李小虎

（中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西 西安 710000）

0 引言

湿陷性黄土地区路基边坡在雨水作用下容易产生冲蚀、溜坍和其他病害，影响路基边坡稳定［1］。拱形骨架防护是边坡防护主要采取的工程措施之一，但拱形骨架护坡传统工艺存在施工效率低、结构质量和尺寸参数控制差等问题。在中兰铁路（中卫—兰州）采用整体式钢模拱形骨架施工技术，可减少作业人员需求、提升骨架护坡施工质量、提高黄土边坡拱形骨架护坡工程的生产效率。

1 概述

1.1 工程概况

新建中兰铁路甘肃段ZLKZ-ZQSG3 标段，施工起讫里程D2K138+194.995—D1K168+377.09，线路全长33.310 km。路基长16.87 km，多数路基以填方通过，路堤与路堑比例为4∶1，路基填土高度2.20～16.10 m，路堤边坡最大高度16.10 m，路堑边坡最大高度24.61 m［2］。

路堤采用台阶型边坡，路堤边坡分级高度8 m，分级处设置2.0 m 宽边坡平台，平台以上路堤边坡坡率1∶1.5，平台以下两侧路堤边坡采用C25混凝土拱形骨架内铺设C25预制空心砖填黄土植草防护，骨架净间距3 m，主骨架厚0.45 m、宽0.60 m，顶面沟槽两侧和下部设置0.1 m 厚挡水沿。脚墙高1.0 m，底部宽0.8 m、顶部宽0.4 m。护脚长1.0 m、厚0.45 m，路堤边坡防护断面见图1［2］。

图1 路堤边坡防护断面图

图2 路堑边坡防护断面图

1.2 水文地质条件

中兰铁路路基土壤最大冻土深度1.03 m，场地土对混凝土结构具侵蚀性，氯盐环境作用等级为L2，盐类结晶破坏环境作用等级为Y2。

工点范围内对工程有影响的特殊岩土主要为湿陷性黄土，具自重湿陷性，湿陷性土层厚度27.8～36.0 m，属于4级（很严重）自重湿陷性场地。

2 整体式钢模拱形骨架施工技术

2.1 施工流程

场地平整→施工放样→脚墙施工→护脚施工→拱圈布设→拱圈开槽→吊装拱形骨架模板→安装沉降缝模板→浇筑混凝土及养护。

2.2 场地平整

在拱形骨架施工前，先熟悉拱形骨架坡比、尺寸，并测量放线，由整体到局部，由控制到细部，确保边坡防护的轴线位置、高程测量准确［3-4］。

路堤填筑完成后，对路基边坡进行测量放线，同时进行机械刷坡，保证坡面坡比为1∶1.5，复核原地面排水方向及排水坡度，以整体地势由高到低或以2个过水结构物为1 个排水单元，对路基两侧原地面进行平整。

2.3 施工放样

（1）路堤拱形骨架施工时，测量放样控制“三条线”，即路肩线、坡面线、脚墙线。路堤拱形骨架放样以路肩线位置为基准线，由上而下放样坡面线、脚墙线。路肩线在直线段一般按每30～50 m或按设计断面位置设置，在曲线段间隔18 m 设置放样桩，坡面刷坡线与路肩桩位对应挂设，脚墙线根据坡面线的坡脚位置确定。

（2）路堑拱形骨架施工时，测量放样控制“两条线”，即：坡脚线、坡面线。单级边坡时，按设计偏距、高程放样坡脚线，按设计坡比控制坡面线；多级边坡时，按每级平台的设计偏距、高程放样平台坡脚线，按设计坡比控制坡面线。路堑拱形骨架放样以坡脚线为基准线，自下而上按设计坡比放样路堑坡面线，开挖1 级刷坡1 级防护1 级，必须确保第1 级平台坡脚线及高程线满足设计要求。

