新建榆横铁路煤化工专用线DK39+788.5（1—16m）箱形桥施工

罗华东

摘 要：文章就榆横铁路煤化工专用线DK39+788.5箱型框架涵施工，详细阐述沙漠大型框架涵施工步骤、方法，为沙漠桥涵施工提供部分经验。

关键词：沙漠；箱型桥；施工

1 工程概况

1.1 工程简介

新建榆横铁路煤化工专用线位于毛乌素沙漠在DK39+788.5与付鲍路90°相交，设1-16m箱形桥；该桥长18.16m，宽16m。周边地形以半固定沙丘为主，地形起伏，出露地层主要为第四系全新统风积细沙；细砂分布于地表，厚度大于6m，地下水主要为第四系孔隙潜水，分布于砂类土层中，地下水位埋深约3～8m。

1.2 主要施工管理人员及机具设备表

1.2.1 组织机构

为加强现场管理，项目经理部成立以项目经理为首，下设物资部、安质部、财物部、施工技术部、计合部、试验室、征拆部等组成现场管理机构。

1.2.2 现场主要施工管理人员

现场主要管理人员见“现场主要管理人员表”。

现场主要管理人员表

1.2.3主要机具设备表

现场主要机具设备见“主要机具设备表”

2 施工方法及施工工艺

2.1 施工总体方案

在DK39+788.5箱形桥施工前，对既有付鲍路进行便道改移，设置减速带、安全提示标志，交通管制，便于车辆通行；箱形桥基坑采用人工配合机械开挖。人工支模和绑扎钢筋，混凝土由拌和站供应，混凝土运输车运输，采用混凝土泵车浇筑，机械震捣。用整体性模板或胶木模板浇筑顶板及边墙模板的支撑，并通过竖向槽钢、对拉钢筋及底板预埋钢筋构成支撑体系。箱身混凝土分三次进行施工，先浇筑底板，施工缝设置在倒角上部少于50cm的位置；当底板混凝土强度达到设计强度的70%后再浇筑边墙，浇筑至倒角下不少于50cm的位置，最后浇筑顶板混凝土。顶板混凝土强度达到设计要求后，拆除支撑设施，恢复付鲍路通行。

2.2 施工程序及工艺流程

施工程序为：施工准备→基坑开挖→基底处理（1：2砂石换填）→基础垫层施工→浇筑涵身及翼墙基础混凝土→绑扎底板及侧墙钢筋、立涵身外侧模板→浇筑涵身底板混凝土→立内侧模板→绑扎侧墙、顶板钢筋→立外侧模板→浇筑涵身侧墙及顶板混凝土→绑扎翼墙钢筋→立翼墙模板→浇筑翼墙混凝土→防水层施工→基坑回填→附属工程施工→順接付鲍路→场地清理等。

2.3 施工工艺及施工方法（图1）

2.3.1施工准备

（1）技术准备。a.施工前，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，领会施工图纸设计意图。学习相关施工技术指南和验收标准。b.熟悉钢筋制作安装规范要求，计算钢筋数量，绘制钢筋加工安装大样图。c.根据施工图纸和工程结构形式、荷载大小验算模板受力，模板安装按规范要求安装，确保模板工程的安全性。d.对施工作业人员进行技术交底。e.按设计要求，确定出混凝土配合比。f.编制箱形桥施工方案。

（2）现场调查。根据设计资料及已放设的箱形桥中线，结合现场实际地形、地质情况对其位置、方向、长度、出入口高程以及道路的连接等进行认真核实。结合现场实际情况和施工规范，决定基坑开挖支护方案。

（3）场地准备。a.施工便道。本桥上跨一级公路付鲍路，施工时对施工段付鲍路进行同等级改移临时便道用以车辆通行，同时利用付鲍路作为施工临时便道可满足施工要求。对付鲍路进行同等级改移时，在施工地段前后100m处设置安全警示标识标牌、每20m设置一减速带，便于车辆通行。b.临时用电。本工程临时用电主要是小型机具及照明用电。施工时用自备2台250千瓦发电机供电。

