鐵路橋梁路基隧道建設質量控制與關鍵工序研究

黃蕓

摘要：隨著我國鐵路運輸事業的發展壯大，鐵路橋梁路基隧道的施工得到了橋梁建設企業的廣泛關注.本文根據以往工作經驗，對鐵路橋梁路基隧道建設質量控制內容進行了分析和總結，并從隧道支護結構設計、系統構成與技術方案、混凝土振搗三方面，論述了鐵路橋梁路基隧道建設的關鍵工序.

關鍵詞：鐵路橋梁;路基隧道;橋梁預應力;自動張拉系統

中圖分類號：U213.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1673-260X（2019）05-0105-03

隨著信息化技術被引入鐵路橋梁路基隧道施工過程中，鐵路運輸行業呈現了迅猛的發展趨勢.鐵路的投資數額巨大，且建設周期較長，若不能夠規范關鍵技術的施工流程，極容易導致工期被延誤，增加鐵路的整體投入成本.基于此，借助于信息化管理平臺，基于對鐵路橋梁路基隧道關鍵工序進行的綜合分析，探討鐵路橋梁路基隧道的監控方式，具有十分重要的現實意義.

1 鐵路橋梁路基隧道建設質量控制

1.1 橋梁預應力梁張拉的質量控制

1.1.1 面臨的問題及解決方式

現階段，我國鐵路橋梁主要借助于普通泵站，實現對千斤頂的驅動，進而產生預應力，以人力手動操作形式實現對橋梁的張拉.同時，在測量預應力的過程中，通常由工作人員對液壓進行讀取，將液壓系統與張拉力的換算表作為參考依據，實現對張拉力的計算，并人工對預應力筋的張拉伸長值進行計算和記錄，通過參考張拉力和張拉伸長值，實現對橋梁預應力的綜合控制.在以往鐵路橋梁的施工過程中，單純依據液壓對張拉力進行換算，千斤頂摩擦產生的阻力會對數值的準確性產生一定程度上的干擾，需要多次對張拉力進行標定，然而，液壓系統壓力是否穩定以及系統內些均會產生對數據測算的干擾，降低了測量數據的準確性，無法為施工過程提供科學的參考依據.此外，技術部門多次對液壓系統和千斤頂進行矯正，不僅會導致生產進度延誤，也會在一定程度上增加生產成本，得不償失.筆者通過對橋梁預應力進行調查發現，橋梁預應力張拉施工的不規范和缺乏科學的監控方式是導致鐵路橋梁存在安全隱患的重要原因.因此，應規范施工管理流程，對橋梁預應力的大小和離散程度嚴加控制，防止因施工不當對橋梁預應力造成損害，以此來改善橋梁預應力的整體質量[1].

1.1.2 系統構成與技術方案

針對現階段鐵路橋梁預應力在施工過程中存在的問題，相關人士應開展針對自動張拉技術的專門性研究，加大人力和物力資源的投入力度，研發具有科學硬件和軟件支撐的自動張拉系統，實現對預應力的自動張拉和科學監控，提升預應力質量控制的智能化，充分克服傳統橋梁施工的不足之處，從整體上提升橋梁預應力管理的水準.

通過科學設置預應力張拉施工的目標，能夠為完善自動張拉系統建設提供科學的參考依據，在對系統功能先進行綜合考量的基礎上，對系統各部分的精度進行合理控制，并著重提升其在具體施工過程中應用的長久性.本研究設計的自動張拉系統主要包括機械動力系統、張拉控制系統、傳感測量系統、數據管理系統以及輔助系統構成.其中，機械動力系統主要包括千斤頂、高壓泵站和電磁閥構成，張拉控制系統主要具有張拉控制和輔助監測的功能，傳感器測量系統主要包括壓力傳感器、位移傳感器和力傳感器三個部分，數據管理系統主要實現數據查看、存儲和傳輸的效用，輔助系統主要為實現對油壓和油溫的控制而存在[2].

1.1.3 檢驗

在對某鐵路段預制梁場的15孔32m簡支箱梁進行檢驗的過程中發現，該梁場的自動張拉系統能夠借助于對張拉力和伸長值的分析，實現對張拉力的自動調整和智能控制，在檢驗過程中，自動張拉系統能夠實現對異常數據的識別和分析，對其進行標記并上傳至鐵路工程信息化管理平臺，由相關工作人員進行存檔統計.現場試驗工作流程如圖2所示.

