防沙明洞施工工艺探索

1、防沙明洞施工工艺探索内容提要 防沙明洞工程是我国铁路穿越沙漠地段的首例，本文将对整个防沙明洞的施工工艺进行探讨分析，并针对在沙漠环境中施工必将遇到的问题提出一些具体的预防、处理措施。关键词 防沙明洞 沙漠 施工工艺 预防 处理正文1、工程概况工程内容主要包括：地基处理，仰拱，拱墙及仰拱、隧底填充、水沟及电缆槽、大小避车洞、洞门、竖井等。明洞位于沙漠边缘，风沙地段，大部分地段平坦开阔，局部有沙丘，高410米，全段植被稀少，局部红柳发育，地面标高925940之间。明洞穿越区域地层表层为第四系全新统冲击形成的细砂、粉砂夹粉质黏土、黏土，下部为第四系上更新统洪积细砂夹粉质黏土、黏土、粉土。工程地质条件

2、较差，地表覆盖流动沙丘，地质构造不发育。地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度：<。明洞区域内地下水的主要类型为第四系孔隙潜水，埋深0.62.5m，地下水对混凝土具有硫酸盐中等侵蚀性。大陆性干旱气候，最高气温多在68月份，最低气温则在12月和元月。降水主要集中于68月份，并多以暴雨的形式降落；年平均降水量35.2mm，年平均蒸发量3399.6mm。沿线年平均风速为3.2m/s；四季盛行西、西北风，其次为东南风；最多风向为W、WNW、频率为11%。一般10月下旬结冰，次年3月末解冻，土壤最大冻结深度为1.2m。2、施工工艺2.1整体施工方案根据本工程特点、工程量和工期要求，计划安排2

3、个明洞作业队负责施工。下设拌合站工班、混凝土工班、钢筋工班、模板安装工班、振捣工班、土方作业工班，形成专业化流水作业。施工时1#明洞分4个作业面配合8台衬砌台车（4组）进行流水作业，2#明洞组织一个作业面配合2台台车（1组）进行流水作业。先安排路基作业队进行路堤填筑，按明洞设计要求填至标高后，进行基底10#水泥沙浆垫层施工，沙浆垫层施工完成后即安排人工进行仰拱浇筑和侧墙浇筑，侧墙浇筑完成后及进行拱墙浇筑。拱墙内外侧采用整体钢模，混凝土采用混凝土输送泵进行灌筑，插入式振捣器振捣。拱墙浇筑完成后，然后进行水沟和避车洞施工。2.2分项工程施工工艺路基施工工艺.1基底处理1#、2#明洞沿线地表多为风积

4、沙，稳定性极差且承载力无法满足设计要求，须进行专项基底处理后才能进行填筑。基底处理方案如下：a、将1#、2#明洞沿线路基表面的风积沙、草根、树枝清除干净；b、挖方地段：按照设计要求挖至隧道仰拱以下1.3m，经实验室检测，若该处土层承载力小于150KPa且在1.33.3m范围内土层承载力仍然小于150KPa，那么就将1.33.3m范围内的土体清除干净，以粉质黏土压实回填。回填时，每层压实厚度不大于0.3m，压实度系数大于或等于0.94，地基系数K30大于或等于0.94MPa/m，如该范围内土层承载力均大于150KPa，基底可不予处理。c、填方地段：路堤底面与冲击层交界面以下2m范围内有承载力不足

5、150KPa的土层，该范围内的土体必须清除，以粉质黏土压实回填，回填时，每层压实厚度不大于0.3m，压实度系数大于或等于0.94，地基系数K30大于或等于0.94MPa/m，如该范围内土层承载力均大于150KPa，基底可不予处理。.2路堑开挖1#、2#明洞路堑绝大部分为土体，局部存在强风化岩石。路堑施工前先准确测设堑口边线，并做好坡顶简易截水沟、清除界外危石和界内表层腐植土、树根。路堑开挖过程从坡口线开始，同时对开挖坡面及坡口后缘土体进行监测，根据观测数据和结果，即时调整防护措施和防护时机，采取“先防护，后开挖；边开挖，边防护；开挖后，即防护”的措施，保证施工安全。表层土及局部强风化软石，采用

