黃蕓

摘要：隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展壯大，鐵路橋梁路基隧道的施工得到了橋梁建設(shè)企業(yè)的廣泛關(guān)注.本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鐵路橋梁路基隧道建設(shè)質(zhì)量控制內(nèi)容進(jìn)行了分析和總結(jié)，并從隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)方案、混凝土振搗三方面，論述了鐵路橋梁路基隧道建設(shè)的關(guān)鍵工序.

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁;路基隧道;橋梁預(yù)應(yīng)力;自動(dòng)張拉系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U213.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1673-260X（2019）05-0105-03

隨著信息化技術(shù)被引入鐵路橋梁路基隧道施工過(guò)程中，鐵路運(yùn)輸行業(yè)呈現(xiàn)了迅猛的發(fā)展趨勢(shì).鐵路的投資數(shù)額巨大，且建設(shè)周期較長(zhǎng)，若不能夠規(guī)范關(guān)鍵技術(shù)的施工流程，極容易導(dǎo)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(tái)，基于對(duì)鐵路橋梁路基隧道關(guān)鍵工序進(jìn)行的綜合分析，探討鐵路橋梁路基隧道的監(jiān)控方式，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義.

1 鐵路橋梁路基隧道建設(shè)質(zhì)量控制

1.1 橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉的質(zhì)量控制

1.1.1 面臨的問(wèn)題及解決方式

現(xiàn)階段，我國(guó)鐵路橋梁主要借助于普通泵站，實(shí)現(xiàn)對(duì)千斤頂?shù)尿?qū)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，以人力手動(dòng)操作形式實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁的張拉.同時(shí)，在測(cè)量預(yù)應(yīng)力的過(guò)程中，通常由工作人員對(duì)液壓進(jìn)行讀取，將液壓系統(tǒng)與張拉力的換算表作為參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉力的計(jì)算，并人工對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的張拉伸長(zhǎng)值進(jìn)行計(jì)算和記錄，通過(guò)參考張拉力和張拉伸長(zhǎng)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力的綜合控制.在以往鐵路橋梁的施工過(guò)程中，單純依據(jù)液壓對(duì)張拉力進(jìn)行換算，千斤頂摩擦產(chǎn)生的阻力會(huì)對(duì)數(shù)值的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定程度上的干擾，需要多次對(duì)張拉力進(jìn)行標(biāo)定，然而，液壓系統(tǒng)壓力是否穩(wěn)定以及系統(tǒng)內(nèi)些均會(huì)產(chǎn)生對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)算的干擾，降低了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，無(wú)法為施工過(guò)程提供科學(xué)的參考依據(jù).此外，技術(shù)部門(mén)多次對(duì)液壓系統(tǒng)和千斤頂進(jìn)行矯正，不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)進(jìn)度延誤，也會(huì)在一定程度上增加生產(chǎn)成本，得不償失.筆者通過(guò)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋梁預(yù)應(yīng)力張拉施工的不規(guī)范和缺乏科學(xué)的監(jiān)控方式是導(dǎo)致鐵路橋梁存在安全隱患的重要原因.因此，應(yīng)規(guī)范施工管理流程，對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力的大小和離散程度嚴(yán)加控制，防止因施工不當(dāng)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力造成損害，以此來(lái)改善橋梁預(yù)應(yīng)力的整體質(zhì)量[1].

1.1.2 系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)方案

針對(duì)現(xiàn)階段鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，相關(guān)人士應(yīng)開(kāi)展針對(duì)自動(dòng)張拉技術(shù)的專門(mén)性研究，加大人力和物力資源的投入力度，研發(fā)具有科學(xué)硬件和軟件支撐的自動(dòng)張拉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力的自動(dòng)張拉和科學(xué)監(jiān)控，提升預(yù)應(yīng)力質(zhì)量控制的智能化，充分克服傳統(tǒng)橋梁施工的不足之處，從整體上提升橋梁預(yù)應(yīng)力管理的水準(zhǔn).

