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1、路基板梁施工工藝及質量控制張 濤摘要 隨著中國既有線鐵路的不斷提速和高速客運專線鐵路的興建, 對整個線路的穩定性和平順性要求越來越高, 針對路基段工后沉降更是提出了非常嚴格的要求, 因為它是保證線路高平順性和列車高速行駛的必要條件。對于軟土和黃土等特殊土地區, 路基工程受地質情況本身特性的限制, 必須選擇合適的路基結構和地基處理方式, 以滿足無砟軌道對路基工程的要求。一種新型的路基結構, 由下部鋼筋混凝土樁基和上部鋼筋混凝土承載板組成, 鋼筋混凝土承載板下部直接與路堤連接, 上部與軌道結構相連接, 形成了一個由板、 樁、 路基共同承力的路基結構, 即路基樁板結構( 以下簡稱板梁結構) , 近年2、來在高速客運專線鐵路無砟軌道施工中得到了越來越多的應用。本文主要介紹滬寧城際鐵路工程上海虹橋站及相關工程軟土地基上的路基樁板結構技術的應用。關鍵詞 高速鐵路 路基 無砟軌道 工后沉降 樁板結構 施工技術 1、 工程概況滬寧城際軌道交通是長江三角洲地區城際客運鐵路規劃線網的主骨架, 是城際線網寧滬杭甬”Z”型主軸的重要組成。滬寧城際軌道交通的建設, 是縮短城鎮間的時空距離, 改進旅客運輸格局, 促進區域經濟一體化快速發展, 適應全面建設小康社會, 實施可持續發展戰略的需要。滬寧城際鐵路站前標段6工區地處長江三角洲平原區的上海市, 地勢平坦寬闊, 河渠縱橫, 水塘密布。區段均為第四系地層覆蓋, 系3、江河、 湖泊、 海相沉積形成, 為黏土、 粉質黏土夾粉細砂層; 廣泛分布淤泥質土, 軟土強度低、 壓縮性高, 為典型的軟土地基區域。本區段負責上海虹橋站及相關工程滬寧虹橋聯絡線HQXDK14+867.3HQXDK15+800范圍內的路基工程, 其中HQXDK14+867.3 HQXDK15+056.3段根據地質情況, 設計采用800鉆孔灌注樁+0.8m厚鋼筋混凝土板梁結構。其中800的鉆孔灌注樁140根, 0.8m厚板梁7塊。2、 板梁結構原理及施工工藝2.1 結構原理無砟軌道板梁結構路基由下部鋼筋混凝土鉆孔灌注樁基和上部鋼筋混凝土承載板組成,鋼筋混凝土承載板下部直接與路堤連接,上部與軌道結構4、相連接,形成了一個由板、 樁、 路基共同承力的結構(見圖1)。圖1 鉆孔灌注樁基礎路基典型斷面圖HQXDK14+867.3 HQXDK15+056.32.2 結構形式滬寧城際虹橋聯絡線路基HQXDK14+867.3 HQXDK15+056.3段189m, 根據地質情況, 屬于典型的軟土地基區段, 設計采用了鉆孔灌注樁+0.8m厚鋼筋混凝土板梁結構。板梁結構路基加固段里程樁號為HQXDK14+867.3 HQXDK15+056.3, 共分7塊板梁, 單塊板梁寬度為13m、 長度為27m。板梁樁基在每塊板沿線路縱向分布5排, 垂直線路方向每塊板梁布置4排, 鉆孔樁長45.546.0m、 直徑為805、cm, 混凝土標號為C40高性能混凝土, 布置圖見圖2。板梁底層土采用C類土分層填筑密實, 然后澆筑15cm厚的混凝土墊層。板梁與鉆孔灌注樁連接采用鋼性連接, 灌注樁樁頂預留25的螺紋鋼筋與板梁鋼筋綁扎后連成整體。板梁間伸縮縫采用泡沫板填塞,上部采用止水瀝青麻筋封閉。樁和板梁混凝土標號均為C40高性能混凝土, 墊層混凝土標號為C20。