时间：2023-01-10 12:28:05
关键词：高速铁路；桥梁深桩基；施工技术；探讨
世界在高速铁路上的建设已经成为潮流，高速铁路的发展前途很广阔，因为它可以提高速度、缩短路程时间，更方便快捷，高速铁路已然成为很多人出行的必然选择。鉴于此，为了保证高速铁路上行车的舒适以及安全，高速铁路的深桩基施工技术必须要达到技术标准。在修建铁路时，会遇到因高度的限制而阻碍铁路的修建，所以在高速铁路的修建中，如何做好桥梁的深桩基施工工作，保证高速铁路的整体质量，确保安全。
一、高速铁路桥梁的深桩基的简单介绍
高速铁路的桥梁总体设计由于要达到技术的要求标准，必须要与周边的实际情况协调，做到科学设计以及科学建构，减轻噪音污染。桥梁的深桩基作为高速铁路轨道的下半部分结构组织，必须要具有高稳定性、高安全性、高舒适性等优点，桥梁深桩基结合当地地形，会有不同的形式，要保证这些设计结构能够科学地建造，就必须要求非常高的桥梁技术，做好桥梁深桩基的施工工作是一切桥梁施工工作的基础， 下面将简单介绍高速铁路桥梁所具有的特点。 （一）以高架桥梁的深桩基为主，且采用混凝土材质。高速铁路桥梁一般分为低谷桥梁、高架桥梁以及特殊结构的桥梁三种结构形式，每一种结构的深桩基构造都是很重要的，但整体上仍以高架桥的深桩基构造为主，且在建造桥梁时一般采用混凝土材质，加强上身桥梁的刚度以及强度，增强桥梁的稳定性，提升抗压能力，保证高速铁路的安全。混凝土有好几种分类，例如高强度混凝土、轻质混凝土和流动性混凝土等，每种混凝土都有不同的作用，要根据不同的情况采用不一样的混凝土材质，以保证高速铁路的质量。
（二）桥梁数量多，且跨度较大，深桩基工作难度系数大。由于地理条件的限制，往往需要建造很多的桥梁以保证高速铁路的正常通行，例如日本高速铁路线路铁路总长3000km，桥梁就占到46%；我国京沪高速铁路总长1318km，桥梁数量占到61%。而且在建造桥梁时，桥梁的跨度较大，这无疑加大了高速铁路桥梁深桩基建设的难度系数。既要减少用地，也要保证施工质量。在挑战高速铁路的跨度时，很多国家还是很谨慎的。由于高速铁路桥梁施工难度系数大，下面将介绍几种高速铁路桥梁深桩基的施工技术。
二、高速铁路桥梁深桩基的施工技术
（一）对待复杂地形采取钻孔技术。桥桩基采用冲击式钻机成孔，一般用的是直径为2.5m质量为10.5t的十字型冲锥，根据成孔尺寸采用焊接方式来保证成孔的大小符合技术标准。在施工之前先要准确测量地形，制定好相关的数据方案，然后再说成孔的工作。成孔的第一步必须要做好孔口护筒的埋设放置工作，相关的施工人员还要检验埋设的程度，人工夯实以防渗漏，出现裂缝，不能达到质量标准。开钻的时候，一般采用1m的低冲程，并多次回填在护筒的底部1.5m左右的地方范围处，保证孔口护筒的稳定性和安全性，保持钻孔内部的水位高度。
（二）做好水下混凝土的控制工作。高速铁路桥梁深桩基的一项至关重要的工作就是灌注水下混凝土，这项工作直接影响到整个深桩基的施工质量。工作途中要运用到混凝土灌车，要注意到混凝土灌车会不会出现故障，避免延误施工进度。在每个桩基之间用混凝土的用量会超过65立方米，要计算好大概需要多少混凝土灌车，在混凝土灌料时要保障混凝土的灌输顺畅，断料的时间不要超过两个小时。在整项施工工作的过程中，检验人员要不断检测施工设备是否正常运行，施工的质量是否满足设计要求。在高速铁路的建设过程中，工作量大，对观测的准确性要求高，所用时间长，所以施工人员在施工的过程中要不断积累经验，加强改进施工设备，引进先进的科学技术，提高质量，降低人为因素对设备的影响。
（三）综合运用各种深桩基施工方法。高速铁路的桥梁深桩基建设技术，始终关系到桥梁的整体设计。综合国内外的架桥技术来看，有几种桥梁深桩基的方法以供参考。对于一般高速铁路桥梁的深桩基来说，钢筋笼的制作是一个不错的选择，钢筋笼可以给桥梁支撑的保障，要注意钢筋焊接工作。接下来可以安装导管，对于高速铁路的深桩基建设，导管的密封性是十分重要的，混凝土的灌注的成功与否与它有着直接的关系，此方法在国际上应用非常广泛，给高速铁路的未来发展建设开阔了前景。
结语：我国社会主义经济蓬勃发展，高速铁路的建设也如火如荼地进行，高速铁路桥梁的深桩基的施工技术的标准也会越来越高，为了满足经济发展的需要以及人们出行的要求，高速铁路桥梁深桩基的施工技术必须不断开拓创新，积极学习外国的先进技术，引进先进的科学设备，提高高速铁路桥梁深桩基建设的质量，符合预期的设计要求。我国是一个资源分配不均、人口密度存在很大差异的国家，高速铁路是沟通这一切以及解决这些矛盾问题的纽带，我国铁路正处于一个高速发展的时期，桥梁深桩基技术的应用有利于我国高速铁路的前景未来，也有利于其他相关领域的建设发展。
综上所述，本文对高速铁路桥梁的简单介绍以及高速铁路桥梁深桩基的施工技术两个方面进行了简单的阐释与介绍，使我们更加了解高速铁路桥梁深桩基，对深桩基施工技术也有了更深的理解，高速铁路的建设有助于加快我国的交通建设，也有助于缓解我国的交通压力。
参考文献：
[1] 陈强.浅谈我国高速铁路桥梁建设的设计特点[J]. 黑龙江科技信息. 2011（10）
[2] 李艳明. 先简支后连续桥梁的结构优势与施工工艺技术研究[J]. 四川建材. 2010（02）
关键词：铁路桥梁；桩基托换；位移监控；施工技术
1工程概况
某工程中的大桥暗挖重叠隧道穿越铁路高架桥21号桥墩下一根桩基、22号桥墩下一根桩基、右线和第三线承台下各4根桩基，该桩基础为直径φ550mm预制管桩，桩长约16m，桩端持力层为强风化岩。既有桥的21号墩以北为预应力混凝土连续梁，以南为预应力混凝土简支梁，梁跨10.56m。设计对该6个桩基桥墩进行主动托换，每座铁路桥设1片预应力混凝土托换大梁，共3片，托换梁的两端各设一根直径2.0m的挖孔桩，桩长30m，桩端持力层为微风化岩，进行桩基托换施工。
2施工方案
（1）由于被托换的21号桥墩是连续梁的端墩，为防止连续梁的开裂破坏，必须控制托换后21号墩的顶部沉降不大于2mm。为此，应先将被托换结构荷载转移到新的托换桩上，消除新桩的沉降变形。
（2）托换梁基坑在开挖过程中，既有管桩基础将会露出地面2.6m，低桩承台基础结构变成高桩承台，管桩基础的抗剪能力将会受到削弱，对桥梁的受力情况有较大影响，为保证既有桥梁的受力稳定，在被托换的桥墩两侧设置可顶升钢支架来分担桥梁上部的部分荷载。
（3）在每根托换桩的桩顶设置一个长3.6m、宽2.2m、高1.2m的桩帽作为顶升施工平台，顶升平台与托换梁底面之间预留70cm的顶升空间，桩帽与托换梁之间的钢筋采用特殊加工的直螺纹连接器进行连接。在每个桩帽上放置两个600t换顶升千斤顶与两个可调传力钢支垫。
（4）为了保证既有桥梁结构与托换大梁之间的可靠连接和整体性，增强新旧结构之间的抗剪能力，对既有承台底面和穿越托换梁的管桩表面分别植筋并进行凿毛处理。
（5）待整个主动托换顶升完成且托换桩的沉降稳定后，及时将托换梁与托换桩之间进行刚性连接，以确保桥梁托换后的使用安全。
3桩基托换施工步骤
3．1桩基托换的主要施工工艺
土层加固~架设钢支架、满堂红支撑托换梁施工~桩顶与托换梁逐步预加千斤顶力锁定千斤顶在新桩与托换梁间做好支垫逐步切断旧桩初步完成力的转换和桩的沉降变形在变形取得稳定后，隧道开挖、衬砌结构一对托换结构变形进行调控隧道施工完成，托换梁与新桩形成整体结构，完成桩基托换工程。
3．2临时支墩顶升与桥梁扣轨
为了保证桥梁结构的安全，在托换基坑开挖前，在被托换的桥墩两侧搭设临时钢支架，钢支架的基础采用直径300mm、长18m的树根桩，达到设计强度后在钢支架上利用千斤顶将20％的梁部恒载转换到临时钢支架上，以减少基坑开挖对桥梁基础造成的影响。同时对托换处的桥梁股道进行抬梁扣轨，并对列车限速。通过动载、静载的分离，来减轻列车动载对连续梁以及托换大梁的冲击。
3．3 托换新桩施工与托换基坑开挖
托换基坑坑壁采用3排密布的高压旋喷桩进行支护，托换新桩采用直径2.0m、长30m的人工挖孔桩。托换新桩与既有管桩的距离不大于1.5m。由于这里的地质情况较为复杂，在挖孔桩施工过程中，在桩身上部采用袖阀管进行分层、分段双液注浆，在桩身下部采用微量微差控制爆破。由于基坑开挖和托换新桩施工对周围土层造成扰动，引起土层应力释放，既有管桩摩阻力损失将会引起铁路桥墩的沉降，施工期间，需根据监测情况，及时调整临时支墩上千斤顶的顶力，以保证桥梁梁
体沉降不大于2mm。
3．4托换大梁施工
