高原冻土区涵洞施工工法

1高原冻土区涵洞施工工法一、前言青藏铁路是实施西部大开发战略决策的标志性工程。它对加快青海、西藏的经济、社会等方面的发展具有十分重要意义。青藏铁路经过的地区自然生态环境原始、独特，生物多样性、生态系统极其脆弱、敏感，破坏、扰动后很难恢复，在此区域进行铁路建设不仅工程任务艰巨，且技术难度大，而且可能对线路区域内的特殊生态环境及地理环境及水环境产生不同程度的影响。工程建设与环境保护举世瞩目。优化工程施工组织设计，强化施工环境保护理念，用先进的施工方法，科学管理，把工程建设对生态环境带来的影响降低到最低限度已经成为国内外许多人士关注的焦点。在高原冻土地区修建涵洞工程，若施工方法不当，可引起对多年冻土地基热平衡的破坏，导致涵洞融沉塌腰等病害。本工法即是针对如何解决在高原冻土区修建涵洞工程问题而形成的。本工法形成于青藏铁路N14标开心岭地段DK1250+460-DK1257+500区段中8座涵洞的施工。较平原地区涵洞施工，本工法成功解决了高原冻土地区涵洞施工技术难题，将涵洞施工对周围冻土环境的扰动减少到最低限度,并最大限度的确保了工程的安全性。本工法施工工艺先进，施工速度快，施工质量合格率100%，优良率95%以上。二、工法特点1、采用挖掘机配合爆破开挖基础，施工速度快，对地基的扰动小。2、针对不同冻土地层及施工季节，采用搭设防护棚、遮阳棚等不同的防护措施及施工工艺，施工质量好。3、选择每日气温较低时段施工，减少日照对地基开挖时的影响。24、采用预制成品涵节、基础块安装施工方法。速度快，缩短了基坑开放时间，减少了现浇砼产生热量对地基土的影响。三、适用范围适用于高原冻土区涵洞施工，对平原地区冬期涵洞施工也有借鉴作用。四、工艺原理冻土是一种特殊土体，其成分、结构、热物理及物理力学性质均有着不同于一般土的许多特点。在多年冻土区施工会造成对地表的扰动、植被的破坏，将改变地表水热交换条件，使多年冻土地温场发生变化，季节融化层厚度加大，引起冻融交替转换，引发新的冻胀、融沉等，破坏原始冻土状态。多年冻土的冻融交替引起的融沉冻胀必然引起冻土区建筑物的变形和破坏。因此，在冻土区进行施工，重点在于严禁破坏冻土的热平衡，避免冻土的融化。针对高原冻土区地质与气候特点，选择适当的设备缩短施工周期，缩短对地基的扰动时间；日间施工时选择适当的遮阳材料搭设防护棚并在气温相对较低的时段进行施工，降低日照对已开挖地基土的热侵入，最大可能减少对地基冻土的扰动。遮阳材料选用蓬布、彩条布等。施工时间选择在上午10点以前，下午5点以后进行。通过采用预制涵洞基础及涵节现场安装，缩短基坑开放时间，减少砼凝固时热量对冻土造成冻害。对较长涵洞，开挖深度较高时，采用开挖部分、拼装部分、回填部分、封闭部分的施工方案，避免大面积基坑长时间开放。五、施工工艺1、基础开挖为了减少对地基冻土的扰动，施工前，应准备好遮阳材料。遮阳材料选用蓬布、彩条布等。施工时间选择在上午10点以前，下午5点以后进行，以减少外界热量的侵入。基坑开挖前，进行测量放线，确定出开挖边线和开挖高度。当涵洞涵身较长，开挖深度较高时，可采用开挖部分、拼装部分、回填部分、封闭部分的基坑开挖方案。开挖时严格按要求放坡。当挖掘机开挖至距基底设计标高约30cm时，采用人3工清底。为了方便拼装基础及防水层施工，基坑开挖时每侧至少加宽50cm.有超挖地方，按设计要求进行换填，整平夯实。在基坑顶缘四周适当距离处设置截水沟，以避免地表水冲刷坑壁，影响坑壁稳定性。坑壁边缘设置护道，静荷载距边缘不小于0.5m，动荷载距坑边缘不小于1.0m，垂直坑壁边缘的护道还应适当增宽；水文条件欠佳时应有加固措施。施工时经常注意观察坑壁上有无裂缝、松散塌落现象发生，以确保安全施工。基坑开挖完毕后由施工人员自检合格后填写地基检验表。检验的目的在于:确保地基的容许承载力大小、基坑位置、标高是否与设计相符，以确保基础的强度与稳定性，不致发生下沉等病害。基底检验的主要内容：1、基底平面尺寸，位置和基底标高；2、基底土质均匀性；3、地基稳定性和承载力大小；4、基底处理及排水情况。2、基础块及涵节预制涵基分块按照每块重量不超过10吨为宜，以满足施工现场起重设备的性能。涵节每节设计长度为1m，预制时按99cm预制，以减小施工时误差。为了保证砼的质量，涵基及涵节均在预制场集中预制。待预制件的强度达到75%后吊装，预制件出厂时各项指标应符合有关质量标准。施工时编号装运，防止错运。采用汽车运送，在构件底部铺上稻草或软质木块，并以木块楔紧，防止运输过程中将构件碰坏。