(yù)應(yīng)力張拉指標(biāo)作為數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)依據(jù)；其次，通過先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，保證控制系統(tǒng)具有精準(zhǔn)性，切實(shí)提高數(shù)據(jù)庫(kù)及技術(shù)應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展性、深入性。根據(jù)廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程的科學(xué)規(guī)劃，將鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁自動(dòng)張拉系統(tǒng)應(yīng)用分為五個(gè)部分(如圖1)。最后，在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格控制鋼絞線張拉錨下控制應(yīng)力，除施工設(shè)計(jì)圖紙中的特別說明外，要控制為σcon=0.75,fpk=1395MPa。同時(shí)，梁段砼要達(dá)到90%以上的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，并且要在齡期大于7d時(shí)，才可以施加預(yù)應(yīng)力[2]。在此過程中，施工人員要采取針對(duì)性措施，避免出現(xiàn)滑絲、斷絲的情況。另外，要對(duì)張拉力和延伸量雙控，實(shí)測(cè)與計(jì)算的引伸量差距要小于6%。在每張拉完一段梁體預(yù)應(yīng)力鋼束后，要及時(shí)進(jìn)行壓漿工作，并保證壓漿具有飽滿性。

圖1 鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力梁自動(dòng)張拉系統(tǒng)

1.1.3 檢驗(yàn)

為有效檢驗(yàn)鐵路橋梁自動(dòng)張拉系統(tǒng)的應(yīng)用效果，要選取某段鐵路橋梁進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)和數(shù)值計(jì)算，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別數(shù)據(jù)異常情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉力的智能控制。同時(shí)，鐵路橋梁自動(dòng)張拉系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給管理平臺(tái)，進(jìn)一步完善和補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù)信息。根據(jù)廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程，其現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作流程如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)工作流程

檢驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)應(yīng)力相關(guān)數(shù)值較為精準(zhǔn)，該系統(tǒng)工作性能良好，并可以基于數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、統(tǒng)計(jì)，為施工質(zhì)量的提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 鐵路橋梁路基壓實(shí)質(zhì)量控制

1.2.1 面臨的問題及解決方式

當(dāng)前，鐵路橋梁路基壓實(shí)質(zhì)量控制主要采用抽樣檢測(cè)的方式，根據(jù)抽樣檢測(cè)的數(shù)據(jù)信息對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行判斷。雖然這種方式可以提高工作效率，但在實(shí)際應(yīng)用中存在以下四點(diǎn)不足。

第一，抽樣檢測(cè)方式屬于事后控制，無法及時(shí)對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效處理。

第二，部分檢驗(yàn)需要應(yīng)用大型設(shè)施設(shè)備，影響正常施工工作。

第三，抽樣檢測(cè)不具有全面性，所檢測(cè)出的數(shù)據(jù)科學(xué)性不高，甚至?xí)?dǎo)致“過壓”情況發(fā)生。

第四，若在抽樣檢測(cè)過程中，無法保證樣本的均勻性，極易對(duì)檢測(cè)精準(zhǔn)度產(chǎn)生不利影響。

近年來，連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)方式在鐵路橋梁路基壓實(shí)施工中得到廣泛應(yīng)用，這種方式不會(huì)對(duì)正常施工產(chǎn)生影響，并且可以根據(jù)檢驗(yàn)記過，對(duì)壓實(shí)工作中存在的不合理問題進(jìn)行及時(shí)調(diào)整[3]。同時(shí)，這種方式可以將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)信息等傳輸至信息化管理平臺(tái)，為相關(guān)工作人員獲取壓實(shí)信息提供便利，極大提升了鐵路橋梁路基壓實(shí)施工的信息化、科學(xué)化程度。

1.2.2 技術(shù)方案及系統(tǒng)構(gòu)成

連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)是在保證振動(dòng)壓路機(jī)性能完整性的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用加速度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓實(shí)信息的監(jiān)測(cè)與獲取，并通過信號(hào)轉(zhuǎn)換、過濾，計(jì)算出振動(dòng)信號(hào)的基波和二次諧波。最后，依據(jù)二次諧波與基波比值，計(jì)算出路基壓實(shí)的數(shù)據(jù)信息，以完成對(duì)壓實(shí)數(shù)據(jù)信息的監(jiān)測(cè)。若預(yù)設(shè)的目標(biāo)值與壓實(shí)值相吻合，說明路基壓實(shí)效果好，若預(yù)設(shè)的目標(biāo)值與振動(dòng)值不一致，說明壓實(shí)質(zhì)量需要進(jìn)一步提升[4]。另外，相關(guān)工作人員要在連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)過程中進(jìn)行相關(guān)信息數(shù)據(jù)的收集和分析，并標(biāo)出目標(biāo)值大于振動(dòng)值的施工區(qū)域，以優(yōu)化施工，提高路基壓實(shí)施工質(zhì)量。