圖2 1/2板梁平面布置圖2.3 施工工藝流程圖 2.4 施工工藝 施工準備施工前要對進場的所有施工人員、 操作工進行安全三級教育、 質量意識教育及施工技術交底。場地內應做到 ”三通一平”, 確保施工人員生產、 生活及鋼筋、 混凝土等材料的進場安全。施工前必須保證6、場地內排水暢通, 四周應開挖臨時排水溝, 將場地積水引致現場排水系統。每批鋼筋原材料進場時, 必須對其質量指標進行全面檢查, 并按批抽取試件做屈服強度、 抗壓強度、 伸長率和冷彎試驗, 待監理見證檢測合格后方可使用; 混凝土供應時由我方指派試驗部門和監理一起按規范規定和設計要求對其質量進行檢查, 重點控制砂、 石料進場時的質量及混凝土的塌落度等。2.4.2 測量放樣測量放樣利用全站儀或GPS全球定位系統進行, 放出板梁的四個角點, 平面位置偏差控制在30mm, 用木樁引出板梁邊線范圍外2m, 做為控制樁。板梁施工各部分允許誤差如下表1所示: 樁帽板施工允許偏差 表1序 號項 目允 許 偏 差17、樁頂標高20mm2平面尺寸30mm3厚 度 30 20 mm4中心位置20mm2.4.3 樁頭開挖樁頭開挖采用1.0m3反鏟挖掘機開挖, 開挖時嚴禁挖掘機碰撞樁頭, 保證與樁之間0.5m的安全距離,采用人工進行開挖, 并為防止挖機將樁頭預留鋼筋碰彎, 必須派專人對挖掘機進行指揮。自卸車配合運土, 開挖時土方可就近回填至兩側攪拌樁施工區域就地整平, 多余土方將運出現場, 開挖至設計標高后, 進行樁頭鑿除, 將多余樁長部分用人工鑿除, 鑿除時嚴禁破壞樁內鋼筋及樁身其余部分。2.4.4 樁基檢測樁頭鑿除結束后, 報請監理工程師對樁基進行檢測, 樁基檢測必須委托有資質的第三方檢測單位進行, 并請監理工8、程師審查同意。樁基檢測項目一般根據設計要求進行, 主要是樁基承載力和樁身完整性測試, 采用超聲波檢測樁身完整性, 采用靜荷載試驗測試樁基承載力。滬寧城際鐵路路基段鉆孔樁檢測采用超聲波和靜載試驗檢測樁身完整性及樁的承載力, 本工程鉆孔樁共計140根, 樁基檢測結果樁身完整性良好, 全部為類樁, 單樁承載力均滿足設計要求。圖3 鉆孔樁低應變試驗檢測 圖4 鉆孔樁靜荷載試驗檢測2.4.5 混凝土墊層澆筑樁基檢測合格后, 為消除樁板施工完成后填土的負摩擦作用, 整平場地后將基底整平, 分層回填至板梁底標高以下15cm, 并采用16T三邊沖擊式壓路機沖擊碾壓密實, 要求壓實度達到K30110 MPa/m9、,壓實系數K0.95,孔隙率n28 %,基本承載力不小于200 kPa。澆筑C15混凝土墊層, 墊層厚15cm, 采用人工抹面平整, 表面進行拉毛處理。 圖5 板梁墊層澆筑后2.4.6 鋼筋制作與綁扎由于單塊板梁鋼筋用量較大, 且縱向鋼筋較長, N1、 N2、 N3鋼筋長度均超過20m, 彎起鋼筋和箍筋數量較多, 每塊板梁達千支以上, 因此, 宜在鋼筋場地將鋼筋加工成半成品, 接長部分采用對接或單面焊接加工, 為保證鋼筋在綁扎時的骨架外形尺寸, 加工時箍筋尺寸偏差必須控制在規范規定范圍內, 派專職質量人員進行檢查。混凝土墊層澆筑完成后, 即可進行鋼筋的安裝綁扎, 將鋼筋場地內的鋼筋半成品用平板10、拖車運至現場, 人工抬至板梁施工區段內, 搬運時, 由于鋼筋較長, 應注意鋼筋的撓度變形, 現場臨時堆放場地鋼筋必須下墊上蓋, 防止鋼筋表面污染或雨淋生銹。