鐵路橋梁路基隧道建設質量控制與關鍵工序研究

宋桂平

(中鐵十七局集團第一工程有限公司,山東 青島 266000)

當前，我國鐵路運輸事業發展迅速，施工技術等級反映了鐵路建設施工難度和運輸能力。在實際施工過程中，關鍵技術操作的規范性會對施工周期、施工成本產生直接影響。深度應用現代信息技術手段，加強鐵路橋梁路基隧道建設質量控制，對關鍵工序進行深入研究和監控，以提高鐵路橋梁路基隧道施工質量，在保證施工周期的基礎上，降低施工成本的投入，從而有效提升鐵路橋梁路基隧道建設的綜合效益。

1 鐵路橋梁路基隧道建設質量控制

1.1 鐵路橋梁預應力梁張拉質量控制

1.1.1 面臨的問題及解決方式

當前，我國鐵路橋梁預應力梁張拉主要應用千斤頂驅動產生的預應力，通過手動操作形式，對鐵路橋梁預應力梁進行張拉。同時，在測量預應力時，通常由施工人員對液壓相關數值進行測量和讀取，并以液壓系統與張拉力換算表為參考依據，對張拉力進行計算。最后由相關工作人員對張拉伸長值進行記錄，實現對橋梁預應力全面性、綜合性控制。

從實際施工情況看，僅僅依據液壓相關數值對橋梁預應力梁張拉力進行計算不具備嚴謹性與科學性。由于千斤頂在運行過程中產生的摩擦阻力、液壓系統壓力的穩定性對張拉力的測算都會產生一定影響。雖然在實際施工過程中，會對相關數值進行多次測量、標定，但這種方式增加了施工投入成本，對施工質量和施工周期產生直接影響[1]。以本質分析的角度看，鐵路橋梁預應力梁張拉質量控制的關鍵，是要通過科學合理、有效的管控措施，提高鐵路橋梁預應力梁張拉施工的規范性與嚴謹性。

為從根本上提高鐵路橋梁預應力梁張拉質量，需要規范施工程序管理制度，并加強預應力數值計算嚴謹性與科學性，從而實現良好的鐵路橋梁預應力張拉質量控制。

1.1.2 技術方案與系統構成

針對鐵路橋梁預應力梁張拉施工中存在的問題進行深度分析，通過先進技術的應用，研發出自動張拉系統，有效提高預應力梁張拉質量。以廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程為例，該項目施工企業加強技術研究力度，并增加人力、物料等投入，建立完善的自動張拉系統。同時，該施工企業充分應用了現代科學技術，有效提高預應力梁張拉質量控制的技術化、智能化、科學化，為鐵路橋梁預應力施工的綜合質量提升奠定基礎。

首先，該項目施工企業大件路自動張拉數據庫平臺，并將所預設的預應力張拉指標作為數據庫的數據依據；其次，通過先進科學技術的應用，保證控制系統具有精準性，切實提高數據庫及技術應用的可持續發展性、深入性。根據廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程的科學規劃，將鐵路橋梁預應力梁自動張拉系統應用分為五個部分(如圖1)。最后，在實際施工中，要嚴格控制鋼絞線張拉錨下控制應力，除施工設計圖紙中的特別說明外，要控制為σcon=0.75,fpk=1395MPa。同時，梁段砼要達到90%以上的設計強度，并且要在齡期大于7d時，才可以施加預應力[2]。在此過程中，施工人員要采取針對性措施，避免出現滑絲、斷絲的情況。另外，要對張拉力和延伸量雙控，實測與計算的引伸量差距要小于6%。在每張拉完一段梁體預應力鋼束后，要及時進行壓漿工作，并保證壓漿具有飽滿性。

圖1 鐵路橋梁預應力梁自動張拉系統

1.1.3 檢驗

為有效檢驗鐵路橋梁自動張拉系統的應用效果，要選取某段鐵路橋梁進行實際檢測和數值計算，以及時發現和識別數據異常情況，實現對張拉力的智能控制。同時，鐵路橋梁自動張拉系統可以對相關數據進行有效分析，并將相關數據傳輸給管理平臺，進一步完善和補充數據庫信息。根據廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程，其現場檢驗工作流程如圖2所示。