托换预应力混凝土大梁混凝土标号为C50，在托换基坑内采取现浇后张法施工。托换大梁外形尺寸（长×宽×高）22.7m×4.0m×2.4m，属大体积混凝土结构。混凝土浇筑前，需进行多次配比试验，并在混凝土浇筑过程中严格控制水泥的水化热和内外温差，混凝土浇筑结束后，及时采取保温措施，加强对托换大梁的养护。托换梁在托换桩处预留灌浆孔和二次注浆孔，以便托换完成后梁与桩连接施工。在张拉预应力钢绞线过程中，托换梁将会产生上拱位移，为防止上拱对既有桥墩造成影响，需对被托换的桥墩顶部位移进行全过程监测。
3．5 主动托换顶升施工
整个托换体系结构形式十分复杂，理论上也无法对托换过程中各部位的受力进行准确计算。在实际的托换顶升过程中，需进行双控：按设计提供的顶升力进行顶升操作，严格控制顶升位移。因此在顶升过程中荷载分级要细，顶升过程要缓慢，并以监测数据指导托换顶升。
4 托换顶升的监测
桥梁结构特别是四跨一联的连续梁的安全及正常使用十分重要。由于桥墩的上抬或沉降将会导致整个连续梁结构的受力变化，情况严重时还会使连续梁结构开裂直至破坏，所以桥梁结构的竖向容许位移特别小（仅2mm）。考虑到保持上部轨道线路几何状态的重要性，对桥梁的其他方向位移也必须进行严密监控。
4．1位移监控
（1）被托换桥墩21号、22号及其相邻桥墩竖向位移采用水准仪进行监测。
（2）顶升千斤顶在顶升和卸载过程中的同步性差异以及托换大梁的挠度变形，均可能使托换桥墩产生倾斜，为此在被托换的桥墩顶安装纵横向倾角仪，对托换桥墩的纵横向倾斜进行监测。
（3）在新桩桩顶与托换大梁之间安装电子位移计测量其相对位移，结合桥墩的竖向位移值可以计算出新桩桩顶的实际沉降值。
（4）在托换大梁的截面处贴应变片，对托换过程中的大梁内力变化进行严密监测，尤其是对张拉过程中的托换大梁顶面以及顶升过程中的托换大梁底面，要求在这两个阶段中不得产生过大的拉应力。
（5）在托换新桩灌注之前，在桩身5m、10m、15m、20m处及桩底预埋钢筋计，监测在托换顶升过程中托换新桩的实际受力情况，分析判断托换新桩的沉降量。
（2监测结果
主动托换过程中，被托换桥墩的竖向最大上抬量仅1.0mm小于容许值2.0mm；被托换桥墩的纵横向位移最大为0.61mm，不影响桥梁结构；主动托换结束后，托换新桩的累计最大沉降量为2.20mm。
总之，经过严密的施工质量监控，本工程桩基托换圆满完工，施工对铁路运输造成的影响很小，技术可行又有经济效益，对类似施工具有参考价值。此外，桩基托换施工技术适合地形较为复杂的地方，施工过程却相对简便，在铁路桥梁施工中是一种比较良好的方案。
参考文献：
[1]张立明．广州市轨道交通三号线元岗特大桥基础托换施工[J]．铁道建筑，2004，（7）．
[2]董明明．谈汾河特大桥的施工监测[J]．山西建筑，2004，（4）．
[3]陈伟庚，覃应华．深圳地铁一期工程广深铁路桩基托换施工监测方案与实践[J]．铁道建筑，2007，（1）．
[4]赵有明，柯在田，张澍曾．大轴力桩基托换技术研究[J].现代城市轨道交通，2004，（3）．
[5]戴旗原，戴宝英．桩基托换安全技术[J]．建筑安全，2006，（1）．
[4]申明文．特殊桥墩桩基托换的设计研究[J]．黑龙江科技信息，2007，（15）．
【关键词】道路桥梁；软土地基；不均匀沉降；防治措施
1.引言
软土地质在我国分布广泛，尤其是在沿海地区大量道路桥梁的施工中由于受到地形条件的制约不得不修建于软土地基上。滨海地区经济发展迅速，对于交通条件的需求相对较大，尤其是对于立交桥和高速公路的需求更为急迫。若在道路桥梁施工中对软土地基处理不当就会对区域经济的发展产生制约，因此改进道路桥梁施工中软土地基的处理方法及水平刻不容缓。
软土具有强度低、含水量大、渗透性差、压缩性大等特点，在软土地基施工中经常会出现公路路面下沉或凸起、路面不同程度开裂以及路基滑移等病害，在桥梁路堤的连接处或桥涵通道的人工构造物处还容易发生颠簸和跳车的现象，为道路桥梁的行车安全埋下了极大的事故隐患，同时也威胁到了路人及司机的人身安全。因此在道路桥梁的施工中，一定要做好软基的加固处理，防止产生不均匀沉降，确保道路桥梁的施工质量和使用安全。
2.道路桥梁不均匀沉降分析
（1）道路桥梁采用桩基础，施加于地基上的总荷载（包括车辆荷载、桥梁自重、相邻路堤的影响荷载等）小于与其衔接的路堤施加在软基上的总荷载（包括车辆荷载、路堤填土自重、路面结构荷载等）。因此，桥梁的沉降量必然小于与其衔接路堤的沉降量，从而发生不均匀沉降。这种沉降会造成道路纵坡发生变化，在纵面上形成驼峰。而在桥梁与路堤的衔接处则容易产生错台，导致出现跳车和颠簸现象，影响车辆行驶安全和舒适性。
（2）地基土压缩性质差异明显，在土层水平方向软硬土层突变处容易产生不均匀沉降；地基土软弱土层厚度变化较大、土工试验报告不明确地质勘探未能正确探明土层性质都有可能造成设计人员分析判断失误，进而造成不均匀沉降。
3.软土地基上道路桥梁施工不均匀沉降的防治措施
鉴于道路桥梁施工中软土地基加固处理的重要性，在具体施工中应根据实际情况采取针对性措施进行处理，为建设道路桥梁打下牢固的基础。传统的道路桥梁软土地基处理方法主要有换填垫层法、抛石挤淤法、排水固结法、井点降水法、粉喷桩法等技术，本文将着重介绍应用粉喷桩在软土地基处理中的应用。
3.1CFG桩处理技术
3.1.1CFG桩的加固原理
CFG桩主要是通过振动力、静压力、锤击力的作用将一端暂时封堵的无缝钢管打入到指定深度，然后通过无缝钢管将搅拌好的混凝土灌入地基之中，一边对混凝土进行灌入振动，一边缓慢拔出钢管，从而形成混凝土与钢筋笼共同作用的桩柱。
这种方法在道路桥梁的地基处理中应用较多，而且在道路地基施工中还可适当取消钢筋骨架（道路桥涵涵洞与台背对承载力要求虽高，但对地基抗剪能力要求不高），从而降低工程总造价。同时，在进行配合比设计时，还可根据实际情况调整配合比，在混凝土中掺入适量的粉煤灰，从而改善其和易性及工作性。
3.1.2CFG桩处理软土地基的具体措施
（1）合理布置施工场地，在正式施工前应进试桩，以检测该施工方法是否适用于工程地质；合理确定料场与搅拌机的位置，以缩短从混凝土出料到沉管加料口的时间，并对机械进行试运行，检测设备运转是否正常。
（2）在混凝土灌注过程中，应将桩机拔管速度控制在0.8m/min左右，并保持稳定。同时，为能容纳二次注入的混凝土，应将拔管控制在一定范围内。桩机在拔管距地面2m左右应减慢拔管速度，以确保桩身混凝土的密实度以及加大桩身直径。
（3）为确保刚施工完成的桩体能够收到挤压，可在施工时采取跳打方式，每隔一至两条进行施打，剩下的桩必须在上次施工桩的强度达到或接近设计要求时，才能进行施打。施工完成后应对桩体进行保护，严禁重型机械在混凝土达到龄期之前进行碾压，不得再次施工，不得填土堆载。
3.2水泥粉喷桩处理技术
3.2.1加固机理
水泥粉喷桩主要利用混凝土、石灰等材料作为固化剂，利用特定的搅拌设备将固化剂与软土进行均匀搅拌，通过软土与固化剂在搅拌时产生的一系列化学反应将软土固化，从而形成一种稳定性、整体性良好的硬土地基。
3.2.2水泥粉喷桩桩处理软土地基的具体措施
（1）粉喷桩直径一般为500mm，桩管长度应能穿过软土层并深入持力层500mm以上。同时，桩间距应控制在1.1～1.2m左右，并以矩形或三角形布置，确保桩基的稳定性。
（2）水泥粉喷桩在施工前也要进行试桩，在试桩时可采用跳跃试桩或者连续试桩，并保证每次的试桩数量在5根以上。粉喷桩桩位偏差应控制在50mm以内，垂直偏差则不得大于桩长的1.5%。在成桩一个月之后方可对桩长进行检测，检测时应在桩中心钻芯，在桩体的上、中、下部位分别取样检测，以此来确定桩身是否深入硬土层。
4.工程实例分析
宁波市绕城高速公路甬江大桥位于桩号14+060处，属于斜拉桥，跨度468m，一跨过江。该桥地处宁波平原，地势平坦且软土地质分布十分广泛，并且厚度较大，北岸淤积严重。软土层可划分为四个主要层次：该处理段地质第一层为素填土，主要由亚粘土及淤泥质土组成，层厚在1.20m左右；第二层为粘性土，层厚在2.60m左右，北薄南厚、局部夹杂薄层细砂，呈灰黑色；第三、四层为淤泥质土，层厚20m左右，压缩性较高、含少量贝壳，呈灰色或灰黑色；第四层为淤泥质细砂层，层厚6.0m左右，流塑状态、局部夹杂薄层细砂，呈灰黑色。
通过土层物理力学指标分析可知，该工程地质条件较差，承载力低，且土体含水量较大。本工程设计采用水泥粉喷桩对地基进行处理，来提高土层压缩模量、提高地基承载力，减少地基的不均匀沉降。粉喷桩直径采用500mm，C40普通硅酸盐混凝土，一次加固面积为0.195m2，总共打桩331根，每米水泥掺量为65kg，施工工期为10天。工程施工完成后，根据观测资料，地基实际沉降量小于10mm，预计地基最终沉降量应在20mm左右，未发生地基的不均匀沉降，地基加固效果良好。
参考文献
[1]杜成龙.公路桥梁施工中软土地基施工技术分析[J].中国高新技术企业，2012（21）.
