铁路装配式小桥涵施工工法

'铁路装配式小桥涵施工工法(92—20工字03号)铁道部第二十工程局王永清余同生装配式小桥涵施工技术，就是将工厂预制的混凝土、钢筋混凝土构件，按设计要求在工点拼装成桥墩台和涵洞。这顶技术使占桥涵总量75%以上的小桥涵施工实现了构件生产工厂化、现场施工装配化和构件安装机械化，是对小桥涵传统施工方法的重大突破。这顶技术由铁道部第一勘测设计院和铁道部第二十工程局联合开发，1980年获铁道兵科技成果二等奖，1984年铁道部在罕东线组织现场会后，在全路推广应用。1990年铁道部召开了技术鉴定会，鉴定认为此成果属国内首创。我局在近20年的施工中，累计完成装配式小桥涵400余座，积累了丰富的经验，技术成熟，工艺日臻完善，经过不断总结形成本工法。一、工法特点与传统的施工方法相比，本工法有以下特点：1.减少工程量，节省劳力，降低成本。本工法系采用轻型结构，布局合理，能充分利用构件截面，与外形尺寸相同的实体结构相比，可减少约50%的圬工量。同现场浇筑相比，工厂生产构件能减少材料浪费。安装采用机械，可节省大量劳力，综合经济效益显著。2.工人劳动强度低，施工速度快。本工法构件生产与现场拼装几乎是同步进行，且均为机械化作业，故工人劳动强度低，效率高，速度快。3.施工作业标准化，工程质量好。构件生产采用机械化流水作业，各工序按标准作业，施工人员专业化，技术水平高，又便于推广新技术和新工艺，工程质量易于控制和提高。4.受气候影响小，可全年施工。二、适用范围1.本工法适用于铁路、公路的混凝土、钢筋混凝土小桥涵、引水涵渠和渡槽等，在干旱地区或缺水工点尤为适用。2.施工工点必须备有吊装设备且道路畅通，施工单位必须能解决运输问题。三、工艺原理及关键技术本工法是将桥涵整体结构划分成若干单元体在工厂预制，然后运到工点拼组成完整结构。构件的联结形式和联结材料是本工法的关键，接头部位必须具有足够的联结强度，能保证受力状况良好，且便于施工。实践证明，装配式桥涵采用插入式接头(见图1)，具有施工简单、使用可靠等优点，其插入长度l取决于构件宽度d，一般取l=(1.2～1.5)d。常用的接头还有钢筋锚固和焊接等形式。图1构件的联结形式四、施工工艺(一)制作构件1.制作模板 为保证技术上可靠和经济合理，模板制作应做到以下几点：(1)确保模板及其支架有足够的强度、刚度和稳定性，并尽量提高其通用(互换)性和拆装方便，为此，模板有必要经过认真设计。(2)确保模板各部分尺寸准确。(3)模板材料应根据其倒用次数、表面质量要求、容许误差和混凝土浇注工艺、养护条件等来选定，可供选用的材料有钢、木和塑料。2.构件生产工艺流程(1)构件生产工艺流程见图2。图2构件生产工艺流程(2)操作要点①模板的制作安装，钢筋的加工绑扎，混凝土的拌合、运输、浇注和振捣，构件的堆放等工序，一般可按常规方法组织施工，但应尽可能推广分次投料拌合工艺，以提高构件强度，节约水泥。②竖向浇筑的涵节，浇完后即可吊出内模，起吊时可铺以微振(用1台振动器振2～3次，每次1秒)使模板与混凝土脱离。外模可在浇注后5～10分钟拆除，或在初凝后再拆。其它构件的模板拆除须按设计或规范要求进行。脱模后的构件应及时修面并覆盖养生。3.质量标准 厂制构件的质量控制参照《预制混凝土构件质量检验评定标准》(GBJ321—90)的有关规定执行。4.机具设备预制构件厂需用的主要机具设备见表1。表1预制构件厂主要机具设备(二)构件运输1.构件装车前，工点技术人员需对之验收和核对合格证，做到证件与实物相符。