高鐵橋梁建設(shè)工程基礎(chǔ)沉降相關(guān)技術(shù)研究

趙 銳 佟勝偉

（吉林建筑大學(xué)， 吉林 長春 130118）

0 引言

高鐵橋梁墩厚沉降技術(shù)的實現(xiàn)，其實是為降低高鐵運行期間的安全，以及為提升乘客的乘坐舒適度，而出臺的硬性規(guī)定。工程具體實施期間，假如橋梁墩位產(chǎn)生不均勻的沉降，被影響的則是墩臺的位置，坡度的改變，導(dǎo)致墩臺在產(chǎn)生沉降后出現(xiàn)折角，這個折角不僅會影響高鐵運行的安全性，還會影響高鐵運行的速度。正是由于此，在高鐵的設(shè)計規(guī)范之中，就嚴(yán)格的規(guī)定墩臺的沉降深度，即無砟軌道沉降深度為20 毫米，有砟軌道沉降深度為30 毫米，而墩臺附近的差值最好控制在無砟5 毫米，有砟15 毫米。由上述規(guī)定來看，當(dāng)前我國高鐵沉降技術(shù)的控制相對嚴(yán)格，且沉降控制是高鐵橋梁建設(shè)的關(guān)鍵部分之一，相關(guān)技術(shù)人員要十分重視這一技術(shù)。

1 工程概況

筆者以京滬高速鐵路為例展開分析。京滬高速鐵路全線長度為1328 千米，其中橋梁占總程的百分之八十六，大約是1100 千米。最開始京滬高速鐵路的時速設(shè)定的是340 千米，隧道的長度則為15 千米。京滬高速鐵路所采用的無砟軌道長度大約是1200 千米，而有砟軌道長度為50 千米。筆者全方面進行數(shù)據(jù)調(diào)查的為京滬高鐵中的上海段，此段在最初設(shè)計中就為無砟軌道，時速可達340 千米。其中特大橋橋墩位于蘊藻洪，其中橋墩樁徑為1 米，樁長分別為71 米、73 米以及73米。蘊藻洪橋墩的施工采用的鉆孔灌注樁技術(shù)，但在架設(shè)箱梁時出現(xiàn)墩身的沉降現(xiàn)象，通過專業(yè)人員的勘察分析，得知屬于穩(wěn)定的沉降現(xiàn)象[1]。

2 沉降原因分析

蘊藻洪大橋還在建設(shè)中就已經(jīng)產(chǎn)生了沉降問題，與國家規(guī)定的高鐵沉降規(guī)范要求不相符合，基于此，在投入具體的使用之前，要根據(jù)沉降分析出適合的補救措施。如若不在建設(shè)中解決這一問題，那么在運營過程中大大降低橋梁整體的安全性，為高速鐵路列車的運營帶來極大的安全威脅[2]。針對這一問題相關(guān)的技術(shù)人員就蘊藻洪大橋不均與沉降現(xiàn)象進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)不均勻沉降的主要原因為以下幾點：

第一，在具體施工之前，地質(zhì)地基的考察工作不夠完善，地質(zhì)相關(guān)資料的收集不夠準(zhǔn)確。在施工之前為掌握完整正確的地質(zhì)信息，那么在施工中所參考的因素會減少，貿(mào)然施工就會因為技術(shù)與地質(zhì)不相符合而出現(xiàn)不均勻沉降。第二，鉆孔施工的操作之中，鉆孔的質(zhì)量未達到規(guī)范中的要求，在后期施工中則會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。當(dāng)然在地質(zhì)出現(xiàn)異常現(xiàn)象時，為采取及時有效的措施，那么也會帶來沉降的風(fēng)險。第三，施工方案最初設(shè)計階段，就需要常常對地質(zhì)鉆孔的記錄進行修正，記錄出現(xiàn)偏差的話，沉降則一定初夏。根據(jù)墩旁補貼數(shù)據(jù)記載，樁底標(biāo)高技術(shù)任然未取得進步，依舊是建設(shè)在風(fēng)化土質(zhì)層之中，這一條件與設(shè)計的地質(zhì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差。

3 沉降處理技術(shù)的相關(guān)方案

蘊藻洪在建設(shè)過程中一定進行了詳細的數(shù)據(jù)資料的記錄，同時筆者在對數(shù)據(jù)對照分析中還了解沉降情況在穩(wěn)定后的數(shù)值，這個數(shù)值大概在60.4 毫米。與橋梁建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)據(jù)相比較而言，兩個數(shù)據(jù)之間存在差異，嚴(yán)格來說是不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的。因此，在建設(shè)中要收集相關(guān)的試驗結(jié)果，運用不同的形式對綜合因素進行詳細分析，并對針對沉降采取合理的處理措施。

