高速铁路框架桥涵的施工技术

摘 要 ： 在各新建铁路中高速铁路框架桥被越来越多的应用,结合工程实例,本文介绍了框架桥涵施工技术要点,对关键性技术的控制进行了分析.

Abstract： High speed frame bridge is being increasingly used into the newly built railways. This article introduces the technical essentials of bridge and culvert construction based on engineering project, and analyzes the key technique control.

关 键 词 ： 高铁；框架桥涵；施工技术

Key words： high speed railway；frame bridge and culvert；construction technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0115-02

0 引言

解决道路交叉问题的适用方式之一是框架桥涵,一般针对特殊地质的特点,采用框架结构形式,由于一般所处的地基环境情况复杂,施工难度相当大,桥涵基坑开挖深度较深,为保证施工质量的安全可靠,必须加强质量控制,要提高施工工艺的技术,严格质量检测.

1.工程实例

1.1 工程概况 某铁路客运专线沿线地质结构复杂,土层以压缩性高、透水性和抗剪强度差且具有触变性的软土为主,工程施工很容易扰动软土结构强度,甚至使其具有流动性.基于对地质构造的分析,本桥涵拟用框架结构形式来开展施工建设.根据设计要求,桥涵基坑开挖4～9米深,但复杂的地质构造使基坑开挖面临诸多难题.基于此,项目经理部会同设计、施工等部门,针对地质结构特点编制了一套科学的施工方案及配套的保护措施,其设计施工的合理性通过了实践验证,也总结了一系列成功的施工经验,希望能为以后的类似工程施工提供借鉴.

1.2 框架桥涵施工技术要点

1.2.1 承台桩基础施工 本区段框架桥涵施工基于复杂的地质结构特点及造价控制原则,承台基础为打入高强预应力管桩基础.

根据地质构造特点,依据框架承台基础设计的管桩长度、规格、承载力要求,本桥涵施工借助DD-45型柴油锤打桩机开展施工建设.对管桩垂直度的控制是管桩施工首要考虑的因素.在沉桩阶段,必须用互成直角的两台经纬仪对管桩垂直度进行实时观测,尤其要严格控制第一节管桩的垂直度,尽量将误差控制在0.5%以内,而且上一节管桩与下一节管桩中心线偏差不超过10mm,管桩接桩采用桩端板焊接法,节点弯曲矢量不大于1‰桩长；将楔形铁片垫在上、下节管桩的接洽处,然后通过二氧化碳气体保护焊或电弧焊焊接牢固,再清理干净接洽处的法兰盘表面.分三层对称环缝焊接在坡口槽周围,此处必须指派3个焊工同时对称施焊,确保每层焊缝接洽牢固,以免焊接变形.施焊时,焊缝要宽于10mm,高于8mm,并参照二级焊缝要求处理焊缝外观.焊好后待焊缝自然冷却10分钟再继续沉桩,切忌直接用水冷却.

结合控制标高与控制贯入度来设定收锤标准.要根据桩长、标高对摩擦桩进行控制,以控制桩端设计标高为主,贯入度控制为辅,桩端位于一般土层的端承摩擦桩.桩端达到坚硬、硬塑的黏性土及中密以上风化岩、砂土、碎石类土、粉土时,要严格控制贯入度,同时注意桩端标高是否符合设计要求.打桩过程中,现场人员必须详尽记录接桩、施焊、打桩（包括每打入1米的锤击数、最后10击的平均贯入度、最后1米的锤击数以及全桩总的锤击数等）等工序的作业时间,以便科学安排下一环节的施工活动.

1.2.2 基坑开挖 在基坑施工中,为避免过多的占用施工场地,施工部门基于软土结构的特点,对施工红线内的场地进行科学部署后决定采用两种基坑支护方案：

①深度不足5米的陆上基坑采用H型工字钢桩墙支护与放坡联合支护方案；②深7～9米的水塘或小河内的框架桥承台基础,则先填土筑岛,然后采用施工钢板桩围堰的支护方案.

