寧西線淠河橋橋墩基礎加固工程病害整治方案探討

馮　杰　中國鐵路上海局集團有限公司合肥工務段

寧西線上行K850+230淠河特大橋，修建于2003年，橋梁全長747.09m,為13m-16m先張預應力混凝土梁，16m-32m預應力混凝土T型梁，橋梁支座為搖軸支座。橋梁基礎采用鉆孔灌注樁，2006年對15-27#橋墩采用鋼軌樁進行加固防護。下行淠河特大橋修建于2013年，為10m-16m/2m-24m/17m-32m預應力混凝土T梁，橋墩基礎采用鉆孔灌注樁，外圍為旋噴樁防護。由于上游采砂導致河床逐年下切，橋墩基礎暴露嚴重，危及橋梁安全。

1 病害成因分析

1.1 上下游采砂情況

2005年前后，橋址上下游黃砂開采逐漸形成規模，采砂量逐年增長。淠河特大橋上游700m以外，下游1000m以外存在當地村民使用機械挖沙，抽砂現象。上游700m處采砂在整個河床斷面范圍內進行，下游1000m處抽砂集中在過水河道處。大規模的黃砂開采導致河床下切嚴重，沖刷加劇，主河槽擺動。

1.2 基礎病害情況

2016年連續暴雨導致上游水庫泄洪，寧西線淠河特大橋上行17#-26#橋墩受到不同程度沖刷，部分橋墩防護鋼軌樁嚴重暴露，最多約2.5m左右（見圖1），進一步發展將導致橋墩承載力下降，影響橋墩基礎穩定。

圖1 上行線17#-26#橋墩沖刷現狀

下行線16#-25#橋墩高壓旋噴樁周圍受到沖刷，部分橋墩承臺周圍高壓旋噴樁嚴重暴露，最多約2.7m左右（見圖2），進一步發展將影響行車安全。

圖2 下行線16#-25#橋墩沖刷現狀

2 整治方案

整治方法經過優選對比，采用鋼筋混凝土帷幕對暴露的鋼軌樁和高壓旋噴樁進行防護，鋼筋混凝土帷幕四周設置兩層石籠保護（見圖3）。

圖3 整治方案

3 主要施工工序

寧西線淠河特大橋橋墩基礎加固主要施工工序為：施工準備→堤壩修筑并抽水→路上鋼筋混凝土帷幕施工→水中鋼筋混凝土帷幕施工→間隙填充C30混凝土。

3.1 施工準備

進場后進行臨時便道棧橋施工，水、電接入施工現場。

3.2 堤壩修筑并抽水

結合現場實際情況，在寧西線淠河特大橋水中墩處待水位下降到一定位置后，在橋墩位置上下游各修筑一道堤壩攔截河水，再將堤壩內的河水采用水泵抽出。修筑堤壩時，高出常水位1m以上，嚴格按照“分層，對稱”的原則，防止偏壓。

3.3 陸上鋼筋混凝土帷幕采用明挖法施工

施工工藝如下：

施工準備→基坑開挖→腳手架搭設→鋼筋加工綁扎→模板施工→砼澆筑→模板及腳手架拆除→間隙C30砼填充→石籠防護。

①施工準備

進場后進行臨時便道棧橋施工，水、電接入施工現場。

②基坑開挖

基坑開挖采用放坡開挖，開挖邊坡為1：0.5。基坑開挖采用人工配合機械開挖，在距離邊坡0.3m范圍內用人工開挖，防止機械損壞邊坡穩定。

③鋼筋砼圍幕施工

A、鋼筋施工

鋼筋采用集中加工成型，施工現場綁扎焊接的方法進行作業。鋼筋在制作前進行調直和除銹，鋼筋調直及除銹均保證鋼筋無損傷。鋼筋接頭采用雙面焊時，焊接長度不小于5 d。受壓區同截面內的接頭數量與鋼筋總截面面積的百分比不超過50%，受拉區同截面內的接頭數量與鋼筋總截面面積的百分比不超過25%。

B、模板及支撐

擋墻模板采用普通標準模板，模板支撐體系采用對拉方式，對拉螺桿直徑φ20，間距橫向為800mm，縱向根據背楞確定，最大為1100mm。為了便于模板安裝，采用單面支架支撐，支架間距為1200mm，在施工底板時預埋φ20地腳螺栓（固定支架），間距為600mm。