关键词：铁路桥梁，桩基施工，托换技术
中图分类号：U441+.2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数
1.工程案例
某铁路高架桥桥墩总共有6个桩基，桩基础是直径549mm、桩长17m的预制管桩，其中桩基的桩端持力层是强风化岩性质。现采用主动托换的技术，对6个桩基进行托换施工，要求设置1片预应力混凝土托换大梁，并在托换大梁的两端位置设置直径2.1m、桩长31m的挖孔桩。其具体施工方案为：
（1）为降低被托换桥墩连续梁端墩的破坏开裂，需要控制桥墩托换后顶部的沉降，理论的控制沉降量为2mm。为了达到这个目的，需要将集中旨在被托换桥墩结构的荷载，转移到托换后的桩基上，克服托换桩的沉降变形。
（2）在开挖托换两基坑的时候，发现管桩基础比地面要高出2.6m，即基础结构将会失去低桩承台的作用，取而代之的是高桩承台，管桩基础的抗剪能力将大不如前，进而影响铁路桥梁的整体受力情况，因此本工程将可顶升的钢支架设置在被托换桥墩的两边位置，吸收桥梁顶端位置的部分荷载，提高桥梁受力的稳定性。
（3）将一定规格的桩帽设置在所有托换桩基的桩顶位置，其作用是顶升施工平台，理论的长、宽、高规格是3.6m、2.2m、1.2m。桩帽和托换梁底的距离为70cm，并用特别加工的直螺纹连接器，连接两者之间的钢筋，形成顶升的空间，并将换顶升千斤顶和钢支垫安装在桩帽上方，其中换顶升千斤顶的规格为600t，数量为2个，而钢支垫需要具备可调传力功能，数量为2个。
（4）管桩穿越托换梁之后，要求在管桩的表面植筋和凿毛，承台底面也需要进行同样的处理，其目的是提高铁路桥梁结构与托换梁之间的连接水平，使得新旧的梁体结构能够形成统一整体，提高桥梁结构的抗剪能力。
（5）完成主动托换顶升动作，并在托换桩基本处于稳定状态之后，刚性连接托换梁和托换桩，提高两者的连续性，为铁路桥梁的稳定性提供安全使用的基础条件。
2.桥梁桩基托换施工技术的应用建议
铁路桥梁桩基托换施工需要在加固土层和搭设钢支架、满堂红支撑的基础上，在进行托换梁的施工，并结合实际调节变形的托换结构，直到托换梁和新桩形成统一的整体，桩基的托换施工才算真正完成。
2.1搭设临时钢支架和抬梁扣轨的施工技术
一方面是临时钢支架的搭设，其目的是减少基坑开挖对桥梁基础的影响，在开挖托换基坑之前，将临时的钢支架搭设在被托换桥墩的两边，钢支架通常由规格300mm直径和18m长度的树根桩构成，在满足设计强度要求之后，利用千斤顶将桥梁梁部的部分恒载转移到钢支架上，这是控制开挖基坑对桥梁基础影响的重要措施。另一方面是抬梁扣轨托换位置的桥梁股道，有效分离列车行驶的动荷载和静荷载，减缓托换大梁受到的荷载冲击。
2.2托换新桩的施工技术
以三排密布的形式，用高压旋喷桩支护托换基坑的坑壁，然后用规格为直径2.0m和长30m的人工挖孔新桩托换，并与管桩保持小于1.5m的距离，鉴于本工程的地质情况比较复杂，所以在挖孔桩施工的时候，采用袖阀管分层和分段桩身上部位置的双液注浆，以及用微量微差的方式，控制桩身下部位置的爆破。而在开挖基坑和托换新桩施工的时候，必须控制四边土层的扰动程度，防止土层应力的不规则释放，尤其是管桩的摩阻力损失，以免造成桥墩的沉降。另外在施工的过程中，需要实时监测临时支墩上面部位的千斤顶顶力，将梁体的沉降量控制在2mm以内。
2.3托换大梁的施工技术
托换大梁施工，所采用混凝土的规格是C50，并采用现浇后张法，在托换基坑里面进行施工管理。其中托换梁长22.7m、宽4.0m、2.4m，达到了大体积混凝土结构所要求的尺寸，因此在浇筑之前，通过配比试验，确定混凝土中水泥、水等材料的含量比例是否合理，并在浇筑过程中，对水泥水化热和内外温差进行严格控制，而在混凝土浇筑完毕之后，要以保温的方式，养护托换大梁。托换梁在托换后，为了提高连接梁和桩的有效性，需要将灌浆孔和二次注浆孔预留在托换桩的位置上，同时托换梁在预应力钢绞线张拉的时候，需要控制梁体上拱位移的程度，并监测位移的全过程，这是消除其上拱造成桥墩负面影响的奏效措施。
2.4顶升施工技术
鉴于托换体系结构的复杂性，一般情况下是没有办法精确计算托换过程中各个部位的受力状态的，也就是说，托换顶升的施工，双控是必不可少的一项技术措施，该技术要求根据顶升操作的基本程度，然后按照设计方案设定的顶升力，对顶升的位置变动进行严格控制，以及细分顶升过程中产生的荷载，总体需要缓慢操作，以便利用相关的监测资料，对托换顶升作业进行科学指导。
3.桥梁桩基托换施工技术的监测
铁路桥梁桩基的托换施工，必须提高桥梁结构的稳定性水平，尤其是上抬或者下降桥墩的时候，需要监测连续梁结构的受力变化情况和位移情况，以防止连续梁出现开裂破坏。其具体的监测措施如下：
3.1案例工程桥梁的位移监控
采用水准仪监测案例工程桥梁桥墩的竖向位移；在被托换桥墩的上方，安装纵向和横向的倾角仪，针对顶升、卸载千斤顶时的托换梁挠度变形情况，尤其是托换桥墩的倾斜问题，需要进行严密监测；将电子位移计测量仪器，安装在新桩顶部和托换梁之间，通过监测值，将新桩的实际沉降值计算出来；为了监测托换时大梁的内力变化情况，需要将应变片贴在托换梁的截面位置，以及张拉时托换大梁的底部，都要进行监测，以免在托换过程中出现超标拉应力；灌注托换新桩之前，将钢筋计预埋在桩身上，埋设的密度为5m/个，而且在托换新桩的桩底也要预埋，旨在监测托换新桩的实际应力大小，以及对托换新桩出现的沉降量进行分析和判断。
3.2案例工程的监测结果
通过以上的监测，得出的数据是被托换桥墩竖向最大上抬量、纵横向位移最大值分别为1.0mm和0.61mm，其中前者的容许值为2.0mm，明显小于容许值，而后者位移情况正常，不会对桥梁结构产生太大影响。而托换主梁作业结束后，其最大累计的沉降量2.20mm。以上的监测数据为工程的桩基托换施工提供重要的依据，尤其是铁路运输影响控制方面，具有较强的技术可行性，并最大限度提高了经济效益。另外，这种监测技术适用于各种复杂的铁路桥梁工程桩基托换施工，不仅施工方式简单，而且监测效果明显，值得进一步的推广应用。
4.结束语
铁路桥梁桩基托换施工技术，通过控制桥墩托换后顶部的沉降，可以降低被托换桥墩连续梁端墩的破坏开裂，以及可顶升的钢支架设置在被托换桥墩的两边位置，吸收桥梁顶端位置的部分荷载，提高桥梁受力的稳定性，另外刚性连接托换梁和托换桩，能够提高两者的连续性，为铁路桥梁的稳定性提供安全使用的基础条件。本文以某铁路桥梁工程桩基托换施工为例，一方面搭设临时钢支架和抬梁扣轨的施工技术，控制开挖基坑对桥梁基础影响和有效分离列车行驶的动荷载和静荷载，减缓托换大梁受到的荷载冲击，另一方面采用托换新桩的施工技术、托换大梁的施工技术、顶升施工技术，控制梁体的沉降量。除此之外，工程还采用水准仪、纵向倾角仪、横向倾角仪、电子位移计测量仪器、应变片、钢筋计等，监测连续梁结构的受力变化情况和位移情况，为提高桥梁结构稳定性水平奠定基础，有效防止连续梁出现开裂破坏。
参考文献
[1]胡强，柯学贤，张勇.广深铁路桥梁桩基托换施工监测技术研究[J].铁道建筑，2009，（3）：98-100.
[2]裴宝伦.铁路桥梁桩基托换施工技术[J].山西建筑，2006，（8）：127-128.
关键词：钢管桩 钻孔平台设计 施工设备
随着我国桥梁建设技术的提升，我国桥梁工程越来越多，而在桥梁建设工程中针对深水桩基通常采用的是大直径钻孔灌注桩或钢管桩作为其工作平台，这种施工技术有明显的优势，在桥梁深水桩基施工中得到广泛的应用。
1.工程概况
1.1郁江二桥介绍
广西桂平市郁江二桥桥梁全长1358m，总预算2.16亿元。项目于2014年10月正式开工建设，计划2017年4月竣工。截至到2016年7月6日已完成总投资的72%，引桥主体848m已全部施工完成，同时全桥181根桩基，引桥下柱以及主桥下构也已完成施工。1.2郁江二桥钻孔平台构造
郁江二桥15#墩钻孔平台拟投入4台冲击钻机完成桩基施工，采用70t履带吊进行钢筋笼吊装及钻机移位15#墩钻孔平台分为支栈桥区平台和钻孔区平台，保证钻孔施工时机械物资的周转与堆放并为后续承台主塔施工提供临时场地。而钻孔平台支栈桥区采用梁柱组合式的钢管桩平台，钻孔区平台采用格构式的钢管桩-钢护筒钻孔平台结构，平台设计顶标高+42.50m、长41.8m，宽33.7m，由临时钢管桩、钢护筒、承重梁、次梁及小肋、面板等组成。由于河床覆盖层极薄，钢管桩桩底锚固方式采用在钢管桩内钻孔（Φ100mm），孔内插入3根Ф28mm螺纹钢；钢护筒底部锚固方式采用Φ4200钢围圈通过型钢固定在Φ2500x20钢护筒底部，钢护筒内部、型钢和钢护筒之间均浇筑C30水下混凝土。
2.钢管桩钻孔平台的设计
2.1钢管桩钻孔平台的设计资料与标准
设计资料有设计水位：最高设计水位：+40.78m（10年一遇水位）；河床标高：以实测标高为准；平台顶标高：+42.50m；设计流速：取v=1.0m/s；风压：按10年一遇，v=18.1m/s。技术标准主要是配置冲击钻机4台；70t履带吊，最大吊重19t；料库以及制浆区荷载等。
2.2钢管桩钻孔平台的荷载组合及荷载计算
2.2.1荷载计算
①钻机荷载：桩基钻孔施工拟采用YCJF-25型钻机，根据YCJF-25钻机参数，主机重为190KN，按钻机底架形式布置荷载计算。
②70t履带吊荷载：设计考虑70t履带吊（吊重19t）情况下仍能正常使用，履带吊自重70t，吊重19t，履带间距4.03m，履带长度5.09m，履带宽度0.8m，顶分配梁间距35cm，每条履带宽度可覆盖14根分配梁。
③制浆区荷载：泥浆荷载压力按25KN/m2在平台泥浆存放区满布。
④料库荷载：料库荷载压力按10KN/m2取值。
⑤其他施工荷载：主要包括钻孔施工过程中平台顶面摆放的发电机房、箱式变压器、泥浆净化器、小型施工器具等，统一按照3KN/m2均布荷载计。该部分荷载在平台满布。
2.2.2荷载组合
钻孔平台荷载组合如下：1.2×自重+1.4×（泥浆区+材料堆放区）+1.4×[钻机+履带吊（自重+吊重）+施工荷载区+水流力]+1.1×18.1m/s风力。分别将履带吊在以下四种位置与其它荷载进行组合，共4种工况进行验算，如表1。
2.3钢管桩钻孔平台的结构计算
2.3.1建模计算
采用MIDAS软件进行建模计算，采用梁单元模拟平台各构件，节点荷载、梁单元荷载模拟平台受力情况，结构自重由程序自动计入。由计算可知，平台各杆件最大应力出现在工况3，如表2。
通过计算可知，平台各构件受力均满足规范要求。
2.3.2稳定性计算
①钢管桩
由平台建模计算，可查钢管桩最大内力：
从上述结果可知，钻孔平台钢护筒稳定性满足规范要求。最后通过计算得出郁江二桥15#墩钻孔平台的结构无论是强度与刚度，还是其稳定性都符合相应的规范要求，而且平台的设计尺寸较大，可以满足临时机具与材料的存放以及相关人员的工作和生活需求。
3.钢管桩钻孔平台的施工
3.1施工设备的选择