型钢桩墙结构是开挖基坑前沿基坑边缘施工成排的H型工字钢,随着基坑开挖深度的增加,在放坡的同时下压H型工字钢,下压到工字钢长度的三分之一处即可.与便道一侧相邻的基坑要借助钢索对拉H型工字钢桩墙,便道铺架上旱桥,确保人员和施工车辆顺利通行.放坡实际是为减少H型工字钢桩墙结构侧壁所承载的土压力,以免四周的土压力超过桩墙结构承载能力而破坏承台施工秩序.在现场环境对支护结构水平位移要求较为宽松且较浅的基坑开挖施工中,可采用这套支护方案.

采用质轻、锁口紧密、封闭渗水、高强度的钢板桩围堰支护方案开展水塘及小河内的框架桥承台基础深基坑开挖施工无疑是当前施工技术水平下最优支护方案,而且钢板桩拆装方便,大大节约了施工准备时间.钢板桩围堰基坑支护施工与基坑土方开挖按“先支撑后开挖,分层支撑分层开挖”的原则进行.

1.2.3 模板及支架安装 模板的制作安装质量是关键,以保证框架混凝土外观质量美观.因为混凝土的光洁度、平整度、色差度都与模板直接相关.钢模板的刚度和强度应符合承载力要求.开工前先修正翘曲变形的钢模板,彻底清理后打磨抛光,并将脱模剂均匀涂抹在模板便面.用于支护的钢模板均为大平面、单块组合的模板；用高质量的竹胶合板作大跨度框架桥的顶板,用定型钢模对桥涵上下倒角（梗肋）施作.现阶段,施工单位通常用橡胶条、海绵胶条压在模板接缝部位来密封接缝,用腻子或玻璃胶密封处理细小的接缝.施工中,应结合模板、混凝土的荷载及支撑体系的刚度来布设模板支架结构,准确计算出模板内外受力情况后再设计模板支撑体系.框架桥涵顶板项目支架平面间距是70cm×70cm,借助满堂钢管支架开展支护施工.用外套PVC管的对称螺栓设计墙身两侧模板拉杆,单块模板拉杆孔设计相对平直.注意要尽可能采用整根杆件,采用槽钢、双排钢管、矩形楞木作支撑模板的水平钢楞,但要错开接头.支架立杆与斜撑下的承力面要平整垫实,且具有足够的承载力.同时还要将水平撑和剪力撑布设在立杆受力大高度方向上,以提高支架受力的稳定性. 1.2.4 混凝土施工工艺 整个框架分三次浇筑成型,即分小桥混凝土分底板（含下梗肋）、边（中）墙身和顶板（含上梗肋）三次浇筑,项目施工管段所有框架桥涵都采用明挖基础现浇.浇筑框架身底板（包括下梗肋）时,预埋边（中）墙身钢筋.当框架底板混凝土强度超过设计强度的一半以上即绑扎边（中）墙身钢筋,并对边（中）身混凝土进行浇筑；将拉模螺栓提前埋设在框架边墙内,为确保支撑体系受力稳定,当边墙混凝土强度超出设计强度的70%后再搭设顶板模板支架.而框架涵洞采用的是孔径与尺寸都较小的框架结构,浇筑过程中要按照“底板（包括下梗肋）→墙身→顶板”的次序分两次浇筑成型.

当混凝土自由倾落高度在2米以上时,应借助溜槽、串筒等下料,以防混凝土离析.有两种布料方案,一是按中部向两端对称的顺序布料,二是由一端向另一端布料.为了使浇筑成型的混凝土呈斜面层次、全断面推进浇筑,铺料时一定要分层、分段.也可以由下至上分层浇筑.在振捣环节,对浇筑层厚度与振捣间距的控制是重点,为保证上下层紧密结合,振捣新的一层,振动棒插入深度应控制在5～10 厘米,注意振捣均匀、密实,切忌漏振、欠振或过振.

