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        淺談渠道倒虹吸穿鐵路頂管施工質(zhì)量與安全控制

        2018-12-31 00:00:00劉成斌寧志超
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年9期

        【摘要】渠道倒虹吸穿越鐵路施工,施工中需要對每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心的控制,以保證工程質(zhì)量和行車安全。本文結(jié)合工程實(shí)際遵循“既有線施工安全無小事”的原則,確保行車、人身的安全。

        【關(guān)鍵詞】頂進(jìn);有線施工;質(zhì)量;行車安全

        1、工程概況

        大廣壩水利水電二期昌江干渠Ⅰ標(biāo)工程 1#倒虹吸K0+000~K0+094.761段,穿越西環(huán)鐵路K176+087處夾角為73°,采用頂進(jìn)結(jié)構(gòu)倒虹吸形式,位于叉河至昌感鐵路區(qū)間段。該圓涵承受最大水壓力為0.1KPa,采用預(yù)制C40鋼筋混凝土管,內(nèi)徑3.0m,壁厚0.3m,圓涵總長61.91m。其中下穿鐵路30m長圓涵內(nèi)側(cè)加厚度為10.0mm的鋼管。圓涵中間12.0m采用預(yù)制鋼筋混凝土管頂進(jìn)施工,兩端4.0m和14.0m段以及進(jìn)出口部分采用現(xiàn)澆施工。倒虹吸涵頂與所在鐵路軌頂?shù)木嚯x為2.22m。

        2、施工條件

        根據(jù)《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》及設(shè)計(jì)要求,開挖工作坑期間每天封鎖叉河至昌感區(qū)間2.5小時(shí),封鎖開通后恢復(fù)常速;挖孔樁施工時(shí)限速 45km/h;架設(shè)便梁加固線路施工封鎖該區(qū)間2.5小時(shí),封鎖開通后限速 45km/h(第一列不得為客車)至下次封鎖線路;頂進(jìn)施工時(shí)該區(qū)間限速 45km/h;拆除便梁時(shí)封鎖該區(qū)間2.5小時(shí),開通后列車限速45 km/h(第一列不得為客車)24小時(shí),限速60km/h、80km/h各不少于24小時(shí),以后恢復(fù)常速。慢行起止里程為K176+000~K176+150,慢行長度為150m。

        3、施工方案及工藝、主要技術(shù)措施

        3.1施工方案及工藝

        1)施工測量

        (1)標(biāo)高測量

        采用水準(zhǔn)儀對基坑標(biāo)高及管涵頂進(jìn)時(shí)的標(biāo)高進(jìn)行控制,基礎(chǔ)開挖至接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),及時(shí)用水平儀進(jìn)行測量,防止超挖。頂進(jìn)施工時(shí),在基坑中適當(dāng)位置設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn),以方便觀測每一頂程過程中及時(shí)進(jìn)行管底板標(biāo)高測量,防止管出現(xiàn)“栽頭”或者“抬頭”,并對偏差進(jìn)行糾正。

        (2)平面測量

        采用全站儀或激光經(jīng)緯儀測設(shè)管的中線,并設(shè)置好中線樁及護(hù)樁,然后據(jù)此確定工作坑位置及尺寸。頂進(jìn)施工過程中,每一頂程都須進(jìn)行管中線測量,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)中線偏差,迅速予以糾正。施工過程中的平面測量貫徹“勤、準(zhǔn)、快”的方針,保證施工的順利進(jìn)行。

        2)線路加固

        從地質(zhì)鉆探結(jié)論可知,地質(zhì)條件滿足本次頂進(jìn)。在頂進(jìn)開挖路基時(shí),如大斷面開挖,可能會造成鐵路路基的塌方,為了鐵路安全防止鐵路路基在列車經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的震動而造成不穩(wěn)或塌方,所以路基兩側(cè)采用人工挖孔樁進(jìn)行支護(hù),從而確保鐵路線路和行車的安全。

        (1)線路加固及防護(hù)方案

        架空采用抬梁法,為確保施工期間鐵路行車安全,線路架空安裝及拆除時(shí)必須封鎖線路,頂進(jìn)施工時(shí)采取慢行措施,施工期間列車限速45km/h。頂進(jìn)完成后,慢行2至3天,以便觀察路基變化。

        架空線路以φ120cm挖孔樁作為架空支墩,挖孔樁長為6.0m。挖孔樁頂面設(shè)支墊鋼板,縱抬梁采用四片Ⅰ56C工字鋼梁,縱抬梁利用支墊鋼板進(jìn)行加固,橫抬梁采用Ⅰ36C工字鋼梁,每個(gè)軌枕間隙穿一根橫抬梁,縱橫抬梁間連接螺栓要聯(lián)接牢固。

