高速铁路工程声屏障安装施工工法

'声屏障安装施工工法1前言京沪高速铁路工程是我国采用自主研发的II型板式无碴轨道技术修建的国家重点工程，投资大、里程长、标准高，设计时速350km/h，运营时速高达300km/h。该工程穿越城乡居住区地段很多，高架桥比例大。高速列车在运行中会产生噪声污染，影响沿线居民日常生活和工程的环境目标。为了避免对工程沿线居民日常生活造成影响，声屏障在京沪高速铁路上得到大规模应用。为此我工区经过试验、总结和创新，形成了一套声屏障安装施工技术。该技术可以显著提高声屏障安装工效和质量，改善作业环境，降低施工成本,在高速铁路快速发展中具有较大推广应用价值。2工法特点2.1利用改装小吊车可随防护导墙移动，操作简单，调配方便，适应线性工程施工需要。2.2将基础螺栓安装与声屏障构件安装统一，优化施工工序，减少工序间接口矛盾，确保一次作业质量。2.3用自制标准螺栓检查卡具检查预埋螺栓质量，检查效率和可靠性显著提高。2.4用厚壁钢管代替锤击调校螺栓垂直度和间距，避免损伤螺纹。2.5利用电动扳手代替人工对H型钢立柱螺母施加设计要求扭矩，然后通过检测用扭矩扳手现场检测，提高了钢立柱安装质量。3适用范围本工法适用于高速铁路声屏障安装，尤其适用于高速铁路桥上声（风）屏障安装。4工艺原理针对高速铁路桥上声屏障安装特点， 在工序优化、过程控制、现场管理以及设备选用和改进上进行集成创新，采用科学合理的技术措施确保一次作业质量和效率。通过以改装小吊车为主的设备与专用机具结合，充分发挥现有设备和机具功能，提高机械使用率，适应声屏障线性化施工需要，提高安装工效和质量。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程声屏障安装施工工艺流程如图5-1所示。每一道施工工序完成后，验收合格后后方可进行下一道施工工序。图5-1声屏障安装工艺流程图 5.2施工要点5.2.1基础清理将基础预埋螺栓范围内遮板、竖墙顶面的混凝土渣清理干净，避免影响立柱调平。用钢丝刷将粘有混凝土渣的螺栓清理干净，直至螺母能灵活松紧。5.2.2螺栓调校和立柱间距检查（1）螺栓间距检查采用20mm厚有机玻璃板按设计图纸制作螺栓间距标准卡具（如图5-2所示），用卡具逐个检查螺栓间距和垂直度是否满足设计要求，若不满足，用钢管加力进行调整，不可用大锤敲击，以防螺栓折断或损坏丝扣。图5-2螺栓间距标准卡具（2）螺栓外露高度检查检查螺栓外露高度是否满足140±3mm的设计要求，不满足的螺栓要重新植筋；（3）钢立柱间距检查检查基础间距，标准榀（2m榀，标准单元板长度1960mm）误差为-10～+20mm，超过允许误差的要将测量数据提供给厂家制作非标准单元板。 （4）螺栓检查检查螺栓外观质量，看是否有损伤，有损伤的要重新植筋替换。（5）现场数据整理整理好先导工序的现场测量数据，以便现场安装和单元板定制时使用。5.2.3立柱安装（1）立柱就位。用吊车将立柱吊至桥上，用平板运输车运至安装位置后用改装小吊和人工辅助的方式使立柱就位；（2）安装调平螺母及垫圈。按设计高度在预埋螺栓上安装调平螺母及垫圈，并用水平尺调平，具体做法为从第一个预埋螺栓至最后一个预埋螺栓拉条工程线，确保风屏障中心在一条直线上。底部用M30薄型螺母距遮板顶部4cm，4个薄型螺母安装后用水平尺逐一找平，控制相邻两个钢立柱高差+5mm。调整完毕后在每个螺母上安装一个弹性垫圈。调校合格的螺栓如上图5-3所示。图5-3调校合格的螺栓（3）立柱安装。