1、工程概況
既有鐵路水柏線新寨2號大橋，中心里程為K67+875。建于1998年，2010年4月發(fā)現(xiàn)7號、8號墩墩頂有下沉和偏移等病害問題，且有繼續(xù)發(fā)展趨勢，需及時進行加固處理。
橋位所在地地形起伏較大，橋墩位于陡坡半腰處，雖地表、地下水不發(fā)育，但橋墩發(fā)生病害時，當(dāng)?shù)卣幱谟昙?，基礎(chǔ)易受雨水影響。
2、橋墩下沉和偏移原因分析及加固思路
查閱了橋梁的竣工資料，得知場地表層土質(zhì)為3～7m粉質(zhì)黏土，其下為細圓礫土，樁端持力層為微風(fēng)化灰?guī)r。原橋在進行7號、8號兩個墩的挖孔樁施工時，發(fā)生過大小不同的5次坍方，顯示工程地質(zhì)情況較差。結(jié)合以往資料及現(xiàn)場的具體狀況經(jīng)綜合分析認(rèn)定橋墩下沉和偏移原因為：地基土疏松，土體存在裂隙，地表水沿裂隙浸入土中，導(dǎo)致地基失穩(wěn)，土體產(chǎn)生側(cè)向塑性流動，推動樁基帶動墩身產(chǎn)生滑動及傾斜。
因水柏線運營繁忙，中斷運營造成的經(jīng)濟損失及社會影響很大，故對于本工程加固的指導(dǎo)思路是：在保持鐵路運營不受影響的情況下，采取科學(xué)合理、經(jīng)濟有效、便于施工的加固方案。
3、基礎(chǔ)加固方案的選定
按照上述的加固指導(dǎo)思路，在充分考慮現(xiàn)場地形地質(zhì)情況，施工工藝等各種影響因素的基礎(chǔ)上制定了多種處理方案，經(jīng)專家論證，最終決定采用下述方案進行基礎(chǔ)加固：
在線路運營期間對7號、8號墩采用豎向和斜向鉆孔注漿整治施工。在盡量不擾動原地基土的同時加固地基，通過注漿固結(jié)樁間及周邊土體，提高土體密實度和承載力。注漿加固范圍為承臺周邊10m以內(nèi)，注漿孔間距為 2.0m，注漿孔距承臺邊緣2.0m，采取斜向鉆孔注漿加固樁間土體。鉆孔采用跟管干鉆，孔位為梅花型交錯布置，鉆孔深度至挖孔樁底。使用C20水泥砂漿注漿加固，注漿壓力為粉質(zhì)黏土范圍：1～1.5MPa；細圓礫土范圍：1.5～2.0MPa；均以終壓控制。鉆孔注漿孔位布置如圖1所示。
4、施工技術(shù)及措施
4.1測量放線、布孔、鉆孔定位
施工時根據(jù)孔位平面布置圖進行布孔鉆眼，孔位間距2.0m, 梅花型交錯布置。由于在運營線下施工，不僅要達到設(shè)計要求的施工效果和質(zhì)量要求，而且得確保既有設(shè)備和行車的安全，施工時要避開既有的水溝、護坡、樁基、地下管線、電線等設(shè)施。實際施工時以不影響既有設(shè)置和行車安全為原則適當(dāng)調(diào)整孔位，孔位一般在0.5～1.0m內(nèi)調(diào)整。
為了避免斜孔鉆孔時鉆穿挖孔樁基礎(chǔ)，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成破壞，布孔前對現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物尺寸及位置、地面高程等進行了詳細的勘測，然后結(jié)合竣工圖所標(biāo)識的地下各結(jié)構(gòu)物尺寸及位置，建立了CAD模型，通過模型選擇及驗證最佳布孔位置、鉆孔傾角。施工時嚴(yán)格按斜孔的設(shè)計位置、傾角布眼及鉆孔，并在施工中隨時量測。以上措施確保了在施工未出現(xiàn)鉆孔機械觸碰樁基的現(xiàn)象。
4.2鉆孔
使用潛孔鉆機及錨索鉆機成孔，跟管干鉆。鉆機安裝必須平穩(wěn)、牢固，斜孔鉆孔時要經(jīng)常校對，確保鉆孔按設(shè)計角度鉆進，誤差控制在規(guī)定要求范圍。鉆孔過程中做好各種記錄，記錄好巖層基本概況及跟管跟進深度等。
鉆孔直徑為89mm，跟管為φ75mm鋼管，在管底部打花眼，以便漿液向四周擴散。鉆至設(shè)計孔深后，拔出鉆桿，立即把φ75mm跟管埋入，檢查合格后進行孔口封塞，采用水泥砂漿進行孔口封塞并在孔口設(shè)置止?jié){塞，封口深度一般為2～2.5m，待封孔水泥砂漿達到一定強度后實施注漿。
4.3注漿
注漿所用的每批水泥，均要符合有關(guān)的
材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并附有生產(chǎn)廠商的質(zhì)量證明書。每批材料入庫前均按規(guī)定進行檢查驗收，且不存放過久，做到先進庫先用，受潮結(jié)塊變質(zhì)的不得使用，出廠超過3個月的水泥禁止使用。砂子的級配要滿足要求。