2.构件应按拼装顺序表发运，尽可能安排构件运到工地后直接吊装，如果来不及需要堆放时，则必须按与拼装顺序相反的顺序发运。3.运输时的构件强度，除有明确规定者外，一律不得低于设计强度的75%。4.运输车上支垫构件的位置和方法应符合设计要求，在装运时要将构件固定好，其边部或缝条接触处要加缓冲垫保护，外露面要遮挡，以防损坏构件和构件外露面被污染。5.对细长构件的运输应考虑途中可能受到的振动，要限制车速和加设临时支撑。6.对有缺陷但不影响使用功能的构件，应在预制厂内修补后再发运。(三)现场拼装1.准备工作(1)对工点进行场地规划，明确吊机、运输车辆、构件堆放和挖基弃土的位置。(2)在挖好的基坑中测定桥涵中线和水平，进行基础放样，对基坑进行验收后才能开始拼装。(3)编制安装程序和运输计划。(4)做好技术和安全交底。(5)为减少拼组过程中的测量工作和提高拼组质量，在拼组前对所有的构件都要划上拼组控制线，并将构件接触面清理干净(预留孔不得修凿)。(6)复查构件：内容包括构件型号、数量、规格、外观质量、预埋件位置及混凝土强度等。(7)吊机就位、试运转，合格后才能进行吊装作业。2.吊装工艺流程(见图3) 图3桥涵安装工艺流程3.操作要点(1)涵洞拼装①基础安装：先在基底铺砂浆，用特制的两端带齿的刮尺刮平后吊放构件，下放要轻，放下后暂不脱钩，检查构件的水平、标高和安放位置，如达不到要求需吊起调整，完全符合要求后再摘钩。②吊装时吊机的位置选择：如果涵洞不长，吊机的起重能力又足够，则吊机可设在线路中线附近，从中间向两端顺序吊装；如果涵洞较长(＞20m)，或吊机起重能力有限，则在安装过程中要考虑吊机移位。③接缝处理：吊装时要充分考虑构件的正负公差，使之搭配得当以保证建筑物的整体装配质量。构件间的竖直接缝宽度可用专用带把的扁钢条控制，做法是：将该扁钢条扣挂在已安好的构件接茬面上，待装构件落下时紧靠扁钢条，安好后即可保证接缝符合要求，然后往缝内填满砂浆或小石混凝土，取出扁钢条即成。④验收：涵洞拼装完成后，需检查验收，并做好记录。(2)墩、台拼装① 基础安装：一般都从中心向四周顺序安装，并逐一检查其位置、标高和水平。对双层或高层叠砌构件，宜采取两次对位法，即先将构件吊放到铺好的水平砂浆层(宜加厚10～15mm)上压平砂浆，砂浆压平(有误差时须调整)后再安放就位。每层安好后立即用砂浆填塞竖缝(控制、填塞方法与涵洞相同)。②墩、台身安装：应在基础构件接缝砂浆强度达到设计要求后进行。若墩、台身为柱式结构，则其安装需按下述顺序进行：吊装前核查构件规格、尺寸和连接筋；柱位放线，栓好就位斜拉绳；在柱上端距端头60～80cm处上好特制的锁箍，在锁箍下方锁好卡环钢丝绳，再将吊机的钩绳与卡环相扣并用卡环卡住，使吊绳位于吊点正上方；吊机慢速起吊，待吊绳绷紧时再检查一次连接情况，无误后再起吊；柱子到位后，缓缓落放到安装位置，双向控制其稳定，待柱子达到设计状态并经用经纬仪检查无误后，即可用混凝土填塞柱脚和进行柱头钢筋或钢板的焊接。③安装帽梁：起吊帽梁时要确保吊点位置符合设计要求，吊绳绷紧时要先检查连接情况，无误后再缓缓起吊就位。就位时应使柱头就位线与梁找好关系，使之准确就位，然后将梁两端用支撑顶平，摘掉钩绳，对梁、柱接点进行焊接和浇注混凝土。④验收和养护：墩、台拼装完成后，应及时对其进行质量检查和评定，作好记录。同时，要及时覆盖并派专人养护。(3)桥涵拼完后，应及时敷设防水层。五、主要机具设备桥涵拼装施工所需用的主要机具设备见表2。