根上述深水桩基钢管桩钻孔平台的详细设计参数，其施工应选择的施工设备主要有：YCJF-25型钻机、70t履带吊，混凝土罐车等。
3.2施工工艺
郁江二桥15#墩钢管桩钻孔平台的施工工艺按先后施工顺序依次为：运输钢管桩到位履带吊吊装、下放钢管桩钢管桩桩底锚固搭设支栈桥单跨钢管桩之间的平联、斜撑搭设桩顶分配梁、贝雷、贝雷顶分配梁、钢板履带吊前移一跨，直至搭设完所有支栈桥平台在支栈桥上架设贝雷，贝雷上安放导向架履带吊起吊、下放钢护筒钢护筒底部锚固履带吊起吊剩余钢管桩，搭设平联、斜撑、主梁、次梁、小肋，进而形成钢护筒平台钻孔桩施工。
3.3具体施工
针对郁江二桥15#墩钢管桩钻孔平台的具体施工，首先是采用平车通过主栈桥运送钢管桩到位，利用70t履带吊起吊靠近主栈桥侧的钢管桩，下放其到位，并进行钢管桩桩底锚固。搭设钢管桩之间的平联及斜撑，履带吊搭设沿支栈桥长度方向的钢管桩之间的平联、斜撑、桩顶分配梁，贝雷、钢板，搭设好一跨支栈桥，70t履带吊前移一跨，采用相同方法搭设支栈桥其余跨，直至搭设完支栈桥平台。利用已搭设完成的支栈桥架设贝雷，贝雷上安放导向架。利用履带吊在支栈桥上起吊、下放钢护筒。钢护筒下放到位后，进行钢护筒底部锚固。钢护筒下放过程中，利用履带吊搭设平联、斜撑、主梁、次梁、小肋，进而形成钢护筒平台，履带吊起吊剩余钢管桩，最后在搭建好的平台四周还要焊接一定高度的栏杆，同时还要设置相应的安全标志标语以及安装警示灯等，以保证平台的构建安全。进而钻机成孔，利用70t履带吊下放钢筋笼，桩基水下混凝土灌注，完成桩基施工。
4.结束语
综上所述，本文以广西桂平郁江二桥钻孔平台的设计工程为例，分析探讨桥梁工程中深水桩基钢管桩钻孔平台的设计与施工。通过本文的分析探讨可以看出在郁江二桥深水桩基施工中，采用钢管桩钻孔平全符合工程需求，无论是其荷载承重还是施工技术等都符合本次桥梁工程的建设情况，主要是因为钢管桩钻孔平台不仅重量轻，承重能力强，而且在搭建以及拆卸上都较为方便，安全性较高，同时待拆卸后也可继续应用在其他的桥梁建设工程中。
参考文献：
研究方法:结合具体工程案例,对城市轨道交通地下区段穿越跨河流桥梁的处理方案,进行具体分析。
研究结果:通过方案分析,提出城市轨道交通线路穿越跨河流桥梁的工程处理原则、处理方案。
研究结论:工程处理措施需结合周边环境条件、桥梁结构形式、基础类型、线路线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等综合考虑后确定,处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
关键词:轨道交通;穿越桥梁;方案分析
随着国民经济的持续快速发展,城市化进程不断加快,城市基础设施,特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现,从各国城市化发展的实践来看,轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、准点舒适的技术优势,将成为大城市公共交通的发展方向。在沿海地区如上海、南京、杭州、苏州等城市,经济实力雄厚,已经开始大规模地进行城市轨道交通的建设。
1 地形、地貌及工程地质概况
沿海地区城市为冲积相平原,地表水系发育,大小河流纵横交错,跨越河流的桥梁众多,普遍存在的软土,具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度、高灵敏度、弱透水性等特点,工程地质条件复杂,跨河流桥梁一般采用直径不小于800mm的钻孔灌注桩,桩身采用分段配筋,桩下段大都为素混凝土。城市轨道交通工程,地下区间隧道常用盾构法施工或明挖法施工,而地下车站可用明挖法或盖挖法施工。城市轨道交通线路地下区段,对穿越跨河流桥梁的处理成为工程的重点与难点,有时成为影响线路线位、站位的关键点与控制点。
2 线路地下区段穿越跨河流桥梁处理措施分析
2.1 地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则
城市跨河流桥梁是城市道路的重要节点,交通的瓶颈,城市轨道交通工程的施工,在确保使用功能及工程的可实施性的前提下,应尽可能减小对城市交通和环境的影响。线路地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
2.1.1 能绕避不加固
绕避分为线路双线单侧绕避城市跨河流桥梁,线路左右线分别从桥梁两侧绕避2种情况,视现场工程环境条件确定。工程环境条件允许,应优先选择双线单侧绕避跨河流桥梁。线路绕避时,应考虑为跨河流桥梁远期按规划道路红线拓宽预留条件,区间盾构隧道与既有桥梁结构间的净距不宜小于1.0m。
2.1.2 能加固不托换
当现场工程条件复杂,受线路平面线型控制,无法绕避跨河桥梁时,区间线路可采用下穿桥梁桩基,在竖向标高上躲避。由于沿海地区跨河流桥梁桩基大都为摩擦桩,区间盾构隧道下穿桩基,需对桩基受力地层进行加固处理,以增大地层与桩间的摩阻力,提高单桩承载力,同时对盾构管片作加强,可增大配筋、采用钢管片等,需经计算分析后确定。盾构隧道与桥梁桩基底部的净距不宜小于1.0m。
2.1.3 能托换不拆桥
当受线路纵断面坡度控制,区间盾构隧道竖向标高上无法躲避,与桥梁桩基冲突,为避免拆桥,影响地面道路交通,可考虑对桥梁桩基作切削(桩身素混凝土段)或托换处理。桥梁桩基托换需切实做好传力路径的转换及转换节点的构造处理。
2.1.4 最后考虑拆除桥梁复建
当绕避、加固、托换均难以实施时,最后方可考虑拆除复建。
2.1.4.1 对地下车站跨河流设置的情形,结合车站明挖施工拆除桥梁复建。施工主要步骤为:交通疏解、拆桥面、围堰、导流、施作车站围护结构、随挖随破除桩基、施作主体结构、复建桥梁、恢复地面道路交通、疏通河流等。
2.1.4.2 对区间盾构穿越桥梁的拆除,主要施工步骤为:交通疏解、拆桥面、围堰、导流、破除墩台、拔除盾构范围的桩基、桩位孔腔填充、预留盾构隧道位置并复建新桥、恢复地面道路交通、疏通河流、区间盾构穿越。
3 处理方案案例分析
3.1 单边绕避(杭州地铁2号线绕避潘水六桥)
杭州地铁2号线一期工程东南段外环南路站-朝阳村站区间,盾构隧道下穿南门江支流,考虑市心南路南延伸段道路西侧规划绿化带宽20m这一有利条件结合朝阳村站站位设置情况,线路单边绕避市心路南延伸潘水六桥。潘水六桥为钻孔灌注桩桩基,桩径ф1000mm,桩基长23m,盾构隧道由钻孔桩右侧通过。受隧道与河床底部覆土厚度以及相邻桥台基础控制,河床最低处与盾构隧道外缘底部结构净距4m,盾构隧道外缘与钻孔桩基结构净距为1.6m,如图1所示。
3.2 双边绕避(杭州地铁2号线绕避冯家河桥)
杭州地铁2号线一期工程西北段丰谭路站-古翠路站区间,盾构隧道下穿冯家河,跨冯家河桥为钻孔灌注桩基础,桩径ф1000mm、桩长40.09m、桩底高程-37.00m。根据现场工程条件,并结合古翠路站站位,线路从两侧绕避冯家河桥,盾构隧道外缘距桥梁桩基最小结构净距为3m。并将古翠站设计为梯形岛式站台车站,图2为区间隧道与冯家河桥平剖面关系图。
3.3 区间盾构下穿桥梁桩基(杭州地铁2号线下穿古荡湾河桥)
杭州地铁2号线一期工程西北段古翠路站-学院路站区间,盾构隧道下穿古荡湾河,跨古荡河桥为钻孔灌注桩基础,桩径ф800mm、桩长27.0m、桩底高程-28.4m,桩基下段为素混凝土,长13m。受场地条件、线路平面线形及线路纵断面坡度控制,线路无法绕避跨古荡河桥,区间隧道与桥梁桩基素混凝土段冲突,两者空间关系如图3、图4、图5所示。由于地面道路为城市东西向交通主干道,桥跨仅20m,桩基荷载不大,考虑到盾构机可切削素混凝土桩,为避免拆桥,减小对地面交通的影响及节约工程投资,方案采用洞内注浆加固、洞外对桥梁桩基础加固等综合措施进行处理。
3.4 结合车站明挖施工拆桥(杭州地铁2号线下穿莲花河)
丰谭路站为杭州地铁2号线一期工程的起点站,车站位于文新路与丰谭路十字交叉口,沿文新路布设于道路下方,车站站后设折返线(兼作停车线),车站总长440m,下穿莲花河。跨莲花河桥为简支钢筋混凝土桥,基础采用钻孔灌注桩,桩径ф1200mm,桩长35m,桩间净距3m。结合车站明挖法施工,方案拆桥后复建,围护结构从桩间穿过(先破除承台),基坑开挖时破除桥梁桩基。车站实施时的交通疏解、河流的围堰导流方案示意见图6。
3.5 区间穿越拆桥(杭州地铁2号线下穿南沈棣河)
杭州地铁2号线一期工程丰谭路站—古翠路站区间在益乐路附近,线路下穿南沈棣河,区间盾构隧道与既有跨南沈棣河桥的空间关系如图7。跨南沈棣河桥梁基础采用钻孔灌注桩,桩径ф1000mm,长34.4m,桩上部10m为钢筋混凝土(主筋为16根ф25mm),中部10m亦为钢筋混凝土(主筋为8根ф25mm),下部14.4m为素混凝土,桩底标高为-36m。受周边环境条件、线路平面线形、纵断面坡度限制,区间盾构隧道与桥梁桩基冲突,桩基中部段侵入隧道主体,方案设计需拆除跨河桥梁,拔除桩基,复建新桥。工程实施时可采用如下主要步骤:
3.5.1 施作围堰和导流设施对河道实施临时截流导流,围堰可兼作交通疏解道路。
3.5.2 抽干围堰间的余水,清淤,场地平整。
3.5.3 拆除桥梁的桥面、桥墩以及承台,拔除盾构范围的桩基。
3.5.4 预留盾构隧道位置,修建新桥。重建桥梁的桩基础在避开盾构位置后,利用未拔的既有桩,在既有桩的两侧新增两根桩。既有桩基与新建台帽应连接可靠,新建的台帽需考虑拔桩后造成部分桩间距增加,加强新建承台的配筋。
3.5.5 拆除围堰和导流设施,恢复河道,盾构通过。
4 结论
沿海地区城市水系发育,河流纵横交错,跨河流桥梁众多,软土遍布。城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁的问题时常遇到,通过上述工程处理措施的分析,可得出如下结论:
(1)城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁时,必须结合周边环境条件、桥梁结构型式,采取安全可靠的处理措施。
(2)沿海地区城市轨道交通线路的线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等需结合考虑跨河流桥梁的基础类型、结合型式,及地质条件等才能做出合理的施工方案。
(3)城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁时的工程处理措施的原则为能绕避不加固、能加固不托换、能托换不拆除,最后考虑拆除桥梁重建。
参考文献:
[1]铁道第二勘察设计院.杭州地铁2号线总体设计投标文件[b].成都:2006.
[2]铁道第二勘察设计院.杭州地铁2号线一期工程可行性研究报告[r].成都:2006.
