轨道下现浇混凝土基础施工技术初探

1 工程概况        由中铁十二局承建施工的广州客运专线基础设施维修基地为全国四大综合维修基地之一,占地约800亩。大型机械检修库作为该维修基地内主要标志性建筑物,建筑面积22 851 m2,主库一层、门架式钢结构主体,该检修库主要承担铁路大型养护机械的检修功能,库内共设8条检修地沟,可同时供32台养护机械的存放和检修。检修地沟示意图见图1。（参考《》）                单条检修地沟长度均为146 m,设计有结构伸缩缝8道,地沟净深1. 614 m、沟宽1. 1 m。检修地沟采用钢筋混凝土结构,地基采用水泥搅拌桩加固处理。检修地沟承轨梁顶面预埋钢制预埋件,预埋件由承轨槽(由承轨板和挡肩板焊接组合而成)和锚固螺栓焊接而成。该预埋件与尼龙底座、轨距挡板、弹条等连接配件组合,用以锁扣钢轨。        2 工程特点及重难点        1)检修地沟地基采用水泥搅拌桩加固,工后沉降控制难; 2)轨道预埋件埋设数量较大,预埋件纵向间距0. 5 m,一条轨道下需预埋290多个; 3)预埋件定位精度要求高,该检修地沟施工除了要满足现行房屋建筑工程《混凝土结构工程施工质量验收规范》及相关标准外,预埋件埋设质量还必须同时满足《铁路轨道工程施工质量验收标准》中轨道有关轨向、轨距、水平等精度要求。        3 施工工艺及流程        土方开挖→清理水泥搅拌桩桩间土、夯实桩间土→回填砂垫层→垫层混凝土施工→基础底板施工→预埋螺栓根部以下侧壁施工→拆模回填砂夹碎石垫层→自由沉降→安装预埋件→剩余侧壁施工。        4 主要的质量控制要点        4.1 基坑土方开挖与回填        1)基底标高:基坑应按照设计标高开挖,预留30 cm厚土层人工挖出清理,并按设计凿除桩头。严禁随意超挖,超挖部分必须采用砂加碎石夯填密实。2)施工顺序:应严格按施工方案规定的施工顺序,分段进行土方开挖施工,应注意宜先从低处开挖,分层、分段依次进行,形成一定坡度,以利排水。3)采用机械开挖时,应使铲斗尖部与桩体垂直,轻用力,防止搅拌桩在标高以下处折断。4)桩间土清理完成后,需用小型打夯机对土层表面夯实。5)基坑回填应使用设计规定的砂加碎石,并按规范分层夯实,严禁采用灌水法,避免使地基受水浸泡。        4.2 回填砂及混凝土垫层        1)回填砂及混凝土垫层施工,应配合土方开挖进度,及时回填封闭,防止基底受到暴晒或雨水浸泡。2)砂垫层回填前应清除基底的垃圾等杂物,抽除坑穴积水、淤泥,验收基底标高。如出现虚土,应在基底压实后再进行。3)砂垫层摊铺好后,在表面少量洒水,用打夯机夯实。4)混凝土垫层浇筑时,应采用振捣棒或平板振动器振捣到位,不得人工插捣。垫层表面应收抹平整,标高达标,为后续底板及侧壁标高奠定基础。        4.3 基础结构施工        1)钢筋原材:钢筋的表面必须清洁,锈蚀严重的钢筋不得使用。2)钢筋顶标高:侧壁钢筋顶标高应按轨道顶标高推算得出,下料及绑扎时必须保证该标高,标高过低则导致承轨板下素混凝土太厚。3)两侧壁钢筋相对位置:应在侧壁钢筋顶部设置防止钢筋笼侧向倾斜的拉结钢筋或钢管。4)模板安装:要在基础底垫层上弹出基础边线。把截好尺寸的木板加钉木挡拼成侧板,再将4块侧板组拼成方框,并校正尺寸及角部方正。安装时,在模板周围用平撑与斜撑支撑顶牢,并加钉钉牢;然后用钢管加固。5)模板拆除:混凝土强度能保证混凝土表面及棱角不受损坏时拆除侧模。6)混凝土浇筑、振捣:混凝土浇筑分三个阶段施工。先施工底板,当底板混凝土强度达到设计强度的50%后,再施工预埋螺栓以下侧壁的混凝土。自由沉降稳定后,施工剩余侧壁混凝土。