高铁框架桥涵施工技术

杜立安

摘要：高速铁路框架桥在各新建铁路中被越来越多的应用，本文结合工程实例，介绍了框架桥涵施工技术要点，对关键性技术的控制进行了分析。

关键词：高铁框架桥涵施工

1 工程概况

该铁路客运专线第Ⅰ标段沿线地质构造复杂，软土是本区段主要特殊地质，具有压缩性高、透水性差、抗剪强度低、触变性的特点，一旦受到扰动，软土的强度明显下降，甚至呈流动状态。地层结构为地面标高2～5 m之间，表层为第四系淤泥质黏土，流塑，厚0.5～2 m，下为淤泥、淤泥质黏土，局部为泥炭，夹较多的腐烂植物，流塑，一般厚15～45 m;底部多为粉质黏土、黏土，夹碎石，软～硬塑，厚8～20 m，下伏卵石土或基岩。

基于以上地质情况，本区段中小桥涵主要采用框架结构形式，主要有2座框架中桥及4座框架小桥、12座框架涵。由于地基处理情况复杂，桥涵基坑开挖深度为4～9 m，施工难度相当大。为此，项目有针对性地制定了一些方案和措施，通过工程实践取得了一些成功的施工经验，但也有失误。通过总结吸取教训，希望能为以后的类似工程施工提供借鉴。

2框架桥涵施工技术要点

2．1承台桩基础施工

根据工程地质情况及降低工程造价的设计原则，本区段框架桥涵承台基础为打入高强预应力管桩基础。

依据框架承台基础设计的管桩规格、长度及承载力要求，结合现场地质条件，项目选用DD-45型柴油锤打桩机施工。管桩施工应首先控制好管桩的垂直度，在沉桩过程中应始终用2台互成90°角的经纬仪观测监控桩身的垂直度。第1节管桩垂直度控制是关键，其垂直度偏差不得超过0.5%。管桩接桩采用桩端板焊接法，上下节管桩的中心线偏差不超过10mm节点弯曲矢量不大于1‰桩长。连接处法兰盘表面要清理干净，上下节间隙应用楔形铁片垫密焊牢，焊接采用电弧焊或二氧化碳气体保护焊。坡口槽周围分三层对称环缝焊接，每层焊缝连续饱满，由3个焊工同时对称施焊，减小焊接变形。焊缝宽度不低于10mm，焊缝高度不低于8mm，其焊缝外观质量满足二级焊缝要求。焊接完毕后应自然冷却10 min后方可继续沉桩不得用水冷却或焊好即沉。

采用控制标高和控制贯入度来决定收锤标准。摩擦桩应按桩长和标高控制，桩端位于一般土层的端承摩擦桩，以控制桩端设计标高为主，贯入度控制为辅。桩端达到坚硬、硬塑的黏性土及中密以上粉土、砂土、碎石类土、风化岩时，以贯入度控制为主，桩端标高控制为辅。打桩过程中应认真详细的记录接桩、施焊等各种作业时间，每打入1m的锤击数、全桩总的锤击数、最后10击的平均贯入度和最后1m的锤击数等。

2．2基坑开挖

针对地区淤泥粉质软土的特点，为了节约用地，有效利用好施工红线内用地，基坑施工中项目采取的2种基坑支护形式及方法。一是对于开挖深度小于5 m的陆上基坑，采用H型工字钢桩墙结构支护和放坡联合应用。二是对于水塘及小河内的框架桥承台基础，开挖深度为7～9m，采取先筑岛填土，后施工钢板桩围堰支护的方案。

型钢桩墙结构是在基坑开挖前沿基坑边缘施工成排的H型工字钢，随着基坑的下挖，一边放坡一边将H型工字钢向下压至高出基坑底标高1/3 h(h为工字钢长度)高度。放坡是给H型工字钢桩墙结构侧壁上土压力减载，防止周围土压力过大，造成型钢桩墙侵限影响承台施工。基坑紧邻便道一侧采用钢索对拉H型工字钢桩墙，便道铺架上旱桥，保证施工道路畅通。本支护形式适用于基坑深度较浅，同时周边环境对支护结构水平位移要求不高的情况下采用。

