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高速公路桥隧混凝土工程施工技术研究

2022-10-27

科学技术创新 2022年31期
关键词:桥台冷却水隧道

李 杨

(江西省交通投资集团抚州管理中心进贤养护所临川养护站,江西抚州 344000)

引言

在高速公路桥隧结构建设期间,若忽视了混凝土施工细节,则易导致混凝土裂缝、干缩等问题,在桥隧结构中埋下质量隐患,不仅可影响高速公路桥隧结构通行体验,质量问题严重时甚至可引发安全事件,因此,必须予以足够重视。

1 高速公路工程项目桥隧相接形式

高速公路桥隧相接形式应以运营需求及环境条件为依据进行选择,当前高速公路工程项目中常用的桥隧相接形式具体见表1。

表1 高速公路常用的桥隧相接形式

2 高速公路桥隧项目施工技术要点

2.1 明确相接参数

正式施工前,运用式(1)计算得出标准荷载,公式如下:

式中:q 为标准荷载,w1、w2、w3分别为二期铺装自重、空心板自重、桥台自重,其中,w2空心板自重又可进一步运用式(2)进行计算:

式中:s 代表单个空心板的截面积;pc、l、γ 分别为空心板片数、跨径、容重。为更加准确地得出桥隧相接参数,可引入建模计算模式,借助三维建模软件构架桥隧模型,选择洞口形式后,将壁厚过渡段、洞口宽度过渡分别设定在0.6~10 m、12~15 m 范围内,洞口模型构建完毕后,可按照表2 计算参数,依托模型自带模拟仿真功能进行计算,以此直接得出各重要参数,如内部隧道受力情况、过渡段受力情况等,为桥隧混凝土施工技术的应用提供良好依据[1]。

表2 桥隧结构材料相关参数标准

2.2 控制隧道洞口

高速公路隧道洞口周边展开混凝土施工时,应注意观测围岩形变情况,防止混凝土施工作业改变围岩受力而降低其承载力,继而引发隧道裂缝问题,严重时甚至可引发围岩坍塌事故。隧道洞口混凝土施工之前,需全面清除地表杂物,后于地表处借助锚杆结构喷射混凝土,以30 cm 为环向间距,以40 cm 为横向间距,水平打入两排小导管,长度为4 m,规格为Φ42,借助小导管巩固隧道拱部结构。待喷锚支护设置完毕后开挖隧道。

2.3 做好桥台施工

桥台施工期间可能需大面积浇筑混凝土平面,用于完成桥台建设工作,为保障混凝土完整性,通常借助分块式浇筑法进行施工,在此期间需按照表3 所示分块式浇筑要点进行参数控制。于隧道洞外浇筑桥台结构时,可能会扰动周围围岩,引发围岩松脱现象,继而造成桥台坍塌、裂缝等问题,因此,在桥台混凝土施工期间,应注意控制作业速度及幅度,实时监测隧道围岩形变状态,以实测结果为依据,判断桥台施工过程中是否需增设支撑结构[2]。

表3 桥台混凝土施工技术分块式浇筑要点

3 基于实例的高速公路桥隧相接混凝土施工技术探讨

3.1 工程概况

案例工程项目以双向四车道为标准进行施工建设,路基宽度、设计速度分别为26.5 m、120 km/h,路面结构采用沥青混凝土。该高速公路项目主线共计136.152 km,在此过程中,共有桥梁80 座,全长28.672 km,中小桥、大桥、特大桥分别39 座、37 座、4座,长度分别为5 460 m、16 859 m、6 352.5 m,此外,含有394 道通涵,隧道12 座,共计20 535 m,在该项目隧道结构中,短隧道、中隧道、长隧道分别5座、5 座、2 座,三种规格的隧道单洞长分别为3 428 m、6 830 m、10 277 m,对整个高速公路工程项目的桥隧比进行测算,发现该项目桥隧比可达28.6%。

3.2 技术措施

3.2.1 强化材料控制

3.2.1.1 配合比控制

配合比是否适宜可直接影响桥隧混凝土质量,在案例工程,水泥:砂:石子:水:掺合料:外加剂的比例为1:2.74:3.59:0.52:0.327 6:0.030 6,其中掺合料为粉煤灰,用于改善和易性及干缩性,而外加剂为10%的WEA 微膨胀剂。