        (2)、挖孔樁施工

        ①φ120cm挖孔樁采用人工開挖,內(nèi)模采用分塊式楔式鋼模,每節(jié)100cm,鋼筋籠采用孔外分節(jié)綁扎,鋼筋籠的吊放方法采用簡易木質(zhì)扒桿;為了安全便于挖孔樁護(hù)壁下一層鋼筋。

        ②開挖方法:采用人工開挖,孔位處架設(shè)三腳架,用10KN~20KN慢速卷揚(yáng)機(jī)提升,保證施工的連續(xù)性;在施工過程中控制好每筐裝渣的數(shù)量,組織三班制循環(huán)作業(yè);采用彩條布作雨棚并在既有路基邊坡鋪彩條布,以防下雨影響挖孔樁施工和既有路基邊坡的穩(wěn)定;挖孔與護(hù)壁連續(xù)作業(yè),挖孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行孔底檢查,灌注混凝土,盡量減少對既有線路的影響時(shí)間。

        ③挖孔樁施工工藝:采用人工進(jìn)行分層挖孔,在挖土過程中,每一層土不宜挖得過深,每層控制在約35cm左右,每挖二、三層土澆灌一層鋼筋混凝土護(hù)壁,護(hù)壁混凝土標(biāo)號為C20,厚15cm;挖孔時(shí)要使孔壁稍有凹凸不平,以增強(qiáng)護(hù)壁的摩擦力。當(dāng)孔底地質(zhì)復(fù)雜或開挖中發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象時(shí),查明孔底以下地質(zhì)情況再做終孔處理;檢驗(yàn)合格后進(jìn)行混凝土澆筑。

        ④鋼筋籠制作和安裝:因?yàn)榫嚯x既有鐵路較近,用提前綁扎吊車或吊具吊入的方法。

        ⑤混凝土施工采用導(dǎo)管法灌注孔內(nèi)混凝土。在灌注過程中,導(dǎo)管的下口保持在距混凝土面不大于2m的距離。

        ⑥挖孔樁施工安全措施:按照廣鐵集團(tuán)相關(guān)文件要求,挖孔樁施工的全過程線路必須慢行45km/h。另外孔內(nèi)應(yīng)經(jīng)常檢查有害氣體濃度,當(dāng)二氧化碳濃度超過0.3%或其它有害氣體超過允許濃度時(shí),應(yīng)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備;孔內(nèi)滲水量不大時(shí)用水桶提引排出;滲水量較大時(shí)用潛水泵在集水坑抽排,將水排入地表排水溝,挖至設(shè)計(jì)位置后,孔底不應(yīng)積水;挖孔及支撐護(hù)壁兩道工序必須連續(xù)作業(yè),不得中途停頓,以防坍孔;挖孔樁開始施工,必須24小時(shí)連續(xù)工作,以盡可能減少對既有線的干擾,但夜間開挖時(shí)一定要注意安全;棄渣距離樁口邊緣不少于2m,并及時(shí)清運(yùn);樁基工作人員用鋼筋梯上下,工具用籮筐送下,順序?yàn)椋合驴讜r(shí)工具先下,人后下;上時(shí)工具先裝好,人先上,人上井后再提工具筐。井下工作人員必須配戴安全帽和安全帶作業(yè)。

        3)管涵施工

        本管涵采取單邊設(shè)置工作坑預(yù)制管、鋼筋混凝土頂進(jìn)后背梁,后背梁后采用鋼軌樁承力;一次頂進(jìn)法將管涵頂進(jìn)就位的方法施工。

        (1)工作滑板施工

        本管涵滑板按設(shè)計(jì)要求布置鋼筋,并與后背梁相連接,以確保滑板能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求具有足夠承載力;從而增加滑板的連結(jié)性?;宀捎猛渴灀綑C(jī)油、滑石粉層,上覆塑料薄膜一層、油毛毯?;屙樅S方向做成1%的縱坡。

        滑板澆注時(shí)將地錨梁和滑板一起澆注,形成整體,導(dǎo)向墩設(shè)在滑板兩側(cè),以防止管涵頂進(jìn)入土前方向發(fā)生偏離?;灞砻嬉运嗌皾{抹面,要求平整度在3mm以內(nèi)。砂漿表面涂3mm石蠟一層,然后再在其上涂1mm刷滑石粉一層,要求表面光潔、平滑。管涵底板澆注前再鋪塑料薄膜一層,以減少頂進(jìn)阻力。

        (2)管涵預(yù)制

        本管涵工程內(nèi)外模均采用大塊鋼模板,確保涵內(nèi)混凝土表面美觀平順。管涵體鋼筋均集中在鋼筋加廠內(nèi)加工制作好后送到施工現(xiàn)場。

        管混凝土制作兩組混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件,一組用于頂進(jìn)前比較強(qiáng)度,與管混凝土同條件養(yǎng)護(hù)。管混凝土派專人采用草袋覆蓋灑水養(yǎng)護(hù),達(dá)到頂進(jìn)所需強(qiáng)度方可頂進(jìn)。

