淺談鐵路淺基橋梁加固措施及整治方法
2015-06-30
一、既有橋現(xiàn)狀及病害情況
我段管內(nèi)隴海線下行K1405+629、雙線K1471+802、上下行K1508+177、下行K1539+084和上行K1539+088、下行K1710+691七座橋梁由于墩臺基礎(chǔ)埋深不足，逐年受洪水沖刷、沖淘嚴重，造成河床下切，沖淘橋梁墩臺基礎(chǔ)，承臺及樁基外露，成為淺基橋梁。我段已于2011年對以上橋梁橋墩基礎(chǔ)進行了防護加固。
隴海線雙線K1471+802、下行K1539+084和上行K1539+088三座橋梁跨越渭河，其中下行K1539+084為1953年修建并投入運營，雙線K1471+802、上行K1539+088為寶蘭二線修建，2002年投入運營。橋址河床地質(zhì)在3米深度范圍為土夾石，3-6米范圍為細砂泥，6-14米范圍為紅色砂礫巖。
隴海線下行K1539+084和上行K1539+088橋梁為重力式墩臺、擴大基礎(chǔ)，下行K1539+084和上行K1539+088為單線并行橋梁，下行橋梁位于渭河上游，上行橋梁位于渭河下游，兩橋相距23米。下行K1539+084橋梁0-15號墩臺擴大基礎(chǔ)淺基已進行平面鋪砌防護，由于洪水沖刷，造成河床下切、沖淘基礎(chǔ)、原有鋪砌破損，局部沖毀，需補強防護加固；雙線K1471+802橋梁為重力式墩臺、樁基基礎(chǔ)。橋梁7號、10號、11號橋墩由于洪水沖刷，造成河床下切，河道泥石流不斷碰撞、沖刷，導致橋墩樁基礎(chǔ)外露，需對橋墩基礎(chǔ)進行防護加固。
二、病害原因分析
由于渭河水位高差大，引起河道變遷；隨著洪水沖刷的累積，以及近年來工程建設(shè)引起河道內(nèi)大范圍過度采砂，造成橋址河道原有河床面降低，河道坡度加大，水流速度加快，嚴重沖刷橋梁墩臺基礎(chǔ)。
三、整治方案
?。ㄒ唬\基橋梁加固目標
淺基橋梁加固后須滿足列車運營安全的要求、墩臺結(jié)構(gòu)耐久性的要求，可有效降低河流對墩臺地基的沖刷，為鐵路線路重載提供重要保證。
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施工時間選擇在汛期前進行，這時水位較低，基坑開挖后抽水量小，土夾石坡面穩(wěn)定性較好。每一施工地點配備挖掘機2臺、混凝土攪拌機3臺、混凝土振搗器3臺、抽水設(shè)備6套、混凝土材料運輸機械3臺。
施工前在橋址上游30-50米處開挖、改移河道，設(shè)置圍堰高3-4米、寬3米。根據(jù)渭河水文資料，設(shè)置圍堰時將水流集中引至施工地點長度三分之一的橋孔（三孔），排水能夠滿足汛期前排洪要求，確保能夠抵御一般洪水沖擊。
?。ㄈ┚唧w實施
1.隴海線K1471+802（16-32.0預(yù)應(yīng)力混凝土T形）淺基橋梁加固措施
在橋下游55米處第3-10孔之間增設(shè)攔泥壩200米。攔泥壩頂部標高低于位于主河道的8號橋墩承臺頂面1.7米，使攔泥壩形成的淤積能夠保護到承臺下部近1米范圍的位置。為防止河流沖刷下切，在攔泥壩下游主河道5-7孔之間增設(shè)片石鉛絲籠保護攔泥壩基礎(chǔ)，片石鉛絲籠長100米，寬20米，厚1.5米。（如圖1所示）
采用鋼筋混凝土圍堰對7號、10號、11號橋墩外露樁基礎(chǔ)進行包裹加固。加固先用C20鋼筋混凝土砌筑圍堰，中間夯填砂夾石，圍堰底部及頂部采用混凝土進行封閉，使其與原承臺、樁基礎(chǔ)緊密聯(lián)接成整體，提高抗洪水沖刷與泥石流碰撞的性能。加固后回填承臺外側(cè)土至原有高度。（如圖2所示）