3.2.1.2 引用新型材料

案例工程引入了钢纤维混凝土材料,其单丝抗拉强度至少需600 MPa,并将钢纤维掺量控制在0.6%~1.0%范围内。表4 为案例桥隧工程项目钢纤维混凝土参数。

表4 案例桥隧工程项目钢纤维混凝土参数

3.2.2 处理裂缝病害

第一,预埋冷却水管。

案例桥隧项目中,冷却水管道为镀锌钢管,规格Φ32 mm,以1 m 为间距进行布置,横向设置两层冷却水管,冷却水管两层间隔50 cm。侧墙混凝土冷却水管竖向方向设置3 层,以40 cm 为横向间距,而顶板混凝土冷却水管横向方向设置3 层,以45 cm 为间距控制上下间距。混凝土结构内应设置测温管,用于监控混凝土温度参数,待冷却水管全面覆盖后通水,此时按照40 ℃为限值控制出水口水温,即水温必须低于40 ℃,同时,要求出水温度与进水温度之间的差值低于10 ℃。在通水期间,需依据混凝土温度情况控制水量,若混凝土内外温差超出20 ℃,则需更换循环用水,或加大水量,待内外温差低于5 ℃后停止混凝土冷却。

第二,引入修补材料。

(1) 采用压力注入技术,对宽度低于0.5 m 的裂缝进行修复。

(2) 借助喷涂技术,可直接修复2.5 mm 的裂缝。

(3) 若裂缝宽度低于3 mm,裂缝较小,则可运用伸缩缝技术进行处理。

(4) 若发现裂缝问题严重,现已发展为宽度为1.0~2.0 cm 槽,则需借助扩径器进行处理。

第三,脱空灌浆技术。

(1) 定孔。

若发现混凝土面板存在垂直裂缝,可按照1.2 m间隔设置灌浆孔。

(2) 钻孔。

对灌浆钻孔位置进行标注,并运用51 mm 钻头进行施工。

(3) 制浆。

控制水泥与水的比例,用于保障水泥浆裂缝修补效果,同时降低化学收缩率、干燥收缩率。

(4) 压浆。

将水泥浆灌入注浆管内,并将注浆管插入孔洞中,待密封与固定结束后,启动水分泵进行压浆[3-4]。

(5) 封孔。

待固井施工完毕并钻芯后封闭接合孔,待10~20 min 后,去除芯子,静置6 h 后,运行CEB-M 进行孔洞连接。

(6) 裂缝封闭。

待注浆10 h 后借助CEB-3 封闭裂缝。案例桥隧工程在隧道端应用该技术加固结构,其技术结构图见图1。

图1 脱空灌浆技术结构

3.3 模板安装与拆除

桥隧混凝土结构浇筑之前需安装模型,于模板表面涂抹脱模剂,完成混凝土模板安装后校验平面位置及高程,尽可能缩小误差[5]。完成浇筑振捣后需以混凝土强度为依据控制拆模时间,待混凝土结构达到8.0 MPa 后方可拆模,此外,其问题条件可在一定程度上影响拆模时间,昼夜平均气温与最早拆模时间的对应关系见表5。

表5 桥隧混凝土结构最早拆模时间

3.4 分层浇筑施工

案例工程项目引入分层浇筑方式。浇筑期间应注意控制混凝土入模温度,要求其低于28 ℃,为达到该入模温度标准,应注意控制拌合水温度,并依据施工现场温度情况冷却骨料,或浇水加冰处理石子。案例桥隧混凝土施工项目分层连续浇筑,以1.25 倍的振捣半径为依据确定分层厚度,同时该分层厚度需低于30 cm,由边至中间进行浇筑。

3.5 养护及保温

在案例项目中,采用洒水处理、麻袋覆盖的方式进行保温与保湿,将麻袋外挂于侧模位置,同时做好测温工作,以此为依据开展养护措施。借助保温材料将日降温速度控制在2 ℃/d 范围内,并将内外温差限制在25 ℃以内。完成浇筑后,需于1 h 节点测量第一次混凝土温度,后以2 h 为间隔测量1 次,连续测温5 d 后,将测温间隔调节为4 h,直至混凝土温度稳定。在保障混凝土结构质量基础上,需做好排水施工,设置排水沟,为避免其堵塞,增设橡胶止水带结构(见图2),图2 内标号1~3 分别为混凝土结构、止水带、填缝材料。

图2 橡胶止水带结构(单位:mm)

4 结论

综上所述,在高速公路桥隧工程项目中,必须重视混凝土施工作业,并注意把控桥隧相接参数,做好隧道洞口施工及桥台施工。结合案例高速公路项目来看,应从多个方面把控好施工技术要点,以此全方位保障高速公路桥隧混凝土工程施工质量。

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