当预埋件安装完成进行侧壁最后一步混凝土浇筑时,不应使用混凝土输送泵直接将混凝土浇筑入模,应采用溜槽等工具作缓冲,避免扰动预埋件位置。7)侧壁顶部混凝土表面收抹:侧壁顶面平整度、标高等直接影响轨道铺设的质量,所以该混凝土表面处理应按照轨道铺设要求的指标进行质量控制,平整度用10 m弦测量,应不大于5 mm。8)混凝土养护:根据气温情况,在混凝土浇筑后3 h~12 h内浇水覆盖养护7 d以上,采用塑料薄膜覆盖。        4.4 预埋件安装        1)定位基点测量:沿侧壁纵向每隔10 m设置钢板与侧壁钢筋焊接牢固,再在每块钢板上测放出预埋件承轨槽的中心点,作为施工定位基点。施工人员通过任意相邻两个定位基点拉直线作为基线,来确定预埋件的中心线。2)预埋件定位:首先在每块承轨板上利用两个螺栓之间的连线和连线的中点,刻画出两个螺栓的对称中线,然后可由多个班组在任意两个基点之间“填空”布设,每块承轨板上的对称中线与基线重合即定位成功。3)同一条检修地沟两个侧壁预埋件中心线之间的距离应与股道轨距相适应。4)预埋件校正及固定见图2。用螺母将螺栓和承轨板紧固,承轨板定位、调平、螺栓调整垂直后,将已浇筑侧壁预留的插筋与螺栓根部焊接,然后用附加固定钢筋将螺栓上部固定牢固。5)浇筑混凝土过程中,应保护预埋件不受扰动,测量人员跟班监测预埋件位置,发现预埋件偏移超标,及时通知班组进行重新调整。混凝土浇筑完毕后,及时拆除紧固螺母及承轨板,土建班组跟进对混凝土表面进行找平收光处理。                4.5 主要采取的技术优化方案及取得的效果        在施工前,项目部结合现场实际情况,针对地基沉降、预埋件安装、基础结构施工等方方面面均进行了充分的研究讨论,优化改进了一些技术方案,并在施工中加以贯彻落实。具体情况如下:        1)对搅拌桩地基的沉降问题:项目部在基础施工前就积极会同参建各方进行了地基搅拌桩加密的设计变更,搅拌桩间距由原设计的1.2 m×1.2 m正方形布置,变更为1.2 m×0.6 m梅花形布置,对原设计方案进行了加强,减小了工后沉降,确保了使用功能。        2)对检修地沟沉降缝的设置:项目部充分根据现场实际地质变化,及时报请设计院同意,在不同地质土层的分界处增加设置了沉降缝,有效地防止了基础的不均匀沉降。        3)预埋件挡肩板改造:参照线路轨枕承轨槽样式和尺寸,将原设计预埋件的直挡肩改为斜挡肩,既充分利用了现场现有的轨道扣件,同时又为运营单位日后维修更换提供了极大的便利。        4)地沟侧壁混凝土分两次浇筑:因本工程工期紧,搅拌桩加固地基后沉降时间较短,同时由于侧壁高度较高,如混凝土浇筑一次到位,预埋件扰动较大易发生偏位,所以项目部采取了地沟侧壁分两次浇筑的技术方案,第一步浇筑面略低于螺栓根端后,暂停施工一个月转入其他地沟施工,期满后再进行第二步预埋螺栓及剩余混凝土浇筑。既保证了预埋质量,又增加了地沟施工中沉降时间。        5)预埋件中承轨槽与螺栓分离:即在预埋前,螺栓和承轨槽(留螺栓孔)先不焊接组合,预埋施工中只需对螺栓或埋件中心进行精确定位,混凝土表面收抹好即可保证水平度,铺设轨道前,再将承轨槽直接在平整的混凝土面上就位焊接。以往做法螺栓与平板先连接后预埋,过程中定位、水平需兼顾,且混凝土浇筑时容易造成钢板下空鼓,投入既大且效果不好。        通过采取以上一系列优化措施,本基础及预埋施工质量较好,为后续轨道安装、精细调整奠定了坚实的基础。由于地基采用水泥搅拌桩加固,虽未出现不均匀沉降,但整体沉降量仍相对较大、沉降稳定期较长,不利于及时投入使用,今后设计施工中应采用管桩、灌注桩等基础来克服这个问题。