2.隴海線下行K1539+084（15-15.8普通鋼筋混凝土π形）和上行K1539+088（16-16預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T形）淺基橋梁加固措施
修補下行橋上游11號橋墩-15號橋臺之間原有漿砌片石鋪砌；在上行橋下游60米處第6-15孔之間增設(shè)攔泥壩100米；在下行橋原有鋪砌下游及上行橋攔泥壩下游新增片石混凝土鋪砌寬10米；在下行橋鋪砌上、下游及上行橋鋪砌下游增設(shè)垂裙一道，上行橋垂裙下游增設(shè)片石鉛絲籠保護垂裙基礎(chǔ)，片石鉛絲籠長100米，寬10米，厚1.5米。（如圖3、4所示）
四、施工方法及要求
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1.攔泥壩基坑開挖
基坑開挖最大深度5米，開挖時邊坡放坡坡度不小于1.0。地下水要隨挖隨抽，保證開挖層干燥，增強邊坡穩(wěn)定性。
2.垂裙基坑開挖
垂裙基坑開挖最大深度2米，開挖斷面寬1米，根據(jù)地質(zhì)穩(wěn)定情況，采用邊坡支頂方案，減少開挖回填量。
3.墩臺周圍基坑開挖
施工中開挖既有墩臺周圍土石方，在保證施工空間的情況下盡可能減小對原河床或護坡的破壞；在土石方開挖時采取防護措施，保證結(jié)構(gòu)的安全；加固完畢后應(yīng)分層回填夯實開挖出的土石方，恢復河床及護坡原狀。
?。ǘ╀伷?、垂裙施工
由于河床隨地形不同，低洼處淤泥較軟，鋪砌、垂裙施工均采用片石混凝土，垂裙寬1.5米，深2米。在河床鋪砌前，首先要對淤泥進行換填，挖除淤泥，回填砂夾石并分層夯填，保證鋪砌基層堅硬，避免下沉開裂。
1.選用片石石料要求堅硬、密實、堅固耐久，質(zhì)地適當細致、色澤均勻，無裂紋、無夾層且未被燒過，具有高抗凍性能，抗壓強度不低于30Mpa，厚度不小于150mm。
2.片石混凝土所用片石使用前必須清洗干凈，埋放石塊的數(shù)量不宜混凝土體積的25%；片石埋放均勻，不得傾倒成堆。
3.片石之間應(yīng)留有空隙，凈距不小于100mm，距結(jié)構(gòu)側(cè)面、頂面及模板的凈距不小于150mm。 4.強化混凝土振搗，確保混凝土與石料之間緊密結(jié)合。
5.投料過程中要有專人進行現(xiàn)場指揮和質(zhì)量控制，混凝土自由傾落高度超過2米的要采用滑道進行澆筑，確保片石混凝土澆筑質(zhì)量。
6.外露部分片石混凝土要求澆水覆蓋養(yǎng)護不少于7天。
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鋼筋采用HRB335，按設(shè)計圖進行普通鋼筋綁扎。若鋼筋需要焊接，應(yīng)采用單面焊，焊縫搭接長度不小于鋼筋公稱直徑的20倍，接頭位置應(yīng)相互錯開。在同一截面內(nèi)，接頭數(shù)不超過鋼筋總數(shù)的四分之一。
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橋墩外露樁基礎(chǔ)包裹加固采用C20混凝土，機械攪拌。混凝土原材料配合比必須經(jīng)檢驗合格并由有相應(yīng)資質(zhì)的建設(shè)工程質(zhì)量檢測機構(gòu)出具檢驗合格報告后方可使用。水泥采用收縮性小、耐磨性強、抗凍性能好的普通硅酸鹽水泥。