通過(guò)科學(xué)設(shè)置預(yù)應(yīng)力張拉施工的目標(biāo)，能夠?yàn)橥晟谱詣?dòng)張拉系統(tǒng)建設(shè)提供科學(xué)的參考依據(jù)，在對(duì)系統(tǒng)功能先進(jìn)行綜合考量的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)各部分的精度進(jìn)行合理控制，并著重提升其在具體施工過(guò)程中應(yīng)用的長(zhǎng)久性.本研究設(shè)計(jì)的自動(dòng)張拉系統(tǒng)主要包括機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、張拉控制系統(tǒng)、傳感測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)構(gòu)成.其中，機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)主要包括千斤頂、高壓泵站和電磁閥構(gòu)成，張拉控制系統(tǒng)主要具有張拉控制和輔助監(jiān)測(cè)的功能，傳感器測(cè)量系統(tǒng)主要包括壓力傳感器、位移傳感器和力傳感器三個(gè)部分，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查看、存儲(chǔ)和傳輸?shù)男в?，輔助系統(tǒng)主要為實(shí)現(xiàn)對(duì)油壓和油溫的控制而存在[2].

1.1.3 檢驗(yàn)

在對(duì)某鐵路段預(yù)制梁場(chǎng)的15孔32m簡(jiǎn)支箱梁進(jìn)行檢驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該梁場(chǎng)的自動(dòng)張拉系統(tǒng)能夠借助于對(duì)張拉力和伸長(zhǎng)值的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)張拉力的自動(dòng)調(diào)整和智能控制，在檢驗(yàn)過(guò)程中，自動(dòng)張拉系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)異常數(shù)據(jù)的識(shí)別和分析，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記并上傳至鐵路工程信息化管理平臺(tái)，由相關(guān)工作人員進(jìn)行存檔統(tǒng)計(jì).現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作流程如圖2所示.

本次試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，該自動(dòng)張拉系統(tǒng)所測(cè)得的預(yù)應(yīng)力結(jié)果較為準(zhǔn)確，系統(tǒng)工作性能良好，且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)張拉、靜停和錨固階段的自動(dòng)張拉，精度較高.同時(shí)，該自動(dòng)張拉系統(tǒng)能夠借助于數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，將測(cè)得的數(shù)據(jù)上傳鐵路信息化管理平臺(tái)，管理平臺(tái)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并統(tǒng)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)存在問(wèn)題的精準(zhǔn)識(shí)別，并采取相應(yīng)的解決對(duì)策[3].

1.2 路基壓實(shí)的質(zhì)量控制

1.2.1 面臨的問(wèn)題及解決方式

現(xiàn)階段，針對(duì)鐵路路基壓實(shí)情況的檢驗(yàn)，通常將“點(diǎn)式”檢驗(yàn)方法作為主要形式，在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)某一點(diǎn)進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，獲取研究所需數(shù)據(jù).這種監(jiān)控方式存在較多的弊端，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）通常在路面壓實(shí)后進(jìn)行檢驗(yàn)工作，這種檢驗(yàn)屬于事后控制的范疇，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)碾壓過(guò)程中存在問(wèn)題的及時(shí)處理;（2）部分點(diǎn)式檢驗(yàn)需要應(yīng)用到大型設(shè)備，這也對(duì)施工工作的有序進(jìn)行形成了干擾，不利于縮短檢驗(yàn)時(shí)間;（3）由于所選取的點(diǎn)具有顯著的差異性，不具有代表性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)需求的充分滿足，需要對(duì)碾壓區(qū)域的點(diǎn)進(jìn)行頻繁界定，且若全部面壓完畢，重復(fù)操作也會(huì)增加“過(guò)壓”的發(fā)生根率;（4）在樣本均勻的情況下開(kāi)展抽樣檢驗(yàn)具有較高的科學(xué)性，若填充料不均勻，極容易對(duì)點(diǎn)式檢驗(yàn)的精度產(chǎn)生不利影響.

