铁路桥梁路基隧道建设质量控制与关键工序研究

黄芸

摘要：随着我国铁路运输事业的发展壮大，铁路桥梁路基隧道的施工得到了桥梁建设企业的广泛关注.本文根据以往工作经验，对铁路桥梁路基隧道建设质量控制内容进行了分析和总结，并从隧道支护结构设计、系统构成与技术方案、混凝土振捣三方面，论述了铁路桥梁路基隧道建设的关键工序.

关键词：铁路桥梁;路基隧道;桥梁预应力;自动张拉系统

中图分类号：U213.1  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）05-0105-03

随着信息化技术被引入铁路桥梁路基隧道施工过程中，铁路运输行业呈现了迅猛的发展趋势.铁路的投资数额巨大，且建设周期较长，若不能够规范关键技术的施工流程，极容易导致工期被延误，增加铁路的整体投入成本.基于此，借助于信息化管理平台，基于对铁路桥梁路基隧道关键工序进行的综合分析，探讨铁路桥梁路基隧道的监控方式，具有十分重要的现实意义.

1 铁路桥梁路基隧道建设质量控制

1.1 桥梁预应力梁张拉的质量控制

1.1.1 面临的问题及解决方式

现阶段，我国铁路桥梁主要借助于普通泵站，实现对千斤顶的驱动，进而产生预应力，以人力手动操作形式实现对桥梁的张拉.同时，在测量预应力的过程中，通常由工作人员对液压进行读取，将液压系统与张拉力的换算表作为参考依据，实现对张拉力的计算，并人工对预应力筋的张拉伸长值进行计算和记录，通过参考张拉力和张拉伸长值，实现对桥梁预应力的综合控制.在以往铁路桥梁的施工过程中，单纯依据液压对张拉力进行换算，千斤顶摩擦产生的阻力会对数值的准确性产生一定程度上的干扰，需要多次对张拉力进行标定，然而，液压系统压力是否稳定以及系统内些均会产生对数据测算的干扰，降低了测量数据的准确性，无法为施工过程提供科学的参考依据.此外，技术部门多次对液压系统和千斤顶进行矫正，不仅会导致生产进度延误，也会在一定程度上增加生产成本，得不偿失.笔者通过对桥梁预应力进行调查发现，桥梁预应力张拉施工的不规范和缺乏科学的监控方式是导致铁路桥梁存在安全隐患的重要原因.因此，应规范施工管理流程，对桥梁预应力的大小和离散程度严加控制，防止因施工不当对桥梁预应力造成损害，以此来改善桥梁预应力的整体质量[1].

1.1.2 系统构成与技术方案

针对现阶段铁路桥梁预应力在施工过程中存在的问题，相关人士应开展针对自动张拉技术的专门性研究，加大人力和物力资源的投入力度，研发具有科学硬件和软件支撑的自动张拉系统，实现对预应力的自动张拉和科学监控，提升预应力质量控制的智能化，充分克服传统桥梁施工的不足之处，从整体上提升桥梁预应力管理的水准.

通过科学设置预应力张拉施工的目标，能够为完善自动张拉系统建设提供科学的参考依据，在对系统功能先进行综合考量的基础上，对系统各部分的精度进行合理控制，并着重提升其在具体施工过程中应用的长久性.本研究设计的自动张拉系统主要包括机械动力系统、张拉控制系统、传感测量系统、数据管理系统以及辅助系统构成.其中，机械动力系统主要包括千斤顶、高压泵站和电磁阀构成，张拉控制系统主要具有张拉控制和辅助监测的功能，传感器测量系统主要包括压力传感器、位移传感器和力传感器三个部分，数据管理系统主要实现数据查看、存储和传输的效用，辅助系统主要为实现对油压和油温的控制而存在[2].

1.1.3 检验

在对某铁路段预制梁场的15孔32m简支箱梁进行检验的过程中发现，该梁场的自动张拉系统能够借助于对张拉力和伸长值的分析，实现对张拉力的自动调整和智能控制，在检验过程中，自动张拉系统能够实现对异常数据的识别和分析，对其进行标记并上传至铁路工程信息化管理平台，由相关工作人员进行存档统计.现场试验工作流程如图2所示.

