樁基托換監(jiān)測技術(shù)在成都西環(huán)鐵路橋中的應(yīng)用

姚全德，榮亞兵

（中鐵電氣化勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300250）

1 工程概況

成綿樂機(jī)場路隧道（明挖施工）下穿三環(huán)路與既有成都西環(huán)聯(lián)絡(luò)線路橋（單線橋，設(shè)計(jì)荷載：中活載）主跨邊墩干擾，需進(jìn)行托換處理。既有鐵路橋跨越三環(huán)路，主跨為20.5＋33.1＋20.5m預(yù)應(yīng)力Y型連續(xù)剛構(gòu)。需托換的橋墩為連續(xù)剛構(gòu)邊跨橋墩，該墩一側(cè)為20.5＋33.1＋20.5m預(yù)應(yīng)力Y型連續(xù)剛構(gòu)的邊跨，一側(cè)為20m簡支T梁，既有橋墩為雙柱式墩，基礎(chǔ)為明挖雙層基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下4m深度范圍采用加固基礎(chǔ)。梁板底部與機(jī)場路輔道地面凈空6.24m。托換梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，為保證托換梁底與隧道拱頂有一定的距離，托換梁將既有橋墩包住，位置在既有明挖基礎(chǔ)以上，托換樁采用4根Φ1.5m的鉆孔樁。

設(shè)計(jì)采用主動(dòng)托換的方式，將托換梁和托換樁做成剛性固結(jié)體，托換梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為24m（長）×5.7m（寬）×3.0m（高），托換樁采用4根Φ1.5m的鉆孔樁，托換樁樁底置于基巖內(nèi)。托換樁樁頂設(shè)置樁帽，尺寸為5.7m（長）×3.0m（寬）×3.0m（高）。隧道主體圍護(hù)采用2.4m間距鉆孔灌注樁，橋墩處設(shè)置臨時(shí)鋼支架。施工斷面圖如圖1所示。

圖1 施工斷面圖

2 監(jiān)測對象及警戒值

橋面、托換梁、托換樁與被托換柱，共同組成了樁基托換監(jiān)測的內(nèi)容。考慮到監(jiān)測目的和托換設(shè)計(jì)要求，確定監(jiān)測的主要對象見表1［1－3］。

表1 監(jiān)測對象

3 布點(diǎn)情況

3.1 被托換樁沉降

監(jiān)測點(diǎn)分布：52＃左墩的豎向沉降：在距離托換大梁頂部1m處的截面上縱橫向各設(shè)2個(gè)測點(diǎn)，通過植入鋼筋，引出觀測點(diǎn)的辦法進(jìn)行觀測，共布監(jiān)測點(diǎn)4個(gè)，詳見圖2。52＃左墩與52＃右墩一致，共布監(jiān)測點(diǎn)8個(gè)。

圖2 橋墩沉降測點(diǎn)分布圖

3.2 位移監(jiān)測

由于現(xiàn)場限制，在52＃橋墩頂部梁上布設(shè)3個(gè)監(jiān)測點(diǎn)：TS2、TS3、TS6，如圖3。

圖3 橋墩位移測點(diǎn)分布圖

3.3 托換大梁的應(yīng)力、應(yīng)變

監(jiān)測點(diǎn)分布：托換大梁的L／8、L／4、L／2、5L／8、3L／4截面處均設(shè)置測點(diǎn)，共5個(gè)截面，每一個(gè)截面處的上、下側(cè)面分別均勻分布2個(gè)應(yīng)變片，其中L／4截面位于橋墩旁新澆注混凝土內(nèi)，故上表面不再設(shè)觀測點(diǎn)。具體位置如圖4。由于托換大梁出現(xiàn)裂縫，在裂縫處加1組應(yīng)變計(jì)，內(nèi)置應(yīng)變計(jì)共埋設(shè)6個(gè)，施工澆筑完成僅有2個(gè)可以使用。

3.4 被托換柱的應(yīng)力

監(jiān)測點(diǎn)分布：在托換梁以上被托換柱上選取斷面，將該截面處的混凝土鑿開，漏出主筋，安裝應(yīng)變計(jì)，以測定截面局部應(yīng)力狀態(tài)，1根樁2個(gè)測點(diǎn)。具體位置如圖5。

圖4 托換大梁應(yīng)力、應(yīng)變測點(diǎn)分布圖

圖5 被托換柱的應(yīng)力測點(diǎn)分布圖

3.5 托換梁與被托換柱節(jié)點(diǎn)的相對滑移

監(jiān)測點(diǎn)分布：托換大梁與被托換柱間埋設(shè)位移計(jì)，每個(gè)橋墩4個(gè)測點(diǎn)，總共布監(jiān)測點(diǎn)8個(gè)。具體位置如圖6。

圖6 托換梁與被托換柱節(jié)點(diǎn)相對滑移測點(diǎn)分布圖

4 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析［4］

4.1 52＃橋墩沉降監(jiān)測

52＃橋墩樁基托換前后監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。樁基托換從2011年12月22日開始動(dòng)工，2011年12月29日結(jié)束?？紤]到前期沉降較大和后期卸千斤頂后會(huì)有沉降，在樁基托換期間共進(jìn)行了5次頂升，最大頂升量D5為15.09cm。監(jiān)測從動(dòng)工前3天開始實(shí)施，到2012年1月5日結(jié)束。具體監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖7～8。

表2 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖7 沉降監(jiān)測時(shí)態(tài)曲線圖（D1～D4）