        (3)鋼筋施工

        當(dāng)基礎(chǔ)墊層設(shè)置好后,在滑板上放出管涵底板及墻身位置線,在控制位置設(shè)置定位鋼筋,在定位筋上按設(shè)計(jì)尺寸依次標(biāo)出底板下層鋼筋位置,由端部按順序依次綁扎。下層鋼筋綁扎完后,可安裝上層定位架立筋,在下部設(shè)置砂漿墊塊,其縱橫間距不宜大于1m,并采用同樣方法綁扎上層鋼筋,最后綁扎上下層拉結(jié)鋼筋,位置應(yīng)準(zhǔn)確,綁扎應(yīng)牢固,澆注混凝土?xí)r不應(yīng)變形。

        (4)混凝土施工

        為保證混凝土澆灌質(zhì)量,混凝土應(yīng)分層澆注,分層厚度不超過 40cm,采用插入式振搗器振搗。振搗時(shí),不得碰撞模板、鋼筋和預(yù)埋件,振搗延續(xù)時(shí)間以混凝土不再沉落,不出現(xiàn)氣泡,表面呈現(xiàn)浮漿為度。

        混凝土澆注完畢,采用草袋覆蓋,澆水養(yǎng)生,每天澆水次數(shù)應(yīng)連續(xù)保持混凝土表面濕潤為度,至少連續(xù)保養(yǎng)14天?;炷凉苌砩蠂娡渴?,以減少頂進(jìn)時(shí)的摩擦。

        4)頂進(jìn)

        根據(jù)設(shè)計(jì)要求,千斤頂采用300噸千斤頂2臺,頂進(jìn)時(shí)兩邊同時(shí)頂進(jìn)。

        (1)安裝頂進(jìn)設(shè)備:包括高壓油泵、油管、千斤頂、頂鐵、頂柱等就位。

        (2)試頂:為了檢查頂進(jìn)設(shè)備的性能及工作狀態(tài)、以及后背梁的情況,通過起動頂力預(yù)測頂進(jìn)的最大頂力與理論計(jì)算力的誤差,同時(shí)把涵洞頂置挖土坡前就位,為挖土頂進(jìn)作好準(zhǔn)備。

        (3)頂進(jìn)挖土:挖土以機(jī)械挖土為主,人工開挖為輔,挖土分臺階進(jìn)行,管涵頂以上土方比以下土方超前挖1m,上部土方采用放坡并做臺階式開挖,預(yù)防坍塌,下部土方按比管身外輪廓寬0.15m進(jìn)行開挖,每次挖掘的進(jìn)尺約為20~50cm厘米。在列車通過或機(jī)械故障時(shí)不得挖土。同時(shí)挖土工作必須與觀測工作緊密配合,根據(jù)偏差分析決定挖土方法。土方以小型裝載機(jī)或人力斗車運(yùn)出,再做二次外運(yùn)。

        (4)頂進(jìn):頂進(jìn)前檢查管涵頂?shù)臉?biāo)高是否符合設(shè)計(jì)要求和頂進(jìn)要求,頂進(jìn)是前方挖土完成一沖程后,開動高壓油泵,利用千斤頂推動管涵前進(jìn)。開始頂進(jìn)是中心環(huán)節(jié),每次開頂前必須檢查油泵等液壓系統(tǒng)有無故障、挖土情況是否符合要求、頂鐵安裝是否合格和后背變形等情況,在以上條件符合要求,并經(jīng)過中線、高程測量檢查后(如有偏差,在確定有效的糾偏方法并作好處理后),方可開頂。頂進(jìn)過程要做到一頂一測即每頂進(jìn)一次測量一次,測量內(nèi)容包括管涵高程及軸線偏差情況,同時(shí)作好頂進(jìn)記錄。每次頂進(jìn)時(shí)要密切注意前方地質(zhì)變化情況,每頂進(jìn)一段一定要有有經(jīng)驗(yàn)的工作人員及質(zhì)檢人員進(jìn)入檢查,確認(rèn)安全后進(jìn)行下一頂進(jìn)工作。

        5)線路基床回填恢復(fù)線路

        (1)頂進(jìn)就位后,要加緊組織人力進(jìn)行頂進(jìn)后管涵頂回填,恢復(fù)線路。線路路基及管涵側(cè)不允許回填土方,因?yàn)闊o法進(jìn)行夯實(shí)工作,線路易發(fā)生沉降,會加大以后線路的維修保養(yǎng)工作,同時(shí)會影響到行車安全,要求回填砂或砂夾碎石,并邊填邊用水沖實(shí),其它夯填土方則按規(guī)范施工。道床鋪設(shè)要按照軌道標(biāo)準(zhǔn)采用道碴規(guī)格,并有專業(yè)的線路技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)督指導(dǎo),同時(shí)要作好線路恢復(fù)后的監(jiān)測,作好線路的調(diào)整及補(bǔ)充道碴工作,及時(shí)對線路進(jìn)行保養(yǎng),線路達(dá)到正常行車要求后取消慢行恢復(fù)正常行車。

