濕陷性黃土地區路基整體式鋼模拱形骨架施工技術

李小虎

（中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

濕陷性黃土地區路基邊坡在雨水作用下容易產生沖蝕、溜坍和其他病害，影響路基邊坡穩定［1］。拱形骨架防護是邊坡防護主要采取的工程措施之一，但拱形骨架護坡傳統工藝存在施工效率低、結構質量和尺寸參數控制差等問題。在中蘭鐵路（中衛—蘭州）采用整體式鋼模拱形骨架施工技術，可減少作業人員需求、提升骨架護坡施工質量、提高黃土邊坡拱形骨架護坡工程的生產效率。

1 概述

1.1 工程概況

新建中蘭鐵路甘肅段ZLKZ-ZQSG3 標段，施工起訖里程D2K138+194.995—D1K168+377.09，線路全長33.310 km。路基長16.87 km，多數路基以填方通過，路堤與路塹比例為4∶1，路基填土高度2.20～16.10 m，路堤邊坡最大高度16.10 m，路塹邊坡最大高度24.61 m［2］。

路堤采用臺階型邊坡，路堤邊坡分級高度8 m，分級處設置2.0 m 寬邊坡平臺，平臺以上路堤邊坡坡率1∶1.5，平臺以下兩側路堤邊坡采用C25混凝土拱形骨架內鋪設C25預制空心磚填黃土植草防護，骨架凈間距3 m，主骨架厚0.45 m、寬0.60 m，頂面溝槽兩側和下部設置0.1 m 厚擋水沿。腳墻高1.0 m，底部寬0.8 m、頂部寬0.4 m。護腳長1.0 m、厚0.45 m，路堤邊坡防護斷面見圖1［2］。

圖1 路堤邊坡防護斷面圖

圖2 路塹邊坡防護斷面圖

1.2 水文地質條件

中蘭鐵路路基土壤最大凍土深度1.03 m，場地土對混凝土結構具侵蝕性，氯鹽環境作用等級為L2，鹽類結晶破壞環境作用等級為Y2。

工點范圍內對工程有影響的特殊巖土主要為濕陷性黃土，具自重濕陷性，濕陷性土層厚度27.8～36.0 m，屬于4級（很嚴重）自重濕陷性場地。

2 整體式鋼模拱形骨架施工技術

2.1 施工流程

場地平整→施工放樣→腳墻施工→護腳施工→拱圈布設→拱圈開槽→吊裝拱形骨架模板→安裝沉降縫模板→澆筑混凝土及養護。

2.2 場地平整

在拱形骨架施工前，先熟悉拱形骨架坡比、尺寸，并測量放線，由整體到局部，由控制到細部，確保邊坡防護的軸線位置、高程測量準確［3-4］。

路堤填筑完成后，對路基邊坡進行測量放線，同時進行機械刷坡，保證坡面坡比為1∶1.5，復核原地面排水方向及排水坡度，以整體地勢由高到低或以2個過水結構物為1 個排水單元，對路基兩側原地面進行平整。

2.3 施工放樣

（1）路堤拱形骨架施工時，測量放樣控制“三條線”，即路肩線、坡面線、腳墻線。路堤拱形骨架放樣以路肩線位置為基準線，由上而下放樣坡面線、腳墻線。路肩線在直線段一般按每30～50 m或按設計斷面位置設置，在曲線段間隔18 m 設置放樣樁，坡面刷坡線與路肩樁位對應掛設，腳墻線根據坡面線的坡腳位置確定。

（2）路塹拱形骨架施工時，測量放樣控制“兩條線”，即：坡腳線、坡面線。單級邊坡時，按設計偏距、高程放樣坡腳線，按設計坡比控制坡面線；多級邊坡時，按每級平臺的設計偏距、高程放樣平臺坡腳線，按設計坡比控制坡面線。路塹拱形骨架放樣以坡腳線為基準線，自下而上按設計坡比放樣路塹坡面線，開挖1 級刷坡1 級防護1 級，必須確保第1 級平臺坡腳線及高程線滿足設計要求。

