金千線蘭江鐵路大橋橋梁淺基病害整治施工方法

劉正根 上海鐵路局工務(wù)處

金千線蘭江鐵路大橋橋梁淺基病害整治施工方法

劉正根 上海鐵路局工務(wù)處

以金千線蘭江鐵路大橋橋梁淺基病害整治為例，結(jié)合現(xiàn)場實際介紹采用雙壁鋼圍堰的安裝、基底封閉處理等關(guān)鍵施工技術(shù)，為今后類似水中橋墩基礎(chǔ)加固提供參考。

鐵路橋梁；淺基；病害整治

1 工程概況

金千線K27+745#6蘭江鐵路大橋,位于蘭溪～溪西區(qū)間，建成于1957年，橋全長564.2 m。線路情況：單線，直線，P60鋼軌，無縫線路。該橋第1孔、第13～19孔合計為8孔24.0 m上承鋼板梁，第2～12孔合計為11孔32.0 m上承鋼板梁。該橋下部結(jié)構(gòu)為圓端形實體橋墩（墩高11.00 m～15.50 m）及整體砼橋臺，砼擴大基礎(chǔ)，屬淺基基礎(chǔ)。根據(jù)地質(zhì)鉆探報告，在水流長期的作用下河床侵蝕下降明顯，該橋橋墩基礎(chǔ)底部已經(jīng)形成沖蝕臨空面且基礎(chǔ)淺部地層存在風(fēng)化破碎現(xiàn)象，其中5#～9#墩較為嚴重，對橋墩的穩(wěn)定性影響很大，存在較大的安全隱患。本工程主要是對5#～9#橋墩基礎(chǔ)均采用鋼筋砼圍幕加固，即采用鋼圍堰抽水后，對基礎(chǔ)周邊下挖澆筑鋼筋砼圍幕加固，鋼筋砼圍幕與橋墩間鋼筋砼澆筑，橋墩加固中新老砼采用植筋連接。加固整體布置圖如圖1所示。

圖1 加固整體布置圖

2 施工總體順序

本工程5#～9#墩施工工序大致相同，下面就以其中一個橋墩的加固方法進行介紹，總體施工工序如圖2。

圖2 總體施工工序圖

3 主要分部分項工程施工方法

3.1 施工平臺系統(tǒng)的制作與安裝

平臺由吊裝平臺和操作平臺組合形成。

3.1.1 吊裝平臺

首先在制作場預(yù)先制作四套三角形的支撐腿，型鋼均采用雙拼25工字鋼。在墩身頂面水平放置兩根Ф100的錨桿，將已加工制作的三角架錨固與錨桿上，一根錨桿兩端各錨固一套三腳架，兩根錨桿共錨固4套三腳架，利用三腳架的一角點作為吊裝平臺的吊點，且同一邊的吊點利用雙拼32工字鋼進行連接，形成一吊裝平臺且達到整體受力的作用。

3.1.2 操作平臺

再利用Ф32精扎螺紋鋼錨固在三腳架上（底部），每套三角架錨固兩個精扎螺紋，同邊錨固4根精扎螺紋，4根精扎螺紋下端再錨固雙拼25工字鋼，在雙拼25工字鋼上設(shè)置16工字鋼形成分配梁后鋪設(shè)鋼板形成操作平臺。操作平臺形成后，再在操作平臺四周設(shè)置欄桿。操作平臺結(jié)構(gòu)圖如圖3。