        (2)拆除線路架空程序如下

        管涵就位后經(jīng)檢查完畢,驗(yàn)收符合要求后,即按施工電報(bào)計(jì)劃封鎖線路進(jìn)行拆除線路加固設(shè)施。首先拆除縱橫抬梁的連接部件;拆除單邊縱抬梁;單根抽出橫抬梁,及時(shí)補(bǔ)充道渣,以確保線路穩(wěn)定,保證線路設(shè)備的良好狀態(tài),確保行車安全;拆除另一邊縱抬梁,恢復(fù)線路;拆完線路架空設(shè)施后,及時(shí)對該線路段進(jìn)行搗實(shí)、保養(yǎng),并進(jìn)行全面檢查,確保線路狀態(tài)符合有關(guān)規(guī)定要求后,作好記錄取消封鎖及慢行。

        3.2施工技術(shù)措施

        (1)管涵在空頂階段容易發(fā)生方向偏差,可充分利用方向墩設(shè)專人加換左右兩側(cè)與方向墩間的滾契鐵板。

        (2)當(dāng)管身重心脫離工作坑底板時(shí),容易產(chǎn)生“扎頭”現(xiàn)象。為防止“扎頭”,除在工作坑底板上預(yù)留坡度外,還在管身前端底板下設(shè)置“船頭坡”。

        (3)管身入土后,應(yīng)注意挖土端面務(wù)求正確,使頂入挖成的土孔與管涵身方向一致。

        (4)管身方向左右偏差調(diào)整的技術(shù)措施

        用增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄?;即開或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門,增加或減少千斤頂頂力數(shù)。

        用輪流開動兩邊高壓油泵調(diào)整;如向左偏就開左側(cè)高壓油泵,向右偏就開右側(cè)高壓油泵。

        用后背頂鐵調(diào)整;在加換頂鐵時(shí),可根據(jù)偏差的大小,將一側(cè)頂鐵契緊,另一側(cè)頂鐵契松或留1-3cm的間隙。

        前端左右兩側(cè)可在一側(cè)超挖,另一側(cè)少挖土或不挖來調(diào)整方向。

        在管身前端加橫向支撐來調(diào)整;支撐一端支在管涵上,另一端支在開挖面上,頂進(jìn)時(shí)迫使其向被頂一側(cè)調(diào)整。

        (5)糾正管身“抬頭”的技術(shù)措施

        用儀器檢查底板是否向上翹起過大,側(cè)墻是否有左右傾向,可以適當(dāng)調(diào)整挖土的角度,來糾正管身“抬頭”現(xiàn)象。

        兩側(cè)挖土不夠?qū)?,易造成管身“抬頭”,故可在兩側(cè)適當(dāng)多挖。

        管身“抬頭”量不大,可把開挖面挖到與管底面平。如管身“抬頭”量較大,則在底板前超挖20-30厘米,寬度與管身相同,同時(shí)使上管不吃土,在頂進(jìn)中逐步調(diào)整。

        (6)糾正管身“扎頭”的技術(shù)措施

        適當(dāng)增加抬頭力矩,即增加管頂?shù)淖枇?,使管頂部多吃土,管邊稍加吃土量,底板前不得超挖,逐步頂進(jìn)調(diào)整。

        挖土?xí)r,開挖面基底保持在管涵身底面以上8-10cm,利用船頭坡將高出部分土壤壓入管底。

        如基底土壤松軟時(shí),可采取換填等方法加固地基,增加承載力。

        用增加管身后端平衡重的辦法,改變管涵身前端土壤受力狀態(tài),達(dá)到糾正“扎頭”的目的。

        4、結(jié)束語:

        頂管施工是一門綜合性技術(shù),施工工藝和地質(zhì)條件、原有地下設(shè)施復(fù)雜,地下障礙物等必須引起高度重視,必須配備一支技術(shù)熟練的專業(yè)隊(duì)伍,嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工,方能保證有線鐵路的行車安全和工程質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 》GB50204-2015

        [2] 《鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》TB10203—2002

        [3] 《鐵路橋涵工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》TB 10415—2003,J 286--2004

        [4]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2013

        作者簡歷:劉成斌(1983.05——),男,河南鄧州人,本科,畢業(yè)于河海大學(xué),現(xiàn)任工程師職稱,主要從事工程施工管理工作。

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