水泥砂漿攪拌均勻，漿液在使用前過濾。采用自下而上全孔注漿法。注漿進程要連續(xù)不間斷。若因故間斷或停止注漿，盡快處理恢復(fù)。注漿時現(xiàn)場記錄好實際注漿量，注漿量出現(xiàn)與設(shè)計較大出入時及時通知有關(guān)單位處理。
注漿施工過程中嚴(yán)密監(jiān)測地表變形情況和橋墩觀測點空間位置的變化情況以及線路幾何尺寸變化情況，如有異常要及時處理。
注漿終孔壓力：注漿壓力為粉質(zhì)黏土范圍：1～1.5MPa；細圓礫土范圍：1.5～2.0MPa；均以終壓控制。達到終壓注漿即完成。
注漿孔封孔：全孔注漿完成后，采用一定的壓力和濃漿注漿封孔，待初凝幾天后，再對鉆孔上部空余部分壓入濃漿進行回填。
注漿按先注外排孔，后注內(nèi)排孔的順序進行，內(nèi)外排注漿時間隔時間大于24小時。在外排注漿形成固結(jié)墻體后再進行內(nèi)排孔注漿可避免漿體外溢，提高注漿效果
4.4施工時特殊情況的處理
在施工注漿過程中，出現(xiàn)地表冒漿、鄰孔串漿及注漿中斷等特殊情況，采用如下的處理措施：
地表冒漿：在進行7號墩左側(cè)外排直孔注漿過程中發(fā)現(xiàn)地面冒漿，發(fā)現(xiàn)地表冒漿現(xiàn)象后立即降低壓力，即在無壓狀態(tài)下（保持漿液流動）注漿。并認(rèn)真觀察冒漿情況，同時封堵冒漿點，防止?jié){液大量漏失。但還是冒漿不止，于是采用“注—停—注—停”的間歇注漿方式進行處理。并在每次停注前對冒漿點進行認(rèn)真封堵，防止?jié){材漏失，保證漏漿通道或裂隙中充滿漿液，也達到預(yù)期的效果。
鄰孔串漿：在注漿過程中多次出現(xiàn)相鄰孔串漿，現(xiàn)場采用了注漿孔和串漿孔同時施灌，或用膠塞將串漿孔封堵，待注漿孔結(jié)束注漿后再對串漿孔進行掃孔施灌的措施。
注漿中斷：正常情況下注漿進程不允許中斷，必須保持連續(xù)不間斷地進行。施工中雖然出現(xiàn)一次因注漿機故障而中斷注漿的事件，發(fā)事件發(fā)生后啟動了應(yīng)急預(yù)案，立即調(diào)換了備用注漿機，所以這次中斷注漿沒有對施工質(zhì)量及進度造成影響。
5、橋墩傾斜監(jiān)控量測及分析
為了分析及監(jiān)測橋墩注漿整治過程中以及整治后橋墩的穩(wěn)定性，及獲取數(shù)據(jù)以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。在橋墩頂帽四個面各貼一片反光貼，然后建立坐標(biāo)系，采用全站儀觀測坐標(biāo)、標(biāo)高，通過坐標(biāo)、標(biāo)高數(shù)值的變化來分析判斷施工過程橋墩的穩(wěn)定性。除了在施工前及施工過程中進行監(jiān)測外，還在注漿完成后，持續(xù)進行了30天的跟蹤監(jiān)測。在施工期間每天監(jiān)測一次，其余時段則是3天監(jiān)測一次。全程監(jiān)測結(jié)果如圖2所示。
從圖2可知，尚未進行注漿施工前，沉降及傾斜仍在繼續(xù)，但其速率較小，在注漿加固前期，沉降及傾斜速率均明顯加大，但較為均勻。是因為鉆孔對土體產(chǎn)生了擾動，在一定程度上破壞了土體的平衡，且前期往土體注入的尚未固結(jié)漿液，減少的土體的摩阻力，加劇了土體塑性流動而引起的，在此階段，為減少對土體的擾動，盡量減少每次施工的鉆孔注漿數(shù)量，且把施工時間間隔適加大。施工后期，隨著注入的漿液逐漸固結(jié)土體，沉降量及傾斜量趨緩，此時在施工安排上為一次同時安排多處鉆孔注漿。
在注漿完后一個月內(nèi)，持續(xù)對橋墩進行監(jiān)測，結(jié)果表明，橋墩不再產(chǎn)生明顯的沉降及傾斜，證明采取的鉆孔注漿措施是有效的。
6、注漿效果檢測
施工完成28天后，在壓漿孔側(cè)面進行鉆芯取樣檢測，結(jié)果顯示鉆取的芯樣連續(xù)完整，土體之間的空隙被漿體填充飽滿，芯樣強度滿足設(shè)計要求，再一次證明采用鉆孔注漿進行軟基土體加固補強的方案是可行的，達到了預(yù)期效果。
7、結(jié)束語
地基加固選擇的處理方法要合理有效，并精心進行施工管理，否則容易擾動原有地基，加大病害程度。施工時做好量測監(jiān)控，并對量測結(jié)果及時反應(yīng)，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。另外施工時針對可能出現(xiàn)的各類影響因素，作好應(yīng)急預(yù)案，出現(xiàn)問題時能及時處理，確保萬無一失。
