焦時照

中國電建市政建設(shè)集團有限公司 天津 300384

進(jìn)入新時代后，既有鐵路下穿箱涵項目施工材料、建造工藝、施工技術(shù)等發(fā)生了一系列變化，雖然有利于此類工程向著高質(zhì)量方向發(fā)展，但是在實際施工期間，受到人、機、材、技、法、環(huán)、錢、管等各個層面的資源配置影響，容易發(fā)生技術(shù)效用低、施工質(zhì)量隱患多的風(fēng)險。因而，在當(dāng)前以“項目立項→決策→設(shè)計→招投標(biāo)→采購→施工→竣工”為主要環(huán)節(jié)的設(shè)計施工一體化實踐模式下，施工單位一方面應(yīng)加強對項目諸環(huán)節(jié)的資源配置，另一方面需加強對施工技術(shù)的應(yīng)用分析及質(zhì)量控制，使項目建設(shè)與運營期間均能夠產(chǎn)出綜合效益。下面先對某既有鐵路立交工程做出簡要概述，再從施工技術(shù)與質(zhì)控措施兩個方面展開分析。

1 項目概況

以某既有鐵路立交工程為例，立交主體為兩孔16.0m箱涵，總長80.5m，軸線與既有鐵路中心線夾角為74.10°。根據(jù)設(shè)計方案要求，其框架結(jié)構(gòu)尺寸如下：（1）頂板厚：0.95m；（2）底板厚：1.15m；（3）邊墻厚：1.1m；（4）結(jié)構(gòu)凈高：6.3m；（5）總高：8.4m。豐水期地下水位約為黃海高程27.8m，勘察報告顯示其巖土層為填土、粉質(zhì)黏土、粉砂、粉質(zhì)黏土、粉土，施工單位根據(jù)其實際情況提出了“鉆孔灌注樁+雙排高壓旋噴樁止水帷幕”圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案[1]?？紤]到框架橋長度、跨度較大，施工中選擇了適配性較高的D型便梁為其提供支撐，具體操作時以“D16+D24+D16型便梁”架設(shè)既有鐵路，分南北兩段進(jìn)行頂進(jìn)施工。其中，長大箱涵為混凝土箱涵，實施時以永臨結(jié)合箱涵結(jié)構(gòu)方案為準(zhǔn)，關(guān)鍵施工技術(shù)包括D型便梁施工與箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)，下穿鐵路頂進(jìn)施工主要包括：施工準(zhǔn)備→滑板墊層→箱涵預(yù)制→箱涵頂進(jìn)施工等。

2 永臨結(jié)合箱涵結(jié)構(gòu)施工方案分析

2.1 圖紙審核

施工人員協(xié)同BIM操作員將二維Auto CAD圖紙導(dǎo)入Revit軟件，利用其中的“族庫”功能建立分項工程（主要包括基坑工程、支護(hù)工程、箱涵工程、D型便工程）的“族模型”，依次對其進(jìn)行可視化檢查。然后，將族模型導(dǎo)入4D Navisworks軟件，利用其中的“漫游”功能和“碰撞檢查”功能完成分項工程施工預(yù)覽、重點標(biāo)記、硬碰撞與軟碰撞檢查等。

2.2 支護(hù)體系

確認(rèn)圖紙與實際施工情況相符后，施工人員對該項目中的載力及力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面檢查，具體以室內(nèi)土工試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、現(xiàn)場鑒定情況綜合比較檢查，確認(rèn)各地層的壓縮模量、粘聚力、內(nèi)摩擦、地基承載力特征值均符合要求后，按“鉆孔灌注樁+雙排高壓旋噴樁止水帷幕”支護(hù)體系進(jìn)行支護(hù)作業(yè)，操作時選擇旋挖成孔鉆孔灌注樁與雙排高壓旋噴樁止水帷幕，配套有管井法降水、開挖渠道措施。其中，灌樁尺寸為1.5*1.5m，長度范圍在18～28m之間，考慮到要增大樁底承載力，實際施工中對樁基底部進(jìn)行了相應(yīng)的擴大頭設(shè)計。支護(hù)施工現(xiàn)場的作業(yè)流程主要包括：（1）施工準(zhǔn)備；（2）搭設(shè)提升架；（3）鉆孔、護(hù)壁、清孔、土石外運；（4）鋼筋籠制安；（5）灌注樁澆筑；（6）檢查驗收等。配套的止水帷幕施工以現(xiàn)場實際情況為準(zhǔn)先設(shè)置帷幕、降水井、開挖渠道，再根據(jù)實際施工現(xiàn)場情況進(jìn)行排水、止水等。需要說明的是，在該方案下支護(hù)體系與D型便梁的聯(lián)合應(yīng)用，有利于節(jié)本降耗、提質(zhì)增效[2]。