用小吊车将钢立柱吊起，下降到合适高度后，人工辅助钢立柱就位，使立柱底部钢板孔位对准螺栓后下放，然后安装防松动垫圈及固定螺母。防松动垫圈的上下两片应处于完全密贴咬合状态，外圆应保证平齐，然后安装螺母，螺母安装时带凸台的一面应与防松动垫圈相接触。小吊车吊装H型钢立柱过程如图5-4所示。 图5-4小吊车吊装屏障H型钢立柱5.2.4立柱调整用水平尺、靠尺调整立柱，确保立柱垂直度及高度合格后先用电动扳手对H型钢立柱底座螺母施加扭矩，然后用专用扭矩扳手对扭矩进行检测，确保扭矩达到设计要求（见下图5-6声屏障螺栓安装流程图）。立柱允许高程误差±5mm，垂直度偏差不得大于其高度的0.2%。调校合格的H立柱如图5-5所示。图5-5调校合格的H立柱 图5-6声屏障螺栓安装流程图5.2.5重力式砂浆灌注（1）重力砂浆抗压强度应符合设计要求，不小于C40混凝土的抗压强度。（2）灌浆前应准备好计量设备、搅拌机具、灌浆设备、模板及养护工具，模板采用塑料复合模板或钢模板，模板支护应牢固。施工前，应将与重力砂浆接触的混凝土表面清理干净，不得有碎石、浮浆、浮灰、油污等杂物，核对钢柱型号，安装相应木模板，调平并紧固。（3）搅拌时，用水量误差控制在±1% 以内，不得通过增加用水量来提高其流动性。拌合用水的性能应满足《铁路混凝土结构耐久性设计规范》的规定。搅拌采用机械搅拌，搅拌转速不低于700r/min。先加入砂和水泥，后加入拌合水，搅拌时间不宜少于2min。（4）搅拌均匀的浆料，放置1～2分钟，待其中的气泡基本消失，即可进行灌注。从灌注孔灌注时，应采用漏斗进行灌注，漏斗的高度不宜低于400mm；从侧面灌注时，模板高度应超过钢板底面5～10mm。注满约10分钟后将溢出砂浆掏出、抹平.（5）重力砂浆灌注时温度宜控制在5-30℃。夏季施工灌注前应对基础表面采取降温措施，灌注后及时采取保湿养护措施；冬季施工时可采用热水进行拌合，拌合水的温度不高于60℃，浆体入模温度不低于5℃，受冻前重力砂浆的抗压强度不得低于10MPa。（6）砂浆与立柱底座板应密贴、不漏浆，灌注应饱满、无气泡和蜂窝；灌注完毕后应将高出立柱底座的砂浆掏出、抹平，并用塑料薄膜或土工布包裹养护，养护时间在10d以上，强度达到设计值（一般为20MPa）后拆模，拆模时砂浆芯部与环境之间的温差不得大于15℃。（7）重力砂浆达到养护时间和设计强度要求后施加预紧力，立柱连接螺栓预紧力应符合设计要求：1.93m桥梁屏障M24高强螺栓预紧力为100KN，扭力不小于360Nm。5.2.6单元板安装（1）施工准备。将遮板顶面清理干净，并安装好底部槽钢，安装原竖墙A螺栓时，先安装6mm钢板，上面再安装螺母。钢板与160×63×6.5mm槽钢采用M10螺栓、自锁放松螺母相连，槽钢连接应牢固、密贴、顺直，安装后要保证钢板底部水平。（2）单元板安装。工人在自制升降平台上将单元板插入H型钢柱的槽内，每榀单元板颜色由下往上依次变浅，部分歪斜的单元板可用小撬杠调整。（3）技术要求。上下两块单元板横桥向错台不得大于1mm，相邻两块单元板之间的高度偏差不得大于2mm。5.2.7综合接地按设计要求进行板与板之间的接地连接，并在竖墙打孔进行接地扁钢的安装；板与板之间的接地连接完成后将接地扁钢与钢立柱连接，并用接地导线与竖墙A接地端子联通。 