1.施工用模板、支架應(yīng)滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求，模板接縫應(yīng)嚴密，不得漏漿。
2.混凝土澆筑時，腳手架、工作臺等不得與模板、支架聯(lián)接，支撐應(yīng)支于穩(wěn)固的地基上。
3.混凝土澆筑時，應(yīng)隨時檢查模板、鋼筋的位置和保護層的厚度。
4.混凝土澆筑時，應(yīng)在整個截面內(nèi)均勻進行連續(xù)灌注。分層灌注時必須做好施工接茬處理，預(yù)埋筍石，保證上下層混凝土連結(jié)良好。
5.混凝土灌注中應(yīng)分層振搗，振搗時不得提升模板，并避免碰觸模板、鋼筋。
6.澆筑混凝土期間要求不間斷抽水，保證混凝土基坑底不積水，直至混凝土初凝后方可停止抽水。
?。ㄎ澹┢U絲籠鋪設(shè)
為了防止攔泥壩及垂裙基底被洪水掏空，在攔泥壩及垂裙下游主河道內(nèi)增設(shè)片石鉛絲籠。鉛絲籠采用φ3鍍鋅鉛絲編制，每個鉛絲籠尺寸長2.0米，寬1.0米，高0.75米，鋪設(shè)兩層。這樣既保證了攔泥壩的安全與穩(wěn)定，又利用片石鉛絲籠自由沉降不失整體性的特點，能夠較長時間的保持其使用功能。鉛絲籠鋪設(shè)過程中要求相互做好連接，形成整體。
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1.攔泥壩施工完畢，對上下游基坑進行分層回填夯實，恢復原有河床面并保護攔泥壩基礎(chǔ)避免直接沖刷。
2.橋墩鋼筋混凝土圍堰加固制作完成后，回填橋墩周圍土至原有高度。
五、施工中的安全注意事項
?。ㄒ唬┦┕C械及用電安全
1.工地施工機械必須由經(jīng)培訓合格的專職操作手進行操作，嚴禁其他人員擅自動用機械。挖掘機作業(yè)中與其他施工人員應(yīng)保持一定的安全距離。
2.施工工地用電線路必須經(jīng)培訓合格的電工進行操作，電源必須設(shè)保險，嚴禁電線亂拉濫用。電源線及用電設(shè)備必須狀態(tài)良好，照明設(shè)施必須架設(shè)穩(wěn)固，并設(shè)有防水防震設(shè)施。
（二）施工臨時設(shè)施與材料安全
施工中搭設(shè)的臨時帳篷、機械、材料應(yīng)設(shè)置于地勢較高的安全地帶，防止夜晚河道突發(fā)洪水被沖走。施工期間工地負責人每天掌握施工地段上游地區(qū)天氣預(yù)報情況，遇有降雨信息時，施工期間要求有專人負責洪水防護，一旦遇有洪水下泄立即通知現(xiàn)場施工人員撤離。
（三）基礎(chǔ)施工安全
橋墩基礎(chǔ)開挖完成后要加強監(jiān)測，盡快進行鋼筋混凝土灌注，并要隨灌注隨夯填，恢復橋墩基礎(chǔ)穩(wěn)定性。
河道防洪工程不確定性因素多，為加快施工進度，攔泥壩、橋墩的基底部分施工時要晝夜不停的抽水，混凝土要晝夜不停的盡快施工完畢，防止洪水倒灌影響施工質(zhì)量與進度。
六、結(jié)束語
我段管內(nèi)隴海線淺基橋梁基礎(chǔ)加固工程于2011年5月30日完成。近兩年降雨量為前年降雨量2倍，經(jīng)過汛期洪水的沖刷檢驗證明，綜合采用橋墩樁基礎(chǔ)包裹加固、攔泥壩輔之片石鉛絲籠形成橋墩周圍淤積及片石混凝土鋪砌相結(jié)合的加固措施，保護了淺基橋梁基礎(chǔ)免受沖，有效阻止了河道下切造成的墩臺基礎(chǔ)外露，確保了橋梁墩臺基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，為橋梁防大汛抗大洪奠定了堅實的基礎(chǔ)。