2.3 D型便梁

該項目以“D16+D24+D16型便梁”為支撐，考慮D型便梁架設(shè)與拆除施工在該項目中的工程量相對較大，設(shè)置有專項施工方案，主要包括6大環(huán)節(jié)：（1）軌道吊進(jìn)入施工現(xiàn)場；（2）起吊；（3）落梁；（4）軌道吊按調(diào)度命令離開施工現(xiàn)場；（5）線路開通前檢查確認(rèn)；（6）銷記。施工技術(shù)操作分為8個步驟：（1）施工準(zhǔn)備；（2）便當(dāng)運輸；（3）調(diào)整木枕間距；（4）穿設(shè)鋼枕；（5）安裝主縱梁；（6）結(jié)合件連接；（7）拆除架空；（8）恢復(fù)線路等。該分項工程旨在為鐵路進(jìn)行架空保護(hù)，具體以該項目鐵路線附近的10根支護(hù)樁為支撐，配套設(shè)置專用D型便梁位于支護(hù)樁頂。同時，在施工時不用再對支護(hù)樁進(jìn)行更換，只需按照施工進(jìn)度完成D型便梁的架設(shè)、拆除、移用即可。從模型分析結(jié)果看，樁基與下穿箱涵結(jié)構(gòu)施工不會對上方列車的運行造成影響[3]。

2.4 永臨結(jié)合箱涵結(jié)構(gòu)連接

通過剛性連接方式完成鄰近支護(hù)樁與主體箱涵的連接，提高對差異沉降的抵抗能力等。箱涵和樁基永臨結(jié)合部位的施工主要通過左右幅同步施工方法按鋪設(shè)墊層→底板施工→墻身與頂板施工→支護(hù)樁表面鑿除→回填夯實→回填區(qū)注漿等進(jìn)行操作。

3 既有鐵路長大箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)分析

3.1 滑板墊層施工

滑板墊層是預(yù)制箱梁的施工墊層，在實際應(yīng)用時能以潤滑絕緣層的形式為箱涵頂升提供服務(wù)。該方面的施工技術(shù)重點集中在對滑板頂部潤滑絕緣層的加強方面，施工人員根據(jù)實際情況選擇了在底部設(shè)置地錨梁方式。具體如下：（1）施工人員以水平防滑地梁槽設(shè)計要求的3m/個標(biāo)準(zhǔn)沿頂進(jìn)籬工主方向進(jìn)行開挖作業(yè)；（2）將地下連接墻鋼桿與其連接后，設(shè)置“工”字梁模板并進(jìn)行澆筑（C25混凝土）形成滑板；（3）對滑板進(jìn)行監(jiān)測與養(yǎng)護(hù)，當(dāng)其強度達(dá)到設(shè)計要求的50%以上時即可采用2cm厚石蠟與塑料薄膜設(shè)置分離層或隔離層。具體施工中的塑料薄膜長度不小于0.25m，鋪設(shè)好后再進(jìn)行石蠟澆筑。最后，疊放安裝潤滑層使用M10水泥砂漿進(jìn)行2cm厚度的覆蓋保護(hù)。

3.2 箱涵預(yù)制施工

箱涵預(yù)制時采用現(xiàn)場預(yù)制方案，施工人員先選擇厚度為1.5cm的竹膠合板與厚度為2.5cm的泡沫板及粘膠、條公開破等材料，完成模板支設(shè)、接縫內(nèi)側(cè)與外側(cè)處理。其中，邊墻模固定時采用墻體螺栓進(jìn)行固定，然后使用螺母連接緊固，實際操作時應(yīng)在螺栓中間使用止水帶提高其施工質(zhì)量。其次，完成模板裝設(shè)后，施工人員依次拆除螺栓并對兩端進(jìn)行水泥砂漿封閉處理。第三，施工人員選擇國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)鋼管（外徑與內(nèi)徑分別為48mm、40mm）搭設(shè)碗扣支架結(jié)構(gòu)。支架搭設(shè)期間步距設(shè)置為1m，并按照65cm設(shè)置桿間垂距，立桿頂部設(shè)置有方形木質(zhì)材料[4]。考慮預(yù)制地板在后續(xù)預(yù)制中可以產(chǎn)生的影響，施工人員設(shè)計了底部支撐結(jié)構(gòu)（15*15cm）。整體上的支架以全長剪式支架為準(zhǔn)，可借助以3m/個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的剪式支架為其提供穩(wěn)定性。