利用直流数字电能表，可以测量太阳能电池板对电动车电池组的充电电压、充电电流、充电功率和充电电能。2012年5月20日利用苏州迅鹏仪器仪表有限公司生产的直流数字电能表对太阳能电池板对蓄电池的充电情况进行了检测，检测数据从早晨7：00开始，每隔半小时测量一次，持续到下午18：00，测试数据见表4，当天天气晴，气温18～27℃。

2.4 脚墙施工

路堤脚墙位置线放样完成后，拉通线微调脚墙线，保证脚墙线线性顺直，调整过程中保证坡面坡率不陡于设计值。按照调整后的通线撒灰线，开挖脚墙基坑，脚墙采用支两面模板，间隔18 m 预留1 条伸缩缝（预埋2 cm厚聚乙烯泡沫板），浇筑脚墙混凝土并养护。脚墙施工时要注意脚墙顶面高程和原地面的关系，确保施工后的脚墙高程大于两侧原地面，保证排水畅通，同时要注意沿线路方向路基排水方向。

2.5 护脚施工

路堤以脚墙顶面倒角位置沿坡面向上1 m 撒灰线，路堑以坡脚线沿坡面向上1 m 撒开挖线，开挖护脚基坑，人工修整基坑面，挂坡面线，垂直坡面立模板，混凝土浇筑前坡比，确保坡比准确。在与脚墙伸缩缝对应位置设置伸缩缝，浇筑护脚混凝土，收面养护。路堑段护脚施工时注意在拱柱处设置排水孔ф5 cmPVC管，保证排水畅通［5］。

2.6 拱圈布设

（1）路堤拱形骨架布置原则为自下而上布置拱圈，拱圈最小高度2 m，非标准拱圈布置在坡面下部，不足2 m 的采用不规则形状截水骨架补充，具体布置形式见图3［6］。

图3 路堤拱形骨架布置形式

（2）路堑拱形骨架布置原则为自下而上布置拱圈，拱圈最小高度2 m，非标准拱圈布置在坡面上部，不足2 m 的采用不规则形状截水骨架补充，具体布置形式见图4。

图4 路堑拱形骨架布置形式

从桥头端头预留3.1 m（1.6 m 过渡电缆井+1.5 m 踏步），开始拱形骨架排板，拱形骨架端头排水槽设置宽度为40 cm，至涵洞位置，会出现以下2种情况：

情况1：有踏步时，涵洞翼墙端头至最后1 个拱形骨架距离L<3.6 m（1 个骨架）时，紧挨骨架预留踏步，剩余部位全部采用实心六棱块满铺，涵洞的另一侧预留对称长度的实心六棱块，然后依次排板拱圈，大于5.1 m时，紧挨骨架布置1个拱圈，1个踏步，剩余位置满铺实心六棱块，涵洞另一侧对称长度的实心六棱块，一次排版拱圈，布置形式见图5。

图5 有踏步布置形式

情况2：无踏步时，涵洞翼墙端头至最后1 个拱圈距离L<3.6 m（1 个拱圈）时，剩余部位全部采用实心六棱块满铺。涵洞另一侧预留对称长度的实心六棱块距离，然后继续排板拱圈，拱圈距离L>3.6 m（1 个拱圈）时，紧挨拱圈位置设置1个拱圈，剩余部位全部采用实心六棱块满铺，涵洞另一侧预留对称长度的实心六棱块距离，然后继续排板拱圈，布置形式见图6。

图6 无踏步布置形式

2.7 拱圈开槽

在路堤边坡设置拱圈位置撒灰线，骨架的竖向支腿采用机械开挖，圆弧拱圈采用铣挖头机械开挖，开挖过程见图7，开挖过程中保留拱圈内的核心土，在开槽时控制开槽深度，不得超挖，同时及时清理骨架内边坡虚土，使坡面大致平整，开槽效果见图8。