鋼筋綁扎前, 首先應在打好的混凝土墊層上采用黑墨水線和紅油漆放好縱橫向鋼筋間距, 將底部保護層墊塊墊平, 每平方米墊塊數量5塊。鋼筋綁扎時, 應注意在與鉆孔樁鋼筋相沖突的位置, 要適當調整板梁鋼筋, 并將鉆孔樁的鋼筋與板梁鋼筋綁扎牢固。在頂板鋼筋綁扎時, 應嚴格控制頂板鋼筋保護層厚度, 防止因保護層厚度不符合規范及設計要求而引起的混凝土表面裂縫。另外, 鋼筋綁扎過程中要控制好鋼筋間距, 扎絲頭不宜太長, 應彎折到板內側, 杜絕扎絲頭外露現象11、。鋼筋保護層側面采用塑料墊塊, 保證鋼筋保護層尺寸滿足規范要求。最后還應仔細對照設計圖紙, 以防有預埋鋼筋漏放現象。 圖6 板梁鋼筋綁扎后2.4.7 模板支立 鋼筋驗收合格后即可安排模板支立, 本段因板梁高度為0.8m, 高度不高, 模板采用16mm竹膠板做面板, 為有效保證砼頂面線的平順, 模板配置高度與砼等高, 模板單塊長2.4m, 調節段長度需根據板梁的分段長度配置。背面內楞水平向采用5*10的木方, 上下和中間各一道, 間距40cm, 外楞豎向采用248雙拼鋼管, 間距1米。板身采用上下兩道對拉絲桿, 絲桿采用12圓鋼制作, 縱向間距100cm, 對拉絲桿內側與主筋焊接, 外側穿過模板12、經過墊片、 圓臺和扣件加固側向模板, 模板支撐示意圖見下圖。圖7 板梁模板示意圖 2.4.8 混凝土澆筑混凝土澆筑前, 模板內的雜物、 積水和鋼筋上的污垢應清理干凈。模板內面應涂刷脫模劑。還應對模板加固情況及鋼筋外形尺寸等進行再次檢查, 并要驗收鋼筋頂面保護層是否滿足設計要求, 報請監理驗收合格后才能夠進行澆筑。混凝土采用罐車運至現場, 經過泵車集中進行澆筑, 混凝土下料前, 應檢查每車混凝土的坍落度和入模溫度。在出料過程中混凝土自由下落的高度不宜超過2米, 以不發生離析為度。混凝土在下料口下面的堆積高度不宜超出1米。因為每塊板梁體積較大, 屬于大致積混凝土, 澆筑時應控制澆筑速度不宜過快, 13、且應分層澆筑, 每層厚度不宜0.4m, 混凝土一次澆筑完成, 混凝土入槽時用平鋪法。混凝土的運輸、 澆筑及間歇的全部時間不得超過2.5小時, 且在初凝時間以內。 混凝土的振搗采用80mm或50mm插入式振搗棒, 移動半徑不能超過振搗器半徑的1.5倍; 與側模保持510cm的距離; 每一處振搗完畢后應邊振搗邊徐徐提出振搗器, 按照快插慢拔的原則進行; 應盡量避免振搗棒碰撞模板和鋼筋。為防止混凝土澆筑后產生干縮裂縫, 還應進行二次振搗, 二次振搗時間應控制好, 不宜過早, 也不宜過晚。混凝土抹面采用人工木抹進行, 混凝土表面應為毛面, 抹面時應預先在鋼筋籠頂面定好控制標高, 并帶線抹面, 板梁頂面14、標高應符合規范要求。2.4.9 拆模、 養護、 驗收混凝土澆注完畢待其初凝后應立即采用土工布進行覆蓋保濕養護, 當混凝土強度達到2.5MPa后即可拆除模板, 拆模時應特別注意對混凝土邊角的保護, 拆模后立即進行檢查驗收, 查看結構尺寸、 平面位置等是否滿足設計及規范要求。 驗收合格后及時覆蓋采用土工布進行保濕養生。在每一塊板梁混凝土澆筑后, 及時制作養護牌, 標明養護部位, 養護責任人, 養護天數。派專人進行灑水養護, 養護時間不少于15天。