圖3 操作平臺結(jié)構(gòu)示意圖

3.1.3 墩身及橋梁保護

在施工過程中，為防止船舶及機械作業(yè)時對墩身的沖撞，在平臺系統(tǒng)形成后，在墩身四周水域上利用浮箱設(shè)置警戒線，并設(shè)置警戒燈。

3.2 圍堰施工

在作業(yè)前做好施工部位的水下情況探摸，對河床的高低、河床面的情況進行仔細探摸，并做好記錄，為鋼圍堰的加工以及鋼圍堰的下放工作提供數(shù)據(jù)。

3.2.1 鋼圍堰加工

鋼圍堰的加工按照設(shè)計圖紙進行，并通過驗算保證設(shè)計的鋼圍堰能滿足施工要求，鋼圍堰的加工分為底節(jié)、中節(jié)、頂節(jié)，分塊加工，每一節(jié)分為10塊塊件，單塊塊件重量控制在2 t以內(nèi)。在鋼圍堰塊件加工廠組裝工作平臺，桿件集中下料，在平臺上放大樣后焊接桿件骨架，安裝隔艙板焊接內(nèi)外壁板，檢查節(jié)點、塊間接縫及艙板是否滲水、漏水，并及時處理滲水、漏水部位，確保鋼圍堰的嚴密性。制作完畢后在加工廠進行試拼驗收，試拼或拼裝時要求：上下隔艙板對齊，各相鄰水平桁架弦板對齊，內(nèi)外壁鋼板拼縫不能對接焊時，允許采用搭接焊或貼板焊接，但必須滿焊，并保證全焊水密結(jié)構(gòu)的可靠性。驗收合格后方可運至現(xiàn)場組裝。雙壁鋼圍堰斷面圖如圖4。

圖4 雙壁鋼圍堰斷面圖

3.2.2 鋼圍堰運輸

將驗收合格的鋼圍堰分塊件運至碼頭，吊運至120 t施工船舶上運至施工點進行組裝下放。

3.2.3 鋼圍堰拼裝

將已吊裝至施工船舶上的鋼圍堰塊件運至施工點，由于單塊圍堰塊件重量較小，利用長臂挖機將圍堰塊件吊至操作平臺上進行組裝。

3.2.4 鋼圍堰下放

首先在操作平臺上將鋼圍堰底節(jié)拼裝成整體，施焊吊裝下落點，由于整體鋼圍堰重量在42 t左右，利用4個10 t鏈條葫蘆，單門滑車走雙線就能滿足下放要求。組合一層完畢后下放圍堰，下放后應(yīng)預(yù)留一定高度，方便下一節(jié)的施焊即可，然后再進行下一層的拼裝施焊。待圍堰整體拼裝完畢后，依靠4個10 t鏈條葫蘆下放鋼圍堰，在整體鋼圍堰下落前，應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向定位架進行鋼圍堰的定位下放。

3.2.5 鋼圍堰下放過程中的偏載控制

由于鋼圍堰下放過程中受到不均勻或水流等因素的影響，橋墩上設(shè)置的吊點可能會形成偏載情況，因而對橋墩產(chǎn)生一偏載力，進而對橋梁的安全產(chǎn)生一定的影響，故在鋼圍堰下放過程中應(yīng)保證各邊下放應(yīng)同速、均勻、平穩(wěn)，并用Φ400鋼管樁將受力三腳架吊點與河床面進行豎向加固，達到平衡吊點受力的作用。

由于此工程河床基底并無覆蓋層且高低不平，鋼圍堰的下放后底腳并不能嵌入河床并且底腳與河床面有縫隙和空洞，澆筑圍堰封底混凝土?xí)r混凝土容易從圍堰內(nèi)外側(cè)溢出，造成封底失敗。故在在方案實施前需再次對5#～9#墩基礎(chǔ)沖刷情況進一步探明測量，初步測量鋼圍堰下放位置后，對下放位置凹凸不平的地方采用破碎機械進行破碎找平（破碎機械以長臂挖機配裝破碎頭為主體，以施工船舶為載體的破碎設(shè)備），潛水工輔助的辦法實施。對可能存在的危險源進行識別，對下一步雙壁鋼圍堰的下放提前做好準備。圍堰底腳處基底破碎的目的是達到圍堰底腳的平穩(wěn)，防止隔艙混凝土澆筑時混凝土溢漏，由于本工程實施部位河床沖刷較為嚴重，河床并無覆蓋層，圍堰如直接下放，底部嵌入土體較薄或不能嵌入土體，且圍堰內(nèi)部不能澆筑封底混凝土，只能隔艙澆筑混凝土的方法進行封底隔水，這樣隔艙混凝土容易溢漏，達不到圍堰隔水的效果。處理后形成的圍堰基槽既保證了圍堰底能嵌入河床，也保證了圍堰底部的平整度，降低了圍堰制作的難度及封底混凝土澆筑難度。

