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橋梁淺基病害整治一例

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橋梁淺基病害整治一例 

1. 前言
近幾年來,雖著經濟的發展,以及國家加大對基礎建設的投資,作為主要建筑材料,河砂的需求量增加,致使河流附近的居民無限制挖砂。導致河床面不斷下切,造成鐵路橋梁基礎埋深下降,從而形成淺基,危及鐵路行車安全。特別是在遭遇特大洪水時,很短的時間內就會造成巨大的損失,且不宜發現險情。2001年8月初東萊線K34+879橋和藍煙線某橋、2002年6月隴海線灞河橋就因基礎埋深較淺,洪水沖刷造成橋墩傾斜,沖走部分梁體,中斷行車數月,造成巨大損失。橋梁形成淺基后,為保障行車安全,汛期還需派員24小時監護。因此,為保障鐵路運輸安全,對淺基橋梁要及時進行防護。

2. 淺基病害的整治
對于橋梁淺基,常規的防護方法是:a.分散集中水流,減小水流動能;b. 河床鋪砌片石,提高河床的抗沖刷能力;c. 在下游設置攔砂壩,減小水流落差,降低流速;d.延伸基礎,增加埋深。針對淺基不同的形成原因,可以采取不同的措施。對于有的河流可以同時采取多種措施,但在河道中施工都具有不易開挖基坑的難點,特別是下游垂裙,埋深淺就易沖毀,較深時施工困難,經費超支,以至大大超過設計預算。旋噴樁作為一種新的施工工藝和新的施工方法,在淺基防護應用中有著顯著的優點。
旋噴樁是將帶有特殊噴嘴的注漿管置于設計深度,使用高壓噴射流使固化漿液(水泥漿)與土體混合,若在噴漿的同時,噴嘴以一定的速度旋轉、提升,則形成水泥土圓柱形樁體,一般稱為旋噴樁。在淺基防護中,a.淺基橋梁一般同時還具有承載力不足等問題,旋噴樁可以延伸基礎埋深,即沿橋基外側均勻布置旋噴樁,樁與樁相連,形成沉井帷幕,新形成沉井與原基礎連接,共同受力,提高原地基承載力;b.作為下游垂裙,根據需要的垂裙寬度、深度,確定旋噴樁的排數、間距和長度;c.旋噴樁可以作為下游攔砂壩,使橋墩附近河床不再下切 。

3. 工程實例
3.1工程概況
東萊線K41+184橋建于1959年,系單線15孔16m鋼筋混凝土P型梁;橋上線路直線平坡。該橋橋墩為圓形,75號漿砌料石;基礎為直徑5.2m的混凝土圓形沉井,沉井高度均為5m,原設計沉井底置于下部風化巖層面,在施工過程中,由于涌砂嚴重,在距巖層約1.0m處停止下沉,未能置于巖石上。河道常年有水,雨季及上游水庫放水時水量較大,水質無污染。因下游不斷挖砂,0號臺到7號墩之間的河床面每年約下降約1.0m,1--7號的沉井頂均已露出河床面約1.5米,局部沖刷深度約2.5米,接近沉井底;列車通過時,橋墩晃動嚴重,橫向振幅超限,限速行使。

3.2防護方案
經有關單位充分論證,決定對該橋采用平面防護和立體防護相結合的方法;對位于河道中的1—7號墩采用旋噴樁帷幕,擴大基礎底面積,增加基礎埋深,提高地基承載力;下游距橋墩55m處設置攔砂壩,壩體采用旋噴樁,使壩前河床面有適當的提高,且使基礎埋深不再下降。

3.2.1 基礎加固延伸
在沉井基礎周圍施工兩排計62根旋噴樁,樁端穿透下臥層并進入巖石風化層,內圈樁部分樁體支撐沉井基礎;樁長按土層的實際厚度而定,樁端置于風化巖石。沉井基礎上部和墩身用鋼筋混凝土包箍補強,使樁與沉井基礎連結為一體,形成共同受力的新基礎。
旋噴樁灌注后在沉井周圍形成一新沉井并與原沉井聯結為一體,提高了基礎的承載面積;用鋼筋混凝土對沉井及墩身進行包打,增加基礎和橋墩的斷面尺寸,提高了橋墩的剛度。

3.2.2 攔砂壩防護

為了防止橋梁附近的河砂流失,在距橋墩下游50m處修建攔砂壩;禁止河流下游挖砂難度比較大,但阻止在橋梁附近挖砂相對容易,特別是橋梁上下游200m內禁止挖砂鐵路法已有明確規定,因此修建攔砂壩可以有效保證橋墩基礎有一定的埋深。
攔砂壩軸線與橋中心線平行,距沉井基礎邊55米。下部采用旋噴樁,上部采用漿砌片石夾片石混凝土,上、下部分中間采用φ22牽釘連接,壩頂標高與沉井頂標高基本相同。壩兩端沿河岸方向設置護岸,護岸方向與河岸方向一致。
旋噴樁設計樁徑110cm,設計樁距90cm,設計排距90 cm;共布置四排,下游一排樁頂距河床面3.0m,因基巖層面起伏不一,樁長施工前無法確定,各樁的樁長以鉆機鉆入風化巖層后的實際長度為設計長度。為加強樁底與巖層的連接,樁底復噴50cm,即鉆頭下到底后按設計提升速度再次旋噴提升。3.2.3 攔砂壩設計計算

計算以洪水過后攔砂壩下游沖刷深度至風化巖層為依據,即攔砂壩上游為飽和砂土,有水壓力和土壓力;下游為臨空面,無水壓力和土壓力;壩底置于風化巖層,壩體無相對移動,可按重力式擋墻計算,不計浮力對壩體的作用。具體計算過程略。

4. 工程質量和效果

該工程竣工后不久,墩頂橫向振幅大幅度降低,符合規范要求,該橋取消了慢行。后又經歷兩個汛期,壩前也產生了一定的淤積,經受住了洪水考驗,達到預期的效果。

5. 結束語

橋梁淺基是影響汛期行車安全的重大設備病害,對淺基病害應結合實際情況,選擇有效的整治方法;旋噴樁作為一種比較成熟的施工技術,對橋梁墩臺淺基防護具有工期短、造價低、質量可靠等優點。特別是在常年有水河流中,基坑開挖困難,其它方法施工困難,顯示出其他處理方法無可替代的優越性。 

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