由于點(diǎn)式檢驗(yàn)方法具有精度低和人為影響較大等缺陷，因此，探索科學(xué)的檢驗(yàn)方法成為提升路基壓實(shí)質(zhì)量的重要保障.近幾年，連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)技術(shù)在路基壓實(shí)檢驗(yàn)的過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用.連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)技術(shù)能夠在碾壓的同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)工作，且不會(huì)對(duì)施工工作產(chǎn)生干擾，且能夠結(jié)合檢驗(yàn)結(jié)果及時(shí)對(duì)碾壓不合理之處進(jìn)行調(diào)整.同時(shí)，連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)z驗(yàn)結(jié)果傳輸至鐵路信息化管理平臺(tái)，將檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)以更加直觀的形式展現(xiàn)出來(lái)，有助于為相關(guān)管理人員查詢路基壓實(shí)信息提供方便，對(duì)提升路基壓實(shí)的信息化程度大有裨益[4].

1.2.2 系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)方案

連續(xù)壓實(shí)檢測(cè)技術(shù)在確保振動(dòng)壓路機(jī)性能完好的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)加速度傳感器的充分運(yùn)用，在振動(dòng)激勵(lì)的影響下，實(shí)現(xiàn)對(duì)路基壓實(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)的科學(xué)檢測(cè)和獲取，并借助于濾波器，對(duì)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾和轉(zhuǎn)換，計(jì)算出振動(dòng)信號(hào)的基波和二次諧波分量，并結(jié)合二次諧波和基波的比值對(duì)路基壓實(shí)程度進(jìn)行衡量.若結(jié)果顯示諧波比值越大，表明出現(xiàn)了較明顯的畸變，則路面壓實(shí)程度較好.當(dāng)振動(dòng)壓實(shí)值與目標(biāo)壓實(shí)值具有一致性，則可結(jié)束路基壓實(shí)工作，若振動(dòng)壓實(shí)值與目標(biāo)壓實(shí)值偏差較大，還需進(jìn)一步完善路基壓實(shí)工作.在路基壓實(shí)過(guò)程中，工作人員還應(yīng)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理，借助于大屏幕進(jìn)行顯示，將低于目標(biāo)壓實(shí)值的區(qū)域做出不同顏色的標(biāo)記，為管理人員了解路基壓實(shí)狀態(tài)提供方便[5].

1.2.3 檢驗(yàn)

筆者采取連續(xù)壓實(shí)檢驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)某鐵路段進(jìn)行試驗(yàn)，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(xì)角礫和粗粒土為主.筆者為了探明振動(dòng)壓實(shí)值與常規(guī)檢驗(yàn)指標(biāo)的關(guān)系，形成后續(xù)路基壓實(shí)工作的參考標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行了檢驗(yàn).在進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，細(xì)角礫和粗粒土與K30的相關(guān)系數(shù)分別為0.87和0.92，相關(guān)性均在0.70以上，表明細(xì)角礫和粗粒土的選用滿足了路基壓實(shí)的基本要求.當(dāng)承壓板直徑達(dá)到20到30cm之后，其中的極限荷載將會(huì)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(huì)隨著壓板尺寸增加而降低.K30代表鐵路實(shí)際的準(zhǔn)用地基系數(shù)，在路基填料分組過(guò)程中，如果K30>110MPa/m，則為A組填料，如果K30>70MPa/m，則為B組調(diào)料[6].