6、反铲挖掘机开挖，配合推土机裂土(石)、集土；弱风化软石及次坚石采用爆破法开挖，配合人工、风镐整修，装载机或反铲挖掘机装碴，自卸汽车运输。开挖按先外后内、自上而下、分梯段分阶层进行，后期开挖侧沟。对风化破碎岩体，为保证施工安全，开挖中要随时注意处理孤石，并及时施工作防护。a、施工准备（1）测量放样，在地面上标出开挖边界线，确定路堑横断面。作出纵、横断面图，呈报监理签认，作为计算工程量的依据。（2）清除施工范围内的植被，拆除地面设施，清除建筑垃圾，做好清表和场地临时排水工作。（3）做好堑顶的截水沟，不使地表水危害路堑。b、土、石方开挖（1）根据原地面及设计标高放好开挖轮廓线；（2）采用挖掘机配合自

7、卸汽车进行开挖施工，如局部有强风化岩体，采用爆破或风镐进行清除。（3）挖方过程中根据测设的边线桩和坡度进行刷坡整理。（4）开挖至隧道仰拱以下1.3m时，核对地质情况，由实验室测定土层承载力，进行基底处理。（5）路堑开挖施工工艺如MD-1。MD-1 路堑开挖施工工艺流程图c、路堤填筑路堤填筑时采用大型机械作业，1#明洞分四个工作面平行施工，2#明洞一个工作面，实施“挖、装、运、填、压”一条龙流水作业线，采用挖掘机开挖装车、自卸车运输、推土机配合平地机整平、重型振动压路机分层碾压，建立路基填筑施工机械化一条龙生产线，按照“三阶段、四区段、八流程”进行填筑。三个阶段是准备阶段、施工阶段、整修验收阶段

8、，四个区段是填铺区段、平整区段、碾压区段和检验区段，八个流程是施工准备、基底处理、分层填筑、摊铺整平、洒水晾晒、振动辗压、检验签认、路基修整。采用横断面全宽、纵向分段、分层填筑的施工方式,推土机及平地机摊平，振动压路机碾压。路堤填筑施工工艺详见MD-2。MD-2 路堤填筑施工工艺框图路堤以粉质黏土压实填筑，每层松铺厚度不得大于0.35m，压实厚度不得大于0.3m，分层采用重型压路机碾压。安排专人检查松铺厚度，采用自卸汽车运土，按照自卸汽车装载量、铺土厚度、单位面积需土量，计算卸土间距，用白灰画格布料，安排专人指挥汽车按格卸土。控制填料的含水量，不能满足含水量要求时，采取洒水或翻晒措施；每层填料

9、按试验确定的遍数碾压后，进行密实度检验：压实度系数大于或等于0.94，地基系数K30大于或等于0.94MPa/m，检测达到标准后经监理工程师同意才能进行下一层填筑；如果达不到压实标准则进行重新压实，直至合格为止。具体施工工艺如下：（1）施工准备:路堤填筑前，测量路基中线，计算出路基坡脚宽度，放出边桩，将各坡脚桩点用石灰线连接起来，做好三通一平，机械设备检修、调试等工作。（2）分层填筑：采用按横断面全宽纵向水平分层填筑压实方法。填筑虚铺厚度不得大于0.35m，采用自卸车卸土，土堆的间距按汽车装土量和填层厚度计算确定，以便平整时控制层厚度均匀性。为了保证边坡压实质量，填筑时路基两侧应各加宽50cm