6材料与设备6.1主要材料主要材料表表6-1序号名称规格单位数量备注1H钢立柱1.93m根若干每基础1根2调平螺母M24薄型个若干每基础4个3橡胶垫圈M24外径44mm、内径25mm、厚度8mm个若干每基础4个4防松动垫圈M24、45#钢对若干每基础4对5固定螺母M24、45#钢个若干每基础8个6.2主要设备主要施工机具配置表表6-2序号机械或设备名称单位数量备注13吨叉车台12小吊台23小撬杠把44扭矩扳手把45水平尺把46平板运输车台17橡皮锤把48声屏障重力式砂浆浇筑模具套407劳动力组织科学合理地组织劳动力，是提高施工工效和质量的重要因素之一。劳动力安排需结合施工设备，确保充分发挥人机效能。劳动力组织见表7。劳动力组织表表7序号工种名称人数工作职责备注1技术负责人1全面负责声屏障安装技术和施工管理工作2技术员1负责现场安装技术指导和质量控制3基础处理工10负责螺栓调校、处理和薄型螺母安装4立柱安装工6负责立柱吊装、安装和螺栓扭矩施加和检测5单元板安装工4负责单元板安装和综合接地安装 6重力式砂浆浇筑工8负责重力砂浆灌注和对螺栓后续预紧力施加7杂工2负责垃圾清理吊运下桥合计328质量控制8.1原材料进厂检验和质量控制指标8.1.1外观质量及尺寸检查。检查其外观质量及尺寸是否符合设计图纸及相关规范要求，如H型钢立柱及其焊缝的外观质量；螺栓、螺母、垫圈的外观质量；防腐涂层的外观质量及厚度；单元板外观质量及尺寸等。8.1.2质量证明文件检查。查出场合格证、检测报告等是否齐全，检测报告内容是否齐全和符合设计图纸和相关规范要求。供货单位必须提供产品合格证等质量证明文件，无产品质量证明文件的一律不得进场；对产品来源、外观、规格等进行检查，否则，不得使用。具体的质量指标和检验方法见表8-1.螺栓质量指标及检验方法表8-1序号检验项目质量要求施工单位检验数量检验方法1预埋螺栓质量8.8级摩擦型高强螺栓按总数量抽样检验10%查看合格证2螺纹加工精度6级8.1.3抽样检测。根据设计图纸和相关规范要求对需要进行抽样检测的产品部件及标准件进行抽样检测。材料进入施工现场后，必须按批次检查产品的第三方检测报告，确认合格后方可进入施工现场，否则，不得进入施工现场并进行使用。原材料外观检验见表8-2.原材料外观检验要求及方法表8-2项次项目要求检查方法1颜色颜色均匀一致，没有明显色差观察2表面光洁，透明声屏障构件的内、外层表面均应无油污、毛刺等观察3涂层光洁平整，不应有脱膜、伤痕、皱皮、流坠、气泡等缺陷观察4尺寸质量证明文件及图纸要求尺量 8.2安装前的检验8.2.1声（风）屏障安装施工前必须对声（风）屏障基础各预埋件的位置、尺寸、规格和倾斜度等指标进行认真检查，并填写工序验收签认表格进行质量确认，未经基础预埋件质量确认的部位不得进行安装施工。具体检测指标见表8-4。声屏障配件检测指标表8-3序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1螺栓横、纵向偏差±3mm按总数量抽样检验10%。尺量2螺杆垂直度0.2%垂球法3外露螺杆长度±3mm尺量4遮板预留槽底高程误差±5mm按总数量抽样检验10%。水准仪5H钢内侧焊缝高度不小于10mm钢板尺6H钢与加强板角焊缝高度不小于11mm钢板尺8.2.2安装前要对每孔梁上屏障预埋螺栓进行了编号，是否用标准模板对预埋螺栓进行对照检查，螺栓间距、外露高度、抗拔力等是否符合规定。对于基础预埋件出现位置不正确、倾斜、埋入深度不足的，除了做好标识外还必须编制专项处理方案，并采取返工重植、校正等处理措施，确保安装质量。8.2.3安装施工前必须对所有作业人员进行详细的技术交底，内容应包括工艺标准、缺陷整治和处理方案等，并对作业人员进行考核，经考核合格者方可上上岗作业。