（4）物资准备。a.消耗材料：根据设计和有关施工要求选定该桥施工所需混凝土、片石、钢筋、防水卷材、止水带等材料的品种和规格，并按设计和有关规范取样进行原材检验，经检验合格的原材由项目部材料管理人员根据工程进展需要，分期送往施工现场。b.周转材料：根据采用的施工方法，合理选用模板、钢管、方木等材料。

2.3.2 基坑开挖

DK39+788.5位于毛乌素砂地，地下水埋深为3～8m，设计箱形桥基础深2m，1：2砂石基础换填深2m，设计总开挖深度4m，采用人工配合机械1：1放坡开挖；为防止基坑坍塌，开挖时对基坑采取必要的井点降水处理。

施工时注意事项：

（1）用人工配合挖掘机开挖，基坑放坡坡率为1：1，根据现场开挖情况，及时调整边坡坡率，确保基坑开挖的稳定。挖掘机开挖至地下3m时视地下水量决定是否采用井点降水措施，确保基坑稳定，避免坍塌。（2）基坑开挖前基坑顶面做好地面排水设施，在基坑四周设截水沟，以防雨水倒灌流入基坑。（3）基坑开挖时，不得采用局部开挖深坑及从底层向四周掏土。（4）基坑顶有动载时，坑口边缘与施工便道间的安全距离应根据基坑深度、坡度、地质和水文条件及动载大小等情况确定，且不应小于10m。（5）基坑开挖时，应观测坡面稳定情况。当发现坑沿顶面出现裂缝、坑壁松塌或遇涌水时，应立即停止施工，加固处理后，方可继续施工。（6）基坑开挖完后对基坑四周用栅栏或建筑板材进行围档防护。

2.3.3 地基处理

DK39+788.5箱形桥设计采用1：2砂石换填进行地基处理；地基处理时对基坑底进行整平处理，换填砂石采用拌合场机械拌合，车辆运输至施工现场，分层摊铺，采用小型机具进行碾压，碾压完后进行地基承载理试验，确保地基承载理达到设计要求150Ka，方可以进行下道程序施工。

2.3.4 基础施工

基坑检验合格后，立即进行基础混凝土的施工。按设计图纸用全站仪测放出基础的细部尺寸，基础底部按设计要求布设钢筋网片。报验合格后，安装钢模板；模板支撑采用钢管与方木支撑，同时采用钢筋对拉，确保模板安装稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与混凝土的接触面必须平整、清理干净并涂刷隔离剂。浇筑混凝土前，对模板位置、尺寸、支撑、板缝等进行全面检查，模板内的积水和杂物应清理干净。

采用C30混凝土由拌和站集中搅拌，混凝土罐车运输至现场，通过混凝土泵车将混凝土输送模内。混凝土入模采用平铺法，分两层浇筑至基础顶设计高程，在浇筑混凝土过程中，不得随意留置施工缝，应一次浇筑完成。采用40型振捣棒振捣密实，并防止过振、漏振。振捣密实的标志就是表面基本不再下沉，气泡不持续涌出、泛浆，表面平坦。

混凝土浇筑完毕后，襟边宽度范围内采取二次压光工艺收光，第一次用木抹子压实抹平，在混凝土初凝前用铁抹子二次收面、压光。箱身底板范围内采取拉磨处理。混凝土初凝后覆盖一层土工布洒水保湿养护。