研究 方法 :结合具体工程案例,对城市轨道交通地下区段穿越跨河流桥梁的处理方案,进行具体分析。
研究结果:通过方案分析,提出城市轨道交通线路穿越跨河流桥梁的工程处理原则、处理方案。
研究结论:工程处理措施需结合周边环境条件、桥梁结构形式、基础类型、线路线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等综合考虑后确定,处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
关键词:轨道交通;穿越桥梁;方案分析
随着国民 经济 的持续快速 发展 ,城市化进程不断加快,城市基础设施,特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现,从各国城市化发展的实践来看,轨道交通以其运量大、速度快、安全可靠、准点舒适的技术优势,将成为大城市公共交通的发展方向。在沿海地区如上海、南京、杭州、苏州等城市,经济实力雄厚,已经开始大规模地进行城市轨道交通的建设。
1 地形、地貌及工程地质概况
沿海地区城市为冲积相平原,地表水系发育,大小河流纵横交错,跨越河流的桥梁众多,普遍存在的软土,具有高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度、高灵敏度、弱透水性等特点,工程地质条件复杂,跨河流桥梁一般采用直径不小于800mm的钻孔灌注桩,桩身采用分段配筋,桩下段大都为素混凝土。城市轨道交通工程,地下区间隧道常用盾构法施工或明挖法施工,而地下车站可用明挖法或盖挖法施工。城市轨道交通线路地下区段,对穿越跨河流桥梁的处理成为工程的重点与难点,有时成为 影响 线路线位、站位的关键点与控制点。
2 线路地下区段穿越跨河流桥梁处理措施分析
2.1 地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则
城市跨河流桥梁是城市道路的重要节点,交通的瓶颈,城市轨道交通工程的施工,在确保使用功能及工程的可实施性的前提下,应尽可能减小对城市交通和环境的影响。线路地下区段穿越跨河流桥梁的处理原则为:能绕避不加固,能加固不托换,能托换不拆桥,最后考虑拆除桥梁复建。
2.1.1 能绕避不加固
绕避分为线路双线单侧绕避城市跨河流桥梁,线路左右线分别从桥梁两侧绕避2种情况,视现场工程环境条件确定。工程环境条件允许,应优先选择双线单侧绕避跨河流桥梁。线路绕避时,应考虑为跨河流桥梁远期按规划道路红线拓宽预留条件,区间盾构隧道与既有桥梁结构间的净距不宜小于1.0m。 当现场工程条件复杂,受线路平面线型控制,无法绕避跨河桥梁时,区间线路可采用下穿桥梁桩基,在竖向标高上躲避。由于沿海地区跨河流桥梁桩基大都为摩擦桩,区间盾构隧道下穿桩基,需对桩基受力地层进行加固处理,以增大地层与桩间的摩阻力,提高单桩承载力,同时对盾构管片作加强,可增大配筋、采用钢管片等,需经 计算 分析后确定。盾构隧道与桥梁桩基底部的净距不宜小于1.0m。
2.1.3 能托换不拆桥
当受线路纵断面坡度控制,区间盾构隧道竖向标高上无法躲避,与桥梁桩基冲突,为避免拆桥,影响地面道路交通,可考虑对桥梁桩基作切削(桩身素混凝土段)或托换处理。桥梁桩基托换需切实做好传力路径的转换及转换节点的构造处理。
2.1.4 最后考虑拆除桥梁复建
当绕避、加固、托换均难以实施时,最后方可考虑拆除复建。
2.1.4.1 对地下车站跨河流设置的情形,结合车站明挖施工拆除桥梁复建。施工主要步骤为:交通疏解、拆桥面、围堰、导流、施作车站围护结构、随挖随破除桩基、施作主体结构、复建桥梁、恢复地面道路交通、疏通河流等。3 处理方案案例分析 杭州地铁2号线一期工程东南段外环南路站-朝阳村站区间,盾构隧道下穿南门江支流,考虑市心南路南延伸段道路西侧规划绿化带宽20m这一有利条件结合朝阳村站站位设置情况,线路单边绕避市心路南延伸潘水六桥。潘水六桥为钻孔灌注桩桩基,桩径Ф1000mm,桩基长23m,盾构隧道由钻孔桩右侧通过。受隧道与河床底部覆土厚度以及相邻桥台基础控制,河床最低处与盾构隧道外缘底部结构净距4m,盾构隧道外缘与钻孔桩基结构净距为1.6m,如图1所示。
3.2 双边绕避(杭州地铁2号线绕避冯家河桥) 3.3 区间盾构下穿桥梁桩基(杭州地铁2号线下穿古荡湾河桥)
3.4 结合车站明挖施工拆桥(杭州地铁2号线下穿莲花河)
丰谭路站为杭州地铁2号线一期工程的起点站,车站位于文新路与丰谭路十字交叉口,沿文新路布设于道路下方,车站站后设折返线(兼作停车线),车站总长440m,下穿莲花河。跨莲花河桥为简支钢筋混凝土桥,基础采用钻孔灌注桩,桩径Ф1200mm,桩长35m,桩间净距3m。结合车站明挖法施工,方案拆桥后复建,围护结构从桩间穿过(先破除承台),基坑开挖时破除桥梁桩基。车站实施时的 交通 疏解、河流的围堰导流方案示意见图6。
3.5 区间穿越拆桥(杭州地铁2号线下穿南沈棣河) 3.5.1 施作围堰和导流设施对河道实施临时截流导流,围堰可兼作交通疏解道路。
3.5.2 抽干围堰间的余水,清淤,场地平整。
3.5.3 拆除桥梁的桥面、桥墩以及承台,拔除盾构范围的桩基。
3.5.4 预留盾构隧道位置,修建新桥。重建桥梁的桩基础在避开盾构位置后,利用未拔的既有桩,在既有桩的两侧新增两根桩。既有桩基与新建台帽应连接可靠,新建的台帽需考虑拔桩后造成部分桩间距增加,加强新建承台的配筋。
3.5.5 拆除围堰和导流设施,恢复河道,盾构通过。
4 结论
沿海地区城市水系发育,河流纵横交错,跨河流桥梁众多,软土遍布。城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁的 问题 时常遇到,通过上述工程处理措施的 分析 ,可得出如下结论:
(1)城市轨道交通线路下穿跨河流桥梁时,必须结合周边环境条件、桥梁结构型式,采取安全可靠的处理措施。
(2)沿海地区城市轨道交通线路的线形、纵坡、线位、站位及施工工艺等需结合考虑跨河流桥梁的基础类型、结合型式,及地质条件等才能做出合理的施工方案。
关键词:桥梁水下桩基;修补加固;湿固性环氧;混凝土;修补技术
中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0025-02
桥梁水下桩基病害维修加固施工,传统的围堰干水方法施工成本过于昂贵,不适合用于点多面广的修补,常用的湿固性环氧混凝土施工烦琐,质量难以保证且成本高。本文总结某公路桥梁水下桩基病害维修加固工程经验,提出了水下修补新技术并取得成功。
一、桥梁水下桩基病害的特点
桥梁桩基病害指桩基露筋、坑洞、砼破碎等现象,这种病害一般不大,不会即时对桩基及桥梁造成危害,但由于环境潮湿,特别是潮差变化区间、浪溅区,若不及时修补处理,病害的存在将加速钢筋的腐蚀与混凝土胀裂剥落,严重影响结构的耐久性及安全性,给桩基及整个桥梁造成极大的安全隐患。这类桥梁桩基病害的形成主要有两个方面,一是桩基施工时没有保护层或保护层很薄;二是桩基砼强度低,成桩后由于水冲刷容易脱离形成空洞。
桩基病害个体较小,一般面积约10cm×10cm,深度约5cm,基本每根桩都会出现。通过近年的桥梁检测发现,绝大部分桥梁桩基不同程度存在上述问题,是目前桥梁的一个通病。
二、桥梁水下桩基病害的传统维修施工方法
传统的桩基水下维修方法为围堰排水修补,简单的单桩钢护桶围堰修补,以上方法施工所必需的围堰、基础防渗和基坑排水往往耗费大量的时间和费用,适合病害集中在单根桩或单个墩的桩基加固。对于点多面广的桩基病害,围堰排水修补方法施工成本过于昂贵,不适合大规模铺开。近年兴起的潜水员水下作业,但一般的混凝土无法在水中与旧混凝土粘结,通常的环氧混凝土只能在干燥的环境被粘物进行粘结,假如遇水或潮湿或水下使用时,有的粘结强度急剧下降,有的甚至无法粘结。水下混凝土病害是一种普遍存在的现象,目前在国内还没有成熟的施工材料和施工工艺。
如何修补水下桩基病害,提高修补质量,简化施工工艺,降低工程费用,是一个值得研究的课题。
三、湿固性环氧混凝土修补工艺
(一)材料要求
1.湿固性环氧混凝土:本项目修补用的环氧混凝土应具备良好的湿固性能,从而保证在潮湿状态下的良好修补效果。其湿固性环氧混凝土用的胶结材料应满足表1的相关要求。
2.湿固性环氧材料界面剂:采用湿固性胶结材料作为界面剂,配方由厂方提供,其性能指标同样应满足表1的相关要求:
注:(1)以上各项指标的试件需要在水中环境制作;(2)胶体在海水环境以及潮湿环境能够完全强力固化;(3)胶体倒入水中后与水接触层不能有“白化”层出现影响胶体粘结性能;(4)钢筋:本项目设计所采用的HRB335 钢筋,必须符合国家标准(GB1499 - 1998) 的有关规定;(5)植筋胶:本项目种植钢筋的胶粘剂为A级胶,必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂或改性乙烯基酯类胶粘剂,植筋胶需满足在潮湿环境下使用的要求,其安全性检测见表2:
(二)施工工艺流程
凿除松脱混凝土植入钢筋涂抹界面剂混凝土修补设置模板拆除模板。
(三)施工要求
1.整理清理:将孔洞、蜂窝、麻面以及松动的混凝土清除,外露粗骨料,将施工面清理干净。
2.按设计要求植入钢筋。
3.涂抹湿固性环氧材料界面剂,涂刷过程必须认真仔细,要求涂层厚薄均匀,不漏刷。
4.浇注湿固性环氧混凝土,应使病害部位填充饱满,光滑,对于坑洼部位可用橡皮刮刀刮平。
5.待湿固性环氧混凝土浇注完成后,需在修补后湿固性环氧混凝土设置盖板或模盒,其目的是在修补后湿固性环氧混凝土未固化前免受水流的冲击而破坏粘结面,并保障修补面平整光滑。
6.盖板由1～2mm厚的橡胶板和0.5mm铁皮组成,在保护修补面时橡胶板需涂刷油脂,与修补面接触压固,铁皮压固在橡胶板外面,修补面固结后可取下盖片,因橡胶板涂刷油脂不会和修补面粘结,保障了修补面美观平整。
四、工程应用
1.工程概况。某公路桥梁水中桩基病害维修加固工程处理的病害主要是沿线桥梁水下桩基由于施工或水冲刷等原因,部分桩基、承台、系梁及墩柱存在较为严重的蜂窝、麻面、缺损及空洞等病害,部分病害较深钢筋外露,已经影响到结构的耐久性。
2.施工工艺。水下作业的施工工艺,若需要潜水员配合,工艺越简单效果越好。清除混凝土垃圾,将缺损部位凿毛;若最大缺损深度大于或等于5cm的病害,按要求植入锚筋,增加连接强度;结合面涂抹湿固性良好的界面剂,以利于新旧混凝土间的结合;采用湿固性环氧混凝土(上面第二种配合比砼)修补;设置保护模板,保证10小时内湿固性环氧混凝土不被水冲刷。拆除模板。以上工序都是潜水员在水下完成,砼的拌和在岸上完成。
3.施工效果。水下桩基修补完成后,经水下拍照和抽检抽芯,经检测各项指标满足设计要求。
五、结论
通过施工试验和工程的实际应用,验证了本施工方法在水下桩基修补所采用的原材料和施工工艺是科学的、有效的,施工质量是可以控制的,可以大大节约工期,减少投资,是混凝土水下病害整治的一条好途径,检测得到的成果表明经修补后的混凝土密实度满足预期的工程要求。该项技术适用于所有水工、海岸工程等结构的混凝土水下病害修补,尤其在无法或难于修筑围堰的情况下,运用该项技术更是切实可行。具有显著的经济效益,推广应用前景广阔。在对桩基病害进行处治的施工过程中,对水下病害的修补工艺积累了一定经验,为今后类似工程施工提供了借鉴。相关的施工工艺,有待于在今后相应的工程实践中不断总结、完善和提高。
参考文献
[1]祁秀林,罗彩红,邓伟男.旧桥钻孔灌注桩露筋原因分析及加固措施[J].广东公路交通,2000,(S1).