3 質量保證措施3.1編制現場質量控制要點, 生產管理制度, 質量管理細則等一系列管理制度, 加強考核, 規范現場施工; 3.2認真編制分項工程技術交底,15、 工序工程交底, 作業指導書, 做好三級技術交底工作; 3.3模板工程的施工質量是保證整體工程質量的最主要手段之一, 施工時要嚴格遵循”五必須、 五不準”的原則, 五必須即模板工程施工前必須進行設計、 模板工程施工前必須進行技術交底、 模板工程施工完必須進行驗收、 模板工程拆除前必須經批準、 模板的使用、 周轉、 保管、 維護必須要納入質量管理范圍。五不準即模板未刷脫模劑不準使用、 模板使用后變型未經整修、 調整不準使用、 模板使用后有多余孔洞未作填堵、 修復不準使用、 模板與模板之間沒有可靠的止漿措施不準使用、 模板與基礎之間沒有可靠的止漿措施不準使用。3.4 由于板梁混凝土屬于較大致積混凝16、土, 每塊混凝土方量為280m3, 過程中應重點防止溫度應力產生的裂縫, 混凝土澆筑時應一次澆筑完成, 入槽宜采用平鋪法, 及時釋放熱量, 防止溫度應力引起的裂縫。另外, 還應對混凝土施工時常見質量缺陷做到預防為主, 加強過程控制和發生后的及時處理。4 混凝土常見幾個質量缺陷及防治措施: 4.1露筋: 鋼筋沒有被砼包裹而外露。防治措施: 澆筑砼時, 鋼筋保護層墊塊應綁扎牢固, 防治位移, 加強過程檢查, 防止鋼筋緊貼模板, 砼保護層不夠。防止砼漏振, 振搗均勻、 充分。4.2空洞: 深度大于保護層或50mm的洞穴, 包括深度大于保護層厚度 50mn的嚴重蜂窩。防治措施: 混凝土澆筑前, 加強模17、板檢查, 防止模板支撐不牢固, 松動, 引起模板漏漿。混凝土振搗時嚴格按照下灰順序振搗, 防止漏振。4.3蜂窩: 在結構、 構件中形成蜂窩狀的窟, 骨料間有空隙存在, 砼表面無水泥漿, 露出石子深度大干5mm, 但不大于50mm或不大于保護層。防治措施: 一方面嚴格控制砼攬拌時間, 原材料計量應準確, 保證混凝土和易性, 另一方面, 下灰時自由傾落高度不得超過2米, 防止混凝土離析, 還應加強振搗, 防止模扳局部漏漿等。4.4麻面: 表面輕微露石、 粘皮和大量密集的非露石性氣泡。防治措施: 加強模板檢查, 防止局部漏漿, 模扳安裝前必須涂刷脫模劑, 控制拆模時間不能過早拆, 造成的表面砂漿層剝18、皮。分層下灰, 充分振搗, 排除砼中氣泡, 適當調整混凝土配合比, 加減氣劑等外加劑。5 施工總結經過灌注樁+板梁結構在京滬高鐵正線路基無砟軌道工程中的實踐應用, 證明這種路基結構有整體性好、 穩定性好, 堅固耐用, 軌道變形小, 且變形累積緩慢、 養護維修工作量小等優點, 缺點是施工工藝較復雜, 工期較長, 以后的施工中建議采用預制管樁代替鉆孔灌注樁樁基, 這樣既能夠大大提高施工進度, 又能夠避免鉆孔樁施工時泥漿對環境的污染。 6 結束語隨著國內無砟軌道的廣泛應用,如何在各類復雜的土質路基上鋪設無砟軌道,而且有效控制路基的沉降及工后沉降, 滿足高速列車安全舒適運行的問題,已經成為工程界一個非常關心的問題。樁基+板梁結構路基綜合了無砟軌道與樁基礎結構的各自特點, 充分利用了板樁土三者的共同作用原理來滿足列車運營穩定與變形要求。因此, 樁板結構路基可適用于深厚軟土地基、 濕陷性黃土地基、 持力層較淺的平原丘陵地帶上鋪設無砟軌道工程。鉆孔樁施工, 操作工藝成熟, 易于掌握, 便于施工, 與其它類型樁基相比, 質量穩定, 可靠, 沉降量小; 工效方面,可多工作面作業,有利于加快施工進度; 因此本工藝技術有著廣泛的應用前景。 中交三航局洋山分公司京滬高鐵項目部張 濤 5月25日