本次试验研究结果显示，该自动张拉系统所测得的预应力结果较为准确，系统工作性能良好，且能够实现对张拉、静停和锚固阶段的自动张拉，精度较高.同时，该自动张拉系统能够借助于数据传输协议，将测得的数据上传铁路信息化管理平台，管理平台通过对数据进行接收并统计，能够实现对存在问题的精准识别，并采取相应的解决对策[3].

1.2 路基压实的质量控制

1.2.1 面临的问题及解决方式

现阶段，针对铁路路基压实情况的检验，通常将“点式”检验方法作为主要形式，在对施工现场某一点进行抽样试验，获取研究所需数据.这种监控方式存在较多的弊端，主要包括以下几个方面：（1）通常在路面压实后进行检验工作，这种检验属于事后控制的范畴，无法实现对碾压过程中存在问题的及时处理;（2）部分点式检验需要应用到大型设备，这也对施工工作的有序进行形成了干扰，不利于缩短检验时间;（3）由于所选取的点具有显著的差异性，不具有代表性，无法实现对数据需求的充分满足，需要对碾压区域的点进行频繁界定，且若全部面压完毕，重复操作也会增加“过压”的发生根率;（4）在樣本均匀的情况下开展抽样检验具有较高的科学性，若填充料不均匀，极容易对点式检验的精度产生不利影响.

由于点式检验方法具有精度低和人为影响较大等缺陷，因此，探索科学的检验方法成为提升路基压实质量的重要保障.近几年，连续压实检测技术在路基压实检验的过程中得到了广泛应用.连续压实检测技术能够在碾压的同时进行检验工作，且不会对施工工作产生干扰，且能够结合检验结果及时对碾压不合理之处进行调整.同时，连续压实检测技术能够将检验结果传输至铁路信息化管理平台，将检验的数据以更加直观的形式展现出来，有助于为相关管理人员查询路基压实信息提供方便，对提升路基压实的信息化程度大有裨益[4].

1.2.2 系统构成与技术方案

连续压实检测技术在确保振动压路机性能完好的基础上，通过对加速度传感器的充分运用，在振动激励的影响下，实现对路基压实系统所产生响应信号的科学检测和获取，并借助于滤波器，对响应信号进行过滤和转换，计算出振动信号的基波和二次谐波分量，并结合二次谐波和基波的比值对路基压实程度进行衡量.若结果显示谐波比值越大，表明出现了较明显的畸变，则路面压实程度较好.当振动压实值与目标压实值具有一致性，则可结束路基压实工作，若振动压实值与目标压实值偏差较大，还需进一步完善路基压实工作.在路基压实过程中，工作人员还应对获取的数据信息进行综合处理，借助于大屏幕进行显示，将低于目标压实值的区域做出不同颜色的标记，为管理人员了解路基压实状态提供方便[5].

1.2.3 检验

笔者采取连续压实检验系统对某铁路段进行试验，该铁路段的填筑部位为基床以下的路堤，填筑材料主要以细角砾和粗粒土为主.笔者为了探明振动压实值与常规检验指标的关系，形成后续路基压实工作的参考标准，对其相关性进行了检验.在进行相关性检验后发现，细角砾和粗粒土与K30的相关系数分别为0.87和0.92，相关性均在0.70以上，表明细角砾和粗粒土的选用满足了路基压实的基本要求.当承压板直径达到20到30cm之后，其中的极限荷载将会随着压板尺寸增加而增加，如果小于该极限值，具体荷载也会随着压板尺寸增加而降低.K30代表铁路实际的准用地基系数，在路基填料分组过程中，如果K30>110MPa/m，则为A组填料，如果K30>70MPa/m，则为B组调料[6].

2 铁路桥梁路基隧道建设中的关键工序

2.1 隧道支护结构设计

现阶段，大部分铁路隧道将复合式衬砌作为主要的支护结构，由于其厚度未能够达到标准要求，极容易引发隧道承载力不足等问题，严重的甚至能引发隧道的塌陷和断裂，无法为铁路运输安全提供有力保障.现阶段，通过在隧道施工结束后，由第三方机构负责对复合式衬砌厚度是否合乎规定进行检验和测量，存在一定的滞后性，只能够对结果进行检验，属于事后控制，无法在问题发生的同时采取改进措施.同时，第三方检验结构只是采取人工方式对混凝土是否灌满模板进行检验，其检验过程存在一定的误差，不利于确保检验结果的准确性和客观性.因此，在研究复合式衬砌厚度的过程中，应实施科学的监测方法，对混凝土压力进行科学测定，明确混凝土灌注高度，并对复合式衬砌厚度进行合理计算[7].