1.2.3 檢驗(yàn)

為檢驗(yàn)連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)的精準(zhǔn)性，對(duì)廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程的某段路基施工進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。這段鐵路橋梁路基較有代表性，其填充部位為采用了大粒徑的礫類土、砂類土等材料，填料最小強(qiáng)度和最大粒徑要求，見表1。同時(shí)，該工程嚴(yán)格控制了路基的壓實(shí)度。通過相關(guān)系數(shù)分析，填充材料等選用達(dá)到了路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑要求

2 鐵路橋梁路基隧道建設(shè)關(guān)鍵工序

2.1 鐵路橋梁路基隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)前，鐵路橋梁路基隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要采取復(fù)合式襯砌，但這種方式通常會(huì)受到厚度未達(dá)標(biāo)的影響，導(dǎo)致隧道承載力下降，最終出現(xiàn)隧道斷裂等情況，嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸安全和相關(guān)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。從實(shí)際情況看，鐵路橋梁路基隧道支護(hù)施工質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，需要由第三方機(jī)構(gòu)承擔(dān)，但這種檢測(cè)方式屬于事后檢測(cè)，具有明顯滯后性，無法對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行有效解決。同時(shí)，因技術(shù)手段缺乏、主管判斷等因素影響，檢驗(yàn)結(jié)果不具備精準(zhǔn)性與科學(xué)性。所以，要對(duì)復(fù)合式襯砌厚度進(jìn)行科學(xué)、充分檢測(cè)，保證支護(hù)施工質(zhì)量。以廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程為例，其支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3。

圖3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2.2 鐵路橋梁路基隧道技術(shù)方案及系統(tǒng)構(gòu)成

混凝土澆筑檢測(cè)系統(tǒng)包括混凝土壓力、超聲波測(cè)距等內(nèi)容。在監(jiān)測(cè)過程中，要通過混凝土壓力等模塊對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化調(diào)整，保證混凝土灌注厚度可以被精準(zhǔn)地測(cè)量。依據(jù)廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項(xiàng)目連州連接線工程，預(yù)制混凝土使，支撐梁與臺(tái)身間間預(yù)留2cm空隙，支撐梁安裝就位后，空隙用C20小石子混凝土填滿搗實(shí)[5]。同時(shí)，在拱頂預(yù)留4個(gè)注漿孔，簡(jiǎn)化混凝土澆筑操作。

2.3 鐵路橋梁路基隧道施工中的混凝土振搗

在混凝土灌注過程中，會(huì)產(chǎn)生一些氣泡，并且氣泡排出較為困難。為保證施工質(zhì)量，需要通過機(jī)械設(shè)備振搗排出氣泡。在斜向振搗過程中，要控制振搗棒與混凝土水平面的夾角在40°-45°。同時(shí)，在振搗時(shí)需要注意以下三點(diǎn)。

第一，振搗前，要對(duì)機(jī)械設(shè)備各項(xiàng)性能進(jìn)行充分檢查，保證振搗機(jī)械的振搗范圍在5～10cm。第二，在灌注過程中，控制好振搗棒的深度，增強(qiáng)兩層混凝土緊實(shí)度。第三，要第一時(shí)間內(nèi)完成上層混凝土澆筑，避免對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。

3 結(jié) 語

綜上所述，我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展迅速，對(duì)施工質(zhì)量控制和關(guān)鍵工序提出更高要求。為加強(qiáng)鐵路橋梁路基隧道施工質(zhì)量控制與關(guān)鍵工序研究，需要加大人力、技術(shù)等投入力度，對(duì)預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量、橋梁路基壓實(shí)質(zhì)量、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量、混凝土振搗施工質(zhì)量等進(jìn)行有效控制和監(jiān)管，完善技術(shù)方案和系統(tǒng)構(gòu)成，推動(dòng)鐵路橋梁施工科學(xué)化、信息化、智能化建設(shè)，為鐵路施工及鐵路運(yùn)輸質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。