10、。（3）摊铺整平：采取分段集中，联合协作的形式，采用推土机粗平，平地机精平，填铺面在纵、横向平顺均匀，达到充分的碾压效果，提高路基边缘压实度。按设计横断面的宽度每侧另加宽0.5m的总宽度分层水平摊铺，每层松铺厚度不得大于0.35m，也不得小于0.1m。为有效控制每层虚铺厚度，初平时应用水平检测仪控制每层的虚铺厚度。 （4）洒水晾晒：粉质黏土填料碾压前应控制其含水量在最佳含水2至3范围内。当填料含水量较低时，应及时采取洒水措施，加水量可按加水量公式计算，洒水可采用取土坑内提前洒水闷湿和路堤内洒水搅拌两种方法;当填料含水量过大，可采用取土坑挖沟拉槽降低水位和用推土机松土器拉松晾晒相结合的方法，或将

11、填料运至路堤摊铺晾晒。（5）碾压夯实：采用重型振动压路机碾压。确认层厚、平整度、含水量符合要求后碾压。碾压前向压路机司机进行技术交底，其内容包括碾压起讫范围、压实遍数、压实的速度等。采用重型压路机进行压实，压实顺序应按先两侧后中间，先慢后快，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压。各区段交换处应互相重叠压实，纵向搭接长度2m，沿线路纵向行与行之间压实重叠应为0.5m。（6）质量检验试验人员在取样或测试前必须检查填料是否符合要求，碾压区段是否压实均匀，填筑层厚是否超过规定厚度。路堤填土压实的质量检验应随分层填筑碾压施工分层检测。检验设备用环刀法、灌沙法、核子密度仪或K30荷载板。路堤每层填筑压实

12、质量标准为：压实度系数大于或等于0.94，地基系数K30大于或等于0.94MPa/m，压实满足要求后方可进行下一层填筑施工。路基分段成型后，人工配合机械刷坡成型，及时砌筑路基防护工程。护坡水泥预制块提前集中预制，砌筑时砂浆均采用机械拌和，运用挤浆法分段砌筑，砌体勾缝一律勾凹缝，以确保美观耐久。2.2.2、仰拱垫层施工工艺明洞仰拱垫层设计采用C15沙浆稳定粉质黏土，10cm厚。施工工艺如下：准备工作：路堤填到设计标高（路肩以下1.0m）后，用平地机和压路机对该层填土进行加强作业，达到路堤表面平顺、整洁，压实度等指标符合设计要求。施工放样：在路堤上恢复中桩，每5m设一桩，并在边线外0.30.5m处

13、设指示桩，进行水准测量，确定下挖深度。垫层施工：根据下挖深度采用人工配合挖掘机进行开挖，尽量避免扰动垫层以下填筑土体的稳定性。挖至设计标高后，人工进行整平、夯实然后进行C15沙浆垫层施工，沙浆在拌合站集中拌制，混凝土罐车运抵现场。根据设计要求确定的砂砾土场，作好取土的准备。2.2.3、仰拱、拱墙及仰拱填充浇筑施工工艺.1施工准备待仰拱垫层C15沙浆达到一定强度后即可开始进行仰拱和拱墙混凝土的施工。根据明洞上部拱墙结构整体模板施工要求，仰拱、仰拱填充及下部拱墙分三次浇筑到上部拱墙定型模板安装位置，然后一次性将拱墙浇筑完成，具体浇筑顺序如下MD-3、MD-4、MD-5，施工工艺流程图如MD-5。M

14、D-3 第一次浇筑区域（图中阴影部分）MD-4 第二次浇筑区域（图中阴影部分）MD-5 第三次浇筑区域（图中阴影部分）MD-6施工工艺流程图.2钢筋绑扎仰拱钢筋按照规范和设计要求进行加工并安装，下层钢筋采用同标号混凝土垫块垫起，垫块与主筋绑定，均匀分布，呈梅花形布置。上层钢筋网采用N6架立筋固定。施工时N3、N4钢筋预留足够长度与拱墙钢筋网相连接并预埋拱墙N1、N2钢筋。拱墙钢筋按照规范和设计要求在钢筋加工场进行下料，运到施工现场后进行组装。拱墙钢筋利用2台简易台车以20m一个工作循环进行现场绑扎、焊接、预弯弧形。钢筋保护层采用同标号的圆形垫块进行控制，垫块半径根据保护层厚度确定，圆形垫块事先