图7 铣挖机开槽

图8 开槽效果

2.8 吊装拱形骨架模板

拱形骨架模板采用4.5 mm厚钢板和角钢加工而成。单个拱形骨架模板包括3#内侧弧模4 块、1#内侧平模2 块、4#外侧弧模4 块、2#外侧平板2 块、5#底部弧模2块、7#外侧平板2块、6#底部角模2块、拱架角钢组成若干。

在平整地面组装单个拱形骨架钢模板，先将3#模板组合在一起，形成拱形，然后将3#、1#、6#、5#组合在一起，在组合时保证左右侧1#模板的间距为3.0 m，上下拱圈3#和5#的间距为3.0 m，若组装过程中间距大于或者小于3.0 m，利用模板间隙垫1 mm 厚垫片微调，保证内侧拱圈间距符合设计尺寸，5#模板最后安装，形成内模，利用拱架角钢，将2#、4#、7#拦水沿模板同内模连接在一起，拦水沿模板和内侧拱圈的间距为10 cm，将拦水沿模板和内侧拱圈模板组合在一起，形成一个完整拱圈，拱圈组合形式见图9，模板之间采用螺栓连接，板拼装时，模板缝之间采用双面胶密封，避免漏浆。

图9 单个拱圈安装示意图

将组装完成的单个拱圈吊装至开挖槽内，拱形骨架模板吊装前先在已开挖好的坡面上挂线，吊装时根据坡面线微调模板位置，使拱圈在一个平面上，吊装过程中注意模板吊点设置，一般设置3个吊点，在吊装时平稳起吊，轻拿轻放，不得撞击坡面，避免模板变形。

利用角钢连接杆将挡水沿模板与拱架模板、拱架与拱架模板连成整体，拱圈和拱圈连接时，要调整拱圈之间的距离，保证间距为60 cm，形成拱架单元，再次坡面挂线，复核拱形骨架模板的位置和坡比，微调骨架模板，确保坡比位置正确，模板横平竖直，和坡面紧密相贴，然后采用钢管加固固定。每个整体式拱形骨架单元由5排骨架组成，整体式拱形骨架钢模效果见图10，在拱形骨架施工时循环利用，依次推进［7-8］。

图10 整体式拱形骨架钢模效果

2.9 安装沉降缝模板

整体式拱形骨架钢模调整加固完成后，在骨架端头设置沉降缝模板，沉降缝材料采用聚乙烯泡沫板（2 cm），伸缩缝一般设置在施工缝位置，每18 m一道，确保沉降缝在拱形骨架单元中间且与脚墙护脚同一条线上，上下贯通。

2.10 浇筑混凝土及养护

混凝土由输送车运输，在路堤段，拱形骨架混凝土浇筑采用溜槽入模；在路堑段，浇筑时采用吊车料斗入模。浇筑混凝土时，混凝土塌落度控制在110～120 mm，控制浇筑速度，不得让混凝土直接冲击模板，避免造成模板变形，收面时采用粗抹子提浆，光抹子收面，如提浆困难时，待混凝土初凝后，采用少量水泥砂浆收面，保证施工质量。

3 整体式钢模拱形骨架施工优点

（1）机械开槽尺寸精准，对路基扰动破坏小，一次成型。

（2）采用钢模板不易变形，有效保证了骨架的结构尺寸。

（3）挡水沿和骨架主体一次浇筑完成，整体性好。

（4）拱架和拱架模板连接成整体，确保了骨架坡面线形顺直。

4 结束语

高速铁路路基边坡防护经常采用拱形骨架，湿陷性黄土地区路基边坡拱形骨架护坡采用专用铣挖机机械开槽，安装整体式钢模分单元流水施工，利用角钢连接杆将挡水沿模板与拱架模板、拱架与拱架模板连接整体，一次性浇筑成型，良好的整体式钢模拱形骨架施工质量对于保障高速铁路路基稳定和安全具有重要意义。在今后的拱形骨架施工过程中采用整体式钢模吊装，可缩短工序作业时间、提高生产效率、节约施工成本，在实践中可不断完善，具有一定推广价值。