不良地質(zhì)條件下鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)

李丹

摘要：很多水體密集區(qū)域的土質(zhì)不利于建設(shè)施工，為保證鐵路支架的施工安全與施工質(zhì)量，需設(shè)計(jì)不良地質(zhì)條件下鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)。結(jié)合實(shí)際工程，設(shè)計(jì)鐵路支架現(xiàn)澆施工的基本流程，在底板的輔助下，安置組合鋼內(nèi)模，將鋼筋與底板聯(lián)系在一起，在固定的配合比下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，分別拆除內(nèi)膜與側(cè)膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，荷載等級(jí)越大，應(yīng)變值和撓度變化越大。在不同等級(jí)的荷載作用下，端點(diǎn)部位撓度和應(yīng)變值最小，越接近中間部位，撓度和應(yīng)變值越大。當(dāng)荷載卸載一段時(shí)間以后，鐵路支架會(huì)有一定程度的恢復(fù)。綜合應(yīng)力變化趨勢(shì)以及支架撓度可知，所設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆施工技術(shù)質(zhì)量較好。

關(guān)鍵詞：不良地質(zhì)條件；鐵路支架；現(xiàn)澆施工；撓度

0? ?引言

近年來(lái)，我國(guó)的鐵路建設(shè)飛速發(fā)展，鐵路橋梁的總建設(shè)長(zhǎng)度也在逐年增高。在此過(guò)程中，人們對(duì)鐵路工程的質(zhì)量要求也越發(fā)嚴(yán)格。我國(guó)的地理環(huán)境極為復(fù)雜，但是為了保證任意地理環(huán)境下均能連通鐵路網(wǎng)，需要保證鐵路施工可以在任何復(fù)雜環(huán)境以及不良地質(zhì)下進(jìn)行。

在城市外部的郊區(qū)或者多山地帶，經(jīng)常會(huì)存在地勢(shì)起伏連綿不絕、地下水帶發(fā)育惡劣等情況[1-2]。而鐵路橋梁作為一個(gè)人工構(gòu)造物，受到周邊環(huán)境以及運(yùn)營(yíng)荷載的影響極為強(qiáng)烈，如果無(wú)視安全規(guī)范，極易發(fā)生垮塌現(xiàn)象。本文基于不良地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)了一種鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)。

1? ?工程概況

本文以兩個(gè)相鄰城市郊區(qū)地帶的某鐵路線作為研究對(duì)象。該鐵路總長(zhǎng)約25.65km，全線高約12.3km。為保證整體工程施工可以達(dá)到預(yù)期效果，需在該工程開(kāi)工前期開(kāi)展測(cè)試工作。

當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁丶s為14.3℃，區(qū)內(nèi)以降雨為主，冬季有少量時(shí)間存在降雪和冰雹。年平均降雨量約為621.35mm，降雨多集中在7～8月，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，平均風(fēng)速約為1.25m/s?？辈旆秶鷥?nèi)存在大量的溪流和水池，地表水體極度發(fā)達(dá)。區(qū)域的巖層傾角約為90°，主要發(fā)育為構(gòu)造裂隙[3]。主要建設(shè)場(chǎng)所為溝谷型地貌，施工區(qū)域內(nèi)無(wú)其他影響建設(shè)的地表建筑物、地下管道或者架空線纜等。

上述鐵路支架的施工部位存在明顯的不良地質(zhì)，為保證施工質(zhì)量，需要設(shè)計(jì)與之相對(duì)應(yīng)的鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)。

2? ?鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合上文中的鐵路支架，組建施工團(tuán)隊(duì)，并在團(tuán)隊(duì)的支持下，設(shè)計(jì)鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)。

2.1? ?安全交底與檢查模板

在施工前，對(duì)所有操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，并全面檢查所有的施工設(shè)備。檢查各模板接頭部位是否連接嚴(yán)密，支撐部位是否存在縫隙，支架的預(yù)埋件安裝是否符合標(biāo)準(zhǔn)[4]。

2.2? ?設(shè)計(jì)施工流程

設(shè)計(jì)施工流程如圖1所示。

2.3? ?安設(shè)水泥樁

如果想要在不良地質(zhì)條件下，完成鐵路支架的現(xiàn)場(chǎng)澆筑，需要設(shè)置若干個(gè)支撐點(diǎn)，并在其中安置水泥攪拌樁，控制地基沉降。

2.4? ?注漿

在土體施工時(shí)，需要嚴(yán)格控制注漿的穩(wěn)定性[5-6]。在不造成浪費(fèi)的情況下，保證能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地注漿。如果出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，需要在第一時(shí)間使用積極主動(dòng)的措施，在起重機(jī)的輔助下向上施加起吊力，并快速疏通周圍的水體。

2.5? ?輸送沉渣

結(jié)合高壓噴射法，在原本的鉆孔部位打兩個(gè)對(duì)稱的小孔，通過(guò)高壓噴頭將兩個(gè)小孔打通，快速輸送沉渣。如果場(chǎng)地內(nèi)的地基因施工而受到破壞或者擾動(dòng)，則需要支架挖除所有上層虛土，將局部的軟土層挖掘干凈。