15、预制好，在N1、N2钢筋安装时按照梅花型布置原则进行数量确定，穿入N1、N2钢筋内，然后用杂丝固定在N5钢筋上，确保混凝土保护层的厚度。钢筋绑扎、焊接必须满足以下要求：a、钢筋绑扎、焊接前必须把钢筋表面的污渍和锈处理干净；b、钢筋焊接前必须试焊，试焊经检验合格后方可正式施焊。焊工必须持证上岗；c、钢筋绑扎搭接长度（受拉钢筋）：一级钢筋不小于25d；HRB335钢筋不小于35d。绑扎接头应设在内力较小处，错开布置，两绑扎接头间距不得小于1.3倍该种钢筋的搭接长度。在同一截面内，主筋绑扎接头受拉区不得大于25。，受压区不得大于50。d、钢筋焊接搭接长度：单面焊接时不得小于10d，双面焊接时不得小于

16、5d，同一截面内主筋焊接接头不得大于50%且同一截面内，同一根钢筋上不得超过一个接头。钢筋加工允许偏差如下MD-7。MD-7 钢筋加工允许偏差序号名称允许偏差（mm）检验方法1受力钢筋全长±10尺量2弯起钢筋的弯折位置203箍筋内净尺寸±5.3模板安装基础模板采用组合钢模板，模板安装前用绞磨机将表面铁锈、毛刺彻底打磨干净，达到手感如镜面，然后涂刷长效脱模剂。模板板缝采用双面胶条填塞密封。模板外侧采用钢管支架加固，内侧设对拉钢筋加固。拱墙衬砌台车利用吊车进行安装、调试。台车内外按照台车设计尺寸共铺设四条轨道供台车整体移动。台车安装液压装置，电力系统供给工作动力。台车内模利用液

17、压装置收缩，模板因重力下坠进行脱模。外模和顶模利用台车两端头的液压旋转装置，先将模板向外旋转出来，然后上顶脱模。整体模板依附利用钢轨进行宽度净空控制，利用在拱墙角（第三次浇筑混凝土时纵向等间距的预埋的PVC管）进行高度净空控制并阻止整体钢模板上浮。拱墙尺寸由在模板上均布设置的23排对拉丝和整体模板自身的刚度来控制。台车行走的钢轨利用枕木和预埋件进行定位。在第二次浇筑仰拱回填混凝土时，按照台车设计尺寸均布预埋钢筋或地锚来进行钢轨定位。整体模板表面平顺、整洁，接缝间隙不大于2mm，无错位现象。浇筑混凝土前涂刷长效脱模剂。在混凝土浇筑工序倒换工程中，将模板整体移至无钢筋加工段进行模板打磨、修整、涂脱

18、模剂，然后回移浇筑混凝土。下锚洞段模板也采用整体钢模，在现有模板基础上进行局部改装而成。模板安装允许偏差和检验方法见MD-8。MD-8 模板安装允许偏差和检验方法表序号项 目允许偏差（mm）检验方法1轴线位置基础15尺量每边不少于2处2表面平整度52m靠尺和塞尺不少于3处3高程±20测量4两模板内侧宽度10，5尺量不少于3处5相邻模板表面高低差2尺量6预埋件中心位置3尺量2.2.4混凝土施工工艺.1仰拱、仰拱填充及拱墙下部混凝土浇筑混凝土灌筑前，先将浇筑区域内的杂物彻底清理干净，在接茬处用M10水泥砂浆浆进行湿润，确保两次浇筑的混凝土能够紧密的结合在一起，尽量减小施工缝。混凝土采用拌