3.3 箱涵頂進(jìn)施工

該項目中的箱涵頂進(jìn)施工分為開始滑動→向前移動→步入路基承載狀態(tài)三大階段。一般而言，頂進(jìn)土體時的頂進(jìn)力數(shù)值達(dá)到了最大值，而且會對箱涵施加作用力?？紤]到箱涵可能產(chǎn)生的受力影響，施工人員結(jié)合項目特點應(yīng)用了架空輸電線路千斤頂結(jié)構(gòu)，有效解決了該問題。從計算情況看，該項目中的側(cè)箱涵重量、中心孔箱涵重量分別為2215t、4292t，此時箱涵頂進(jìn)施工中對應(yīng)的最大頂進(jìn)力應(yīng)為2876t、5579t。為保障頂進(jìn)施工安全與有效性，施工人員針對側(cè)孔箱涵、中心孔箱涵配套設(shè)置了相應(yīng)的千斤頂設(shè)施，前者以40t規(guī)格為準(zhǔn)設(shè)置5個到10個，后者以300t到400t規(guī)格為準(zhǔn)設(shè)置15到20個。需要說明的是，在實際的頂進(jìn)施工作業(yè)期間，若千斤頂設(shè)施數(shù)量達(dá)到10臺，應(yīng)根據(jù)實際情況配套中控措施，以確保其使用安全。

頂進(jìn)施工時，施工人員先進(jìn)行開頂前的試頂操作，具體以箱結(jié)構(gòu)自重的0.6倍為準(zhǔn)啟動，然后使用頂鎬按5MPa/L逐步加壓，確定一切正常后再進(jìn)行加壓式頂進(jìn)操作。首節(jié)、中間節(jié)的頂進(jìn)作業(yè)應(yīng)同步，刃腳入土可開啟中繼間頂鎬進(jìn)行操作，回鎬應(yīng)以頂進(jìn)20cm為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，末端頂鎬操作需確保中繼間頂死再操作。橫梁與頂鐵、后背梁方面應(yīng)以間隙為標(biāo)準(zhǔn)，箱體橫移對位時，應(yīng)以2節(jié)箱體全部入土且沒有脫離滑板時為準(zhǔn)[5]。

4 既有鐵路長大箱涵頂進(jìn)施式質(zhì)控措施

4.1 組建質(zhì)量管理小組

施工單位在項目經(jīng)理管理制度下，由項目經(jīng)理負(fù)責(zé)組建專家團隊，主要成員包括全過程管理師、環(huán)境咨詢師、技術(shù)工程師、生產(chǎn)經(jīng)理、BIM軟件操作員等[6]。首先，專家團隊結(jié)合BIM模型推演情況提出了開展全過程質(zhì)量管理方案。其次，由生產(chǎn)經(jīng)理負(fù)責(zé)組建質(zhì)量管理小組，并通過組內(nèi)會議討論劃分具體的管理任務(wù)，主要包括。

（1）開展現(xiàn)場實地踏勘并做相應(yīng)的記錄，結(jié)合踏勘結(jié)果分析細(xì)化施工方案中的質(zhì)量管理制度規(guī)范條件，然后在制度引領(lǐng)條件下明確質(zhì)量管理小組組長、副組長、組員的管理職能及應(yīng)負(fù)的責(zé)任?？紤]到該項目質(zhì)量要求較高，配套設(shè)置有責(zé)任追究制，即使在項目完工后也可以根據(jù)實際發(fā)生的質(zhì)量隱患進(jìn)行責(zé)任追究。

（2）質(zhì)量管理小組成員根據(jù)箱涵頂進(jìn)施工分項工程，編制施工質(zhì)量管理要素清單與技術(shù)質(zhì)量控制指標(biāo)，確?！肮芾硪?管理指標(biāo)”一一對應(yīng)的前提下，根據(jù)施工進(jìn)度實際情況，進(jìn)一步編制針對滑板墊層、箱涵預(yù)制、箱涵頂進(jìn)相關(guān)的“質(zhì)量管理表”，可以將質(zhì)量管理工作細(xì)分到以周、日為單位的詳細(xì)施工中，確保質(zhì)量管理的有效性。

（3）實際施工期間，按照業(yè)主方提出的施工管理指導(dǎo)意見，施工單位提前搭建了以“數(shù)據(jù)庫層-模型層-信息管理層-應(yīng)用層”為基本架構(gòu)的BIM在線管理平臺，業(yè)主、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、環(huán)保單位均被納入了“應(yīng)用層”，可以共享質(zhì)量管理信息。同時，質(zhì)量管理小組與進(jìn)度、安全、環(huán)境、合同、成本等質(zhì)量管理小組之間可以通過在線交流方式實施協(xié)同管理，以此保障整個質(zhì)量控制的全面性、及時性、精準(zhǔn)性。