利用钢板桩具有重量轻、强度高、锁口紧密、封闭渗水、施工方便、施工速度快等优点，对水塘及小河内的框架桥承台基础深基坑，采用钢板桩围堰支护。钢板桩围堰基坑支撑的施工与基坑土方开挖按“先支撑后开挖，分层支撑分层开挖”的原则进行，如图1所示。根据现场的支撑材料和开挖深度，项目采取在钢板桩内侧加二层或三层围檩并设置刚性支撑，每层围檩采用双60a型工字钢，四周每个角设置边长2m、5m直角三角形，斜边采用直径53cm无缝钢管作加强支撑，中间纵向对撑2道直径53cm无缝钢管。根据现场工程实践，钢板桩围堰保证了整个工程施工正常和周围环境的安全，虽然支护结构有较小变形，但未影响正常使用，造成周围土体结构的失稳。

图1承台基坑开挖及支护图

2．3模板及支架安装

为达到框架混凝土外观质量美观，模板的制作安装质量是关键，因为混凝土的平整度、光洁度、色差度都与模板直接相关。模板采用单块大平面组合钢模板，对于跨度大的框架桥顶板采用高质量的竹胶合板做模板，框架桥涵上下倒角(梗肋)部位采用定型钢模。对使用的钢模板应具有足够的强度和刚度，如有翘曲变形，应进行修整，仔细打磨抛光，清理干净，均匀涂刷脱模剂。采用竹胶合板时，宜使用专业切割机裁割，防止出现毛边、破茬，以免竹胶合板遇水变形。模板接缝处理目前较常用的就是在缝隙处压海绵胶条或橡胶条，缝隙细小的可用玻璃胶或腻子直接密封。

模板支撑设计应先进行内外受力计算，模板支架体系根据模板及混凝土的荷载和支撑体系的刚度进行布置。框架桥涵顶板项目采用满堂钢管支架施工，支架平面间距为70cm×70cm，如图2所示。墙身两侧模板拉杆采用对拉螺栓，单块模板拉杆孔布置相对平直，穿插螺栓时外套PVC管。支撑模板的水平钢楞可用双排钢管、槽钢和矩形楞木，尽量采用整根杆件，接头错开设置。支架立杆和斜撑下的承力面应平整垫实，并具有足够的承载力和受压面积。此外还应根据支架受力的稳定性，在立杆受力大高度方向布置水平撑与剪力撑。

图2模板支架搭设图

2．4混凝土施工工艺

项目施工管段所有框架桥涵都采用明挖基础现浇，框架中小桥混凝土分底板(含下梗肋)、边(中)墙身和顶板(含上梗肋)3次浇筑。浇筑框架身底板(包括下梗肋)时，预埋边(中)墙身钢筋。当框架底板混凝上强度达到设计强度的60%后，再绑扎边(中)墙身钢筋，一次浇筑边(中)身混凝土。其中在框架边墙内预埋拉模螺栓，待边墙混凝土达到设计强度的70%以上再搭设顶板模板支架，确保支撑体系受力稳定。而框架涵洞因孔径小，框架结构尺寸小，浇筑时分先浇筑底板(包括下梗肋)，再浇筑墙身和顶板2次浇筑成型。

根据混凝土浇筑高度，自由倾落高度超过2m时，采用串筒或溜槽等下料，避免混凝土离析。混凝土的布料采取分段分层铺料，可以从一端开始向另一端，也可以从中部开始向两端对称铺料，使浇筑的混凝土面呈斜面层次，全断面推进浇筑。或者从下向上一层层的、呈水平层次浇筑方法，都必须按照分段、分层地进行浇筑作业。振捣混凝土时要控制好振捣间距和浇筑层厚度，振捣新的一层，应插进已浇混凝土5～10 cm，保证上下层紧密结合。振动棒操作时应快插慢拔，控制好振捣程序，掌握好振捣时间，做到不欠振、不过振、不漏振。

2．5拆模与养生

混凝土的拆模要综合考虑，既要保证结构安全，又不能因拆模损害混凝土。本区段框架桥涵所使用的混凝土为高性能耐久性混凝土，框架桥涵边墙拆模必须控制在浇筑混凝土6d以后，頂板拆模必须达到同条件养护试件满足设计强度100%后进行。

为使混凝土后期强度的增长，防止混凝土裂缝的产生，保证混凝土的耐久性能，必须加强对混凝土的养护工作。框架桥涵采用自然养护，用湿润的土工布将外露混凝土和模板表面覆盖严密，并安排专人进行洒水养生，始终保持混凝土面湿润，防止混凝土表面失水形成早期裂纹。拆模后，先用土工布包裹墙面，再用塑料薄膜封包，利用混凝土自身水化热蒸汽进行养护。