利用直流數字電能表，可以測量太陽能電池板對電動車電池組的充電電壓、充電電流、充電功率和充電電能。2012年5月20日利用蘇州迅鵬儀器儀表有限公司生產的直流數字電能表對太陽能電池板對蓄電池的充電情況進行了檢測，檢測數據從早晨7：00開始，每隔半小時測量一次，持續到下午18：00，測試數據見表4，當天天氣晴，氣溫18～27℃。

2.4 腳墻施工

路堤腳墻位置線放樣完成后，拉通線微調腳墻線，保證腳墻線線性順直，調整過程中保證坡面坡率不陡于設計值。按照調整后的通線撒灰線，開挖腳墻基坑，腳墻采用支兩面模板，間隔18 m 預留1 條伸縮縫（預埋2 cm厚聚乙烯泡沫板），澆筑腳墻混凝土并養護。腳墻施工時要注意腳墻頂面高程和原地面的關系，確保施工后的腳墻高程大于兩側原地面，保證排水暢通，同時要注意沿線路方向路基排水方向。

2.5 護腳施工

路堤以腳墻頂面倒角位置沿坡面向上1 m 撒灰線，路塹以坡腳線沿坡面向上1 m 撒開挖線，開挖護腳基坑，人工修整基坑面，掛坡面線，垂直坡面立模板，混凝土澆筑前坡比，確保坡比準確。在與腳墻伸縮縫對應位置設置伸縮縫，澆筑護腳混凝土，收面養護。路塹段護腳施工時注意在拱柱處設置排水孔ф5 cmPVC管，保證排水暢通［5］。

2.6 拱圈布設

（1）路堤拱形骨架布置原則為自下而上布置拱圈，拱圈最小高度2 m，非標準拱圈布置在坡面下部，不足2 m 的采用不規則形狀截水骨架補充，具體布置形式見圖3［6］。

圖3 路堤拱形骨架布置形式

（2）路塹拱形骨架布置原則為自下而上布置拱圈，拱圈最小高度2 m，非標準拱圈布置在坡面上部，不足2 m 的采用不規則形狀截水骨架補充，具體布置形式見圖4。

圖4 路塹拱形骨架布置形式

從橋頭端頭預留3.1 m（1.6 m 過渡電纜井+1.5 m 踏步），開始拱形骨架排板，拱形骨架端頭排水槽設置寬度為40 cm，至涵洞位置，會出現以下2種情況：

情況1：有踏步時，涵洞翼墻端頭至最后1 個拱形骨架距離L<3.6 m（1 個骨架）時，緊挨骨架預留踏步，剩余部位全部采用實心六棱塊滿鋪，涵洞的另一側預留對稱長度的實心六棱塊，然后依次排板拱圈，大于5.1 m時，緊挨骨架布置1個拱圈，1個踏步，剩余位置滿鋪實心六棱塊，涵洞另一側對稱長度的實心六棱塊，一次排版拱圈，布置形式見圖5。

圖5 有踏步布置形式

情況2：無踏步時，涵洞翼墻端頭至最后1 個拱圈距離L<3.6 m（1 個拱圈）時，剩余部位全部采用實心六棱塊滿鋪。涵洞另一側預留對稱長度的實心六棱塊距離，然后繼續排板拱圈，拱圈距離L>3.6 m（1 個拱圈）時，緊挨拱圈位置設置1個拱圈，剩余部位全部采用實心六棱塊滿鋪，涵洞另一側預留對稱長度的實心六棱塊距離，然后繼續排板拱圈，布置形式見圖6。

圖6 無踏步布置形式

2.7 拱圈開槽

在路堤邊坡設置拱圈位置撒灰線，骨架的豎向支腿采用機械開挖，圓弧拱圈采用銑挖頭機械開挖，開挖過程見圖7，開挖過程中保留拱圈內的核心土，在開槽時控制開槽深度，不得超挖，同時及時清理骨架內邊坡虛土，使坡面大致平整，開槽效果見圖8。