4.2 頂進(jìn)施工質(zhì)控措施

該項目箱涵頂進(jìn)施工中易發(fā)生安裝偏差，出現(xiàn)阻力，而且對D型便梁與箱涵的監(jiān)測要求較高，因此在質(zhì)量管理方面，質(zhì)量管理小組針對上述風(fēng)險配套設(shè)置了針對性較強的質(zhì)量控制措施。分述如下。

4.2.1 糾偏質(zhì)控措施

該項目施工中對箱涵軸線和標(biāo)高的控制十分關(guān)鍵，難度相對較大。質(zhì)量管理人員根據(jù)質(zhì)量管理要素-管理指標(biāo)表中提前列舉的軸向偏差、“抬頭”糾偏、“扎頭”糾偏，查看了頂進(jìn)控參數(shù)表（如表1），然后按照針對性措施指導(dǎo)施工人員進(jìn)行了質(zhì)量控制。例如，在軸向偏差質(zhì)控方面，當(dāng)偏差較小時增設(shè)鋼板至一側(cè)頂鐵部位，當(dāng)前端需向左偏時則在右側(cè)增加頂力或降低左側(cè)頂力。再如，在“抬頭”偏差質(zhì)控制方面，施工人員根據(jù)箱身實際抬頭量，進(jìn)行稍作超挖或多超挖并輔以頂進(jìn)調(diào)整措施。至于“扎頭”偏差質(zhì)控，則根據(jù)挖土?xí)r、基底土壤松軟、箱身端土受力狀態(tài)等實際情況，對其進(jìn)行糾偏處置，包括平衡壓重法、設(shè)置“船頭坡”法、加固地基法等[7]。

表1 頂進(jìn)質(zhì)量控制參數(shù)表

4.2.2 減阻質(zhì)控措施

除了糾偏質(zhì)控外，該項目施工存在至少三種阻力：（1）箱身前端刃角切土形成的正面阻力；（2）箱身與兩側(cè)土體形成的摩擦力；（3）箱身自重與地面形成的摩擦力。根據(jù)施工進(jìn)度情況看，本次施工期間的吃土頂進(jìn)量與頂進(jìn)時間，分別為142m、90d，同時需進(jìn)行2次箱體橫向移對位作業(yè)，質(zhì)量管理人員在充分考慮上述情況后針對可能發(fā)生的“抱死”問題，設(shè)置了減阻劑，同時將潤滑劑涂抹到箱體表面。

4.2.3 測量質(zhì)控措施

該項目規(guī)模大、施工周期長，頂進(jìn)施工作業(yè)期間涉及若數(shù)據(jù)記錄要求，質(zhì)量管理人根據(jù)其實際要求協(xié)同技術(shù)工程師對其頂程、頂力、吃土量、接縫處寬度、錯臺變化等實際情況進(jìn)行了一一監(jiān)測。具體操作中按照1次/2h的監(jiān)測需求選擇了2臺高精度自動化0.5″級全站儀與監(jiān)測棱鏡，完成監(jiān)測后可以自動生成相應(yīng)數(shù)據(jù)并完成相關(guān)曲線圖繪制，為質(zhì)量管理人員進(jìn)一步實施質(zhì)控提供依據(jù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，既有鐵路長大箱涵頂進(jìn)施工專業(yè)要求較高，施工技術(shù)具有一定的復(fù)雜性。在新時期此類工程高質(zhì)量建設(shè)時期需要配套做好相應(yīng)的質(zhì)量管理工作[8]。建議施工單位在同類項目施工期間，一方面遵循思路決定出路的基本原則對各個施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全面分析，另一方面按照技術(shù)賦能路徑下通過擴大技術(shù)要素配置比例方式提質(zhì)增效的要求選取適配性較高的施工技術(shù)并將重點放在支護(hù)與頂進(jìn)施工兩大方面。尤其在當(dāng)前階段應(yīng)結(jié)合新材料、新技術(shù)、新工藝的實際應(yīng)用現(xiàn)狀，在項目經(jīng)理負(fù)責(zé)制度下組建綜合素質(zhì)全面、勝任力較強的質(zhì)量管理小組，做好糾偏、減阻、監(jiān)測等方面的質(zhì)量控制，進(jìn)而在提高此類項目施工全要素生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上，輔助其產(chǎn)出綜合效益。