圖2 現場檢驗工作流程

檢驗結果表明，預應力相關數值較為精準，該系統工作性能良好，并可以基于數據傳輸協議，實現數據接收、統計，為施工質量的提升奠定堅實基礎。

1.2 鐵路橋梁路基壓實質量控制

1.2.1 面臨的問題及解決方式

當前，鐵路橋梁路基壓實質量控制主要采用抽樣檢測的方式，根據抽樣檢測的數據信息對施工質量進行判斷。雖然這種方式可以提高工作效率，但在實際應用中存在以下四點不足。

第一，抽樣檢測方式屬于事后控制，無法及時對施工過程中出現的問題進行有效處理。

第二，部分檢驗需要應用大型設施設備，影響正常施工工作。

第三，抽樣檢測不具有全面性，所檢測出的數據科學性不高，甚至會導致“過壓”情況發生。

第四，若在抽樣檢測過程中，無法保證樣本的均勻性，極易對檢測精準度產生不利影響。

近年來，連續壓實檢測方式在鐵路橋梁路基壓實施工中得到廣泛應用，這種方式不會對正常施工產生影響，并且可以根據檢驗記過，對壓實工作中存在的不合理問題進行及時調整[3]。同時，這種方式可以將檢驗數據信息等傳輸至信息化管理平臺，為相關工作人員獲取壓實信息提供便利，極大提升了鐵路橋梁路基壓實施工的信息化、科學化程度。

1.2.2 技術方案及系統構成

連續壓實檢測是在保證振動壓路機性能完整性的基礎上，通過應用加速度傳感器，實現對壓實信息的監測與獲取，并通過信號轉換、過濾，計算出振動信號的基波和二次諧波。最后，依據二次諧波與基波比值，計算出路基壓實的數據信息，以完成對壓實數據信息的監測。若預設的目標值與壓實值相吻合，說明路基壓實效果好，若預設的目標值與振動值不一致，說明壓實質量需要進一步提升[4]。另外，相關工作人員要在連續壓實檢測過程中進行相關信息數據的收集和分析，并標出目標值大于振動值的施工區域，以優化施工，提高路基壓實施工質量。

1.2.3 檢驗

為檢驗連續壓實檢測的精準性，對廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程的某段路基施工進行實踐檢驗。這段鐵路橋梁路基較有代表性，其填充部位為采用了大粒徑的礫類土、砂類土等材料，填料最小強度和最大粒徑要求，見表1。同時，該工程嚴格控制了路基的壓實度。通過相關系數分析，填充材料等選用達到了路基壓實標準。

表1 路基填料最小強度和最大粒徑要求

2 鐵路橋梁路基隧道建設關鍵工序

2.1 鐵路橋梁路基隧道支護結構設計

當前，鐵路橋梁路基隧道支護結構設計中主要采取復合式襯砌，但這種方式通常會受到厚度未達標的影響，導致隧道承載力下降，最終出現隧道斷裂等情況，嚴重影響鐵路運輸安全和相關人員的生命財產安全。從實際情況看，鐵路橋梁路基隧道支護施工質量的監測，需要由第三方機構承擔，但這種檢測方式屬于事后檢測，具有明顯滯后性，無法對施工過程中出現的問題進行有效解決。同時，因技術手段缺乏、主管判斷等因素影響，檢驗結果不具備精準性與科學性。所以，要對復合式襯砌厚度進行科學、充分檢測，保證支護施工質量。以廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程為例，其支護結構設計如圖3。

圖3 支護結構設計圖

2.2 鐵路橋梁路基隧道技術方案及系統構成

混凝土澆筑檢測系統包括混凝土壓力、超聲波測距等內容。在監測過程中，要通過混凝土壓力等模塊對溫度數據進行計算和優化調整，保證混凝土灌注厚度可以被精準地測量。依據廣東省連州(湘粵界)至懷集公路項目連州連接線工程，預制混凝土使，支撐梁與臺身間間預留2cm空隙，支撐梁安裝就位后，空隙用C20小石子混凝土填滿搗實[5]。同時，在拱頂預留4個注漿孔，簡化混凝土澆筑操作。

2.3 鐵路橋梁路基隧道施工中的混凝土振搗

在混凝土灌注過程中，會產生一些氣泡，并且氣泡排出較為困難。為保證施工質量，需要通過機械設備振搗排出氣泡。在斜向振搗過程中，要控制振搗棒與混凝土水平面的夾角在40°-45°。同時，在振搗時需要注意以下三點。

第一，振搗前，要對機械設備各項性能進行充分檢查，保證振搗機械的振搗范圍在5～10cm。第二，在灌注過程中，控制好振搗棒的深度，增強兩層混凝土緊實度。第三，要第一時間內完成上層混凝土澆筑，避免對混凝土的強度產生影響。

3 結 語

綜上所述，我國鐵路運輸事業發展迅速，對施工質量控制和關鍵工序提出更高要求。為加強鐵路橋梁路基隧道施工質量控制與關鍵工序研究，需要加大人力、技術等投入力度，對預應力梁張拉質量、橋梁路基壓實質量、支護結構設計質量、混凝土振搗施工質量等進行有效控制和監管，完善技術方案和系統構成，推動鐵路橋梁施工科學化、信息化、智能化建設，為鐵路施工及鐵路運輸質量的提升奠定基礎。