不良地質條件下鐵路支架現澆施工技術

李丹

摘要：很多水體密集區域的土質不利于建設施工，為保證鐵路支架的施工安全與施工質量，需設計不良地質條件下鐵路支架現澆施工技術。結合實際工程，設計鐵路支架現澆施工的基本流程，在底板的輔助下，安置組合鋼內模，將鋼筋與底板聯系在一起，在固定的配合比下進行現場澆筑施工。養護一段時間后，分別拆除內膜與側膜。實驗結果顯示，荷載等級越大，應變值和撓度變化越大。在不同等級的荷載作用下，端點部位撓度和應變值最小，越接近中間部位，撓度和應變值越大。當荷載卸載一段時間以后，鐵路支架會有一定程度的恢復。綜合應力變化趨勢以及支架撓度可知，所設計的現澆施工技術質量較好。

關鍵詞：不良地質條件；鐵路支架；現澆施工；撓度

0? ?引言

近年來，我國的鐵路建設飛速發展，鐵路橋梁的總建設長度也在逐年增高。在此過程中，人們對鐵路工程的質量要求也越發嚴格。我國的地理環境極為復雜，但是為了保證任意地理環境下均能連通鐵路網，需要保證鐵路施工可以在任何復雜環境以及不良地質下進行。

在城市外部的郊區或者多山地帶，經常會存在地勢起伏連綿不絕、地下水帶發育惡劣等情況[1-2]。而鐵路橋梁作為一個人工構造物，受到周邊環境以及運營荷載的影響極為強烈，如果無視安全規范，極易發生垮塌現象。本文基于不良地質條件，設計了一種鐵路支架現澆施工技術，并對其進行了質量檢測。

1? ?工程概況

本文以兩個相鄰城市郊區地帶的某鐵路線作為研究對象。該鐵路總長約25.65km，全線高約12.3km。為保證整體工程施工可以達到預期效果，需在該工程開工前期開展測試工作。

當地的年平均氣溫約為14.3℃，區內以降雨為主，冬季有少量時間存在降雪和冰雹。年平均降雨量約為621.35mm，降雨多集中在7～8月，全年主導風向為北風，平均風速約為1.25m/s。勘察范圍內存在大量的溪流和水池，地表水體極度發達。區域的巖層傾角約為90°，主要發育為構造裂隙[3]。主要建設場所為溝谷型地貌，施工區域內無其他影響建設的地表建筑物、地下管道或者架空線纜等。

上述鐵路支架的施工部位存在明顯的不良地質，為保證施工質量，需要設計與之相對應的鐵路支架現澆施工技術。

2? ?鐵路支架現澆施工技術要點

結合上文中的鐵路支架，組建施工團隊，并在團隊的支持下，設計鐵路支架現澆施工技術。

2.1? ?安全交底與檢查模板

在施工前，對所有操作人員進行技術交底，并全面檢查所有的施工設備。檢查各模板接頭部位是否連接嚴密，支撐部位是否存在縫隙，支架的預埋件安裝是否符合標準[4]。

2.2? ?設計施工流程

設計施工流程如圖1所示。

2.3? ?安設水泥樁

如果想要在不良地質條件下，完成鐵路支架的現場澆筑，需要設置若干個支撐點，并在其中安置水泥攪拌樁，控制地基沉降。

2.4? ?注漿

在土體施工時，需要嚴格控制注漿的穩定性[5-6]。在不造成浪費的情況下，保證能夠準確穩定地注漿。如果出現卡鉆現象，需要在第一時間使用積極主動的措施，在起重機的輔助下向上施加起吊力，并快速疏通周圍的水體。

2.5? ?輸送沉渣

結合高壓噴射法，在原本的鉆孔部位打兩個對稱的小孔，通過高壓噴頭將兩個小孔打通，快速輸送沉渣。如果場地內的地基因施工而受到破壞或者擾動，則需要支架挖除所有上層虛土，將局部的軟土層挖掘干凈。

2.6? ?夯實地基

快速夯實地基，再分層向上鋪墊。夯實度需要達到95%以上，才能保證整體地質條件不會影響鐵路支架的建設與施工。在處理地基時，可以使用挖掘機以及壓路機等基礎機械。

2.7? ?混凝土澆筑

2.7.1? ?溫度控制要求

施工人員需要對澆筑時的混凝土溫度進行實時測量，保證其始終處于標準溫度范圍之內[7-8]。當外界環境溫度較高，或者處于夏季時，混凝土的入模溫度需要≤30℃。當外界環境溫度較低或者處于冬季時，混凝土的入模溫度需要≥5℃。

2.7.2? ?安置組合鋼內膜

在鐵路支架預期架設的位置安放底模，作為混凝土的入模位置。制作混凝土支架位置的鋼筋，并將其與底板綁扎在一起。使用商用混凝土作為原始材料，并保證施工過程中，混凝土的整體流動性和強度均符合設計標準。底板上預先鋪墊的混凝土厚度需要嚴格控制在標準之內，且每隔2m均需要設置一個高度控制點。安置組合鋼內膜，并設置安裝預應力筋，將鋼筋與底板以及鋼內膜綁扎在一起。

2.7.3? ?澆筑與振搗要點

澆筑過程中，混凝土的入模高度需要與離析控制程度成正比，混凝土的自由傾落角度也需要以1m為例，堆積高度不能超過0.5m[9-11]。混凝土在入模時，下料需要均勻完整，振搗與下料交替進行，插入下層混凝土約5～10cm，且移動半徑不超過其作用范圍的2倍。