2 鐵路橋梁路基隧道建設(shè)中的關(guān)鍵工序

2.1 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，大部分鐵路隧道將復(fù)合式襯砌作為主要的支護(hù)結(jié)構(gòu)，由于其厚度未能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，極容易引發(fā)隧道承載力不足等問(wèn)題，嚴(yán)重的甚至能引發(fā)隧道的塌陷和斷裂，無(wú)法為鐵路運(yùn)輸安全提供有力保障.現(xiàn)階段，通過(guò)在隧道施工結(jié)束后，由第三方機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)復(fù)合式襯砌厚度是否合乎規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量，存在一定的滯后性，只能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，屬于事后控制，無(wú)法在問(wèn)題發(fā)生的同時(shí)采取改進(jìn)措施.同時(shí)，第三方檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)只是采取人工方式對(duì)混凝土是否灌滿模板進(jìn)行檢驗(yàn)，其檢驗(yàn)過(guò)程存在一定的誤差，不利于確保檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性.因此，在研究復(fù)合式襯砌厚度的過(guò)程中，應(yīng)實(shí)施科學(xué)的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)混凝土壓力進(jìn)行科學(xué)測(cè)定，明確混凝土灌注高度，并對(duì)復(fù)合式襯砌厚度進(jìn)行合理計(jì)算[7].

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成與技術(shù)方案

復(fù)合式襯砌混凝土灌注監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要分為混凝土壓力測(cè)量、溫度測(cè)量、超聲波測(cè)距、供電、數(shù)據(jù)采集與傳輸五個(gè)模塊構(gòu)成.在監(jiān)控過(guò)程中，需要借助于混凝土壓力測(cè)量模塊和溫度測(cè)量模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同溫度下修正系數(shù)的計(jì)算，運(yùn)用超聲波測(cè)距系統(tǒng)對(duì)混凝土填充壓力進(jìn)行測(cè)算，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)溫度，明確混凝土的灌注厚度.在具體的模板臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)上，應(yīng)該保持在9到12m范圍內(nèi)，工點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)沉降縫、預(yù)留洞室等進(jìn)行合理確定.另外，模板臺(tái)車(chē)側(cè)壁作業(yè)窗需要展示出分層布置特點(diǎn)，層高不應(yīng)超過(guò)1.5m，在每層應(yīng)該設(shè)置好4到5個(gè)窗口，凈空應(yīng)保持在45×45cm標(biāo)準(zhǔn)范圍，還要在拱頂預(yù)留2到4個(gè)注漿孔[8].

2.3 混凝土振搗

在模板混凝土澆筑過(guò)程中，如果單純依靠混凝土 自身重量很難實(shí)現(xiàn)模板邊角部位的有效澆灌，內(nèi)部氣泡也不會(huì)得到解決.為此，在混凝土密實(shí)度保持上，需要采用機(jī)械振搗進(jìn)行.站在振搗器工作角度來(lái)說(shuō)，主要的作業(yè)方式包括兩種，即垂直振動(dòng)和斜向振動(dòng)，值得注意的是，在斜向振動(dòng)過(guò)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(nèi).另外，在振搗棒使用之前，工作人員還需要檢查好機(jī)械工具的自身性能情況，在試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將振動(dòng)器加入其中，上下振動(dòng)范圍應(yīng)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(guò)大，具體標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)該保持在500mm以內(nèi)，確保上下層混凝土的緊密結(jié)合，還要在第一時(shí)間內(nèi)澆筑上層混凝土，避免混凝土強(qiáng)度受到影響[9].

3 結(jié)論

鐵路施工應(yīng)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力梁張拉質(zhì)量、路基壓實(shí)質(zhì)量、隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量的關(guān)鍵監(jiān)控技術(shù)開(kāi)展研究，研發(fā)一系列配套設(shè)備，對(duì)目前的監(jiān)控方法提出問(wèn)題，對(duì)目前的監(jiān)控問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研，并提出所存在問(wèn)題的解決方案.目前，我國(guó)的大量橋梁、隧道及路基的加固從檢查手法或是自動(dòng)化水平等方面均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，應(yīng)加速發(fā)展鐵路橋梁路基隧道關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)鐵路急速成長(zhǎng)的需求，這樣有利于信息化管理鐵路橋梁路基隧道關(guān)鍵工序，有利于發(fā)展鐵路施工的信息化建設(shè).

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