8.2.4安装作业前必须对重力式灌注砂浆的材料准备情况进行检查，确保其质量合格、数量充足、施工配合比符合设计要求8.3现场安装检验8.3.1高程检查。施工单位对屏障钢立柱底板高程进行统一测量，以保证底板、钢立柱高度统一、整齐划一。8.3.2外观检查。钢立柱、屏体等外观质量是否存在脱漆、碰伤、挤压变形等问题。存在以上问题的钢立柱、屏体等一律不得安装上桥。8.3.3防松垫片检查。按照设计文件规定的标准，必须使用进口防松垫片，须有产品质量合格证明文件和自检报告。不合格垫片不得用于屏障安装。 8.3.4焊缝探伤。检查钢立柱等焊接处焊缝是否经过超声波探伤，并无损伤，同时具有探伤报告。焊缝探伤出现伤损的不得安装。8.3.5重力式砂浆检查。一检查砂浆原材料质量是否合格；二是拌合计量是否准确；三是灌注砂浆后冬季防寒保温措施是否有效、保温时间是否符合规定。8.3.6砂浆灌注过程检验。砂浆灌注应在15～30分钟内灌注完毕；强度达到设计值（一般为20MPa）后拆模；养护时间在10天以上，用塑料薄膜或草垫；浆体灌注应饱满，否则掏出，重新灌注；满足重力砂浆设计强度和养护时间要求后施加预紧力，立柱连接螺栓预紧力符合设计要求：3.15米高桥梁声屏障M30高强螺栓预紧力130KN，扭力应不小于585Nm；2.15米高桥梁声屏障M30高强螺栓预紧力为100KN，扭力应不小于450Nm；1.93米高桥梁风屏障M24高强螺栓预紧力100为KN，扭力应不小于360Nm；路基声（风）屏障M24高强螺栓预紧力为100KN，扭力应不小于360Nm；桥梁声屏障M24高强螺栓预紧力为45KN，扭力应不小于162Nm（整体式声屏障基础）。安装时按设计图纸、相关规范及表8-4要求进行检验，保证施工质量。声屏障安装检测项目及方法表8-4项次项目误差检查方法1H型钢立柱安装预留孔（槽）底高程±5mm水准仪、尺量外露螺栓长度±3mm尺量螺栓垂直度0.2%尺量螺栓横、纵向偏差±3mm尺量高程±5mm水准仪、尺量轴线±5mm尺量H型钢立柱垂直度0.2%水平尺立柱底部钢板平整度±0.5mm水平尺单个螺母预紧力100kN扭矩扳手2单元板安装左右±2mm尺量上下板缝前后±1mm尺量相邻单元板高程±2mm尺量 8.4完工检验8.4.1钢立柱螺栓预紧力检查验收对全部预埋螺栓预紧力用扭矩扳手进行检查验收。达到规定标准的，通过验收，未达到规定标准的，必须返工处理预埋螺栓，直至预埋螺栓预紧力达到规定标准。8.4.2钢立柱底板高程检查验收检查底板高程是否符合设计高程，整齐划一。8.4.3钢立柱间距检查验收用钢尺检查验收。间距符合设计并未超出允许偏差的，通过验收。间距超过允许偏差，必须重新调整，直至达标。立柱间距大于2米的，必须增加预埋件，直至达标。8.4.4屏体安装检查验收对屏体外观质量，无掉漆、碰伤、挤压变形、橡胶条脱落等进行检查，凡外观无掉漆、碰伤、挤压变形、橡胶条脱落的通过验收；同时对屏体安装的平直性进行检查，屏体安装平整、顺直的通过验收。8.4.5非标准屏体检查验收按照经过统计的非标准屏体段进行安装，并检查特殊路段屏障（跨涵洞、路桥结合部非标准屏体）安装的单元板顶部高度与相邻标准单元板顶部高度误差，该误差应控制在20mm以内。屏体外观无掉漆、碰伤、挤压变形、橡胶条脱落，安装平整、顺直，通过验收。对于接触网基础、接触网坠砣、里程标志牌等处采用特殊单元板的段落，屏体应达到外观无掉漆、碰伤、挤压变形、橡胶条脱落，屏体安装平整、顺直。8.4.6重力式砂浆检查验收对砂浆与立柱底座板的密贴情况进行检验，确保砂浆灌注饱满、无漏浆、无气泡和蜂窝；砂浆灌注施工完成后是否将高出立柱底座的砂浆掏出、抹平；砂浆的抗压强度是否符合设计要求，不小于C40混凝土的抗压强度。