不良地质条件下铁路支架现浇施工技术

李丹

摘要：很多水体密集区域的土质不利于建设施工，为保证铁路支架的施工安全与施工质量，需设计不良地质条件下铁路支架现浇施工技术。结合实际工程，设计铁路支架现浇施工的基本流程，在底板的辅助下，安置组合钢内模，将钢筋与底板联系在一起，在固定的配合比下进行现场浇筑施工。养护一段时间后，分别拆除内膜与侧膜。实验结果显示，荷载等级越大，应变值和挠度变化越大。在不同等级的荷载作用下，端点部位挠度和应变值最小，越接近中间部位，挠度和应变值越大。当荷载卸载一段时间以后，铁路支架会有一定程度的恢复。综合应力变化趋势以及支架挠度可知，所设计的现浇施工技术质量较好。

关键词：不良地质条件；铁路支架；现浇施工；挠度

0   引言

近年来，我国的铁路建设飞速发展，铁路桥梁的总建设长度也在逐年增高。在此过程中，人们对铁路工程的质量要求也越发严格。我国的地理环境极为复杂，但是为了保证任意地理环境下均能连通铁路网，需要保证铁路施工可以在任何复杂环境以及不良地质下进行。

在城市外部的郊区或者多山地带，经常会存在地势起伏连绵不绝、地下水带发育恶劣等情况[1-2]。而铁路桥梁作为一个人工构造物，受到周边环境以及运营荷载的影响极为强烈，如果无视安全规范，极易发生垮塌现象。本文基于不良地质条件，设计了一种铁路支架现浇施工技术，并对其进行了质量检测。

1   工程概况

本文以两个相邻城市郊区地带的某铁路线作为研究对象。该铁路总长约25.65km，全线高约12.3km。为保证整体工程施工可以达到预期效果，需在该工程开工前期开展测试工作。

当地的年平均气温约为14.3℃，区内以降雨为主，冬季有少量时间存在降雪和冰雹。年平均降雨量約为621.35mm，降雨多集中在7～8月，全年主导风向为北风，平均风速约为1.25m/s。勘察范围内存在大量的溪流和水池，地表水体极度发达。区域的岩层倾角约为90°，主要发育为构造裂隙[3]。主要建设场所为沟谷型地貌，施工区域内无其他影响建设的地表建筑物、地下管道或者架空线缆等。

上述铁路支架的施工部位存在明显的不良地质，为保证施工质量，需要设计与之相对应的铁路支架现浇施工技术。

2   铁路支架现浇施工技术要点

结合上文中的铁路支架，组建施工团队，并在团队的支持下，设计铁路支架现浇施工技术。

2.1   安全交底与检查模板

在施工前，对所有操作人员进行技术交底，并全面检查所有的施工设备。检查各模板接头部位是否连接严密，支撑部位是否存在缝隙，支架的预埋件安装是否符合标准[4]。

2.2   设计施工流程

设计施工流程如图1所示。

2.3   安设水泥桩

如果想要在不良地质条件下，完成铁路支架的现场浇筑，需要设置若干个支撑点，并在其中安置水泥搅拌桩，控制地基沉降。

2.4   注浆

在土体施工时，需要严格控制注浆的稳定性[5-6]。在不造成浪费的情况下，保证能够准确稳定地注浆。如果出现卡钻现象，需要在第一时间使用积极主动的措施，在起重机的辅助下向上施加起吊力，并快速疏通周围的水体。

2.5   输送沉渣

结合高压喷射法，在原本的钻孔部位打两个对称的小孔，通过高压喷头将两个小孔打通，快速输送沉渣。如果场地内的地基因施工而受到破坏或者扰动，则需要支架挖除所有上层虚土，将局部的软土层挖掘干净。

2.6   夯实地基

快速夯实地基，再分层向上铺垫。夯实度需要达到95%以上，才能保证整体地质条件不会影响铁路支架的建设与施工。在处理地基时，可以使用挖掘机以及压路机等基础机械。

2.7   混凝土浇筑

2.7.1   温度控制要求

施工人员需要对浇筑时的混凝土温度进行实时测量，保证其始终处于标准温度范围之内[7-8]。当外界环境温度较高，或者处于夏季时，混凝土的入模温度需要≤30℃。当外界环境温度较低或者处于冬季时，混凝土的入模温度需要≥5℃。

2.7.2   安置组合钢内膜

在铁路支架预期架设的位置安放底模，作为混凝土的入模位置。制作混凝土支架位置的钢筋，并将其与底板绑扎在一起。使用商用混凝土作为原始材料，并保证施工过程中，混凝土的整体流动性和强度均符合设计标准。底板上预先铺垫的混凝土厚度需要严格控制在标准之内，且每隔2m均需要设置一个高度控制点。安置组合钢内膜，并设置安装预应力筋，将钢筋与底板以及钢内膜绑扎在一起。

2.7.3   浇筑与振捣要点

浇筑过程中，混凝土的入模高度需要与离析控制程度成正比，混凝土的自由倾落角度也需要以1m为例，堆积高度不能超过0.5m[9-11]。混凝土在入模时，下料需要均匀完整，振捣与下料交替进行，插入下层混凝土约5～10cm，且移动半径不超过其作用范围的2倍。