2.3.5 箱身施工

本箱形桥箱身采用满堂支架现场浇筑：第一次浇筑底板混凝土及边墙倒角以上0.5m；第二次浇筑边墙、顶板混凝土。

（1）底板施工。在已打好基础混凝土的平面上，进行放样，确定好底板边线位置，将底板范围内混凝土顶面凿毛并冲洗干净，将钢筋加工场已加工好的钢筋拉到工地绑扎，然后立模加固。底板侧面及倒角部分模板均采用竹胶板组拼。底板浇筑前将侧墙上部竖向主筋提前绑扎预埋好，以便下一步施工侧墙上部时方便施工。底板浇筑时注意沉降缝位置预埋橡胶止水带，具体见本方案关于沉降缝施工部分内容。

（2）边墙顶板施工。底板混凝土达到设计强度的70%后，方可搭设支架、立模、绑扎钢筋、一次性浇筑边墙及顶板混凝土。

（3）钢筋施工。钢筋在钢筋加工场集中加工，平板车运到现场，精确放样定位后，现场绑扎成型。

a.钢筋加工

原材经试验检测合格后严格按照图纸加工，不论是钢筋原材，还是加工成型的成品都必须将钢筋表面的油渍、漆污、铁锈清除干净，按照不同的钢筋编号进行分类存放，并对现场所有存放钢筋进行下垫上盖。钢筋加工配料时，准确计算钢筋长度，减少钢筋的断头废料和焊接量。接头用搭接焊，焊缝长度和质量要符合设计和规范要求。

b.钢筋安装

绑扎钢筋前，先在基础上将箱身中心线、箱形桥轮廓线用墨线弹出。在轮廓线内放出主筋位置，按图纸所示位置，准确绑扎钢筋。为保证钢筋位置准确和施工人员的安全，边墙钢筋须搭脚手架进行固定。

箱身顶板上部主筋要增设马凳筋支撑，确保底板浇注混凝土时钢筋不变形。拐角及支撑筋要求用点焊连接，以保持钢筋整体性。

钢筋实行梅花点绑扎，数量、间距等要符合设计要求。钢筋通过混凝土垫块来保证钢筋的保护层，垫块强度不低于实体混凝土强度，数量不少于4个/m2。

箱身顶板注意预埋防护墙、竖墙、桥面与轨道连接钢筋，并按设计设置接地系统。

（4）模板及支架施工

a.支架杆件验收

对进场的支架进行验收，验收合格后方可使用。钢管规格为Φ48×3.5mm，钢管壁厚不得小于3.5-0.025mm。对不合格严重锈蚀、弯曲、开裂等不合格的杆件不得使用。

b.支架布局

扣件式钢管支架体系由Φ48×3.5mm钢管、可调节顶（底）托、I12.6工字钢横向分配梁、10cm×10cm方木纵向分配梁组成。

立杆纵向间距均为0.6m，横向间距为0.6m，步距上下层为0.6m，其余为1.2m。立杆底部支立在底托上，顶部通过安装可调节顶托来调节尺寸。

c.剪刀撑

間距：沿线路纵向（架子横向）和线路横向（架子纵向）每5排～7排设一道剪刀撑。

剪刀撑与交叉杆件交角：45度～60度。

每道剪刀撑覆盖面积不得超过5～7排（斜杆长度最多用两根架杆相连，连接处长度不少于1m，每接头不少于三个扣件，布置在两端和中间）。沿高度分节、沿纵向分列布置。上下左右剪刀撑首尾相连。剪刀撑杆件和杆件的交点必须用扣件扣紧。

顶底托调节丝扣外露长度不大于150mm。

剪刀撑应高出地面5～10cm。

d.纵横梁布置

在顶托上横桥向布设I12.6的工字钢作为分配梁，其上纵桥向布置间距30cm的10×10cm的方木，作为底板下背肋。

e.模板

模板系统由外模、内模、底模、端模等组成。箱形桥边墙内、外模采用大块平面钢模板，钢模板尺寸为1×1.5m，钢模板设置Φ14拉杆孔，顶板、上下倒角模板、端模板均采用高强度1.5cm厚大块竹胶板。内外模板间采用Φ14的拉杆进行连接，拉杆间距按水平0.5m，竖向0.5m布置。在钢模板外拉杆孔位置，并排两道水平钢管作为勒板，拉杆两端各使用两个山型卡和螺帽扣紧勒板钢管。

