戈壁環境下涵洞施工技術研究與實踐

藍天真

1 概述

新建蘭新鐵路第二雙線甘青段LX-16標三工區DK983+693～DK1015+000管段內,共有84座涵洞,合計1900.24延米。沿線戈壁灘,基本無地下水,無任何建筑物和結構物。戈壁干旱環境,風沙、日夜溫差大。因此,在施工中會遇到各種特殊情況。風沙影響結構物外觀,對施工完的結構物需要一定的保護措施。地質復雜,基坑開挖中會遇到巖石、石膏土等情況,需要不同的施工方案,以保證地基承載力達到設計要求。戈壁干旱環境中,水資源相當匱乏,到雨季有臨時性沖溝水地下水帶來的化學腐蝕,還要注意碳化環境的影響,且在高溫季節施工,因此耐久性混凝土施工及養護是重點。同時考慮缺水和環境因素,采用現澆法,涵身基礎、翼墻基礎、涵身采用分節施工;翼墻與涵身分開施工。特別制定混凝土施工及養護方案,確?；炷翉姸冗_到標準。

2 基礎工程施工

2.1 基坑開挖

1)在遇到巖層情況下,采用爆破和人工配合,嚴禁擾動基底。2)土層開挖則采用挖掘機械,人工配合。在基槽底面留一層50cm厚土層,作為地基處理的平臺?；訔壨翖壷翖壨翀?臨時設備放置在距坑頂邊緣1.0 m～2.0 m外的地方,且不小于基坑深度,以減少壓力振動,保證基坑邊坡穩定性。

2.2 地基處理

由于地質復雜,基底常出現不良地質(本工區的不良地質主要為風蝕,特殊巖土主要為石膏土、鹽漬土、膨脹巖等),需要地基處理?；訛榱己脦r質時,地基承載力符合要求不需要地基處理[5]。當基坑開挖至設計高程+0.5 m時,復核地質,進行地基承載力試驗。如動力觸探試驗測得地基承載力符合設計要求,則挖除部分預留土層,同時預留20cm～30cm厚土層,人工挖除。不符合設計要求,進行地基處理。挖除換填,換填深度根據試驗結果實際定,挖除不良土質,換填改良土,長度和寬度比框架設計長寬多0.5 m～1 m。換填過程中,夯填密實,密實度達到設計要求[4]。

3 鋼筋工程

1)鋼筋加工嚴格按設計圖紙進行加工,包括鋼筋的型號、規格、數量及布置尺寸等均應滿足設計與規范要求。采用閃光對焊焊接鋼筋(接頭軸線的偏移不大于0.1d,并不得大于2mm,彎折角度不大于4°《鐵路混凝土工程施工技術指南》6.3.4規定),在加工棚下料和制作,運至現場綁扎成型。2)測量放線,確定鋼筋位置。由于風大,要搭好腳手架和鋼筋定位架,以確保成型鋼筋到位、預埋件垂直度和位置。在綁扎過程中同一截面不出現兩個焊接接頭,錯開焊接接頭(《鐵路混凝土工程施工技術指南》6.3.11規定)。3)在鋼筋骨架外側設置混凝土墊塊,以保證鋼筋的保護層厚度。檢查好鋼筋間距,短鋼筋頭端頭不得伸入混凝土保護層。

4 模板與支架工程

1)內、外模均采用無拉桿大塊鋼模板,從框架上倒角往下按模數配制,非整模數模板設在下倒角處。頂板的非整數模設在頂板中間,頂板和墻身在框架兩端的非整數模平均設在框架兩端。框架內模采用滿堂支架支護,框架外采用牢固可靠的斜支撐。2)模板使用前,應打磨光滑,清除上面的雜物,涂好脫模劑。清除基頂上的雜物,放好支模邊線,支撐模板處做好砂漿找平層,保持模板垂直度。3)立模過程中,人與機械配合(注意安全,戴好安全帽)。保證模板位置準確,螺口對稱到位。兩模板連接處用海綿墊墊好,模板加固螺栓要擰緊,防止漏漿,確保結構物外形美觀。

5 耐久性混凝土施工

5.1 耐久性混凝土要求

水泥采用強度等級不低于P.O42.5級的低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥(摻合料僅為粉煤灰或礦渣),C3A含量應不大于8%,其余性能應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.1)》的規定,禁止使用其他品種水泥。