[2]王丽君,刘喜群.丹东地区桥梁病害分析及维护措施建议[J].北方交通,2006,(10).
[3]廖森荣.浅谈减少桥梁伸缩缝及其处理方法[J].广东建材,2002,(10).
[4]于志东,宋芳.公路桥梁常见病害分析与加固措施[J].黑龙江交通科技,2009,(3).
[5]和丕壮.桥梁形态与周围环境的协调[J].桥梁建设,1999,(1).
[6]梅琪,赵满,刘继林,马向荣.浅析桥梁工程质量监理[J].黑龙江交通科技,1999,(4).
[7]李瑞奇.桥梁工程应用预应力混凝土发展新动向[J].交通科技,2003,(3).
[摘要] 本文浅谈工程设计中，正确地分析桥梁结构体系转换的影响，并制定安全的、合理的、可行的设计方案至关重要。本文总结了托换结构的设计要点及施工基本要求，提出了托换设计、施工的重点、难点问题，并就其关键技术环节进行分析论证，
[关键词]结构设计 墩柱与基础 隧道
1 问题的提出
1．1新建与既有市政设施的冲突，提出了托换结
构的课题
随着该城市近多年来城市建设的突飞猛进，城区内桥梁、隧道等构筑物分布日渐增多，新建工程在优化道路总体线型的过程中，车行道宽度范围内往往碰到既有市政设施(如墩柱、桩基)的障碍，严重影响了工程技术标准的选用，若迁就避让，势必对行车安全留下隐患。因此，若能采用特殊的下部结构，使其移离原来的位置，仍能继续承托既有市政设施的结构，并维持安全运营，同时又满足新建市政设施的交通功能及相应的技术标准，这样的结构即称为托换结构。
1.2简述
东西线隧道平面见图2。由于该处高架桥众多，桥墩密集，两条分离的东、西线隧道的车行道与多个桥墩发生冲突，对工程的可实施性造成了严重影响。
图1平面示意
从图1、图2可见，若进行桥墩基础托换，可大大提高隧道技术标准，改善行车条件。
图2 东西线隧道平面示图
线路与桥墩冲突情况如下：西线隧道一敞开段与16轴桥墩冲突；东线隧道一敞开段与17、K17、E5轴桥墩冲突；地面道路一与15轴桥墩冲突；暗埋段与ZR22轴桥墩冲突；本工程需要改造托换的桥墩共计6个。
2 托换结构设计
2．1托换结构分类
1．移柱法
将阻碍隧道行车的墩柱及桩基转移至通行空间以外。新旧体系交接点为上部结构箱梁的横梁与托换结构的横梁，见I 5、I 6、E 5的构造图(图5)。
图5 15，16及E5墩构造示意
2．移桩法
将阻碍隧道行车的桩基及承台转移至通行空间以外。新旧体系交接点为下部结构桩基承台与托换结构的承台，见K17、ZR22构造图(图6)。
2．2托换结构特点
1．运营状态
无论是施工前、施工中及施工后，既有桥梁均处在交通运营中，既要保证交通安全，又要减少由于运营给新建托换交接处结构带来的不利影响(主要是混凝土初凝)。
图3K17墩及ZR22墩构造示意
2．受力变形状态
既有桥梁的恒载(自重及沉降效应)及部分活载(温度效应)的内力变形已产生，托换结构是在其基础上进行体系转换。
3．新旧体系的附加差异沉降
一是新旧体系的支撑点形态发生变化，如原来的柱底为不动点，现在变成托换梁(高架横梁或承台地梁)的跨问点，会产生挠度。
二是原来的基础沉降量已大部分完成(建成运营5年)，而新建基础可能发生新的沉降(包括桩身弹性压缩及桩底沉渣压缩)。
2．3托换设计重点
托换结构设计一般有两种形式：主动托换与被动托换，见表l。
托换形式
受力方式 主动托换 被动托换
顶升力 有 无
顶升移位 一般有 无
表1托换形式与顶升力／顶升位移关系
1主动与被动托换工法的选择
主动与被动托换的区别在于是否预先对既有结构施加外部作用力并使其产生变形，使既有结构基本能够以接近原来的状态继续承载，对于基本上以托换下部结构为主的，应该优先考虑主动托换法，避免工后沉降对结构产生不良的后果。
2．顶升与切柱(桩)顺序的选择
根据既有结构的上下部结构连接方式的确定，墩梁固接时应先切柱(桩)再顶升，连续梁支座墩时应先顶升再切柱(桩)，简支梁可不作限制要求。
3．顶升量的控制
当上部结构为静定结构时，顶升至补偿新结构的压缩变形量；当上部结构为超静定结构且作用在托换结构的跨间，还应顶升至使其产生一定的向上预拱量，以补偿汽车作用的下挠效应。
4．按施工步骤对既有桥梁进行各阶段、各工况的计算。按计算过程确定施工顺序，尤其是需要细化体系转换中的旧结构卸载与新结构承载的分步、分段实现过程。
5．对施工过程的关键环节提出控制参数，以指导施工控制。
6．对施工监控提出结构变形结果监测的预测值、临界值，确保桥梁安全。
2.4托换结构受力分析
1．计算模型尽可能真实地模拟各施工阶段，分工况进行计算。
2．荷载类型：永久荷载、可变荷载一汽车、温度、沉降、弹性压缩及土压力。
3．荷载组合：按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载组合设计。
4．临时墩顶升控制原则：以顶升量控制为主，采用顶升力和顶升量双控。
2．5计算内容
1．托换墩对应的一联上部结构计算。
2．托换梁、柱、桩的验算。
3．新旧砼界面的承载力验算。
4．临时支承点的局部承压验算。
5．临时墩、临时墩基础的承载力验算。
6．原墩梁固接节点切除后对旧结构的影响程度计算
15、16为连续弯梁的中间固接墩，按设计要求托换，需切除箱梁底与柱顶连接，由于径向约束的解除，对弯梁的受力状况会产生影响，采用MIDAS软件进行受力分析，结果表明，满足规范要求。
由MIDAS V6．软件计算，该联两个独柱固接中墩在经过切除墩柱放松径向约束后，继而再进行墩梁(横梁)固接过程中的最大径向水平位移，托换前分别为：3.13mm、1.21mm，托换后分别为：3.83、1.68mm，施工实测位移均小于理论值。
图5托换前后15，16墩结构模型
3 施工技术要求
以设计成果指导施工组织方案，根据计算工况，明确规定施工顺序，包括托换墩柱的顺序：顶升、切割的顺序，桩基封桩、切桩(柱)的顺序等等。
1．做好地质调查
场区岩溶、地下水丰富，溶洞和土洞发育，是桩基结构设计与施工的不利因素。根据不同桩径，每桩施作1～2个钻孔，查明桩底持力层状况。为了控制桩底沉渣压缩对上部结构的影响，对每根新桩进行钻孑L抽j芷：法检测，以检验桩底沉渣厚度。
2．加强保护既有结构安全
对周边场地实施注浆预加固，提高土体密实度，减少对周围地面道路及桥墩基础的不利影响；较大的桩基承台基坑采用了旋喷桩止水；基础托换施工前，先实施北环高速路天然基础周边的双层旋喷桩止水帷幕，以保护桥梁基础的稳定。
3．严格控制新建基础沉降
托换桩基将产生由荷载应力、桩身压缩、桩底沉渣压缩这三部分组成的沉降，采用了提高桩基混凝土(C30)强度及弹性模量、适当加大桩身断面(减少地基应力)、加强检测(每桩钻孑L抽芯、控制沉渣)等技术措施加以控制。
4．既有上部结构的顶升
以顶升力与位移量双控，均匀布点、分级顶升、限制速率、动态设计；分析临时支墩可能引起的沉降，提出预顶升高度要求。
5．既有桥梁的交通管制
为保证新旧混凝土粘结强度，应避免混凝土浇注后初凝时扰动，对桥上的交通进行暂时封闭或者限速管制；对于千斤顶顶升、旧墩柱切割、预应力束张拉等施工阶段，也应限制交通，以便施工监控的实施。
6．界面处理
(1)为保证新旧砼结构共同协调作用，新旧砼界面均要求燥面保洁处理；
(2)将旧砼表面凿毛，以露出粗骨料为原则；
(3)凿毛后应清理表面，去除砼碎块、浮屑，并用清水洗净，在新加结构砼浇筑前刷界面处理剂；
(4)在新旧砼界面预埋巾20mm的注浆小导管，进行二次压浆。
7．桩基的预顶与封桩
(1)对托换体系为达到主动托换目的而采用预顶措施；
(2)预顶的目的：消除托换新桩变形对托换体系的不利影响，防止托换新桩桩顶沉降，检验托换梁托换体系的承载能力；
(3)预顶方法：施工时在托换新桩顶托换梁下预留一空隙，高约70em，放人千斤顶，实现桩、梁间可以控制的作用力；
(4)分批分级加载，保持10s持荷，等结构稳定后方可加下一级荷载。经计算，被托换桩基的上抬量不能大于lrmn，大于此值应立即停止加载。在加载过程中同时应严格监测托换梁裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度增加大于0．1mm时，停止加载；
(5)预顶时严格控制千斤顶的顶升力和托换梁两端的位移，各千斤顶顶升力达到控制值而梁端位移未达到位移范围值以内，或梁端位移值已达到控制值而顶升力未达到控制值时，应立即通知设计单位，以便对设计参数进行调整；
(6)在托换大梁底面对应桩头处预留钢筋，待预顶完成后，在保持预顶力稳定不变的情况下，将桩、梁钢筋接好，浇筑微膨胀混凝土封桩。
8．被托换桩截桩
(1)预顶完成后，全面观测沉降变形，待变形稳定后进行截桩，截桩过程中，加强对被托换桩的沉降监测，通过同步调节千斤顶，使桩的沉降在允许范围内；
(2)截桩前应做好各项应急措施，要求在截桩过程中尽可能减小对被托换桩的振动。
9．施工监测
(1)基准测量：施工前必须对所有既有桥梁上下部结构有关的构件进行原基准状态的测量；
(2)在基坑开挖和桩基托换过程中，要加强对自身上部结构、周边桥梁的桩基、地表沉陷和地下管线的监测；
(3)在千斤顶发挥作用和截桩过程中，应加强对被托换桩的沉降和托换梁变形开展监测，监测频率为2次／d；
(4)应对托换桩临近的桩(桥墩)和上部结构进行监测；
(5)监测项目警戒值：桥梁桩基的沉降量控制在10mm内；钢箱梁、砼箱梁的沉降控制在理论计算值的80％内；根据《该地区建筑基坑支护技术规定》中安全等级为一级(最高级)的要求，管线沉降量或水平变位不超过30mm，每天发展不得超过5mm。
10．施工方案审查
设计人员要参与施工组织方案的审查，确保施工单位正确理解设计意图，共同研究施工方案中的工序安排、工时、设备、人员的配备、尤其是施工中的实时调控、应急预案的策划与保证措施。确保施工方案可行、效果可靠。
4 总结
随着城市地下空间的开发利用的日益发展，托换既有构筑物的需求也日益增多。
基础托换的关键是：资料摸查、方案合理、循序渐进、注重细节。
经过紧张工作，本工程所需的6个墩柱、桩基结构托换完成施工，施工过程均严格按照设计文件要求的施工步骤及技术措施实施，几条隧道均建成通车。
1风险控制体系的建立根据风险控制的基本原则及风险发生本质[6],本文作者将风险控制体系分为风险识别、风险评价、风险应对及风险监控4个阶段,其核心在于研究工程风险发生的规律及风险控制技术.通过控制体系的实施,选择最有效的施工关键技术,主动、有目的地处理风险,从而以最合理的方式达到最终的控制目的.浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工风险控制方案,如图1所示.