运至工地后，人工配合吊车卸车，构件要求平稳卸下，严禁构件重叠。3、基础块安装基坑开挖完成后，按设计图纸进行测量放线，定出涵洞中心桩和涵洞横向方向桩以及涵基拼装边线桩和台阶桩。在有关桩定出标高，基底局部不平时，用干硬性砂浆找平。基础块用30吨吊车吊装就位，就位时按线就位（当采取部分开挖法时，每节基础拼装前，技术人员对基础位置、基底标高测量，保证基础拼装的位置及标高的精度），有沉降缝的地方按要求留出3cm沉降缝。沉降缝按要求用3cm沥青木板填塞，缝内安装密实，不能有空隙让水进入引起冻胀破坏。基础拼装要求以中线为对称轴。拼装误差要求：左右偏差：±5cm，高差：±1cm。拼装顺序最好由出口4端向入口端进行。基础拼装完成后，立即进行工作缝的填塞，工作缝用加低温早强剂的M20砂浆填塞。缝内要求密不透水，缝外抹光滑，待砂浆有了一定的强度，基础侧面与土接触的地方和缝外即可刷1cm厚沥青油渣涂层。刷完后基础立即回填。4、涵节安装基础块拼装完成后，进行测量放线，定出涵洞中心线，定出每一涵节位置。拼装自涵洞横向中心线开始向两端拼装。严格控制拼装位置及长度和沉降缝位置。在每一台阶基础表面四角作出明显标高记号，测出标高，将砂浆垫层厚度值标在记号旁。抹砂浆垫层时应将涵洞中心桩点和横向点留出以供吊装时校核涵洞中心位置。砂浆要求抹光。砂浆铺设和涵节吊装最好选在上午10：00—下午17：00进行，此期间温度较高，砂浆强度增长较快。吊装过程中经常复核涵节中心是否与涵洞横向符合，保证涵节内侧的两侧面和顶面在同一平面上。沉降缝要求留直留顺，施工缝尽量顶紧，不能顶紧时尽量用砂浆填塞。拼装成型的涵洞误差要求：长度：0，-1cm。宽度：±2cm。5、防水层施工涵节拼装完成后，立即进行防水层处理。青藏高原日温差较大，且风力较大，为了确保防水层的施工质量，施工时搭设防护棚，确保在无风、温度较为高的条件下施工防水层。防水层施工顺序：清扫涵顶及涵节外表面→涂第一层石棉沥青→铺设第一层沥青麻布→涂第二层石棉沥青。为避免基坑开挖暴露时间太久，防水层施工完后，经检查合格，立即进行涵洞两侧回填施工。6、沉降缝及拼缝勾缝施工为使涵洞内侧美观，在沉降缝处勾宽3cm缝，拼缝处勾宽1cm缝。所有缝都作成凹缝。凹缝深度以相邻涵节内侧平面向下凹5mm为宜。将缝内砂浆捣实，表面抹5光，令缝与涵洞内侧相协调。缝不顺直处用手提锯缝机切割，作到线条顺直，深度与宽度一致。六、机具设备根据不同地质情况采用不同的施工工艺，采用机械施工，加快施工进度，以减少对冻土地层的扰动。施工主要机具设备见表1：表1主要机具设备表序号名称规格数量1挖掘机小松30012吊车30吨13电焊机2七、劳动力组织劳动力组织见表2：表2劳动力组织表序号岗位分工人数备注1挖掘机操作2挖基施工2技术值班6挖基、涵基涵节预制拼装、防水层施工各2人3普工4挖基2人，防水层施工2人4装吊工2涵基、涵节预制拼装5电工2挖基、防水层施工各1人6砼工2涵基、涵节预制八、安全质量措施及注意事项1、制定切实可行的施工组织设计，严格质量控制，使每个施工环节处于受控状态。2、开展标准化作业，样板引路，严格执行规范及细则要求。3、加强对冻土知识及环保知识的学习，提高认识，用生态理念来组织施工。进行详细技术交底，明确质量要求，加强技术培训，提高操作人员素质水平。4、严格三检制度，上道工序不合格不得进行下道工序。5、建立健全安全保证体系，使安全工作制度化贯穿施工生产过程，对生产过程进行定期和不定期的检查，及时发现和解决不安全的事故隐患，把安全事故消灭在萌芽状态。66、推行安全标准化工地建设，加强现场管理，搞好文明施工，施工场地布局合理，机械设备安装稳固，材料堆放整齐，电力线路安装架设正确，施工场地有醒目的安全标语和警告标语。7、积极与当地气象部门联系，根据施工地段雨季大风情况，做好雨天施工及防风工作。8、加强对各种车辆和机械设备的使用管理，严禁无证驾驶，酒后开车，超速行驶等违章行为，杜绝各种交通事故和机械事故的发生。九、效益分析优化施工组织，采用先进施工工艺，确保施工质量。采用机械化施工，提高了施工进度，又节约了成本。在DK1252+347涵洞施工中，节约成本2万多元，工期提前15天，施工质量优良，受到了监理及业主的好评，被青藏总指评为“优质样板工程”。十、工程实例青藏铁路N14标DK1250+460-DK1257+500段由中铁一局桥梁处承建，其中，特大桥1座，中桥1座，小桥2座，涵洞8座。涵洞均为矩形拼装涵，地处高原冻土区。其中，DK1252+347涵洞被评为“优质样板工程”。执笔人：闵拥军梁保利