粗骨料應為堅硬耐久的碎石,壓碎指標應不大于8%,母巖抗壓強度與混凝土設計強度之比應大于2,粒徑宜為5mm～20mm,最大粒徑應不超過25mm,且分兩級(5mm～10mm和10mm～20(25)mm)儲存、運輸、計量,使用時的粒徑5mm～10mm顆碎石與10mm～20(25)mm質量之比為(40±5)%,(60±5)%;含泥量應不大于0.5%,其余技術要求符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.4)》的規定。

細骨料應采用硬質潔凈的天然中粗砂,細度模數為2.6～3.0,含泥量應不大于 1.5%,其余技術要求應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.4)》的規定。

選用的骨料應在試產前進行堿活性試驗。不得使用具有堿—碳酸鹽反應活性的骨料和膨脹率大于0.20%的堿—硅酸鹽反應的活性骨料。當所采用骨料的堿—硅酸鹽反應膨脹率在0.10%～0.20%時,混凝土中的總堿含量應不超過3 kg/m3,并符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.3.2)》的要求。

混凝土礦物活性摻合料(Ⅰ級粉煤灰、磨細礦渣)應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.2)》的規定,Ⅰ級粉煤灰需水量比不應大于100%,超細礦粉比表面積應大于600 m2/kg。摻入的其他改善混凝土性能的外加劑應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.5)》的規定,其品種及數量由試驗確定。

混凝土外加劑應采用符合GB 8076混凝土外加劑的規定并經鐵道部鑒定的產品,經檢驗合格后方可使用。所摻外加劑性能應與水泥具有良好的適應性,減水率不應低于20%,堿含量不得超過10%。

混凝土膠凝材料總量不小于320 kg/m3,水膠比不應大于0.45。混凝土56 d電通過量小于1500 C,56 d抗凍等級大于F300。

拌制和養護混凝土用水應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準(6.2.6)》的要求。凡符合飲用標準的水,即可使用。

5.2 耐久性混凝土施工

考慮環境因素、施工條件、質量,采用汽車泵作為混凝土澆筑的施工機械。同時處于高溫季節,充分利用夜間進行混凝土灌注。施工過程中,時刻注意模板的變化情況,隨時準備加固。施工完后,為防止風沙,及時覆蓋混凝土表面,注意混凝土的干濕變化,及時養護。

5.3 耐久性混凝土的養護

混凝土養護要注意濕度和溫度兩個方面。養護不僅是澆水保濕,還要注意控制混凝土的溫度變化。在濕養護方面,采用土工布和塑料薄膜三層覆蓋,利用雙層土工布吸水覆蓋混凝土表面進行保濕;由于高溫干燥環境,水分易蒸發,為防止蒸發在土工布上面覆蓋一層塑料薄膜。同時保證混凝土表面溫度與內部溫度和所接觸的大氣溫度之間不出現過大的差異。采取保溫和散熱的綜合措施,防止溫降和溫差過大。因此,綜合考慮,能較好地解決以上兩個方面的問題。

混凝土養護溫度控制的原則是:1)升溫不要太早和太高;2)降溫不要太快;3)混凝土中心和表面之間、新老混凝土之間以及混凝土表面和大氣之間的溫差不要太大。溫度控制的方法和制度要根據氣溫(季節)、混凝土內部溫度、構件尺寸、約束情況、混凝土配合比等具體條件來確定。

6 結語

1)在缺水情況下,采用涵洞分節施工,既可以緩解水輸送困難,又可以控制涵洞沉降縫施工、涵洞流水面標高、結構養護等方面的技術項目。2)基坑開挖過程中,通過地質復核制定不同的開挖方案,既節約時間,又方便基底處理,使地基承載力符合設計要求。3)耐久性混凝土施工,目前來說還是個技術難題。因此,需要從原料選用、配合比選用等整個過程嚴格控制。實踐證明,整個過程中每個環節的嚴格把關,確保了混凝土的質量。4)施工過程中,嚴格按照新規范。根據施工經驗,靈活制定施工方案,規范指導施工。5)在戈壁環境下施工,物資需求是一相當大的難題。因此,在保障物資方面,需要制定嚴密計劃和措施,以便不影響施工進度。

[1] 鐵建設[2005]157號,鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定[S].

[2] TZ 210-2005,鐵路混凝土工程施工技術指南[S].

[3] 鐵建設[2005]160號,鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準[S].

[4] 馬維祥.淺談公路涵洞施工技術[J].工程科學,2009(2):104.

[5] 武 斌.公路涵洞設計與施工探討[J].科技傳播,2010,1(合):27-28.

[6] 黃靜云.某涵洞加固方案設計[J].能源技術與管理,2009(2):98-99.

[7] 盧龍華.鐵路涵洞病害及其治理措施[J].山西建筑,2009,35(19):333-334.