1?1风险识别风险识别是风险控制的基础,只有准确识别出工程的风险诱因,才能为后期的风险控制提供可靠的处置对象.因此在地铁邻近既有桥梁施工前首先应对工程自身及周边环境进行资料收集,在此基础上分析判断出风险的来源.以既有桥梁结构为关注重点,通过对地层状况、施工工法、支护及辅助工法等的分析,可以得到既有桥梁可能会出现的风险,如图2所示.图2隧道施工过程中既有桥梁可能出现的风险Fig.2Potentialriskofexistingbridgeintunnelconstruction
1?2风险评估为制定合理的地铁施工时邻近既有桥梁的控制标准,并提出有效的加固预案,在隧道施工前应根据桩基承载力、既有结构现状和既有结构的重要程度对既有桥梁的影响,将穿越工程中既有桥梁桩基的风险划分为A~D,4个等级,见图3.
1?3风险应对1)主动防护技术.对于具体的浅埋暗挖隧道穿越既有桥梁工程,通常可采用不同的施工方案完成.事实上不同施工方案各有利弊,从保护既有桥梁的安全要求出发,以减小施工对既有桥梁的影响为主要控制目标,可对施工方法进行优化分析,对每个施工步序,根据已产生的内力和变形及控制要求,适当地采用施工主动防护,控制既有桥梁的变形.主动防护方法的选择应同时考虑技术难度和经济环境效益状况,在满足要求的情况下,尽可能实现施工对既有桥梁造成的附加影响最小,以保证最佳的安全状态.同时还应考虑到辅助施工措施的应用情况,通过附加影响预测值与既有桥梁控制标准的对比,寻求最为合理的技术方案和措施.当附加影响能够满足控制要求时,应适当考虑辅助措施的技术难度和经济代价;反之,则应同时考虑既有结构加固和辅助施工措施的加强.2)施工过程控制.过程控制流程见图4.图4中S为每个步序的沉降值、P为与S相对应的控制标准值,i为施工步数,n为总的施工步数.每个施工过程均是由各施工步序组合而成,而施工过程中各环节既有独立性,又有关联性.施工过程控制分为3部分:①根据过程控制原理[7-10],通过预测施工过程,优化施工方案,将环境控制目标合理分配至各个施工阶段;②当采用常规方法不能满足控制标准要求时,需要采用辅助工法进行控制.常见的辅助工法有:超前注浆、施做隔离桩、既有结构抬升等;③按照阶段性控制目标,对每个施工步序进行阶段性环境风险控制.最终实现环境风险控制目标.
2工程实例分析
2?1工程概况北京地铁6号线一期工程新建花园桥站,主于西三环花园桥主跨下方,沿玲珑路和车公庄西路方向跨路口东西向设置.花园桥(图5)西侧为玲珑路,东侧为车公庄西路,为地面道路,南北向为高架的三环主路.车站主体与道路关系如图6所示.根据场地条件及工期安排,车站穿越既有桥梁段采用PBA(洞桩法)法施工,暗挖段结构剖面图如图7所示.
2?2风险识别
2?2?1桥梁现状调查穿越施工前,对桥梁现状进行了工前检测评估,检测结果如下?1)上部结构.轴⑥~轴⑨梁体混凝土表面无破损、无露筋,梁外表面未见裂缝.2)下部结构.桥梁墩柱混凝土表面无破损、无露筋,墩柱外表面未见裂缝;桥梁墩柱上部盖梁有水迹,且水迹位置在预留洞口处.3)支座.支座表面无破损、无开裂,支座外观未见脱空,个别支座固定螺栓松动.4)安全等级评定.依据《城市桥梁养护技术规范》(CJJ99-2003),该桥桩安全状态评定等级为B级,属于良好状态,应进行日常保养和小修.5)检测结论.检测结果表明花园桥在隧道下穿施工前整体情况基本完好,除局部表面缺陷外,总体完好,目前结构处于安全使用状态.
2?2.2空间位置关系暗挖隧道与既有桥桩空间位置关系不同,桩基受到相应的施工影响程度也不同.对隧道与桩基空间位置关系分区进行研究,得到桩基影响分区图,如图8所示.其中D为隧道洞径.根据暗挖隧道与花园桥空间位置关系,穿越区轴⑦、轴⑧上各桩基(见图7)的影响区间划分为:1号桩基,位于Ⅰ级影响区;2号桩基,位于Ⅱ级影响区,偏于Ⅰ级影响区;3号桩基,位于Ⅲ级影响区,偏于Ⅳ级影响区;4号桩基,位于Ⅳ级影响区.可看出1号及2号桩基风险很大,但由于3号、4号桩基受影响较小,使轴⑦、轴⑧出现较大不均匀差异沉降的风险大大增加.
2?3风险评估
2?3?1风险等级划分为制定合理的地铁施工时邻近既有桥梁的控制标准,并提出有效的加固预案,在隧道施工前应根据桩基承载力影响等级、既有结构现状、既有结构的重要程度对既有桥梁的影响进行风险等级的划分,将穿越工程中既有桥梁桩基的风险等级划分为A、B、C、D,4个等级,各桥桩风险等级如表1所示.
2?3?2控制标准的制定依据既有桥梁检测结论,桥梁安全评估方提出桥梁允许的变形值为:①承台竖向不均匀沉降控制值<5mm;②纵桥向基础平移(含倾斜)≤4mm;③横桥向基础平移(含倾斜)≤4mm.
2?险应对为了分析设计施工方案是否满足桥梁变形的控制标准,以便对其进行必要的优化调整,采用FLAC3D对施工过程进行三维模拟,分析PBA施工下地表及桩基位移的变化.计算模型如图9所示,计算结果见图及表从图10及表2可以看出:①车站中线上方地表沉降稳定在40mm?②由于桩基的存在,地层变形在桩基处受到阻碍,造成了地表沉降出现突变,桩基后方土体沉降较小?③桩基最大沉降达到13?8mm,超过了控制值,需要采取辅助措施减小车站施工对既有桩基的影响.根据以上模拟分析可知,如不采取辅助措施施工,将无法满足桩基安全控制标准.考虑现场条件,采取隔离法对既有桥梁实施主动防护.隔离法主动防护施工措施包括:地面深孔注浆;取消桥桩段前后5m范围内的6号导洞,围护桩兼做隔离桩,配筋加强且直接嵌入卵石层;近1号桥桩侧上导洞中部增设临时仰拱.对隔离法主动防护施工过程进行数值模拟分析,数值模拟模型见图11,地表沉降槽如图12所示,各施工步序下桩基沉降值见表3.由图12和表3可以看出:1)地表沉降值最大为25mm,由于地层注浆加固及隔离桩的存在,当1、3导洞开挖后,右侧地表沉降基本没有变化,左侧地表变形大于右侧地表变形,桩基后方土体沉降较小.2)通过桩周地层加固及隔离桩施作,既有桥桩沉降控制效果明显,最终沉降值为3?5mm,符合既有桥梁安全控制要求,可采取隔离法防护措施进行实际 施工.3)根据过程控制原理,对各施工步序控制值进行分配,各施工步序累积沉降值如表3所示.
2?5现场实测结果分析2011年2月,各导洞穿越桥梁基本上完成,此时,各项监测数据均处于正常状态,无明显异常,其中墩柱沉降累计最大值为-1?06mm,墩柱水平位移累计最大值为0?60mm,墩柱倾斜累计最大值为0?37‰,墩柱应变累计最大值为-62?0με.由实测结果可以看出,施工风险得到控制,保证了工程的安全和顺利进行.各测点布置见图13,各项变化历时曲线如图14~图17所示,其中CJ代表沉降、SP代表水平位移、QX代表倾斜、YL代表应力.
海沽道规划为城市主干路，规划道路红线宽50m。本次工程范围为外环南路～东文南路，总长度约10．3km。沿线需跨越现状河道4处，新建4座桥梁跨越，分别为外环河中桥、洪泥河中桥、幸福河中桥、卫津河中桥。由于规划地铁1号线线位与海沽道主线重合，受地铁盾构影响的有洪泥河中桥、幸福河中桥、卫津河中桥3座桥梁。因此桥梁下部结构设计中应充分考虑与轨道交通1号线之间的相对关系，满足地铁盾构施工过程中要求的最小安全距离；同时对桥梁桩基采取有效的防护措施，在施工过程中进行必要的施工监测，以保障本工程的安全实施和使用。本文以洪泥河中桥为例，介绍海沽道工程受地铁盾构影响下桥梁下部结构设计及防护措施。
2水文地质情况
洪泥河全长25．8km，设计流量50m3／s，为区管二级河道，六级航道，性质为排水，规划上河口宽度为50m、下河口宽度为25m。现状洪泥河上河口宽度为45m、下河口宽度为25m、两侧放坡各10m；堤岸为土质边坡，边坡系数为1∶2．5。河底高程为－2．7m，堤顶标高为3．2～3．6m，洪泥河常水位为1．4m，洪水位为2．5m。根据区域地质资料和勘察，本工程所在场地为第四系全新统（Q4）海相、陆相及海陆交互沉积地层。从上而下地层呈层状分布，按成因分为8层，按力学性质可进一步分成15个亚层。该区域主要由杂填土、素填土、粘土、淤泥质土、粉质粘土、粉土组成，各层土水平方向上总体分布稳定，从上而下土质渐好。本工程特殊性岩土主要为人工填土及淤泥质土，填土土质松散，淤泥质土土质软对桥梁桩基施工有一定影响。
3地铁与海沽道线位相对位置关系及安全要求
3．1位置关系
海沽道道路红线宽50m，线位与洪泥河河道斜交，角度为17°。1号线地铁线位分为左右双线，在洪泥河处线位间距为14．8m，每条线位地铁盾构区间宽为6．2m，地铁盾构区间净距为8．6m，地铁盾构顶埋深标高为－9～－15m之间。洪泥河中桥处地铁与海沽道平面位置关系详见图1。
3．2地铁盾构安全距离要求
地铁1号线盾构隧道与跨河桥梁桩基相距较近，二者之间安全间距要求以及附近土层是否需要加固与施工工序有很大关系。为了尽量减小本工程拟建桥梁与地铁1号线之间的相互影响确保工程实施的可行性，经与地铁1号线设计单位多次沟通，由地铁1号线设计单位对地铁盾构施工与桥梁桩基施工之间的安全距离提出具体要求。
（1）桩基先于盾构隧道施工（方案Ⅰ）：①在此工况下，桥梁桩基础外边缘距离盾构结构外边缘的距离不得小于1．5m，隧道穿越时，周边土体不需要加固；但桩基设计应考虑桩侧摩阻局部损失。②为了保证桥梁桩基达到其设计强度，桥梁承台及桩基施工完成至盾构侧穿桩基的时间间隔应至少保证1个月。
（2）盾构隧道先于桩基施工（方案Ⅱ）。当盾构区间先行推进，桩基后施工，此种工况对区间隧道影响较大，桥梁桩基外边缘至盾构结构外边缘的最小距离不得小于4m，且周边土体需要加固。方案Ⅰ对本工程桩基影响最小；方案Ⅱ对本工程桩基影响非常大，由于安全距离要求大，周边土体需要加固，直接导致桥梁工程桩基不能实施。由于地铁规划1号线线位与海沽道线位已定，不能调整。最终经各方面沟通协调确定桥梁工程按先于地铁盾构施工进行设计和施工，即满足方案Ⅰ中的要求即可。
4桥梁下部结构设计