3 关键性技术的控制

3．1模板工程工艺控制

模板拼装配模前应根据配模面的几何尺寸及形状绘制配模图，保证浇筑的结构物既符合设计几何尺寸，又满足一定的外观质量要求。脱模剂的选用很关键，项目通常采用优质的机油与柴油按一定比例勾兑成脱模剂，掺和柴油可降低机油粘度，增强气泡上浮逃逸能力。涂刷时要用棉布蘸少许拧干，均匀涂刷，不得涂刷得太多而造成淤积或流淌的现象发生。刷好后注意做好防护，防止灰尘、杂物、碎屑等附着在表面上，影响将来混凝土的外观质量。模板安装好后，应保证接缝横平竖直，接缝处外漏的海绵条要仔细切除干净。模板的拉、顶、撑各个部位要认真检查每一个支撑是否可靠，每一个螺丝是否拧紧。浇筑混凝土前要再复核一遍模板的平面尺寸，垂直度及标高，确保模板安装准确无误符合设计要求。

3．2混凝土工程工艺控制

浇筑混凝土时如采用吊车吊送入模，入模处的坍落度应控制在8～10cm的范围内，采用泵送混凝土在入模处的坍落度应控制在10～14cm的范围内。在浇筑墙身底部混凝土时，应适当减少粗骨料的用量，以防止底部出现“烂根”现象。对于框架顶板浇筑时，先以较快的速度将顶板满铺一层，同时要严格控制混凝土运输时间，保证混凝土的质量特别是坍落度要稳定。选用有丰富振捣经验，并具有一定责任心的工人振捣。根据振捣范围分组，一组为2人，一人负责粗振，一人负责细振，振捣时严格控制振捣间距，不应大于其作用半径的1.5倍，振捣棒至模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍。注意保护层垫块处的混凝土振捣，使水泥砂浆充分包裹，或采取边振捣一小段边取下一小段垫块的方法，避免混凝土表面出现垫块暗斑。浇筑过程中应加强对上下层混凝土顶面的砂浆浮层接触面的振捣，避免形成“砂浆带”分层和“波浪形痕迹”现象。

3．3外观修饰工艺控制

人们都期望浇筑出来的结构物，表面光洁，色泽均匀，但是往往由于施工技术水平差异不同的原因，难免造成一些外观质量缺陷。虽然不会影响结构安全，但是项目有必要进行适当的修饰，以臻完美，因此，对结构物混凝土外观缺陷进行适当的修饰也很关键。混凝土修补是一种细活，要由专人负责进行，严禁乱抹乱擦，出现颜色不一致、表面不平整等现象。拆除模板后及时处理，第一时间进行修饰效果最好，对不同的缺陷修饰方法各异。

对细小气泡或局部模板锈斑、油污可先用肥皂水清洗一遍，待表面水迹干后再用砂布将锈斑、油污擦磨干净;然后采用一定比例的黑、白水泥调制成中稠灰浆，对细小的气泡进行填塞性补浆，待达到一定强度时用细布擦去浮砂，最后采用一定比例的黑、白水泥混拌干灰用棉纱布将混凝土面抹擦一遍。

对于因振捣不密实出现的蜂窝麻面现象，砂斑线、泌水线的现象，须先用清水将其冲洗干净，待表面无积水但较潮湿时，采用一定比例的黑水泥、白水泥、细砂、胶水组成的砂浆填补、刮抹平整，待达到一定强度时用砂布擦去浮砂，最后对局部或连同大面积范围，采用适当比例的黑、白水泥干灰擦一遍。

对于错台，要轻轻凿除，再用电动砂轮打磨平顺;墙身模板形成的拉杆孔眼，用高标号混凝土或砂浆堵塞密实，表面也应用适当比例的黑、白水泥干灰擦一遍，使之与周围混凝土颜色基本一致。

4 结束语

通过工程实践，框架桥涵混凝土的外观质量整体上得到了较好的控制，达到了线形美观、颜色均匀一致的目的。此外，项目对软基认识还不够，软土地基框架桥涵施工从技术和管理上需要進一步总结和完善。总之，由于施工环境条件具有多变性，要根据实际情况，边摸索、边总结，积累成功的施工经验。

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