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铁路既有线桥墩基础加固

来源：九壹网

・桥　梁・

铁路既有线桥墩基础加固

皮军云

(中铁大桥局集团第四工程有限公司　南京　210031)

　　摘　要　桥墩处于临界倾覆状况下,采用碎石抛填和水下混凝土填充已被淘空的空洞区进行加固,并围绕原墩身增设钻孔桩、预应力混凝土承台,实现桥墩的永久加固。

关键词　铁路桥　桥墩基础　加固　施工

1　工程概况

金温铁路大溪特大桥位于浙江省丽水市境内,是一座单线铁路桥,跨越瓯江上游的主要河流———大溪河,日通过客货列车达42对。1999年重载货车

收稿日期:20021108

),男,工程师,1993年毕业于长沙交通作者简介:皮军云(1970—

学院公路与城市道路专业

通过时,发现14号桥墩附近水域冒气泡,桥墩横向摇摆厉害。进一步勘探发现,14号桥墩原钻孔桩施工质量差(部分桩未达到设计要求的入岩深度),桩身周围卵石土几乎被淘空,承台的钢围堰及封底混凝土下方成了空洞区,桥墩处于临界倾覆状态。

14号桥墩是本桥的8个水中墩之一,上部结构

为2片32m预应力混凝土简支梁,圆端形墩身,基础为6根“110m钢筋混凝土钻孔桩,原设计钻孔桩316　脱外模

装内模。内模拼装采用液压内模上车。第1孔内模

预拼后分段吊装,再逐段连接。第2孔内模用内模小车把已浇筑箱梁的内模拆下,通过小车轨道运到待浇筑箱梁相应位置再撑起来。

浇筑的箱梁混凝土强度达到设计强度的60%时,可拆除内模板的撑杆,内模小车通过轨道开进箱内,撑起小车连接杆与内模铰链,如图4所示。先拆内下模①、②,再拆内顶模③,然后拆内上模④、⑤,并向内收拢。内模小车背负收拢的内模运到已扎好底腹板钢筋的箱梁内,在对应的位置上撑起小车连接杆,待尺寸调整好后撑起撑杆,移走小车。按同样方法去拆拼下一孔。

根据设计要求,待预应力初张后造桥机就可以脱外模了。

整体脱模前要先拆除两端支座处4块端侧模,并把它们横移出墩帽外侧。解除4个支承大油顶的保险箍,在统一指挥下,同步缓慢下落4个大油顶,下落高差不得大于30mm。下落过程中及时调整支承台车位置,使主梁滑道准确落于台车的车轮踏面上。

解除底模桁架连接螺栓以及两端工作平台的中间连接,清理模架上异物,疏通支承台车滑道,在确保所有连接螺栓和约束均被解除后横移出模架,进入下一个施工循环。

4　结语

MZ32造桥机在小凌河特大桥上成功制梁,效果

良好。用MZ32造桥机原位造梁,集预制、架设于一体,解决大吨位简支梁起吊、运输困难。若造桥机墩旁托架改为液压操作并附在主梁上,则其应用前景更加广阔。

铁道建筑技术　RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY　2002(6)

图4　内模拆拼(单位:mm)

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嵌入重风化凝灰岩(W2)新鲜岩面1m。

取芯勘探14号墩发现:所查的4根桩除1号桩底嵌入微风化岩不足015m外,其余桩均未进入基岩,桩底沉碴厚度012～016m,部分桩身混凝土质量差;原施工承台用的钢围堰刃脚没有下到基岩面,而是在基岩面以上4～5m,封底混凝土下方2m以上的卵石土被淘空成为空洞区;原桩基周围的卵石土覆盖层已很有限,桥墩随时可能发生失稳。加固前桥墩状态如图1所示。

图2　加固方案(单位:cm)

为防止新钻孔桩施工进一步恶化14号桥墩的

受力状态,原桩基周围的有限的卵石土不能被挠动,设计上考虑在14号墩已有的“12135m旧围堰外套一个内径16m的单壁钢围堰,围堰底做成适于河床的高低刃脚,通过在围堰内抛卵石及外侧抛片石笼,使“16m单壁钢围堰自身稳固后,以“16m单壁钢围堰为模板,灌筑水下混凝土,用水下混凝土填充旧

图1　14号桥墩加固前的状态　

围堰及其封底混凝土下的空洞区,再通过注浆方法

固结原桩基周围的卵石土。

2　加固设计

在水下原有钢围堰范围内新加4根“115m钻孔桩,桩底嵌入微风化凝灰岩(W1)新鲜岩面以下不小于115m,根据旧承台尺寸和旧围堰内径,4根桩顺桥向间距614m,横桥向间距416m;钻孔桩施工采用护筒跟进通过卵石层至风化岩面,减少对原有桩周围卵石土的挠动。在原承台上方加一910m×910m新承台,厚315m,承台底高程38198m(常水位为3810m左右),高出既有承台顶面4138m;为保证新加承台与墩身之间可靠结合,在315m范围内顺线路方向(纵向)穿过既有墩身布设4排预应力筋,上、下游方向(横向)布设墩身体外预应力筋,预应力筋用27“5钢绞线;在既有墩身上凿出踏面,安装钎钉,踏面深0115m,高014m,沿墩身环向凿开,钎钉在新承台和既有墩身接触面均匀布置,上下左右间距014m,钎钉用直径“28mm螺纹钢筋,深入墩身014m(图2)。