每次振搗完畢后，需要緩慢輕柔地提取振搗棒，保證不會與其它部件磕碰，并不會影響到模型內的其他預埋件。底板部位的混凝土澆筑需要從下部開始，混凝土自腹板流入底板。每臺攪拌車的出料口均至少配置5臺攪拌棒，并預計向底板部位流淌1m以上。

當混凝土的傾倒高度大于等于2m時，需要使用串桶下料的方式，避免支架分崩離析。經過一定的順序和方向，層層遞進，且分層厚度小于30cm。

振搗過程中也需要以快插慢拔的形式，順序前進，做到整體密實緊湊，并在振搗完下一層之后，直接清除上下兩層之間的接縫。

2.8? ?混凝土養護與灌漿封裝

混凝土澆筑完成之后，使用無色塑料將其包裹住，在保證充足水分的同時，使塑料薄膜無明顯破損。澆筑結束之后，進行一段時間的養護，并分別拆除內膜與側膜，最后進行灌漿封裝處理。

3? ?實驗研究

3.1? ?實驗準備

3.1.1? ?支架參數測試

為測試上文中設計的鐵路支架現澆施工技術是否具備質量保證，需要檢查鐵路支架的強度、剛度以及穩定性。測試荷載作用下鐵路支架的彈性數據，確定該現澆施工技術符合工程標準。

劃定鐵路支架的指定位置，對其施加一定的壓力，收集鐵路支架的應變、應力、位移等變量，判斷支架結構的數據變化是否與期望值相符，從而判斷該鐵路支架是否具備預期的施工效果。

3.1.2? ?確定監測內容

在實驗過程中，主要的監測內容為：一是鐵路支架截面在荷載下的應力變化，二是鐵路支架截面在荷載下的撓度。

3.1.3? ?載荷分級

在施加壓力時，需要對荷載進行分級。根據施工圖紙，其分級標準需要與預壓段的支架自重、支架模版自重相符，且質量誤差不超過同級荷載的5%。不同分級荷載的加載值如表1所示。

3.1.4? ?組建測試組

為保證上述實驗能夠正常進行，需要組建測試組，對荷載加載之前的各項工作進行準備，并在實驗過程中避免沖突與矛盾，保證實驗能夠穩步進行。

測試組包括加載組、測量組和檢查組，加載組主要用于指揮鐵路支架上方的沙袋吊裝工作，并實時登記每一個沙袋的質量。測量組則需要使用全站儀，與加載組相互配合，獲取撓度數據與應力變化數據。檢查組需要對加載過程中的鐵路支架外型進行檢查，一旦發生彎曲變形，立即記錄時間。

3.1.5? ?布置測點

在鐵路支架上，記錄并布置測點。沿監測斷面，將左側端點、左側1/4點、左側1/2點、左側3/4點、右側端點5個部位作為觀測點，使其呈對稱布置。在荷載開始前，記錄5個觀測點的初始值，之后每隔1h記錄以此數據，支架卸載6h后對每個觀測點再次記錄數據。

3.2? ?撓度數據分析

上述觀測點為對稱格式，因此在5個觀測點部位，可以直接選擇其中一側的3個點位作為標準數據。使用精密的水準儀進行測試，如果其中一個觀測點不適合使用水準儀，則換成全站儀進行測試。

左側端點撓度如表2所示。從表2可以看出，在左側端點處，在一級荷載條件下，12h內的撓度均小于3.45mm，二級荷載、三級荷載以及四級荷載相距一級荷載有一定程度的提高，但是均不超過10mm。當卸載6h后，撓度大幅度回復，達到2.95mm。

左側1/4點撓度如表3所示。從表3可以看出，在左側1/4的檢測點處，一級、二級、三級、四級荷載在12h時的撓度分別為4.95mm、6.76mm、18.91mm、31.46mm。相聚左側端點的撓度明顯增大，但是當卸載6h后，撓度有回復到約一級荷載處。

左側1/2點撓度如表4所示。從表4可以看出，在左側1/2端點處，四個等級的荷載在12h時的撓度分別為6.85mm、12.52mm、45.56mm、84.34mm，當卸載6h后，撓度回復到13.16mm。

通過上述數據可知，荷載等級的提高，會導致撓度顯著提高，而距離支架中間處越近，撓度越大，與端點部位越接近，撓度越小。但是當卸載荷載以后，撓度會回復到相對較理想的狀態。

3.3? ?應力變化數據分析

獲取上述3個檢測點處不同荷載等級下的應力變化值，得到不同荷載作用下應變值如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著荷載等級的增加，3個監測點處的應力值發生了明顯的變化。當卸載一段時間后，應力值就會迅速滑落，但是不會歸零。其中端點部位的應力變化幅度明顯小于中間部位，越接近中點處，應變值越大。

4? ?結束語

為保證鐵路支架的施工安全與施工質量，本文設計不良地質條件下鐵路支架現澆施工技術。結合實際工程，設計鐵路支架現澆施工的基本流程，在底板的輔助下，安置組合鋼內模，將鋼筋與底板聯系在一起，在固定的配合比下進行現場澆筑施工。養護一段時間后，分別拆除內膜與側膜。

實驗結果顯示，在荷載作用下，支架中間部位受力最大，但是當荷載消失后，鐵路支架又會逐漸恢復，其承載力水平達到了預期水準。在下一步的研究中，可以繼續獲取安全性更高的支架施工方法，并設計開發一套支架監測系統，在無線檢測技術的支持下，將其與手機、電腦相連，以保證施工安全與鐵路使用安全。

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