每次振捣完毕后，需要缓慢轻柔地提取振捣棒，保证不会与其它部件磕碰，并不会影响到模型内的其他预埋件。底板部位的混凝土浇筑需要从下部开始，混凝土自腹板流入底板。每台搅拌车的出料口均至少配置5台搅拌棒，并预计向底板部位流淌1m以上。

当混凝土的倾倒高度大于等于2m时，需要使用串桶下料的方式，避免支架分崩离析。经过一定的顺序和方向，层层递进，且分层厚度小于30cm。

振捣过程中也需要以快插慢拔的形式，顺序前进，做到整体密实紧凑，并在振捣完下一层之后，直接清除上下两层之间的接缝。

2.8   混凝土养护与灌浆封装

混凝土浇筑完成之后，使用无色塑料将其包裹住，在保证充足水分的同时，使塑料薄膜无明显破损。浇筑结束之后，进行一段时间的养护，并分别拆除内膜与侧膜，最后进行灌浆封装处理。

3   实验研究

3.1   实验准备

3.1.1   支架参数测试

为测试上文中设计的铁路支架现浇施工技术是否具备质量保证，需要检查铁路支架的强度、刚度以及稳定性。测试荷载作用下铁路支架的弹性数据，确定该现浇施工技术符合工程标准。

划定铁路支架的指定位置，对其施加一定的压力，收集铁路支架的应变、应力、位移等变量，判断支架结构的数据变化是否与期望值相符，从而判断该铁路支架是否具备预期的施工效果。

3.1.2   确定监测内容

在实验过程中，主要的监测内容为：一是铁路支架截面在荷载下的应力变化，二是铁路支架截面在荷载下的挠度。

3.1.3   载荷分级

在施加压力时，需要对荷载进行分级。根据施工图纸，其分级标准需要与预压段的支架自重、支架模版自重相符，且质量误差不超过同级荷载的5%。不同分级荷载的加载值如表1所示。

3.1.4   组建测试组

为保证上述实验能够正常进行，需要组建测试组，对荷载加载之前的各项工作进行准备，并在实验过程中避免冲突与矛盾，保证实验能够稳步进行。

测试组包括加载组、测量组和检查组，加载组主要用于指挥铁路支架上方的沙袋吊装工作，并实时登记每一个沙袋的质量。测量组则需要使用全站仪，与加载组相互配合，获取挠度数据与应力变化数据。检查组需要对加载过程中的铁路支架外型进行检查，一旦发生弯曲变形，立即记录时间。

3.1.5   布置测点

在铁路支架上，记录并布置测点。沿监测断面，将左侧端点、左侧1/4点、左侧1/2点、左侧3/4点、右侧端点5个部位作为观测点，使其呈对称布置。在荷载开始前，记录5个观测点的初始值，之后每隔1h记录以此数据，支架卸载6h后对每个观测点再次记录数据。

3.2   挠度数据分析

上述观测点为对称格式，因此在5个观测点部位，可以直接选择其中一侧的3个点位作为标准数据。使用精密的水准仪进行测试，如果其中一个观测点不适合使用水准仪，则换成全站仪进行测试。

左侧端点挠度如表2所示。从表2可以看出，在左侧端点处，在一级荷载条件下，12h内的挠度均小于3.45mm，二级荷载、三级荷载以及四级荷载相距一级荷载有一定程度的提高，但是均不超过10mm。当卸载6h后，挠度大幅度回复，达到2.95mm。

左侧1/4点挠度如表3所示。从表3可以看出，在左侧1/4的检测点处，一级、二级、三级、四级荷载在12h时的挠度分别为4.95mm、6.76mm、18.91mm、31.46mm。相聚左侧端点的挠度明显增大，但是当卸载6h后，挠度有回复到约一级荷载处。

左侧1/2点挠度如表4所示。从表4可以看出，在左侧1/2端点处，四个等级的荷载在12h时的挠度分别为6.85mm、12.52mm、45.56mm、84.34mm，当卸载6h后，挠度回复到13.16mm。

通过上述数据可知，荷载等级的提高，会导致挠度显著提高，而距离支架中间处越近，挠度越大，与端点部位越接近，挠度越小。但是当卸载荷载以后，挠度会回复到相对较理想的状态。

3.3   应力变化数据分析

获取上述3个检测点处不同荷载等级下的应力变化值，得到不同荷载作用下应变值如图2所示。

从图2可以看出，随着荷载等级的增加，3个监测点处的应力值发生了明显的变化。当卸载一段时间后，应力值就会迅速滑落，但是不会归零。其中端点部位的应力变化幅度明显小于中间部位，越接近中点处，应变值越大。

4   结束语

为保证铁路支架的施工安全与施工质量，本文设计不良地质条件下铁路支架现浇施工技术。结合实际工程，设计铁路支架现浇施工的基本流程，在底板的辅助下，安置组合钢内模，将钢筋与底板联系在一起，在固定的配合比下進行现场浇筑施工。养护一段时间后，分别拆除内膜与侧膜。

实验结果显示，在荷载作用下，支架中间部位受力最大，但是当荷载消失后，铁路支架又会逐渐恢复，其承载力水平达到了预期水准。在下一步的研究中，可以继续获取安全性更高的支架施工方法，并设计开发一套支架监测系统，在无线检测技术的支持下，将其与手机、电脑相连，以保证施工安全与铁路使用安全。

参考文献

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