表2桥涵安装需用主要机具设备六、劳力组织按每月安装30座小桥涵计算，其劳力组织见表3。表3装配作业劳力组织七、质量标准及要求1.构件安装质量可参照《铁路装配式小桥涵技术说明》(TBJ107-92)的规定执行。2.涵洞安装除应达到接缝密实、表面工整外，其上、下游长度误差不得超过+50mm，并不得出现负值。3.成品保护(1)安装工点的纵、横轴线要保证随时能贯通，安装节点、接缝的标高要标明，需要调整处理的要作出明显的标志。(2)帽梁、纵梁的定位插筋要保持其位置准确，不得随意撬动。(3)刚安装好的柱子或钢梁，脱钩之后需待柱头焊接处冷却和柱脚混凝土达到设计强度，方可拆除其支撑、拉杆等固定设施。 (4)帽梁、纵梁的安装应在下层柱接头、柱脚混凝土浇注之后进行。(5)构件伸出的钢筋不得任意割断或截短，也不准弯成硬弯，以保证其搭接长度和使用性能。(6)装配式桥涵的接头、接缝达到设计强度后，才能架梁和回填涵洞缺口路基。八、安全措施1.构件厂要保持整齐清洁、道路畅通，工具、材料和构件必须在规定地点堆码整齐，各车间的作业要按规定工艺流程和规程实施。2.工点场地布置须符合吊机安全操作的要求，在吊机工作范围内，除起重工外，其他人员不得停留。3.作业人员、尤其是特种作业人员必须先培训后上岗。吊装作业指挥人员除应熟悉吊机性能、操作方法和作业程序外，还应掌握各种吊(索)具的技术性能和报废条件。4.起吊构件前必须先试吊，确认安全后方可施工。吊运时必须做到：绳索夹角小于120°，吊点与构件重心在同一铅垂线上；2台吊机同时吊一个构件时，应使之承载均衡并保持升降同步，起升钢丝绳保持垂直；每台吊机的起重量不得超过额定吊重的80%，并由专业起重工指挥。5.当起重机吊臂回转半径达不到构件安装位置时，不得强拉就位，以免摆动伤人。吊装时，不准许在吊件下面操作，吊起的构件不准从人顶上通过，也不准从堆中抽吊构件。6.构件起吊时应垫好衬木或衬铁，不规则的构件要加支撑。吊装柱子时，支撑不稳不得脱钩，校正柱子时不得取出楔子，校正后及时用缆绳系牢或用支撑撑稳。7.起重作业应做到十不吊：指挥不明或不当不吊，重量不明或超重不吊，构件捆绑不妥不吊，吊索具不合格不吊，构件上有人或散件时不吊，照明不良不吊，歪拉斜吊不吊，压力容器或易燃易爆物无专用吊具时不吊，电铃、吊钩限位器失常不吊，制动器不可靠不吊。九、效益分析同就地灌筑相比，采用本工法装配桥台可节省圬工50%，桥墩省35%，涵洞约省20%(见表4)，故对于小桥涵占比重很大的铁路桥涵工程来说，采用本工法可取得显著的经济效益，而且可以使95%以上的湿作业转到工厂进行，这既解决了全年均衡生产问题，又使工点便于实现标准化管理。装配式桥涵施工，可以实现机械化作业。大大降低了工人的劳动强度，社会效益显著。表4就地浇筑桥涵与装配式桥涵比较注：1.木材按定额考虑了倒用；2.本表引自我部青藏线希连段拼装桥涵施工总结；3.本表按运距20km考虑。十、工程实例1.1978年1月22日至3月23日，我们在青藏线德令哈至连湖段(当地白天气温为-15℃～-20℃，夜间为-25℃～-40℃)用本工法施工中桥1座、小桥涵45座，实用工作日34个。经回访，其质量良好。如用传统方法施工，是不可能按期保质完成任务的。2.我们应用本工法在青藏、罕东、宝中和兰新复线等施工的400座小桥涵，经统计分析，其装配工效为：中桥2.0～2.2工天/m，圆涵2.0～2.2工天/m，箱涵2.0～2.7工天/m。解决了长期以来小桥涵施工落后于路基的矛盾，为路基土石方实现机械化施工创造了条件。 '