圖7 銑挖機開槽

圖8 開槽效果

2.8 吊裝拱形骨架模板

拱形骨架模板采用4.5 mm厚鋼板和角鋼加工而成。單個拱形骨架模板包括3#內側弧模4 塊、1#內側平模2 塊、4#外側弧模4 塊、2#外側平板2 塊、5#底部弧模2塊、7#外側平板2塊、6#底部角模2塊、拱架角鋼組成若干。

在平整地面組裝單個拱形骨架鋼模板，先將3#模板組合在一起，形成拱形，然后將3#、1#、6#、5#組合在一起，在組合時保證左右側1#模板的間距為3.0 m，上下拱圈3#和5#的間距為3.0 m，若組裝過程中間距大于或者小于3.0 m，利用模板間隙墊1 mm 厚墊片微調，保證內側拱圈間距符合設計尺寸，5#模板最后安裝，形成內模，利用拱架角鋼，將2#、4#、7#攔水沿模板同內模連接在一起，攔水沿模板和內側拱圈的間距為10 cm，將攔水沿模板和內側拱圈模板組合在一起，形成一個完整拱圈，拱圈組合形式見圖9，模板之間采用螺栓連接，板拼裝時，模板縫之間采用雙面膠密封，避免漏漿。

圖9 單個拱圈安裝示意圖

將組裝完成的單個拱圈吊裝至開挖槽內，拱形骨架模板吊裝前先在已開挖好的坡面上掛線，吊裝時根據坡面線微調模板位置，使拱圈在一個平面上，吊裝過程中注意模板吊點設置，一般設置3個吊點，在吊裝時平穩起吊，輕拿輕放，不得撞擊坡面，避免模板變形。

利用角鋼連接桿將擋水沿模板與拱架模板、拱架與拱架模板連成整體，拱圈和拱圈連接時，要調整拱圈之間的距離，保證間距為60 cm，形成拱架單元，再次坡面掛線，復核拱形骨架模板的位置和坡比，微調骨架模板，確保坡比位置正確，模板橫平豎直，和坡面緊密相貼，然后采用鋼管加固固定。每個整體式拱形骨架單元由5排骨架組成，整體式拱形骨架鋼模效果見圖10，在拱形骨架施工時循環利用，依次推進［7-8］。

圖10 整體式拱形骨架鋼模效果

2.9 安裝沉降縫模板

整體式拱形骨架鋼模調整加固完成后，在骨架端頭設置沉降縫模板，沉降縫材料采用聚乙烯泡沫板（2 cm），伸縮縫一般設置在施工縫位置，每18 m一道，確保沉降縫在拱形骨架單元中間且與腳墻護腳同一條線上，上下貫通。

2.10 澆筑混凝土及養護

混凝土由輸送車運輸，在路堤段，拱形骨架混凝土澆筑采用溜槽入模；在路塹段，澆筑時采用吊車料斗入模。澆筑混凝土時，混凝土塌落度控制在110～120 mm，控制澆筑速度，不得讓混凝土直接沖擊模板，避免造成模板變形，收面時采用粗抹子提漿，光抹子收面，如提漿困難時，待混凝土初凝后，采用少量水泥砂漿收面，保證施工質量。

3 整體式鋼模拱形骨架施工優點

（1）機械開槽尺寸精準，對路基擾動破壞小，一次成型。

（2）采用鋼模板不易變形，有效保證了骨架的結構尺寸。

（3）擋水沿和骨架主體一次澆筑完成，整體性好。

（4）拱架和拱架模板連接成整體，確保了骨架坡面線形順直。

4 結束語

高速鐵路路基邊坡防護經常采用拱形骨架，濕陷性黃土地區路基邊坡拱形骨架護坡采用專用銑挖機機械開槽，安裝整體式鋼模分單元流水施工，利用角鋼連接桿將擋水沿模板與拱架模板、拱架與拱架模板連接整體，一次性澆筑成型，良好的整體式鋼模拱形骨架施工質量對于保障高速鐵路路基穩定和安全具有重要意義。在今后的拱形骨架施工過程中采用整體式鋼模吊裝，可縮短工序作業時間、提高生產效率、節約施工成本，在實踐中可不斷完善，具有一定推廣價值。