8.4.7屏障底部槽钢安装检查验收屏障底下一块单元板与遮板之间65mm间隙采用槽钢封闭，槽钢必须达到连接牢固、密贴，安装平整、顺直。 9安全措施9.1严格执行各项安全法规和安全技术规程，施工前做好班前安全教育和安全交底，未经三级教育的工人不准上岗9.2由于涉及桥上高空作业，所有作业工人必须带上安全帽和安全带，适当配备随身工作袋，以防工具和螺栓等坠物伤人，吊装作业时，无关人员应远离吊装区域。9.3各岗位工作人员，在上岗之前，都必须经过针对性的培训，关键岗位持证上岗，所有人员都必须熟知整个施工流程，熟练掌握自己所承担的工作内容和操作规程。不符合条件者不得上岗。9.4吊具及钢丝绳起吊前要检查并定期更换，发毛与断股时要立即更换钢丝绳并经常涂黄油保养。10环保措施10.1严格遵守国家有关环境保护的法律法规、标准规范、技术规程以及地方有关环保规定。10.2施工现场材料应堆放整齐，严禁随意丢弃施工废弃物和剩料，完工后后吊运下桥统一处理。11效益分析11.1经济效益分析本工法通过自制机具与购置设备相结合，人力与机械相结合，减少大型设备和劳动力用量，显著提高了声屏障螺栓和H立柱安装质量和效率。按照先导段施工工艺我工区834米声屏障预计需要40人工作8天才能完成，按照每人每天120元工资计算：120×40×8=38400元；改装设备后，增加小吊：5000元×2台=10000元，卡具：20元×4个=80元，砂浆浇筑模板：10套×20元=200元。人工费：120×32×4=15360元。节约人工费用为：38400（人工费）-15360（工艺改进后人工费）=23040元，增加设备费用：10000(小吊车）+80（卡具）+200（模板）—800元/天*8（25t吊车）=3880元。总共节约费用：23040-3880=19160元，通过利用小吊车 和桥下的拖车配合提高了施工效率，大大减少了使用人工。在未用小吊时，一个施工班组平均一天人工安装110-120m声屏障，使用自制小吊后一天可安装200-240m声屏障，功效提高近1倍。更重要的是工期提前了4天，有效降低了高压电线下施工所带来的巨大成本和作业危险工艺改进前后资源投入对照表11施工资源投入改进前改进后变化量绝对量相对量(%)基础处理工101000立柱安装工128-4-33.3单元板安装工84-4-50重力式砂浆浇工68233.3杂工42-2-50合计4032-8-2025吨吊车10-1-1003吨叉车1100小吊022螺栓间距标准卡具044小撬杠4400扭矩扳手4400水平尺164400平板运输车1100橡皮锤4400重式砂浆浇筑模具30401033.311.2社会效益分析通过设备改进，工序优化和加强管理高质量地完成了声屏障安装任务，减少了质量和工伤事故风险，缩短了工期，为京沪高铁联调联试顺利进行提供了有力保障。同时，声屏障安装降低了高速列车运行中产生的噪声污染，维护了沿线的环境，赢得了项目相关方好评。通过施工经验总结和改进施工工艺，形成了针对高速铁路声屏障安装的先进工法，有利于提升企业核心竞争力和推动中国高铁施工技术的发展。 12应用实例2011年5月—2011年6月本工法应用于中铁XX局集团XX工程有限公司承建的XX高速铁路一标十二工区管段内的声屏障施工，声屏障全长834米（H137-H151右侧，I19-I31左侧），提前4天竣工，赢得了京沪高铁指挥部的好评。工程竣工运营以来，无任何质量问题，安装质量过硬。图12安装好的声屏障'