4．1桥梁下部结构设计方案的确定
洪泥河中桥桥梁中心桩号为K2＋946．274，位于直线上，斜交角度为17°，采用分离式双幅桥，左幅桥宽为25．5m，右幅桥宽为23．5m，跨径为3×25m，梁高1．40m，结构形式采用预应力混凝土简支变连续小箱梁结构。桥梁下部结构的设计为了尽量减少对河道的影响，减少阻水效果，通常采用排架墩。由于地铁盾构的影响，与桩位有冲突，此桥不能采用排架墩，需特殊设计。经设计计算，采用较大跨径盖梁，盖梁下设双柱墩，墩底设承台及桩基，桩基之间预留地铁盾构空间，可以确保与地铁盾构之间安全距离大于1．5m的要求，以此保证后期地铁施工的安全性。地铁盾构间距内桩基1．5m，地铁盾构外侧桩基1．2m，立柱采用1．8m的圆柱墩，以减少河流阻力。由于桥位与河道斜交角度较大为17°，立柱间距较大为19．425m／cos17°＝20．313m，导致盖梁截面较大，盖梁梁高2．5m，顺桥向宽度为2．0m，普通的钢筋混凝土结构已经不能满足计算要求，需要采用预应力混凝土结构进行设计。
4．2桥梁下部结构设计的特殊性及处理方法
由于地铁盾构的影响，通过下部结构特殊设计，可满足桩基边缘距盾构边缘距离大于1．5m安全距离的要求；但地铁盾构施工过程中对周围土体产生扰动，引起土体水平位移和竖向位移以及桩基受力及变形发生变化，仍有可能对桥梁桩基造成影响，因此设计及施工中采取以下措施：
（1）设计中不考虑盾构施工影响区域内土的桩侧正摩阻力，对桩长进行加长设计。
（2）设计中在位于地铁上下行之间的桥梁桩基盾构施工影响区域以上采用钢护筒进行防护，该钢护筒不拔出，作为永久性结构使用。
（3）根据地质报告本场地埋深约10．00m以上主要为欠固结软土，软土在自重及其它外荷载作用下将产生固结沉降，对桩侧产生负摩阻力。设计中在验算桩基承载力时，要充分考虑桩侧负摩阻力的影响。
（4）场地分布人工填土及淤泥质软土，填土土质松散，淤泥质土土质软，钻孔灌注桩桩身穿越填土及淤泥质软土时，须注意孔壁坍塌及缩颈现象，可采取埋设护筒、合理调配泥浆比重等措施。
（5）钻孔灌注桩桩身穿越厚层粉土、粉砂时，因钻进速度慢，钻孔施工时间长，易产生塌孔、桩身夹泥等不良现象，施工时应采取调节泥浆比重、成孔后加强清孔等措施防止塌孔、桩身夹泥等不良现象发生，确保成桩质量。
（6）在施工过程中，尚应进行必要的施工监测。检查施工引起的地表沉降是否超过允许范围，决定是否需要采取保护措施，并为确定经济、合理的保护措施提供依据，对桥梁的沉降及倾斜变形应进行相应的实时的监测。一旦发现实测位移超过警戒值应立即对桩周土体进行注浆加固。
（7）盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行，桩基施工结束后，应对桩身完整性进行检测，在盾构顶进结束后，应重新对地铁上下行之间的桩基完整性进行检测，在检测结果满足规范要求后，方可施工承台。
5盾构施工注意事项
（1）合理安排盾构推进顺序。盾构施工至少应在桩基施工完成一个月后进行，先掘进左线，后掘进右线，为了减少对土的扰动，左右线盾构始发时间间隔为一个月。
（2）桥区段穿越前做好准备工作。在盾构到达桥区段30m界限前，检查刀具磨损量，有磨损立即更换滚刀；确保管片防水和拼装质量；选用质量优良的盾尾油脂。
（3）合理安排施工工序，安排专人负责掘进出土与管片拼装等主要工序，尽量缩短测量、管片、渣土车等待时间，提高运输效率，维持作业面连续施工，加快管片拼装作业，减少对周边土体的影响。
（4）控制施工进度，严格控制盾构纠偏量，稳步前进。增加刀盘转速，降低盾构推进速度，控制油缸推进力，减小盾构推进过程中对周边土体的剪切挤压作用，及时有效的纠正推进偏差。
（5）同步注浆。严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时填充建筑空隙，减少施工过程中的土体变形，同步注浆量增加到建筑空隙的200％～250％左右。
（6）二次注浆。为减少同步注浆液早期强度低、隧道受侧向分力影响大、效果不佳等问题，在管片出盾尾5环后，需要进行二次注浆。浆液为瞬凝性好、具有较高的早期强度的双液浆。注浆量根据变形监测情况确定。
（7）根据施工进程和监测结果，及时调整同步注浆和二次注浆的配合比。
6结束语
【关键词】基础沉降；桥梁结构；沉降控制；桩基础
0 引言
桥梁基础分为桩基础和沉井基础，其中桩基础具有较好的承载能力，结构稳定性好，是桥梁建设中应用最多的基础形式。比较常见的桩基础形式有预制管桩、冲孔桩和人工挖孔桩等，由于桩基础的承载力和稳定性较好，采用桩基础的桥梁结构的总体沉降比较容易控制，但容易生局部桩身稳定性不足造成的局部不均匀沉降，影响整个桥梁结构的正常使用。
沉井基础能够适应较厚的覆盖土层，带动周围大范围的土体共同承担上部荷载，但其在使用阶段能够满足沉降要求，还需要进一步的研究。
1 桥梁基础沉降对桥梁结构的影响
1.1 计算模型的建立
以某桥梁的加宽处理为例，在桥梁的两侧加设T型梁，在拓宽部分和原来部分的连接方式为固定连接，将两者作为一个整体共同的参与受力，中间不设置沉降缝和伸缩缝，这样就必须考虑新旧地基不均匀沉降对桥梁结构的影响，这里假设拓宽后沉降差为5mm，从而对桥梁上部结构进行力学分析。计算简图中将桥梁下部结构看做可以转动的铰接点，这是因为跨径方向有足够的横隔板，在行车道板上也设置了加强钢筋作为连接保证，所以翼缘板的连接是刚性的，T型梁在使用和施工过程中又会遇到一定的摩阻力，横向受到牵制作用，所以翼缘的末端看作为水平拉杆，不考虑竖向约束的影响。计算简图如图1：
1.2 结构力学分析
根据经典结构力学可以将上图结构作为一个两次超静定来计算，在多余未知力和支座位移的共同作用下，根据力学的位移互等定理建立方程如下
根据计算结果可以知道当桥梁不均匀沉降差为5mm时，翼缘板会产生47.9kN・M的弯矩，将结构自重和活荷载组合在一起，就能得到行车道板上的最大负弯矩。
1.3 数值分析确定桥梁结构中配筋情况
通过数值分析软件对结构进行验算分析，通过计算结果可知，裂缝宽度符合规范要求，说明经过加固处理后，配筋情况能够满足桥梁结构的正常使用，确定截面配筋情况如下表所示：
2 桥梁基础沉降控制方法分析
减少桥梁基础沉降的方法一般是进行地基加固，桥梁基础建设中经常遇到淤泥和淤泥质土、充填土、杂填土等，这些都需要进行地基的加固处理，从而提高土体的压缩性和承载力，减少地基不均匀沉降，常见的地基处理加固方法有换土垫层法、挤密压实法、排水固结法、搅拌桩法以及灌浆胶结法等。
2.1 换土垫层法
这种方式是将基础下面承载能力不符合要求的土体取出，然后换填为压缩性较好的混凝土，能够处理中小桥的地基沉降问题。换填土能够有效提高地基承载能力，将软弱土层调整到下卧层位置，减少软弱土的附加应力，从而随着深度的增加提高容许承载力。换填的混凝土能够显著的减少基础沉降量，并且由于混凝土挤压下部软弱土，能够使得软弱土中的水分有效排出，加快土体的强度增加速度。
换填混凝土要具有足够的厚度和宽度，满足设计和经济要求，以抵抗土体的剪切和挤压变形，换填厚度可以通过工程实用简化计算法或地基变形计算确定，换填宽度的计算根据当地的经验值确定。
2.2 桥梁桩基础的沉降控制
桩基础的类型不同，施工工艺和沉降控制的方式也不同，这里重点介绍几种常见的桩基础沉降控制方法。
混凝土预制桩，预制桩的强度等级要满足设计等级要求，起吊、运输和沉桩混凝土强度要达到一定的要求，检验钢筋骨架和偏差要在一定的范围内，保持桩身表面平整、密实。打桩过程中，桩的标高和贯入度、节点处理等要符合要求，桩的倾斜偏差不能大于倾斜角正切值的15%。
混凝土灌注桩采用的混凝土和材料要符合规范要求，保证成孔质量，实际浇筑时混凝土用量要稍大于计算体积，浇筑完成后桩顶标高、钢筋骨架标高以及浮浆的处理都要符合施工规范。挖孔桩的中心线和桩中心线要重合，轴线偏差控制在20mm以内，护壁混凝土和护壁直径要符合要求。钢筋骨架的搭接、焊接接头长度和错开距离要付设计规范要求，焊点要严密、坚固，不能出现过多的漏焊点。
钢管桩要具有出厂合格证和试验报告，在地下水侵蚀地区使用时要做好防腐处理，接头处的焊缝误差要符合要求，按照接头总数的20%进行超声波检查，探伤检查的不能少于3个接头。
2.3 桥梁沉井基础沉降控制
沉井工程中的钢筋、混凝土、模板、砌砖等要符合相关施工规范的要求，保证混凝土的抗压强度和抗渗等级符合设计规定，下放到设计高度时检查基底情况，确认无误后进行封底。当沉井出现裂缝时要及时查明原因，进行处理，保证沉井的外壁无杂物，砖石砌筑的沉井要在外壁上涂抹一层水泥砂浆。
3 结论
桥梁基础沉降会对桥梁结构产生很大的影响，短时间内不是很明显，但经过一定的过程后会在上部结构中产生较大附加弯矩和附加应力，从而影响桥梁的正常使用，严重时发生垮塌，基础沉降是桥梁损坏的重要原因之一。
通过对基础产生沉降的桥梁结构进行加固处理，并根据计算确定桥梁弯矩和受力情况，在上部结构中增加加固钢筋，能够有效的处理结构变形问题，阻止桥梁出现过大裂缝，延长桥梁的使用寿命和耐久性。
基础沉降的处理方法可以采用换填的方式将软土取走，改换为刚性基础，采用桩基础时要严格确保设计和施工都满足相应规范，形成良好的复合地基，加固地基，从而减少基础的沉降。沉井基础能够代替原有地基参与受力，对处理基础沉降也具有较好的效果，但施工相对麻烦。
【参考文献】
[1]赵明华，徐学燕.基础工程[M].北京：高等教育出版社，2003.
[2]彭振斌.地基处理工程设计计算与施工[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.
[3]陈国兴，金永彬，宰金眠.高层建筑桩基础沉降分析与优化设计方法研究[J].南京建筑工程学院学报，2000，52（1）：1-9.
[4]张松岩.秦沈客运专线桥梁桩基工后沉降计算方法探讨[D].西南交通大学，2005.