19、合站集中拌制，罐车运输，滑槽入模。分层浇筑，每层厚度为30cm，采用插入式混凝土振捣器振捣密实，振动棒与侧模保持510cm的距离，浇筑混凝土过程中，派专人检查模板情况，如有异常及时采取有效措施进行加固处理。混凝土每层浇筑时间间隔不得大于混凝土的初凝时间，上一层浇筑时，振捣器必须插入下一层15cm，确保两层混凝土紧密结合，避免出现施工缝。振捣时，插入式振捣棒要快插慢拔，在混凝土表面不下沉、不冒气泡、表面泛浆时拔出。混凝土浇筑完成以后，均匀地设置接碴石或预埋接碴钢筋。下次浇筑时要对混凝土表面进行凿毛，并用清水清洗表面，确保两次混凝土浇筑结合紧密。.2拱墙整体模板混凝土浇筑拱墙整体模板混凝土浇筑采用

20、输送泵、汽车泵进行，混凝土由拌合站集中拌制，罐车运到施工现场。在台车侧模和顶模处均匀地布置4排工作窗，用来进行混凝土的振捣作业。混凝土浇筑时，左右对称的进行，确保模板不会由于偏压而移位。.3防水混凝土施工工艺a、原材料选择配制防水砼的原材料必须符合质量要求。水泥符合国家标准，强度等级不低于32.5Mpa，水泥用量不少于300kg/m3。如有受潮、变质、过期现象，不采取降级使用，优先选用硅酸盐水泥。地质中有硅酸盐侵蚀的地段，选用火山灰质水泥。砂、石的要求与普通砼相同，但清洁度必须充分保证，控制含泥量，如含泥过大，将加大砼收缩，降低强度和抗渗性。石子含泥量不大于1，砂的含泥量不大于2。b、防水砼搅

21、拌防水砼配料按配合比准确称量，外加剂均匀掺加到拌合水中，再加入搅拌机内，采取机械搅拌，搅拌时间控制在2.5-3.0min。掺外加剂时，根据外加剂技术要求，确定搅拌时间。掺UEA膨胀剂防水砼搅拌的最短时间如下表MD-20。当掺加外加剂时，搅拌时间适当延长（MD-9表中搅拌时间为已延长的搅拌时间）。MD-9 防水混凝土搅拌时间表混凝土坍落度（mm）搅拌机机型搅拌机出料量（L）250250-50050030强制式90120150自落式1508021030强制式9090120自落式150150180采用强制式搅拌机搅拌轻骨料砼的加料顺序是：当轻骨料在搅拌前预湿时，先加粗、细骨料和水泥搅拌30S，再加水

22、继续搅拌。当轻骨料在搅拌前预湿时，先加1/2的总用水量和粗、细骨料搅拌60S，再加水泥和剩余用水量继续搅拌。c、防水砼运输防水砼运输过程中防止有漏浆和离析，即坍落度，含气量损失。如产生离析化水现象，入模前必须重拌。高温季节施工时，减少坍落度损失，尽量避免产生干燥收缩现象。运输距离较远或高温季节时，选用水化热低的水泥，或掺缓凝型的减水剂。冬季掺早强外加剂。d、防水砼浇筑防水砼浇筑前，将模板内部清理干净，施工时应分层浇筑，每层厚度不超过30cm，相邻两层浇筑时间不超过2h，夏季适当缩短。防水砼必须连续浇筑，尽量不留或少留施工缝。当必须间歇时，其间歇时间尽量缩短，并在前层砼初凝之前，将次层砼浇筑完毕。e、防水砼的振捣防水砼采用插入式振捣器进行振捣密实，插点间距不大于振动棒作用半径的1.5倍，振动器与模板间距不大于其作用半径的0.5倍。振动棒插入下层砼内的深度不小于50，每一振点块插慢拔，使振动棒拔出后，砼自然地填满填孔。施工时振捣是保证砼密实性的关键，浇筑时，坚持分层进行，按顺序