第一，上補承臺。原承臺順橋前后分別向外側(cè)擴展2 米4，只要是在這個數(shù)值范圍內(nèi)都可實施補承臺的操作。上述范圍之內(nèi)實施的補承臺操作，需要在最初增加3 根樁柱，樁柱的直徑為1 米，將樁柱與承臺的連接要運用連接增補的模式，而增補中要確保直徑間距在20 厘米[3]。承臺上部頂端加高2 米之后，就可以與墩身的直徑進行連接，如此一來便于墩身形成一個完整的承臺。就新增加的高度而言，承臺區(qū)中的倒角需要進行切除，在這種模式下能大量的消減混凝土的浪費量。

第二，下補承臺。所謂的下補承臺，其實就是在原承臺的下端增加2 米的高度，促使原承臺順橋的前后數(shù)值都增加2 米4，同時在這個范圍內(nèi)時，前后的樁柱都需要增加3 根，并且直徑為1 米，將植筋進行連接，從而實現(xiàn)補承臺與原承臺的結(jié)合。在這之中植筋的間距為20 厘米。順橋承臺的底端運用了6 根40a 的工字鋼，只有這樣才能推動新舊混凝土之間的融合，以此來建立結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的橋墩。

4 數(shù)據(jù)分析

在這個技術(shù)分析之中，對沉降處理分析應(yīng)用的是RailwayBridge EngineerV2.0軟件進行的全方位計算。架梁施工過程中需要嚴(yán)格的要求橋墩沉降的最大峰值，以及橋梁建立后沉降的最穩(wěn)定值。同時計算可以運用以下兩種形式進行：

第一，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的收集分析，橋梁運、架之后出現(xiàn)的沉降峰值，即沉降變化率降低，沉降趨于穩(wěn)定。參考樁基的位置對承載力進行詳細的分析，同時需要參考的還包括了荷載運輸、架梁工況等，在原有的基礎(chǔ)上附加力基礎(chǔ)要上升百分之十，具體的信息如下表1 所示。

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根據(jù)表1 中的信息可以充分看出，渠道車最大值的情況下，樁是最長的，但是樁底都在風(fēng)化土層之中，承載力相對較小，多以運、架橋工況的荷載運營是最小的[4]。

第二，在下表2 之中，可以明顯的看出運營情況下樁柱增加至6 根，如此計算得出的結(jié)果相對而言比較保守，建筑8 根與6 根添加下會組建出樁柱群。而原本的8 根也會分擔(dān)其中的力量。

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5 兩個方案的優(yōu)劣勢深度分析

上述兩種沉降分析來看，下補承臺方案的優(yōu)化關(guān)鍵在于新舊承臺上的連接、整體的融合等等，同時在應(yīng)用中具備連接完整、受力合理的優(yōu)勢。但是從另一方面來看，其在施工中與原承臺植筋之間存在不方便的地方。上補承臺在沉降處理中的優(yōu)勢是施工量小，且施工中對已經(jīng)建成部分的影響較小，還能方便植筋工作的進行。上補承臺的缺點則是新舊混凝土之間的融合不穩(wěn)定。以此來看，在京行高鐵上海路段高鐵橋梁建設(shè)中，針對沉降現(xiàn)象，需要采用上補承臺的模式，對其進行處理解決。

6 結(jié)束語

綜上所述，橋梁沉降的研究其實就是為保證高鐵運行的穩(wěn)定性與安全性、舒適性，基于此在高鐵橋梁初期就要嚴(yán)格的按照高鐵橋梁的進行沉降。本文筆者在分析中選取了一個高鐵路段，在此基礎(chǔ)上分析沉降的原因，以及解決方案。通過這一系列的分析，筆者發(fā)現(xiàn)施工之中產(chǎn)生的基礎(chǔ)沉降，可采用下補承臺的方式解決，如若運營中出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降，那么就需要采用上補承臺的方式。實施中上補承臺對原施工的動擾小很多，并且能夠切實的保證橋梁的安全性，但是有一點需要確保，那就是新舊混凝土結(jié)合植筋的質(zhì)量，需要達到國家的相關(guān)要求。而在下補承臺之中，實施方案需要進行受力機理的清理，承臺的加厚工資槽鋼，整體的效果更加好，但是缺點就是工程質(zhì)量較大，植筋連接工作也不方便執(zhí)行。