圍堰下放完畢后必須對圍堰內(nèi)外側(cè)進行止水帷幕的施工，止水帷幕采用麻袋混凝土（在麻袋內(nèi)裝入干混凝土集料，每袋約100 kg）進行封閉圍堰底腳，首先岸上裝好一定數(shù)量麻袋混凝土，并用施工船舶運至圍堰平臺上，安排潛水員將麻袋混凝土放至圍堰底腳，內(nèi)外側(cè)均放置，放置后潛水員對每放一袋進行踏實。干性麻袋混凝土有一定的柔性，能夠很好的堵住圍堰底腳空洞，待水進入麻袋后，干性混凝土與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，待一定時間后達到混凝土強度，既到達了堵漏的效果，又達到了堵水的強度要求。

3.3 鋼圍堰封底混凝土施工

澆筑封底混凝土，采用泵送多點用導(dǎo)管澆筑封底混凝土，水下混凝土澆筑過程中應(yīng)注意的事項：用測深錘每隔一段時間，測出混凝土表面標高，將原始資料記錄下來，隨時告訴現(xiàn)場值班技術(shù)員，用以指導(dǎo)各導(dǎo)管提升及下料，要求混凝土均勻上升，以免造成混凝土面高低偏差過大，同時，也避免導(dǎo)管埋置過淺而使導(dǎo)管懸空。混凝土澆筑終結(jié)時，盡量調(diào)平混凝土表面平整度。灌注水下混凝土?xí)r，準備多套導(dǎo)管提升裝置，防止混凝土堵管。

封底混凝土達到設(shè)計強度后，進行圍堰抽水，邊抽水邊完成剩余支撐，抽水速率應(yīng)緩慢，圍堰內(nèi)水位每下降1 m應(yīng)停止抽水，待檢查無不良情況后再繼續(xù)抽水，并同時安排潛水工進行圍堰內(nèi)外部滲水、漏水等情況進行檢查，出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止抽水，待查明并處理完善后再抽水。水抽至一定標高及時設(shè)置第一道和第二道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用雙拼25工字鋼分6個點將鋼圍堰與墩身連接成整體。

3.4 植筋及封閉混凝土澆筑

3.4.1 基底清理

抽水及內(nèi)支撐施工完畢后，利用人工及吊裝設(shè)備進行圍堰內(nèi)部止水帷幕的清理，對于圍堰內(nèi)部施工范圍內(nèi)的基底應(yīng)清理干凈，對于軟弱層應(yīng)鑿除干凈，利用吊裝設(shè)備吊離至基坑后，安排船舶及裝卸設(shè)備運至指定地點傾倒。

由于圍堰止水不一定徹底，在圍堰內(nèi)部止水帷幕清理完畢后，在緊靠圍堰內(nèi)側(cè)四周鑿除一排水溝，在圍堰內(nèi)部角落處設(shè)置匯水井，匯水井深度深約為1 m，用400 mm鋼管樁埋設(shè)，鋼管樁頂部應(yīng)超過預(yù)澆基礎(chǔ)封閉混凝土頂面。將抽水泵放于匯水井中進行抽水，抽水目的在于排除圍堰內(nèi)部抽水水體，使其鑿毛、植筋工作在干環(huán)境的條件下進行，避免因施工環(huán)境的原因造成工程質(zhì)量差的效果。匯水井待基礎(chǔ)封底混凝土澆筑完畢后再對其澆筑水下混凝土封閉。

3.4.2 新老砼接觸面鑿毛

在新老砼接觸面上進行鑿毛處理，鑿毛要求凹凸不小于6 mm的粗糙面，并涂刷界面劑以保證新老砼結(jié)合良好。鑿毛采用人工機械配合進行，鑿除時盡量減小對原基礎(chǔ)的過大擾動，鑿除完畢后及時清理干凈落入基坑內(nèi)的廢渣。

