马丽东
(中铁十八局第四工程有限公司,天津 300350)
随着铁路建设事业的发展,出现越来越多的铁路涵洞。东乌至包西铁路联络线DK128+100处既有涵洞,与包西铁路正交。单孔涵洞尺寸为2 m×2.5 m(净宽×净高),上行线侧涵顶距包西铁路轨底垂直距离3.6 m,下行线侧涵顶距包西铁路轨底垂直距离5.85 m。拟双侧接长,上行线侧接长18.12 m,下行线侧接长12.56 m,采用先打钢管桩注浆防护,然后原位开挖沟槽,施工方式为钢筋混凝土结构[1]。
DK128+100正交接长框架涵洞,尺寸2 m ×2.5 m(净宽×净高),用于排洪,框架涵接长长度为30.68 m,采用双侧接长,上行线侧接长18.12 m,下行线侧接长12.56 m。施工前进行108 mm钢管桩防护,基底以下设0.6~1.6 m厚级配碎石垫层。涵身基础采用C30混凝土,涵身采用C30钢筋混凝土,截面尺寸(见图1)。
图1 涵洞断面尺寸图
施工工艺流程如下:测量放样→插入钢管桩防护→开挖基坑→填筑碎石垫层→测量放样基础四角及边线→支立基础模板→浇筑基础混凝土→测量放样底板四角及边线→绑扎底板钢筋→支立底板模板→浇筑底板混凝土→搭设脚手架→安装顶板模板→安装侧墙内模板→绑扎侧墙墙身钢筋→安装侧墙外摸板→安装顶板模板→绑扎顶板钢筋→浇筑顶板、侧墙墙身混凝土→拆除模板→防水层施工→涵口附属工程施工[2]。
施工工艺流程(见图2)。
图2 框架涵现浇施工工艺流程图
2.2.1 施工准备
(1)根据相关施工图纸和文件及施工调查结果,首先进行涵洞位置的施工放样,测定涵位基坑轴线、方向、高程、开挖边线等。
(2)按地质水文资料,结合现场情况,决定开挖坡度和支护方案、开挖范围和防排水及安全防护措施,防排水和安全防护措施需提前做好[3]。
(3)做好文明施工,水保环保各项准备工作。按有关规定及时将多余土方运至弃渣场。
2.2.2 基础施工
2.2.2.1 基坑开挖
基坑采用人工配合挖掘机放坡开挖,根据设计地质资料施工调查资料确立,采用1∶0.75的坡度。上行线侧接长涵基坑开挖前,应先排除地表积水,基坑开挖的深度为3.5 m,开挖边坡拟采用1∶0.75,开挖至基底以上20 cm时,采用人工清底找平,基底四周挖排水沟,并在基础范围外1 m挖集水井,及时排水,保持基底干燥[4]。基坑开挖完成,需要进行基坑检验, “基础质量检验标准” (见表1)。基坑开挖完成后,及时进行地基钎探,报监理、设计单位复核确认合格后,及时进行基础施工,避免基底长时间暴露而影响地基承载力。
表1 明挖基础质量检验标准
2.2.2.2 基础混凝土施工
(1)基底处理并经检验合格后立即进行混凝土垫层的施工工作。
(2)垫层施作完毕后,再进行施工定位放样,支立基础模板:
①在垫层表面放出涵洞基础4个角点,并弹出墨线。
②测量人员从控制网中的水准点引水准点至涵洞旁边,水准线路布设成闭合线路或附合线路进行检核,现场技术人员依据涵洞旁水准点控制基础高程。
③支立模板之前用水泥砂浆找平,保证模板安装位置准确,并防止浇筑混凝土时底部出现漏浆。
④模板采用1.0 m×1.5 m(长×宽)钢模板拼装,外部用钢管和方木支撑,内部用16 mm拉杆固定。
(3)按照施工图纸及相关规范的要求进行底板钢筋的绑扎安装,钢筋在加工场加工成型后运到现场使用。底板钢筋绑扎时,要将墙身的预埋钢筋绑扎牢固,用双排钢管架支撑,墙身预埋钢筋要定位准确并保证立直。底板下层钢筋采用与基础混凝土强度等级的混凝土垫块支垫底板下层钢筋网,保证底层钢筋的保护层厚度。
(4)混凝土按选定的配合比在集中拌和站拌和后运到现场,由试验室人员检测混凝土塌落度、含气量等指标,合格后开始浇筑并按要求留置试件。底板混凝土浇筑时,技术人员应控制好箱内标高,并及时覆盖薄膜及土工布养护[5]。
2.2.3 涵体钢筋混凝土施工
2.2.3.1 施工工艺
在底板混凝土强度达到规范要求后,测量放样涵身位置,并用墨斗弹出墨线,安装侧墙内模及箱顶模,箱体内模及顶模采用竹胶板,侧模模板竖向背楞采用5 cm×8 cm方木,间距20 cm,双Φ5 cm钢管做横向背楞,间距0.5 m,山型扣及Φ16螺栓拉接,外套Φ20PVC管,间距0.75 cm。箱内搭设满堂支架立杆间距90 cm,横杆间距1.2 m,顶部设顶托丝杆,调整标高后,顺涵身长度方向铺10 cm×10 cm方木,再铺横涵身方向10 cm×10 cm方木间距35 cm,最上层铺1.5 cm厚竹胶板做为顶板底模。