2.6? ?夯實(shí)地基

快速夯實(shí)地基，再分層向上鋪墊。夯實(shí)度需要達(dá)到95%以上，才能保證整體地質(zhì)條件不會(huì)影響鐵路支架的建設(shè)與施工。在處理地基時(shí)，可以使用挖掘機(jī)以及壓路機(jī)等基礎(chǔ)機(jī)械。

2.7? ?混凝土澆筑

2.7.1? ?溫度控制要求

施工人員需要對(duì)澆筑時(shí)的混凝土溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，保證其始終處于標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍之內(nèi)[7-8]。當(dāng)外界環(huán)境溫度較高，或者處于夏季時(shí)，混凝土的入模溫度需要≤30℃。當(dāng)外界環(huán)境溫度較低或者處于冬季時(shí)，混凝土的入模溫度需要≥5℃。

2.7.2? ?安置組合鋼內(nèi)膜

在鐵路支架預(yù)期架設(shè)的位置安放底模，作為混凝土的入模位置。制作混凝土支架位置的鋼筋，并將其與底板綁扎在一起。使用商用混凝土作為原始材料，并保證施工過(guò)程中，混凝土的整體流動(dòng)性和強(qiáng)度均符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。底板上預(yù)先鋪墊的混凝土厚度需要嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，且每隔2m均需要設(shè)置一個(gè)高度控制點(diǎn)。安置組合鋼內(nèi)膜，并設(shè)置安裝預(yù)應(yīng)力筋，將鋼筋與底板以及鋼內(nèi)膜綁扎在一起。

2.7.3? ?澆筑與振搗要點(diǎn)

澆筑過(guò)程中，混凝土的入模高度需要與離析控制程度成正比，混凝土的自由傾落角度也需要以1m為例，堆積高度不能超過(guò)0.5m[9-11]?；炷猎谌肽r(shí)，下料需要均勻完整，振搗與下料交替進(jìn)行，插入下層混凝土約5～10cm，且移動(dòng)半徑不超過(guò)其作用范圍的2倍。

每次振搗完畢后，需要緩慢輕柔地提取振搗棒，保證不會(huì)與其它部件磕碰，并不會(huì)影響到模型內(nèi)的其他預(yù)埋件。底板部位的混凝土澆筑需要從下部開(kāi)始，混凝土自腹板流入底板。每臺(tái)攪拌車的出料口均至少配置5臺(tái)攪拌棒，并預(yù)計(jì)向底板部位流淌1m以上。

當(dāng)混凝土的傾倒高度大于等于2m時(shí)，需要使用串桶下料的方式，避免支架分崩離析。經(jīng)過(guò)一定的順序和方向，層層遞進(jìn)，且分層厚度小于30cm。

振搗過(guò)程中也需要以快插慢拔的形式，順序前進(jìn)，做到整體密實(shí)緊湊，并在振搗完下一層之后，直接清除上下兩層之間的接縫。

2.8? ?混凝土養(yǎng)護(hù)與灌漿封裝

混凝土澆筑完成之后，使用無(wú)色塑料將其包裹住，在保證充足水分的同時(shí)，使塑料薄膜無(wú)明顯破損。澆筑結(jié)束之后，進(jìn)行一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，并分別拆除內(nèi)膜與側(cè)膜，最后進(jìn)行灌漿封裝處理。

3? ?實(shí)驗(yàn)研究

3.1? ?實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

3.1.1? ?支架參數(shù)測(cè)試

為測(cè)試上文中設(shè)計(jì)的鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)是否具備質(zhì)量保證，需要檢查鐵路支架的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性。測(cè)試荷載作用下鐵路支架的彈性數(shù)據(jù)，確定該現(xiàn)澆施工技術(shù)符合工程標(biāo)準(zhǔn)。

劃定鐵路支架的指定位置，對(duì)其施加一定的壓力，收集鐵路支架的應(yīng)變、應(yīng)力、位移等變量，判斷支架結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)變化是否與期望值相符，從而判斷該鐵路支架是否具備預(yù)期的施工效果。

3.1.2? ?確定監(jiān)測(cè)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容為：一是鐵路支架截面在荷載下的應(yīng)力變化，二是鐵路支架截面在荷載下的撓度。

3.1.3? ?載荷分級(jí)

在施加壓力時(shí)，需要對(duì)荷載進(jìn)行分級(jí)。根據(jù)施工圖紙，其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)需要與預(yù)壓段的支架自重、支架模版自重相符，且質(zhì)量誤差不超過(guò)同級(jí)荷載的5%。不同分級(jí)荷載的加載值如表1所示。