3.4.3 植筋

植筋的施工前仔細閱讀施工圖（見圖5），準確放樣各植筋孔的布設(shè)位置。植筋鉆孔前，應(yīng)使用鋼筋保護層厚度儀對原結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋位置進行判定；若植筋孔位存在鋼筋，則可適當調(diào)整鉆孔位置；利用拉線準確定位鉆孔位置，采用水鉆進行鉆進；鉆孔施工中遇到鋼筋或預(yù)埋構(gòu)件時應(yīng)立即停鉆，并適當移動鉆孔孔位；盡量保證鉆孔不破壞原結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋。鉆孔應(yīng)達到設(shè)計要求的深度。植筋鉆孔時，應(yīng)盡量確保鉆孔方位，待鉆孔完畢后清理承臺范圍內(nèi)的雜物，清洗孔內(nèi)的殘留物，待孔內(nèi)干燥后方可進行植筋工作。錨固包內(nèi)錨固劑完全固化前，不得觸動或振動已植鋼筋，以免影響其黏結(jié)性能。植筋完成后，在鑿除面上涂刷界面劑以保證澆筑混凝土后，新老砼之間形成良好的結(jié)合。

圖5 基礎(chǔ)植筋布置圖

3.4 混凝土澆筑及養(yǎng)護

預(yù)澆基礎(chǔ)封閉混凝土基坑完成并自檢合格后，上報監(jiān)理及業(yè)主進行檢查，檢查合格后，方可進行封閉混凝土澆筑。考慮混凝土離析的問題，每個下料口必須安裝下料串筒進行下料，避免混凝土產(chǎn)生離析?；炷翝仓r可分層由一端向另一端往返連續(xù)澆筑。

混凝土分層連續(xù)灌注，一次成型，分層厚度宜為50 cm左右，分層間隔灌注時間不得超過試驗所確定的混凝土初凝時間。

混凝土振搗采用插入式振搗器，振搗深度超過每層的接觸面一定深度，保證下層在初凝前再進行一次振搗，使混凝土具有良好的密實度，防止漏振，也不能過振，確保質(zhì)量良好。振搗時注意振搗棒不碰及鋼圍堰壁。在澆筑過程中安排專人進行圍堰壁的檢查，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有異常狀況，應(yīng)立即停止混凝土澆筑，并對所出狀況進行處理。在封閉混凝土灌注完畢后，需及時抹面收漿、養(yǎng)護?；炷翝仓戤吅蠹皶r進行混凝土的養(yǎng)護工作。

每次灌注混凝土必須按規(guī)范留足強度及彈性模量試件，進行強度檢查。指定專人填寫混凝土施工記錄，詳細記錄原材料質(zhì)量、混凝土的配合比、坍落度、拌合質(zhì)量、混凝土的澆筑和振搗方法、澆筑進度和澆筑過程出現(xiàn)的問題等，以備檢查。

3.5 鋼圍堰拆除

封閉混凝土達到強度后開始拆除鋼圍堰，首先在圍堰內(nèi)部進行注水，使圍堰內(nèi)外水面高度一致，安排潛水員水下進行切割，鋼圍堰的拆除工作與下放鋼圍堰時施工順序相反，然后依次分小塊吊至施工船舶，將鋼圍堰塊件運至河岸加工場進行修復(fù)工作，達到設(shè)計圖紙要求后運至第二個作業(yè)周期施工點進行組裝、下放。

3.6 平臺拆除

整個工序完成后，經(jīng)檢驗驗收合格后進行平臺的拆除工作。拆除平臺時，利用長臂挖機進行單塊吊裝，按照施工時順序拆除至第二個作業(yè)周期施工點進行組裝，進入第二個作業(yè)周期施工，施工順序及施工工藝與第一個作業(yè)周期一致。

4 結(jié)束語

金千線蘭江橋淺基加固工程特點及施工重點、難點主要體現(xiàn)在以下三個方面：一是本工程屬水中橋梁病害整治工程，需在該橋墩基底部位設(shè)置擋水結(jié)構(gòu)；二是本工程屬橋梁加固工程，鋼圍堰的運輸、下放均不能采用常規(guī)的新建橋梁實施方法進行，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場所具備的施工條件，合理利用施工現(xiàn)場周圍環(huán)境及獨有的施工特點實施；三是本工程水域沖刷較嚴重，根據(jù)地質(zhì)勘探報告顯示，河床表面并無覆蓋層，雙壁鋼圍堰的定位著床及保證圍堰封底混凝土不溢漏是本工程的重難點。以上通過對一個橋墩淺基加固施工全過程的介紹，給大家提供類似工程的施工組織參考，希望能提供有益的借鑒。

責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2016-12-13