3　加固施工

(1)围堰施工

对14号墩河床进行抛填碎石找平,使“16m围堰的圆周处河床最大高差115m,以此为依据拟定围堰各方位处刃脚的高度。

围堰高7m,在高度方向上分上、下2节,辅助加固施工时围堰起模板的作用。为减小新围堰的阻水面积,设计围堰下到位后,围堰上口在水面以下约315m(低水位时)。围堰圆周的4分点上设4根“80钢管作为钻孔平台的支承桩,在下围堰时起导向作用,围堰下到河床后在“80钢管内插入“55钢管桩,以“55钢管桩为支承点,调平围堰上口。为使尽量多的封底混凝土流入原有围堰下的空洞区(只能在新旧围堰间插入水下混凝土导管),采用高砂率、高流动度混凝土封底,为便于以后钻孔桩施工,封底混凝土的强度不要求很高。当封底混凝土顶面达到与旧有封底混凝土顶高程一致(3311m)

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后,桥墩行车时的晃动明显减小了。旧封底混凝土以下,新封底混凝土无法到达的空洞区和新封底混凝土下方的抛填卵石层及原河床卵石层再采用注浆法固结处理。

新围堰封底后,以新围堰上的“80钢管为支承,用2I55工字钢组拼成1412m×1412m的方形钻孔平台,钻孔平台顶面与墩身连接起来增加水平方向的稳定性,钻孔平台施工完成后,进行注浆施工。

注浆的目的是以水泥浆充填基岩至新封底混凝土间卵石中的孔隙,并用水泥浆充填空洞区,同时固结封底混凝土下的卵石层,使其力学性能得到改善,另一方面防止水流再次将此部分卵石淘空。考虑到桥墩下方卵石粒径大,采用4215R级水泥配制的水泥浆,水灰比为0175,注浆压力为2～5MPa,注浆孔间距210m(在旧围堰内壁与14号墩身间共布置了30个注浆孔)。注浆施工完成后,桥墩受力状态发生了根本性的变化,桥墩可以看成是通过扩大基础坐落于基岩上。

(2)钻孔桩施工

14号桥墩增加的4根“115m钻孔桩在旧围堰内壁以内和旧承台以外,理想状态下钻孔桩与旧围堰没有冲突,实际埋设钢护筒时发现温州岸2桩位与旧围堰内壁相交,桩位范围内围堰弧长均达110m以上,此2处无法用旋转钻机钻孔,最后改用砸机成孔,另外2孔采用GW18旋转钻机钻孔。

用GW18旋转钻机钻孔时,钢护筒跟进是钻孔桩施工的难点。钻孔桩施工时,先下“117m钢护筒落于14号墩封底混凝土上,钢护筒与平台、墩身相连,用“1165m波萝钻头钻混凝土层、压浆处理卵石层等不易扩孔土层,进入卵石层后,拔掉“117m钢护筒,在所成孔内插入内径1155m钢护筒,改用“115m波萝钻头钻进卵石易扩孔土层,钻孔时护筒及时跟进(用BVP30震动打桩机辅助跟进)。护筒及时跟进,防止了坍孔的发生,旋转钻机钻孔没有采

用泥浆,进入基岩后护筒就不再跟进了,直接钻孔至设计深度。

桩基下钢筋笼及水下混凝土填充均采用常规方法施工,因桥梁空间,钻孔桩钢筋笼不能太长(一般一根桩的钢筋笼分3～4节,在现场焊接接长)。

(3)承台施工设计增加的新承台底高程为38198m,承台高315m,长、宽均9m,整个承台的理论混凝土数量为23514m3,承台属于大体积混凝土,在施工时增加了3层蛇形冷却水管(层间距1m),混凝土浇筑后,冷却水管内不间断通水,减小承台内部与表面的混凝土温度差,防止温度裂缝的产生。

承台底模板为木模板,支承在由I55和[16等组成的底模支架上,底模支架支承在钻孔桩牛腿上。承台侧模板为整体式钢模板,由L63、[16及6mm钢板制成,侧模板的拉杆利用新承台的预应力筋。墩身上的踏面用风镐凿成,钎钉孔和穿过墩身的纵向预应力孔道均用凿岩机配不同的钻头(钻杆)钻成。考虑到钎钉孔密,对墩身有效受力截面削弱大,采用分批和间隔(梅花形)钻孔,用强度发展快的环氧树脂砂浆埋设钎钉。

受支架承载力的,承台混凝土分2次浇筑完成(一次浇筑高度1175m),层间接触面按施工缝处理。

4　总结

14号墩通过下钢围堰、围堰内封底及注浆施工

等加固措施将原“110m桩基础转变成扩大基础形式,保证了下一步加固施工过程中桥墩的安全;本桥采用护筒跟进方法施工大卵石地层钻孔桩的成功的例子也为易扩孔土层的钻孔桩施工提供了有益的经验。

亚洲最大的倒虹吸工程在昆明正式动工兴建

　　2002年11月18日,被称为亚洲之最的昆明市掌鸠河输水倒虹吸工程正式动工。

该项目管道全长919215m,倒虹管径212m,主要包括4个倒虹吸管道工程及相应的沟埋管道工程,其中倒虹吸最长为352617m,

岔河倒虹吸最高水头达415m,是目前中国和亚洲在建的最高水头和口径最大的倒虹吸。由于点多线长、山势陡峭和地质条件复杂,其工程难度为国内外少见。

(据中国新闻社)

18铁道建筑技术　RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY　2002(6)

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