图2 钢管支架、模板加固横断面图

满堂支架受力检算：

荷载分析：

钢筋混凝土梁重力：按1.5倍安全系数考虑，按1m高混凝土计算，每立方米混凝土重24kN。

P1=24×1×1.5=36kN/m2。

模板荷载：侧模下模板荷载最大，钢模板按120kg/m2，竹胶板取24.99kN/m3。

P2=2.76*120*10/1.7/1000+0.015*24.99=2.32kN/m2

纵梁重量：木材密度取8.33kN/m3

P3=10×10-2×10×10-2×26×8.33/10=0.216kN/m2

横梁重量：I12.6的工字钢14.223kg/m

P4=14.223×16×17×10/（16×10）÷1000=0.24 kN/m2

设备及人工荷载：P5=300kg/m2=3.0kN/m2

砼浇注冲击及振捣荷载：P6=600kg/m2=6kN/m2

支架重量：按布置图图示

P7=〔10÷0.6×6×16+27×5.5+8×6.57×10÷0.6〕×3.84×10÷1000÷16÷10=0.629kN/m2

Φ48×3.5mm钢管密度：3.84kg/m

梁底纵梁检算（10×10cm方木）：

W=■=10×102/6=166.6cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=■=（47.536×0.62）×1000/8/166.6

=1.28MPa<[σ]=10MPa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=0.445MPa< [τ] =2MPa（参考一般木质）强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=5×103 MPa； I=bh3/12=833.3cm4

fmax=5qL4/384EI=0.4mm<[f]=1.5mm（[f]=L/400）刚度满足要求。

横梁检算（I12.6的工字钢）：

W=■=7.4×12.62/6=195cm3

由梁正应力计算公式得：

σ=■=（47.536×0.62）×1000/8/562.5

=1.28MPa<[σ]=10MPa强度满足要求；

由矩形梁弯曲剪应力计算公式得：

τ=3Q/2A=0.445MPa<[τ]=2MPa（参考一般木质）强度满足要求；

由矩形简支梁挠度计算公式得：

E=2.1×103MPa； I=bh3/12=1233.5cm4

fmax=5qL4/384EI=0.6mm<[f]=1.5mm（[f]=L/400）刚度满足要求。

立杆检算：

脚手管（？准48×3.5）立杆的纵向间距为0.6m，横向间距为0.6m，故以底板下的间距为0.6m×0.6m立杆作为受力验算杆件。

强度计算的最不利的荷载通常有a.模板、支架自重。b.新浇筑砼、钢筋砼或其他圬工结构物的重力。c.施工人员和施工材料，机具行走运输堆放的荷载d.振捣砼时产生的荷载。e.其他可能产生的荷载。将上述荷载按不同的分项系数予以组合。当结构重力产生的效应与可变荷载产生的效应同号时，恒载分项系数为1.2，基本可变荷载为1.4，

即Sd（rgG；rqΣQ）=1.2SG+1.4SQ=59.88kN/m2

已知钢管？准48×3.5mm A=478.31mm2

σ=N/An=125（N/mm2）≤f=210（N/mm2）满足上述检算要求。

详细放出底板中线及边线，认真检查基底平面尺寸及位置，精确测定底板高程。复查模板安装情况，保证轴线位置在5mm之内，相邻两板面高低差不超过2mm。经质检工程师和监理工程师核对基底尺寸、标高等满足设计规范要求并签字后，方可绑扎底板钢筋， 底板钢筋在钢筋加工厂统一加工。

底板采用人工绑扎钢筋，人工配合吊车安装模板，拌合站供应混凝土，混凝土运输车运输，机械振捣。浇注标高为边墙下梗肋顶部（包括下梗肋）。当底板混凝土强度达到设计强度的70%后，重新对箱身竖墙进行测量放样，将接茬表面凿毛，对浮浆、浮渣进行清除，并用清水冲洗干净。

