道路涵洞施工幾個重點問題初探

黃健福

(廣西岑溪公路管理局)

1 道路涵洞施工概述

涵洞按建筑材料可分為磚涵、混凝土涵、石涵和鋼筋混凝土涵。按涵洞斷面形式可分為管涵、箱涵、板涵、拱涵。按涵頂填土情況可分為明涵、暗涵和涵頂無填土。涵洞按水力性能分為無壓涵、半壓力涵和壓力涵。下面講述了 2種涵洞施工方法以及涵洞施工中應注意的問題。

2 道路涵洞施工的施工方法

2.1 鋼筋混凝土箱涵施工

(1)基礎處理

采用人工配合機械開挖,開挖前注意做好防排水準備,開挖按變形縫設置跳槽開挖,必要時做好支護工作。基底須整平夯實,并做基底承載力檢測,若達不到 150Kpa,則需換填砂礫或碎石。基底滿足設計要求承載力后,按設計要求立模施作混凝土墊層。

(2)底板及側墻鋼筋綁扎

在墊層上測量放線,并畫出鋼筋布置大樣及立模邊線,然后綁扎底板及側墻鋼筋,綁扎側墻鋼筋時在外側用鋼管搭設臨時支架以防鋼筋籠變形。鋼筋主筋保護層為 3cm,底板下層筋保護層為 4cm,鋼筋錨固長度為 35d,搭接長度為42d,鋼筋搭接接頭百分率不大于 25。當混凝土強度達到70%以上時,開始安裝預制板。

(3)內支撐及內模施工

內支撐采用 Φ50鋼管搭設,縱橫向布距不大于 1m,豎向布距不大于 1.2m。頂部用可調托撐頂縱梁,縱梁上布置橫梁,橫梁上為頂模。內支撐的橫向鋼管應與內側模在橫豎帶節點處用鋼管卡子連接(內外模的橫豎帶均采用雙根鋼管),起到橫向內支撐作用。內模采用 1.5m2的大模板制作,表面要求光潔,模板接縫處加貼密封膠條。

(4)綁扎頂板鋼筋、立外模

頂板鋼筋底墊雙峰式墊塊,嚴格按規范和設計要求綁扎,支撐箍筋應使用點焊,以保證上層鋼筋網片不變形。外模采用普通鋼模板組拼,外模的固定采用 Φ16拉桿內外對拉,并以圓木或鋼管輔助支頂。

(5)混凝土澆筑

混凝土采用商品混凝土。灌注入倉采用吊車配合下料漏斗進行,振搗采用插入式振搗棒。

2.2 鋼筋混凝土圓管涵施工

(1)基礎工程

基坑開挖采用人工配合機械開挖,檢查合格后,鋪筑碎石墊層,小型振動壓路機分層壓實,壓實度達到 95以上。基礎混凝土在管節安裝前后應分兩次澆筑。重點控制新舊混凝土的結合處以及管基混凝土與管壁的結合處,并及時進行養護。

(2)洞身施工

涵管由廠家預制,檢驗合格后方可運至工地后,準確計算管涵全長與管節的配置以及端墻的準確位置,從下游開始安裝,使接頭面向上游安裝,每節涵管緊密相貼于已鋪好的基座上,使涵管受力均勻。管節裝卸、運輸、安裝過程中要采取防碰撞措施,避免管節損壞或產生裂紋,安裝時嚴格按規范操作。

(3)接縫

按設計要求安設接口橡膠圈并用M10砂漿填塞接縫抹角,接縫寬度不得大于 1cm,接口處要平整。

(4)臺背、涵頂填土

涵洞完成后,當涵洞砌體砂漿或混凝土強度達到設計強度的 70%時,方可進行回填土,回填土要符合質量要求。涵洞處路堤缺口填土從涵身兩側不小于 2倍孔徑范圍內,同時水平分層、對稱地填筑、夯(壓)實。用機械填土時,除按照上述規定辦理外,涵洞頂上填土厚度必須大于 1m時,才允許機械通過,且在使用震動壓路機碾壓時,禁止開動震動源。嚴格控制分層厚度和密實度,設專人負責監督檢查,檢查頻率每 50m2檢驗 1點,不足 50m2時至少檢驗 1點,每點都要合格,采用小型機械壓實。回填土的分層厚度為 0.1～0.2m。壓實度全部要達到 95%。

3 道路涵洞施工的重點問題

3.1 軟土地基上修筑涵洞的重點問題

(1)“駝峰”問題

由于涵洞背面填土偏壓作用,土壓引起地基變位的同時,涵洞也產生變位,軟土地基之上這種變化尤其明顯。當涵洞自重較其占據體積的土重量小目涵洞較之于土的不可壓縮性,必然造成涵洞處的沉降量小于相鄰路堤土的沉降量,使得路線實際縱坡發生變化,在縱斷面上形成“駝峰”,涵洞頂部為駝峰的峰頂。路堤填土越低,“駝峰”越明顯,填土越高,“駝峰”越不明顯。路堤與涵洞銜接處易產生“錯臺”,出現跳車現象,影響道路行車舒適性和行車安全。