本次試驗研究結果顯示，該自動張拉系統所測得的預應力結果較為準確，系統工作性能良好，且能夠實現對張拉、靜停和錨固階段的自動張拉，精度較高.同時，該自動張拉系統能夠借助于數據傳輸協議，將測得的數據上傳鐵路信息化管理平臺，管理平臺通過對數據進行接收并統計，能夠實現對存在問題的精準識別，并采取相應的解決對策[3].

1.2 路基壓實的質量控制

1.2.1 面臨的問題及解決方式

現階段，針對鐵路路基壓實情況的檢驗，通常將“點式”檢驗方法作為主要形式，在對施工現場某一點進行抽樣試驗，獲取研究所需數據.這種監控方式存在較多的弊端，主要包括以下幾個方面：（1）通常在路面壓實后進行檢驗工作，這種檢驗屬于事后控制的范疇，無法實現對碾壓過程中存在問題的及時處理;（2）部分點式檢驗需要應用到大型設備，這也對施工工作的有序進行形成了干擾，不利于縮短檢驗時間;（3）由于所選取的點具有顯著的差異性，不具有代表性，無法實現對數據需求的充分滿足，需要對碾壓區域的點進行頻繁界定，且若全部面壓完畢，重復操作也會增加“過壓”的發生根率;（4）在樣本均勻的情況下開展抽樣檢驗具有較高的科學性，若填充料不均勻，極容易對點式檢驗的精度產生不利影響.

由于點式檢驗方法具有精度低和人為影響較大等缺陷，因此，探索科學的檢驗方法成為提升路基壓實質量的重要保障.近幾年，連續壓實檢測技術在路基壓實檢驗的過程中得到了廣泛應用.連續壓實檢測技術能夠在碾壓的同時進行檢驗工作，且不會對施工工作產生干擾，且能夠結合檢驗結果及時對碾壓不合理之處進行調整.同時，連續壓實檢測技術能夠將檢驗結果傳輸至鐵路信息化管理平臺，將檢驗的數據以更加直觀的形式展現出來，有助于為相關管理人員查詢路基壓實信息提供方便，對提升路基壓實的信息化程度大有裨益[4].

1.2.2 系統構成與技術方案

連續壓實檢測技術在確保振動壓路機性能完好的基礎上，通過對加速度傳感器的充分運用，在振動激勵的影響下，實現對路基壓實系統所產生響應信號的科學檢測和獲取，并借助于濾波器，對響應信號進行過濾和轉換，計算出振動信號的基波和二次諧波分量，并結合二次諧波和基波的比值對路基壓實程度進行衡量.若結果顯示諧波比值越大，表明出現了較明顯的畸變，則路面壓實程度較好.當振動壓實值與目標壓實值具有一致性，則可結束路基壓實工作，若振動壓實值與目標壓實值偏差較大，還需進一步完善路基壓實工作.在路基壓實過程中，工作人員還應對獲取的數據信息進行綜合處理，借助于大屏幕進行顯示，將低于目標壓實值的區域做出不同顏色的標記，為管理人員了解路基壓實狀態提供方便[5].

1.2.3 檢驗

筆者采取連續壓實檢驗系統對某鐵路段進行試驗，該鐵路段的填筑部位為基床以下的路堤，填筑材料主要以細角礫和粗粒土為主.筆者為了探明振動壓實值與常規檢驗指標的關系，形成后續路基壓實工作的參考標準，對其相關性進行了檢驗.在進行相關性檢驗后發現，細角礫和粗粒土與K30的相關系數分別為0.87和0.92，相關性均在0.70以上，表明細角礫和粗粒土的選用滿足了路基壓實的基本要求.當承壓板直徑達到20到30cm之后，其中的極限荷載將會隨著壓板尺寸增加而增加，如果小于該極限值，具體荷載也會隨著壓板尺寸增加而降低.K30代表鐵路實際的準用地基系數，在路基填料分組過程中，如果K30>110MPa/m，則為A組填料，如果K30>70MPa/m，則為B組調料[6].