3.1.4? ?組建測(cè)試組

為保證上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛘＿M(jìn)行，需要組建測(cè)試組，對(duì)荷載加載之前的各項(xiàng)工作進(jìn)行準(zhǔn)備，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中避免沖突與矛盾，保證實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚍€(wěn)步進(jìn)行。

測(cè)試組包括加載組、測(cè)量組和檢查組，加載組主要用于指揮鐵路支架上方的沙袋吊裝工作，并實(shí)時(shí)登記每一個(gè)沙袋的質(zhì)量。測(cè)量組則需要使用全站儀，與加載組相互配合，獲取撓度數(shù)據(jù)與應(yīng)力變化數(shù)據(jù)。檢查組需要對(duì)加載過(guò)程中的鐵路支架外型進(jìn)行檢查，一旦發(fā)生彎曲變形，立即記錄時(shí)間。

3.1.5? ?布置測(cè)點(diǎn)

在鐵路支架上，記錄并布置測(cè)點(diǎn)。沿監(jiān)測(cè)斷面，將左側(cè)端點(diǎn)、左側(cè)1/4點(diǎn)、左側(cè)1/2點(diǎn)、左側(cè)3/4點(diǎn)、右側(cè)端點(diǎn)5個(gè)部位作為觀測(cè)點(diǎn)，使其呈對(duì)稱布置。在荷載開(kāi)始前，記錄5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的初始值，之后每隔1h記錄以此數(shù)據(jù)，支架卸載6h后對(duì)每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)再次記錄數(shù)據(jù)。

3.2? ?撓度數(shù)據(jù)分析

上述觀測(cè)點(diǎn)為對(duì)稱格式，因此在5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)部位，可以直接選擇其中一側(cè)的3個(gè)點(diǎn)位作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。使用精密的水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)試，如果其中一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)不適合使用水準(zhǔn)儀，則換成全站儀進(jìn)行測(cè)試。

左側(cè)端點(diǎn)撓度如表2所示。從表2可以看出，在左側(cè)端點(diǎn)處，在一級(jí)荷載條件下，12h內(nèi)的撓度均小于3.45mm，二級(jí)荷載、三級(jí)荷載以及四級(jí)荷載相距一級(jí)荷載有一定程度的提高，但是均不超過(guò)10mm。當(dāng)卸載6h后，撓度大幅度回復(fù)，達(dá)到2.95mm。

左側(cè)1/4點(diǎn)撓度如表3所示。從表3可以看出，在左側(cè)1/4的檢測(cè)點(diǎn)處，一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)荷載在12h時(shí)的撓度分別為4.95mm、6.76mm、18.91mm、31.46mm。相聚左側(cè)端點(diǎn)的撓度明顯增大，但是當(dāng)卸載6h后，撓度有回復(fù)到約一級(jí)荷載處。

左側(cè)1/2點(diǎn)撓度如表4所示。從表4可以看出，在左側(cè)1/2端點(diǎn)處，四個(gè)等級(jí)的荷載在12h時(shí)的撓度分別為6.85mm、12.52mm、45.56mm、84.34mm，當(dāng)卸載6h后，撓度回復(fù)到13.16mm。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)可知，荷載等級(jí)的提高，會(huì)導(dǎo)致?lián)隙蕊@著提高，而距離支架中間處越近，撓度越大，與端點(diǎn)部位越接近，撓度越小。但是當(dāng)卸載荷載以后，撓度會(huì)回復(fù)到相對(duì)較理想的狀態(tài)。

3.3? ?應(yīng)力變化數(shù)據(jù)分析

獲取上述3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)處不同荷載等級(jí)下的應(yīng)力變化值，得到不同荷載作用下應(yīng)變值如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著荷載等級(jí)的增加，3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的應(yīng)力值發(fā)生了明顯的變化。當(dāng)卸載一段時(shí)間后，應(yīng)力值就會(huì)迅速滑落，但是不會(huì)歸零。其中端點(diǎn)部位的應(yīng)力變化幅度明顯小于中間部位，越接近中點(diǎn)處，應(yīng)變值越大。

4? ?結(jié)束語(yǔ)

為保證鐵路支架的施工安全與施工質(zhì)量，本文設(shè)計(jì)不良地質(zhì)條件下鐵路支架現(xiàn)澆施工技術(shù)。結(jié)合實(shí)際工程，設(shè)計(jì)鐵路支架現(xiàn)澆施工的基本流程，在底板的輔助下，安置組合鋼內(nèi)模，將鋼筋與底板聯(lián)系在一起，在固定的配合比下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，分別拆除內(nèi)膜與側(cè)膜。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在荷載作用下，支架中間部位受力最大，但是當(dāng)荷載消失后，鐵路支架又會(huì)逐漸恢復(fù)，其承載力水平達(dá)到了預(yù)期水準(zhǔn)。在下一步的研究中，可以繼續(xù)獲取安全性更高的支架施工方法，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一套支架監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在無(wú)線檢測(cè)技術(shù)的支持下，將其與手機(jī)、電腦相連，以保證施工安全與鐵路使用安全。

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