满堂支架搭设完成后,先安装内侧墙身模板及顶板底模,调整位置及标高后固定,之后安装墙身钢筋,检验合格并经监理工程师复检后,安装侧墙外模,并与内侧模板拉接固定牢固,最后安装顶板钢筋,绑扎顶板钢筋严格按照施工图纸施工,上下两层钢筋设立足够架立筋,确保施工中顶层钢筋不发生凹陷变位,底层钢筋下安装混凝土垫块。钢筋绑扎完成后技术员先自检,然后报监理工程师复验,验收合格后方可浇筑混凝土。
浇筑侧墙混凝土时,两侧侧墙应对称浇筑,分层浇筑,每浇筑30 cm高时,人工用振捣棒振捣密实后才能进行下一层浇筑,由于此墙身高于2 m,浇筑时必须设串筒,使混凝土由串筒下灌,防止冲击模板及混凝土离析。灌注到顶板部位后,从一端向另一端连续浇筑、振捣,混凝土一次浇筑完成。浇筑顶板时,技术人员要全程用水准仪控制顶面标高,并及时对混凝土进行二次收面。混凝土浇注完成后,及时覆盖塑料薄膜及土工布进行洒水养护[6]。
混凝土的捣固和养生参照基础部分的施工技术。
2.2.3.2 施工要点
(1)钢筋加工
①原材料进场后按规定进行抽样试验和接头试验。
②钢筋集中在钢筋加工棚内加工成型,运至现场绑扎安装,钢筋加工应严格按照施工图纸及施工规范的要求进行加工。
③钢筋的品种和质量必须符合设计要求和有关标准的规定。
④钢筋表面保持清洁,无污物,无锈蚀。
⑤钢筋采用搭接焊焊接,采用单面搭接焊时,焊缝长度不得小于10 d,采用双面搭接焊,焊缝长度不得<0.5 d,焊缝宽度不得<0.8 d且不小于8 mm,焊缝厚度均不得小于0.3 d且不得小于4 mm。
⑥钢筋弯钩:Ⅰ级钢筋末端弯钩180°,其弯曲直径不小于钢筋直径的2.5倍,钩端留有不小于钢筋直径3倍的直线段,Ⅱ级钢筋末端弯钩90°,其弯曲直径不小于钢筋直径的5倍,钩端留有不小于钢筋直径3倍的直线段。钢筋加工、绑扎允许偏差及检验方法(见表2)。
表2 钢筋加工及绑扎允许偏差及检验方法
⑦钢筋与模板之间用垫块支垫,确保混凝土的保护层满足设计要求。垫块的强度不低于本体混凝土的设计强度,分散布置、相互错开,每平米不少于4块。
(2)模板安装
涵洞侧墙采用钢模拼装,双排钢管连接,采用内拉外撑的方式支撑,顶板及倒角部位铺1 cm厚竹胶板,10 cm×10 cm厚方木作为模板肋板,施工脚手架及满堂支架用Φ48.5 mm,壁厚3.5 mm钢管搭设,纵横向按要求设置剪刀撑,接头部分搭接长度不得小于1 m。
模板加工符合设计截面形式,模板使用前要求人工用角磨机进行打磨除锈处理,然后刷涂脱模剂,支模前将支承部位顶面的模板底座处用水平尺和砂浆找平,以保证模板的垂直度。模板安装允许偏差和检验方法(见表3)。模板安装完成后,接缝处及栏杆孔部位需用泡沫剂进行封堵,保证浇筑混凝土时不漏浆[7]。
表3 模板安装允许偏差和检验方法
(3)混凝土的振捣
混凝土分层浇筑,每层30~40 cm。混凝土一经入模,立即进行全面的振捣,使之形成密实的均匀体,先由一台振动棒进行浇筑振捣,紧随其后由一台振动棒进行复振,避免出现漏振。振捣延续时间以混凝土获得良好的密实度、表面泛浆气泡消失为准,防止漏振、过振。振捣过程中严禁振捣棒触碰钢筋和模板。操作插入式振动棒时宜快插慢拔,振动棒移动距离不得大于振动棒作用半径的1.5倍(移动间距30~50 cm),每点振动时间约20~30 s,混凝土振动棒插入深度以进入前次灌注的混凝土面层下5~10 cm为宜,振捣过程中派专人检查,保证混凝土振捣质量。
(4)模板拆除
①顶板混凝土强度达到规范要求后才能拆除模板支架。
②侧模拆除时的混凝土强度应能保证其表面及棱角不受损伤。
③模板和支架拆除时,应自上而下进行拆除,并派专人进行现场监督,同时模板和支架分开堆放并码放整齐。
2.2.4 施工缝及沉降缝的处理
(1)施工缝的位置应严格按图纸及规范要求设置。
(2)在施工缝处理部位已浇混凝土表面新浇混凝土前,应先在老混凝土面上进行凿毛,凿毛至露出粗骨料为止,然后再用清水冲洗干净。
(3)浇筑前,施工缝宜先铺一层15~20 mm厚同混凝土强度等级的水泥砂浆,以便混凝土结合牢固。
(4)施工缝应加插接茬钢筋,钢筋—般采用Φ16或Φ18,梅花型布置,间距不大于500 mm,锚固长度应符合要求。
(5)涵洞沉降缝端面应竖直、平整,墙身与基础沉降缝不得交错搭压影响沉降。沉降缝应用沥青麻絮进行填塞密实,并不得小于5 cm[8]。
既有涵洞的施工,是很多路桥施工中经常碰到的问题,但同时也是重点难点工程。如何确保施工时对既有线路的影响减少到最低,除了施工准备充足,工期缩到最短外,对原有路基的保护等也十分重要。本施工先打钢管桩注浆防护,然后局部拆除影响涵洞接长的部分翼墙,再开挖沟槽,施工钢筋混凝土结构的方法,值得同类工程施工的借鉴。