2 鐵路橋梁路基隧道建設中的關鍵工序

2.1 隧道支護結構設計

現階段，大部分鐵路隧道將復合式襯砌作為主要的支護結構，由于其厚度未能夠達到標準要求，極容易引發隧道承載力不足等問題，嚴重的甚至能引發隧道的塌陷和斷裂，無法為鐵路運輸安全提供有力保障.現階段，通過在隧道施工結束后，由第三方機構負責對復合式襯砌厚度是否合乎規定進行檢驗和測量，存在一定的滯后性，只能夠對結果進行檢驗，屬于事后控制，無法在問題發生的同時采取改進措施.同時，第三方檢驗結構只是采取人工方式對混凝土是否灌滿模板進行檢驗，其檢驗過程存在一定的誤差，不利于確保檢驗結果的準確性和客觀性.因此，在研究復合式襯砌厚度的過程中，應實施科學的監測方法，對混凝土壓力進行科學測定，明確混凝土灌注高度，并對復合式襯砌厚度進行合理計算[7].

2.2 系統構成與技術方案

復合式襯砌混凝土灌注監測系統主要分為混凝土壓力測量、溫度測量、超聲波測距、供電、數據采集與傳輸五個模塊構成.在監控過程中，需要借助于混凝土壓力測量模塊和溫度測量模塊，實現對不同溫度下修正系數的計算，運用超聲波測距系統對混凝土填充壓力進行測算，并結合施工現場溫度，明確混凝土的灌注厚度.在具體的模板臺車長度設計上，應該保持在9到12m范圍內，工點設計應該根據沉降縫、預留洞室等進行合理確定.另外，模板臺車側壁作業窗需要展示出分層布置特點，層高不應超過1.5m，在每層應該設置好4到5個窗口，凈空應保持在45×45cm標準范圍，還要在拱頂預留2到4個注漿孔[8].

2.3 混凝土振搗

在模板混凝土澆筑過程中，如果單純依靠混凝土 自身重量很難實現模板邊角部位的有效澆灌，內部氣泡也不會得到解決.為此，在混凝土密實度保持上，需要采用機械振搗進行.站在振搗器工作角度來說，主要的作業方式包括兩種，即垂直振動和斜向振動，值得注意的是，在斜向振動過程中，振搗棒和混凝土之間的傾斜角需要保持在40到45°范圍內.另外，在振搗棒使用之前，工作人員還需要檢查好機械工具的自身性能情況，在試運轉過程中將振動器加入其中，上下振動范圍應該集中在50到100mm之間.其次，在分層澆筑上，如果混凝土的分層厚度不能過大，具體標準為不能超出振搗棒1.25倍，在上一層混凝土振搗上，振搗棒插入下層混凝土的深入應該保持在500mm以內，確保上下層混凝土的緊密結合，還要在第一時間內澆筑上層混凝土，避免混凝土強度受到影響[9].

3 結論

鐵路施工應對橋梁預應力梁張拉質量、路基壓實質量、隧道支護結構質量的關鍵監控技術開展研究，研發一系列配套設備，對目前的監控方法提出問題，對目前的監控問題進行調研，并提出所存在問題的解決方案.目前，我國的大量橋梁、隧道及路基的加固從檢查手法或是自動化水平等方面均未達到標準要求，因此，應加速發展鐵路橋梁路基隧道關鍵技術，實現我國鐵路急速成長的需求，這樣有利于信息化管理鐵路橋梁路基隧道關鍵工序，有利于發展鐵路施工的信息化建設.

參考文獻：

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〔3〕閆龍彪，程澤農，韓冰，張楠.我國高速鐵路橋梁的研究現狀與發展趨勢[J].鐵道建筑，2018，58（12）：1-5.

〔4〕劉暢.鐵路橋梁樁基施工的質量控制[J].技術與市場，2018，25（12）：66-68.

〔5〕田偉.探究鐵路橋梁連續梁掛籃施工技術[J].山東工業技術，2019（01）：123+119.

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〔7〕劉全民，李小珍，劉林芽，張迅，宋瑞.鐵路鋼板結合梁橋約束阻尼層減振降噪分析[J].中國科學：技術科學，2018，48（12）：1392-1400.

〔8〕田偉.淺析鐵路橋梁路基壓實施工技術[J].山東工業技術，2018（24）：103-104.

〔9〕駱飛.鐵路橋梁連續梁施工中掛籃控制的探究[J].建材與裝飾，2018（46）：257-258.