人工安装加固模板、绑扎侧墙及顶板钢筋，钢筋连接采用绑扎连接和对焊相结合，再安装加固边墙外模板，经监理同意后先浇注边墙混凝土，边墙混凝土浇注完以后就可以进行满堂支架的搭设，顶板底模的铺设。底模铺设后重新进行测量放线，以控制顶板的底面高程。标高满足设计要求后就可以进行顶板钢筋的帮扎。钢筋帮扎经监理检查合格后就可以进行顶板混凝土的澆注。浇注顺序同底板，控制浇注速度及顺序，避免出现施工冷缝。钢筋制作安装时可搭设钢管支架，采用“木模夹具法”控制主筋位置及间距，顶板钢筋在顶板底模拼接完成后人工进行绑扎。钢筋安装时严格控制钢筋保护层厚度，钢筋交叉点绑扎成梅花型，箍筋与主筋垂直。

混凝土使用的原材料，必须经试验室取样检查合格后方可使用。拌合站严格按照配合比施工，控制好混凝土的坍落度及和易性，混凝土运输车运输，混凝土泵车浇注。混凝土浇筑宜分层摊铺，厚度控制在30cm左右，分层振捣密实。

混凝土浇注后，结构混凝土表面水分蒸发量大，易产生收缩温差裂缝，根据气候条件，对所浇注混凝土用土工布或塑料布覆盖并派专人洒水养护，养护时间不得少于14天。在顶板混凝土强度达到100%后，方可拆除底模及支架；边墙模板的拆除应能满足拆模时其表面及棱角不因拆模而受损坏。

边墙的施工缝不应设在同一水平线上，施工缝必须按有关规定严格处理。浇筑混凝土时应防止内外层主钢筋的变形并确保内外主筋的间距。

（5）翼墙、出入口及附属工程施工

依照图纸尺寸、形状及材料要求进行翼墙、锥体护坡、铺砌、垂裙、帽石施工，端翼墙帽石现场支模浇注，锥坡、检查梯施工时注意浆砌质量，避免涵洞出入口日后出现冲刷病害。施工完毕后要进行与原沟原路的顺接。

（6）沉降缝施工

a.沉降缝内设2cm厚的沥青木板，外设甲种防水层，要求沉降缝上下垂直，宽窄一致。b.沉降缝处设计为MG-1型橡胶止水带，出入口翼墙与箱身间沉降缝内也按设计要求安装橡胶止水带，并在混凝土浇注后塞M10水泥砂浆深15cm，中间如有空隙可填塞黏土。c.沉降缝所用MG-1型橡胶止水带，尽量减少接头，如有接头采用专用胶对接，接头应连接牢固，密不透水。接头宜设在沉降缝的水平部位，不得设在沉降缝的转角处。

（7）防水层铺设

a.设计的防水材料为RWB-801型防水卷材，要求混凝土表面清洁干燥、平滑，认真清理框架外表面，铺设前先在混凝土表面上均匀涂刷一层底漆，保证防水层和混凝土表面之间可以良好的粘接。防水卷材生产尺寸为1.0m×10.0m，现场施工如需搭接，则搭接宽度不得小于10cm，搭接顺序为从上而下，不得反压。接缝焊接牢固，用封口胶封堵密实，以防进水。b.防水层施工应避开下雨、大风等不良天气。防水层铺好后，尽早施工保护层，防止风吹日晒使防水层开裂。

3 结束语

在施工过程中建立建全安全质量管理制度和措施，文明施工，确保施工质量、施工安全，尤其是沙漠桥涵基础处理和水土保持等关键部位施工是沙漠桥涵施工质量的保证。通过对DK39+788.5（1-16m）箱形桥施工的简单阐述说明沙漠桥涵施工的步骤及施工方法。