圖8 沉降監(jiān)測時(shí)態(tài)曲線圖（D5～D8）

從表2數(shù)據(jù)看出左右橋墩的數(shù)據(jù)并不均勻，52＃左橋墩監(jiān)測數(shù)據(jù)小，右橋墩監(jiān)測數(shù)據(jù)大。這是由于頂升過程中千斤頂力不同，這種情況容易使橋產(chǎn)生傾斜。建議以后施工中密切注意橋墩的差異沉降量，同時(shí)關(guān)注橋墩的位移觀測，以便及時(shí)采取有效措施。

4.2 位移觀測

位移監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3所示。

表3 位移監(jiān)測數(shù)據(jù)

從表3可以看出樁基托換前后位移變化量較 小，在允許的范圍之內(nèi)。位移變化量主要為前期基坑開挖影響，建設(shè)單位及時(shí)采取了注漿措施。托換完成后到基坑回填位移變化量很小，橋梁穩(wěn)定。

4.3 52＃橋墩滑移監(jiān)測

滑移監(jiān)測僅在樁基托換期間進(jìn)行，具體監(jiān)測見表4，監(jiān)測結(jié)果如圖9。

從監(jiān)測值隨時(shí)間變化的曲線可以看出數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)跳動(dòng)，其原因?yàn)槭苁┕み^程中的影響，位移計(jì)受到震，動(dòng)數(shù)據(jù)在小范圍跳動(dòng)?？梢哉J(rèn)定在樁基托換過程中沒有出現(xiàn)相對滑移。

表4 相對滑移監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖9 監(jiān)測值與時(shí)間曲線

4.4 應(yīng)變監(jiān)測

應(yīng)變監(jiān)測采用內(nèi)置應(yīng)變計(jì)和表面應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測在樁基托換期間進(jìn)行，具體見表5，監(jiān)測結(jié)果如圖10～14。

表5 應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)

圖10 應(yīng)變檢測時(shí)態(tài)曲線圖（TLQ52＃YB1～TLQ52＃YB6）

圖11 應(yīng)變檢測時(shí)態(tài)曲線圖（TLQ52＃YB7～TLQ52＃YB12）

圖12 應(yīng)變檢測時(shí)態(tài)曲線圖（TLQ52＃YB13～TLQ52＃YB18）

圖13 應(yīng)變檢測時(shí)態(tài)曲線圖（TLQ52＃YB9～TLQ52＃YB24）

圖14 應(yīng)變檢測時(shí)態(tài)曲線圖（TLQ52＃YB25～TLQ52＃YB26）

大梁共布設(shè)26個(gè)應(yīng)變計(jì)，從圖10～14可以看出各監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)變數(shù)據(jù)并不均勻，其原因?yàn)橥袚Q過程中不同位置彎曲變形產(chǎn)生的應(yīng)力不同及各千斤頂不同步用力使大梁產(chǎn)生扭曲。其中YB25，YB26為預(yù)埋在大梁內(nèi)的鋼筋混凝土應(yīng)變計(jì)，監(jiān)測數(shù)據(jù)為正值，處于受拉狀態(tài)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。表面應(yīng)變計(jì)除YB20為正值，其余23個(gè)應(yīng)變計(jì)數(shù)值為負(fù)值，可以斷定YB20的數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)。幾個(gè)較大的數(shù)據(jù)為YB21：－33.89MPa，YB23：－19.47MPa，YB14：－20.14MPa，YB22：－49.33MPa。從布點(diǎn)圖可以看出這幾個(gè)點(diǎn)位于被托換樁兩側(cè)，且此處在大梁兩側(cè)均出現(xiàn)裂縫，數(shù)值隨著張拉的進(jìn)行數(shù)據(jù)變大，后期隨著張拉的停止數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。表示受拉狀態(tài)，“－”表示受壓狀態(tài)。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出在整個(gè)樁基托換期間內(nèi)置應(yīng)變計(jì)處于受拉狀態(tài)，數(shù)據(jù)變化穩(wěn)定，沒有達(dá)到警戒值。建議施工中多采用內(nèi)置應(yīng)變計(jì)，內(nèi)置應(yīng)變計(jì)受溫度影響較小。同時(shí)注意澆筑期間的保護(hù)。

從2012年7月28日基坑回填完成至監(jiān)測結(jié)束日期為2012年12月8日，變化超過1mm的監(jiān)測點(diǎn)，見表6。

根據(jù)規(guī)范沉降速率在0.01～0.04mm／d，橋梁穩(wěn)定，判定鐵路橋穩(wěn)定狀態(tài)，可以停止監(jiān)測。

5 結(jié)語

由于現(xiàn)場監(jiān)測的項(xiàng)目較多，本文僅對重點(diǎn)項(xiàng)目橋墩沉降、橋梁位移、滑移監(jiān)測、托換大梁應(yīng)力進(jìn)行了描述。實(shí)際監(jiān)測中也應(yīng)當(dāng)對裂縫、撓度、托換大梁的沉降、相鄰墩臺的差異沉降、建筑物梁板應(yīng)力、托換樁體內(nèi)力等項(xiàng)目監(jiān)測。

表6 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，在整個(gè)樁基托換過程中各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)都在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，建筑物結(jié)構(gòu)未發(fā)生任何損傷。

本工程在監(jiān)測過程中不斷改進(jìn)監(jiān)測方法，并進(jìn)行了研究和總結(jié)，保障了施工過程鐵路橋的安全。

［1］GB 50026－2007工程測量規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2007.

［2］JGJ8－2007建筑變形測量規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］GB50308－2008城市軌道交通工程測量規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］王東然，李惠平.城市高架橋墩樁基礎(chǔ)托換施工技術(shù)與監(jiān)控［J］.鐵道建筑，2007（10）：10－14.