2.2 系统构成与技术方案

复合式衬砌混凝土灌注监测系统主要分为混凝土压力测量、温度测量、超声波测距、供电、数据采集与传输五个模块构成.在监控过程中，需要借助于混凝土压力测量模块和温度测量模块，实现对不同温度下修正系数的计算，运用超声波测距系统对混凝土填充压力进行测算，并结合施工现场温度，明确混凝土的灌注厚度.在具体的模板台车长度设计上，应该保持在9到12m范围内，工点设计应该根据沉降缝、预留洞室等进行合理确定.另外，模板台车侧壁作业窗需要展示出分层布置特点，层高不应超过1.5m，在每层应该设置好4到5个窗口，净空应保持在45×45cm标准范围，还要在拱顶预留2到4个注浆孔[8].

2.3 混凝土振捣

在模板混凝土浇筑过程中，如果单纯依靠混凝土 自身重量很难实现模板边角部位的有效浇灌，内部气泡也不会得到解决.为此，在混凝土密实度保持上，需要采用机械振捣进行.站在振捣器工作角度来说，主要的作业方式包括两种，即垂直振动和斜向振动，值得注意的是，在斜向振动过程中，振捣棒和混凝土之间的倾斜角需要保持在40到45°范围内.另外，在振捣棒使用之前，工作人员还需要检查好机械工具的自身性能情况，在试运转过程中将振动器加入其中，上下振动范围应该集中在50到100mm之间.其次，在分层浇筑上，如果混凝土的分层厚度不能过大，具体标准为不能超出振捣棒1.25倍，在上一层混凝土振捣上，振捣棒插入下层混凝土的深入应该保持在500mm以内，确保上下层混凝土的紧密结合，还要在第一时间内浇筑上层混凝土，避免混凝土强度受到影响[9].

3 结论

铁路施工应对桥梁预应力梁张拉质量、路基压实质量、隧道支护结构质量的关键监控技术开展研究，研发一系列配套设备，对目前的监控方法提出问题，对目前的监控问题进行调研，并提出所存在问题的解决方案.目前，我国的大量桥梁、隧道及路基的加固从检查手法或是自动化水平等方面均未达到标准要求，因此，应加速发展铁路桥梁路基隧道关键技术，实现我国铁路急速成长的需求，这样有利于信息化管理铁路桥梁路基隧道关键工序，有利于发展铁路施工的信息化建设.

参考文献：

〔1〕范永维.大准铁路塔哈拉川桥梁监测分级评估研究[J].山西建筑，2018，44（36）：150-152.

〔2〕李刚，王珣，刘勇，伏坤.桥梁桩基础施工对既有高速铁路桥梁基础变形的影响[J].铁道建筑，2018， 58（12）：57-60.

〔3〕闫龙彪，程泽农，韩冰，张楠.我国高速铁路桥梁的研究现状与发展趋势[J].铁道建筑，2018，58（12）：1-5.

〔4〕刘畅.铁路桥梁桩基施工的质量控制[J].技术与市场，2018，25（12）：66-68.

〔5〕田伟.探究铁路桥梁连续梁挂篮施工技术[J].山东工业技术，2019（01）：123+119.

〔6〕张力文，査小君.临时铁路桥梁运营施工监测与结果分析[J].测绘地理信息，2018，43（06）：113-116.

〔7〕刘全民，李小珍，刘林芽，张迅，宋瑞.铁路钢板结合梁桥约束阻尼层减振降噪分析[J].中國科学：技术科学，2018，48（12）：1392-1400.

〔8〕田伟.浅析铁路桥梁路基压实施工技术[J].山东工业技术，2018（24）：103-104.

〔9〕骆飞.铁路桥梁连续梁施工中挂篮控制的探究[J].建材与装饰，2018（46）：257-258.