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严寒地区公路隧道季节性冻土段路面施工技术2.doc

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严寒 地区 公路 隧道 季节性 冻土 路面 施工 技术
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1严寒地区公路隧道季节性冻土段路面施工技术中铁十七局集团一公司 张旭洁摘 要:由于高海拔严寒地区气温较低,极端冰雪天气较多,因此处于该地区的公路隧道洞口段的路面如何在冬季融雪、融冰从而保证隧道冬季冰雪天气运营安全就显得尤为重要,本文主要介绍永古项目高岭隧道右洞洞口段路面工程的施工。关键词:严寒地区 隧道 路面 施工1.前言季节性冻土是指地表层冬季冻结,而在夏季又全部融化的土,在季节冻土区,随着大气温度的下降,在地—气的热交换过程中,土体温度降到土中孔隙水冰点时,土中孔隙水及来自外界水源的迁移水将会出现冰晶体,导致土体体积膨胀,引起附加的应力和变形,这就是冻胀现象。到了春季,冻结后的土体从上层开始融化,但冻土层的下层尚未溶解,水分无法下渗,使土体处于饱和及未饱和的状态而导致土体强度降低。一旦土体中冰侵入体消融成水,而土体又未能完全排水固结,就会从上部结构发生沉陷变形及道路翻浆等融沉现象。这种因土体冻结—融化给工程造成的过大变形或破坏就是我们所普遍关注的冻害。近年来,我国公路交通事业飞速发展,在西部高海拔严寒地区的隧道工程数量也越来越多。由于特殊的地理气候条件,高海拔严寒地区冬季冰雪天气较多,容易造成公路隧道洞口段路面溢水结冰,严重威胁隧道冬季运营安全,因此在高海拔严寒地区公路隧道洞口段路面在冬季如何融冰、融雪确保冬季运营安全就显得尤为重要。2.工程概况高岭隧道右线进口位于张家河村北,起讫桩号为 YK2409+370.55~YK2412+300,纵坡-2.26%,洞身段为曲线,全长 2929.45m,最大埋深 120m;左线起讫桩号为ZK2409+342.55~ZK2412+243.19,纵坡-2.26%,全长 2900.64m,最大埋深 376m。隧道采用单向纵坡,属深埋石质中隧道。隧道设计时速 80km/h 单向双车道。该隧道隧址区位于古浪县城西南约 10 公里,气候主要特点是降雨少、蒸发量放大、气温低、日照短、昼夜温差显著、冬春季节不明显。该地区年平均气温 4℃,最低历年绝对最低气温-28℃。2路基冻胀融沉示意图3.隧道路面结构设计高岭隧道右洞 YK2409+370.55~YK2410+410.55 洞口段 40m 采用沥青混凝土复合路面结构,上面层采用 4cm 厚细粒式沥青混凝土、下面层采用 5cm 厚中粒式沥青混凝土、下部采用 25cm 厚 C30 水泥混凝土板,路面净宽 8.75m,为确保冬季冰雪天气运营安全,该段路面采用预埋融雪加热管、后期安装电伴热加热处理,以便冬季融雪、融冰。4.隧道路面施工4.1 清洗仰拱填充层表面清理基面,清洗仰拱填充表面,将仰拱填充表面杂物、泥垢清洗干净。4.2 测量放样先复核隧道内导线点,高程控制点,测量路面基层设计宽度是否满足要求,按 5m 一个断面,每个断面右中右三个高程点,量测基层厚度是否满足设计要求。然后在隧道两侧电缆槽侧壁上按 5m 间距测设出路面基层标高控制点,拉墨线贯穿控制点,用于施工过程中基层厚度检查。根据设计图纸放出混凝土面板分割线,确定出纵缝、胀缝、缩缝位置,并确定混凝土浇筑高度。放样时为了保证曲线地段中线内外侧车道混凝土块有较合理的划分,必须保持横向分块线与隧道中心线垂直。4.3 基层底面的检查与修整检查基层底面是否有坑洞、松散等损坏,如有,立即整修,对基层底部残留的虚渣进3行人工凿除,清扫干净后用高压水枪冲洗干净。4.4 安设模板仰拱填充表面报检合格后,即可安设模板。