(2)沉降量過大

由于涵洞軟弱地基土甬洞施工前未充分固結,軟弱地基未處或者處理不當,存使用過程當中,由于涵洞基礎施加的壓應力,致使涵洞在使用過程當中發生的沉降逐漸積累,達到一定的程度便會使涵,14的有效凈宅,涵底發生積水、淤塞。嚴重時,涵底土體甚至可能產生剪切破壞,涵洞洞身發生相當嚴重的沉降,涵洞失去其使用功能,路基、路面也隨之產生相關連的破壞。

(3)涵洞結構本身的破壞

由于地基的不均勻沉降,導致涵洞的附加應力增加,附加應力達到一定的程度便會造成涵洞結構本身的開裂破壞若因酒洞的地基變形造成涵洞的節段之間邊角剛性接觸,還會造成應力集中而產生局部破壞。

3.2 冬季施工主要要注意混凝土工程

在冬季混凝土施工中,主要解決三個問題:一是如何確定混凝土最短的養護齡期;二是如何防止混凝土早期凍害;三是如何保證混凝土后期強度和耐久性滿足要求。在實際工程中,要根據施工時的氣溫情況,工程結構狀況(工程量、結構厚大程度與外露情況),工期緊迫程度,水泥的品種及價格,早強劑、減水劑、抗凍劑的性能及價格,保溫材料的性能及價格,熱源的條件等,來選擇合理的施工方法。一般來說,對于同一個工程,可以有若干個不同的冬季施工方案。一個理想的方案,應當用最短的工期、最低的施工費用,來獲得最優良的工程質量,也就是工期、費用、質量最佳化。基本上采用以下 4種方法。

(1)調整配合比方法

主要適用于在 0℃左右的混凝土施工。具體做法:①選擇適當品種的水泥是提高混凝土抗凍的重要手段。試驗結果表明,應使用早強硅酸鹽水泥。該水泥水化熱較大,且在早期放出強度最高,一般 3d抗壓強度大約相當于普通硅水泥 7d的強度,效果較明顯。②盡量降低水灰比,稍增水泥用量,從而增加水化熱量,縮短達到齡期強度的時間。③摻用引氣劑。在保持混凝土配合比不變的情況下,加入引氣劑后生成的氣泡,相應增加了水泥漿的體積,提高拌合物的流動性,改善其粘聚性及保水性,緩沖混凝土內水結冰所產生的水壓力,提高混凝土的抗凍性。④摻加早強外加劑,縮短混凝土的凝結時間,提高早期強度。應用較普遍的有硫酸鈉(摻用水泥用量的 2%)和 MS-F復合早強試水劑(摻水泥用量的 5%)。⑤選擇顆粒硬度高和縫隙少的集料,使其熱膨脹系數和周圍砂漿膨脹系數相近。

(2)蓄熱法

主要用于氣溫 -10℃左右,結構比較厚大的工程。做法是:對原材料(水、砂、石)進行加熱,使混凝土在攪拌、運輸和澆灌以后,還儲備有相當的熱量,以使水泥水化放熱較快,并加強對混凝土的保溫,以保證在溫度降到 0℃以前使新澆混凝土具有足夠的抗凍能力。此法工藝簡單,施工費用不多,但要注意內部保溫,避免角部與外露表面受凍,且要延長養護齡期。

(3)外部加熱法

主要用于氣溫-10℃以上,而構件并不厚大的工程。通過加熱混凝土構件周圍的空氣,將熱量傳給混凝土,或直接對混凝土加熱,使混凝土處于正溫條件下能正常硬化。①火爐加熱。一般在較小的工地使用,方法簡單,但室內溫度不高,比較干燥,且放出的二氧化碳會使新澆混凝土表面碳化,影響質量。②蒸氣加熱。用蒸氣使混凝土在濕熱條件下硬化。此法較易控制,加熱溫度均勻。但因其需專門的鍋爐設備,費用較高。且熱損失較大,勞動條件亦不理想。③電加熱。將鋼筋作為電極,或將電熱器貼在混凝土表面,便電能變為熱能,以提高混凝土的溫度。此法簡單方便,熱損失較少,易控制,不足之處是電能消耗量大。④紅外線加熱。以高溫電加熱器或氣體紅外線發生器,對混凝土進行密封幅射加熱。

(4)抗凍外加劑

在-10℃以上的氣溫中,對混凝土拌合物摻加一種能降低水的冰點的化學劑,使混凝土在負溫下仍處于液相狀態,水化作用能繼續進行,從而使混凝土強度繼續增長。目前常用有氧化鈣、氯化鈉等單抗凍劑及亞硝酸鈉加氯化鈉復合抗凍劑。

4 結 語

隨著經濟的發展,道路涵洞施工越來越多,施工企業值得對各種施工的方法的掌握,上述兩種施工方法都有利有弊,其適用范圍都受一定條件的制約。應根據工地現有條件進行施工方案的選擇,以便更好的滿足設計要求。

[1]黃林青.朱凡.地基基礎工程[M].北京:化學工業出版社,2003.

[2]凌治平.基礎工程[M].北京:人民文通出版社,1995.

[3]劉玉卓.公路工程軟基處理[M].北京:人民交通出版社,2003.