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桥梁浅基病害整治一例
2011-09-22 来源:现代鲁班网
1. 前言

    近几年来,虽着经济的发展,以及国家加大对基础建设的投资,作为主要建筑材料,河砂的需求量增加,致使河流附近的居民无限制挖砂。导致河床面不断下切,造成铁路桥梁基础埋深下降,从而形成浅基,危及铁路行车安全。特别是在遭遇特大洪水时,很短的时间内就会造成巨大的损失,且不宜发现险情。2001年8月初东莱线K34+879桥和蓝烟线某桥、2002年6月陇海线灞河桥就因基础埋深较浅,洪水冲刷造成桥墩倾斜,冲走部分梁体,中断行车数月,造成巨大损失。桥梁形成浅基后,为保障行车安全,汛期还需派员24小时监护。因此,为保障铁路运输安全,对浅基桥梁要及时进行防护。

    2. 浅基病害的整治

    对于桥梁浅基,常规的防护方法是:a.分散集中水流,减小水流动能;b. 河床铺砌片石,提高河床的抗冲刷能力;c. 在下游设置拦砂坝,减小水流落差,降低流速;d.延伸基础,增加埋深。针对浅基不同的形成原因,可以采取不同的措施。对于有的河流可以同时采取多种措施,但在河道中施工都具有不易开挖基坑的难点,特别是下游垂裙,埋深浅就易冲毁,较深时施工困难,经费超支,以至大大超过设计预算。旋喷桩作为一种新的施工工艺和新的施工方法,在浅基防护应用中有着显著的优点。

    旋喷桩是将带有特殊喷嘴的注浆管置于设计深度,使用高压喷射流使固化浆液(水泥浆)与土体混合,若在喷浆的同时,喷嘴以一定的速度旋转、提升,则形成水泥土圆柱形桩体,一般称为旋喷桩。在浅基防护中,a.浅基桥梁一般同时还具有承载力不足等问题,旋喷桩可以延伸基础埋深,即沿桥基外侧均匀布置旋喷桩,桩与桩相连,形成沉井帷幕,新形成沉井与原基础连接,共同受力,提高原地基承载力;b.作为下游垂裙,根据需要的垂裙宽度、深度,确定旋喷桩的排数、间距和长度;c.旋喷桩可以作为下游拦砂坝,使桥墩附近河床不再下切 。

    3. 工程实例

    3.1工程概况

    东莱线K41+184桥建于1959年,系单线15孔16m钢筋混凝土P型梁;桥上线路直线平坡。该桥桥墩为圆形,75号浆砌料石;基础为直径5.2m的混凝土圆形沉井,沉井高度均为5m,原设计沉井底置于下部风化岩层面,在施工过程中,由于涌砂严重,在距岩层约1.0m处停止下沉,未能置于岩石上。河道常年有水,雨季及上游水库放水时水量较大,水质无污染。因下游不断挖砂,0号台到7号墩之间的河床面每年约下降约1.0m,1--7号的沉井顶均已露出河床面约1.5米,局部冲刷深度约2.5米,接近沉井底;列车通过时,桥墩晃动严重,横向振幅超限,限速行使。

    3.2防护方案

    经有关单位充分论证,决定对该桥采用平面防护和立体防护相结合的方法;对位于河道中的1—7号墩采用旋喷桩帷幕,扩大基础底面积,增加基础埋深,提高地基承载力;下游距桥墩55m处设置拦砂坝,坝体采用旋喷桩,使坝前河床面有适当的提高,且使基础埋深不再下降。

    3.2.1 基础加固延伸

    在沉井基础周围施工两排计62根旋喷桩,桩端穿透下卧层并进入岩石风化层,内圈桩部分桩体支撑沉井基础;桩长按土层的实际厚度而定,桩端置于风化岩石。沉井基础上部和墩身用钢筋混凝土包箍补强,使桩与沉井基础连结为一体,形成共同受力的新基础。

    旋喷桩灌注后在沉井周围形成一新沉井并与原沉井联结为一体,提高了基础的承载面积;用钢筋混凝土对沉井及墩身进行包打,增加基础和桥墩的断面尺寸,提高了桥墩的刚度。

    3.2.2 拦砂坝防护

    为了防止桥梁附近的河砂流失,在距桥墩下游50m处修建拦砂坝;禁止河流下游挖砂难度比较大,但阻止在桥梁附近挖砂相对容易,特别是桥梁上下游200m内禁止挖砂铁路法已有明确规定,因此修建拦砂坝可以有效保证桥墩基础有一定的埋深。

    拦砂坝轴线与桥中心线平行,距沉井基础边55米。下部采用旋喷桩,上部采用浆砌片石夹片石混凝土,上、下部分中间采用φ22牵钉连接,坝顶标高与沉井顶标高基本相同。坝两端沿河岸方向设置护岸,护岸方向与河岸方向一致。

    旋喷桩设计桩径110cm,设计桩距90cm,设计排距90 cm;共布置四排,下游一排桩顶距河床面3.0m,因基岩层面起伏不一,桩长施工前无法确定,各桩的桩长以钻机钻入风化岩层后的实际长度为设计长度。为加强桩底与岩层的连接,桩底复喷50cm,即钻头下到底后按设计提升速度再次旋喷提升。3.2.3 拦砂坝设计计算

    计算以洪水过后拦砂坝下游冲刷深度至风化岩层为依据,即拦砂坝上游为饱和砂土,有水压力和土压力;下游为临空面,无水压力和土压力;坝底置于风化岩层,坝体无相对移动,可按重力式挡墙计算,不计浮力对坝体的作用。具体计算过程略。

    4. 工程质量和效果

    该工程竣工后不久,墩顶横向振幅大幅度降低,符合规范要求,该桥取消了慢行。后又经历两个汛期,坝前也产生了一定的淤积,经受住了洪水考验,达到预期的效果。

    5. 结束语

    桥梁浅基是影响汛期行车安全的重大设备病害,对浅基病害应结合实际情况,选择有效的整治方法;旋喷桩作为一种比较成熟的施工技术,对桥梁墩台浅基防护具有工期短、造价低、质量可靠等优点。特别是在常年有水河流中,基坑开挖困难,其它方法施工困难,显示出其他处理方法无可替代的优越性。 
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