模板采用 25 槽钢,长度 12m,接头处应有牢固拼装配件,装拆应简易。固定时模板的顶面与混凝土板顶面齐平,用模板顶面标高来控制路面标高,模板底面应与基层顶面紧贴,若有空隙用水泥砂浆封堵, 在每次浇注混凝土时与混凝土接触的板面上涂以脱模剂。相邻模板不得有错台,模板内侧不得有错位及不平整等情况。模板安装完成后通知测量进行复测,经报检合格后才能进行下道工序施工。4.5 布置路面融雪加热管隧道洞口 40m 范围内布置路面融雪加热管,其施工时先预埋镀锌钢管,规格φ32×3.25,纵向每 1m 布置一道。图 1 布设好的路面融雪加热管4.6 混凝土运输和摊铺采用 C30 混凝土,混凝土运输采用罐车运送,混凝土面板厚度设计厚度为 25cm,摊铺采用一次性摊铺, 混凝土罐车到达摊铺地点后,直接倒入安装好侧模的路槽内,并用人工找补均匀,如发现有离析现象,应用铁锹翻拌,用铁锹摊铺时,用“扣锹”的方法, 严禁抛掷和搂耙,以防止离析。在模板附近摊铺时,用铁锹插捣几下,使灰浆捣出,以免发生蜂窝。4图 2 路面混凝土摊铺4.7 振捣摊铺好的混凝土,立即用插入式振捣器捣实,然后再用平板振捣器振捣,混凝土在全振捣后,再用振动梁进一步拖拉振实并初步整平。振动梁采用自动行走装置,振动梁往返2~3 遍,使表面泛浆,赶出气泡。振动梁移动的速度要缓慢而均匀,前进速度以 1.2 ~1.5m/min 为宜。对不平之处,应及进铺以人工补填找平。补填时就用较细的混合料原浆,严禁用纯砂浆填补,振动梁行进时,不允许中途停留。振动梁底面要保持平直,当弯曲超过 2mm 时应调查或更换。最后再用平直的滚杠进一步滚揉表面,使表面进一步提浆并调匀。滚杠的结构必须是直的、直经 75 ~100mm 的无缝钢管,在钢管两端加焊端头板,板内镶配轴承,管端焊有两个弯头式的推拉定位销,伸出的牵引轴上穿有推拉杆。这种结构既可滚拉又可平推提浆赶浆,使表面均匀地保持 5~6mm 左右的砂浆层,以利密封和作面。如发现混凝土表面与拱板仍有较大高差,应重新补填找平,重新振滚平整。最后挂线检查平整度,发现不符合之处应进一步处理刮平,直到平整度符合要求为止。5图 3 路面混凝土振捣图 4 滚杠滚揉4.8 机械抹光机械抹光,用振动梁复振一次能起匀浆、粗平及表面致密作用。它能平整真空脱水后留下的凹凸不平,封闭真空脱水后出现的定向毛细孔开口,通过挤压研磨作用消除表层孔隙,增大表层密实度,使表层残留水和浆体不均匀分布现象得到改善,以减少不匀收缩。粗抹应在 3m 直尺检查下进行。通过检查,采取高处多磨、低处补浆(原浆)的方法进行边抹光边找平,用 3m 直尺纵横检测,保证其平整度不宜大于 1cm。64.9 精抹精抹是路面平整度的把关工序。为给精抹创造条件,可在粗抹后用包裹铁皮的木搓或小钢轨(或滚杠)对混凝土表面进行拉锯式搓刮,一边横向搓、一边纵向刮移。为避免模板不平或模板接头错位给平整度带来的影响,横向搓刮后还应进行纵向搓刮。图 5 路面精抹4.10 制毛抹面结束后,即可用尼龙丝刷(或拉槽器)在混凝土面层表面横向拉毛(槽) ,沥青混凝土由路面单位施工。图 6 拉毛完成4.11 养护在混凝土终凝后每天均匀洒水,保持潮湿状态,但注意洒水时不能有水流冲刷。蓄能7期内,每天对含水材料润湿 2~3 次;终结期内,必须保证混凝土逐渐失水,与周围环境温度保持平衡。混凝土板在养生期间和填缝前,应禁止人员车辆通行,养生期满后方可将覆盖物清除,板面不得留有痕迹。5.结论实践证明,高海拔严寒地区隧道洞口段路面预埋融雪加热管在冬季冰雪天气时有显著的融雪融冰效果,对于隧道洞口段路面的防冻以及隧道冬季运营安全都起到了良好的作用。季节性冻土路基的稳定性与温度、水分、应力三者都有紧密的联系,在路基发生冻胀和融沉时,路基内部的温度、含水量、应力以及土性参数都有变化,值得进行更深入的研究。
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