1.2.5 拆模与养生 拆模时应综合考虑拆模时间、混凝土内外温差条件等诸多因素,以免破坏混凝成型.该桥涵施工采用的是耐久性好的高性能混凝土原料,按设计要求,混凝土浇筑后至少经过为期6天的养护才可拆模,顶板拆模必须在充分养护后混凝土强度完全符合设计要求后方可拆模.为防止裂缝产生,提高混凝土的后期强度和耐久性,混凝土浇筑成型后应立即用土工布覆盖洒水养护.框架桥涵可以按照自然养护要求洒水养护,实时关注混凝土表面干湿状况,合理控制洒水量,以免构件因脱水而产生早期裂缝.拆模后,为利用混凝土自身水化热蒸汽进行养护,先用土工布包裹墙面,再用塑料薄膜封包.

2.施工中的安全要求

2.1 基坑无支护开挖 基坑开挖施工现场如果处于繁华的街道、交通要塞等人口密集地区,那么施工时宜推行封闭管理,基坑边必须打设防护栏,夜间设置醒目的安全标志灯,以提醒路人注意安全.施工人员之间要保持5米以上的纵向间距,2m以上的横向间距,且人、机要保持安全的距离；严格按施工要求放坡、堆土,机械的轮胎、履带至少距坑顶边缘1.5米,以免破坏边坡.在土方开挖的过程中,基于线路安全的考虑,架空输电线路与挖掘机之间的距离不宜太近.现场施工机械一律由专人指挥、专人操作,且由专人养护保管.

土方开挖的顺序应该是自上而下的.开挖过程中,如发现土体不稳,应停止施工,尽快指挥人、机安全撤离,以免因塌方造成人身伤害；如遇暴雨、河道涨水等情况而无法保证安全施工时,应立即叫停施工,直至确定外部环境安全后再继续施工.

2.2 涵身混凝土灌注施工 搅拌机应设专用开关箱,并应装有漏电保护器.拌和混合料前,应提前启动搅拌机等相关设备,使其空载运转排查故障,确保机械稳定运行后才允许开机操作.严禁将铁锹等工具伸入运行中的搅拌机进行拌和,待搅拌机停止作业后再进罐扒混凝土.

使用井架提升时,应设制动安全装置,升降应有明确信号.用手推车运输混凝土时,装料适量即可,不宜过满,要有序推车,卸车要设置挡车措施,严禁猛力撒把,以保护人员安全.用吊斗灌注混凝土的过程中,必须指派专人现场指挥吊斗升降.手推车要平稳的停放于提升台上,车轮前后要挡牢.确认斗下无人后落斗,落斗时禁止推车人员身倚栏杆推动吊斗.振动器不能挂在钢筋上,湿手不能接触电源开关.灌注混凝土前,工程人员先穿戴绝缘设备启动振动器试运行,使用溜槽灌注混凝土时,不准站在溜槽帮上操作,必要时应设临时支架.

2.3 涵洞模板制作安装 高空作业时,严禁在模板或脚手板上放置连接件,正确的放置地点是工具袋或箱盒内,随手用的扳手等工具若不系挂于身上就置于工具袋里,严防工具掉落砸伤下面的人员.现场设专人负责指挥支架与模板的拆装工作,架设在组合钢模板上的电线以及在用的电动工具,应采36V的低压电源或采取其他有效的安全措施.安装边墙及盖板模板时,应随时支撑固定,防止倾覆.拆装组合钢模板的过程中,设专人在上下接应,严禁在脚手架上放置待装或已拆的钢模板,所有模板材料一律不得抛掷踩撞,如果中途歇工,应提前固定好活动部件.安装预组装成片模板时,要在装模的同时校正模板位置,并装设配套的连接件,加设临时支撑等固定装置.

3.结束语

通过工程实践,必须严格施工技术,框架桥涵混凝土的外观质量整体上才能得到较好的控制,达到了线形美观、颜色均匀一致的目的.并保证施工安全,及既有线的行车安全,由于施工环境条件具有多变性,要根据实际情况,积累成功的施工经验,以便在类似的工程中加以运用.