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

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   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)。
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