C、混凝土澆筑

a.混凝土采用商品混凝土，混凝土坍落度控制在140 mm～160mm之間，骨料采用中(粗)砂、碎石，保證級配良好，最大粒徑不大于2cm。

b.施工時采用溜槽法或小串筒法施工，確保混凝土澆筑自由落差在2m范圍以內。每層澆筑厚度控制在300cm以內，間隔時間控制在1h。

c.混凝土搗固采用50型振動棒，振點間距控制在30cm～40cm，插入下層混凝土5cm～10cm，振點距模板控制在5 cm～10cm，振點振搗時間控制在15s～20s，以混凝土表面不再沉落，不冒氣泡，出現浮漿為止。

D、混凝土養護及拆模

a.混凝土養護

為了確保混凝土后期強度增長必須做好混凝土的養生，當日平均氣溫高于5℃時，混凝土澆筑12h后，及時采用噴霧器噴霧灑水養護，特別是最先澆筑的底板和側墻混凝土。

混凝土養護用水采用生活飲用水，在工地設專用水池，采取太陽預曬加熱措施，盡量做到整個養生期的水溫接近混凝土內部溫度，以減少混凝土內外溫差。

底板混凝土澆筑后，及時覆蓋塑料布、草簾，防止混凝土受到雨雪冷擊或是太陽暴曬，避免風洞效應，在混凝土表面產生裂縫。

b.拆模

④石籠防護施工

石籠外形尺寸 2.0×1.0×1.0（m）。骨架鋼筋 φ8mm，鋼絲網眼@10cm。石籠堆放要求平整，并用鋼筋或鋼絲進行連接，石籠內裝入塊石。

3.4 水中鋼筋砼帷幕施工

鋼筋砼帷幕具體施工工藝與上述明挖施工相同，具體介紹鋼板樁圍堰施工方法。鋼板樁圍堰施工方法及工藝如下：

①鋼板樁圍堰施工工藝流程

鋼板樁圍堰工藝流程詳見圖4。

圖4 鋼板樁圍堰施工工藝框圖

②施工布置

主要配備50t鋼板樁打樁機10臺，打樁錘10套，另配備相應的吸泥機、壓風機、泥漿泵及備用電源等。

③鋼板樁圍堰設計

圍堰內廓尺寸按與承臺外輪廓尺寸每邊大1.0m考慮，圍堰內利用萬能桿件作支撐。

④鋼板樁圍堰施工

選用拉森鋼板樁，鋼板樁在插打前應進行檢驗整修，使其無鎖口開裂、扭曲、局部變形及焊瘤等，為防止插打時砂礫進入鎖口，鎖口下端用硬木楔封閉。鋼板樁上所有洞眼均須用鋼板電焊補牢，并做到鎖口內外光潔，并成一直線。轉角樁可根據圍堰形狀將一片鋼板樁沿長度方向中線剖開焊在另一鋼板樁上，現場焊制成任意角度的異形樁。

插打鋼板樁要做到良好的效果，必須做到“插樁正直，分散偏差，有偏即糾，調整合龍”。鋼板樁就位下插時，第一片鋼板樁是整個圍堰鋼板樁的基準，從縱橫兩個方向嚴格控制其垂直度。其余各樁則以已插樁組為準，對好鎖口后利用自重下插，當自重不能使其下插時，利用滑車組進行加壓，插至河床。

圍堰鋼板樁利用帶有液壓夾持器的DZ90打樁錘單片插打。在兩片鋼板樁側焊接上下兩層型鋼作為插樁的導向，同時在上下兩層導向上分別臨時點焊卡板夾住鋼板樁鎖口，阻止鋼板樁位移，以精確控制鋼板樁的位置和二個方向的垂直度。

安插鋼板樁是利用棧橋上吊機的吊鉤將鋼板樁起吊下放，使鋼板樁成垂直狀態，插入已就位鋼板樁鎖口中，每片鋼板樁插打到位后，立即利用短鋼筋頭將其點焊在導向上。由于鋼板樁圍堰在合龍時，兩側鎖口不一定平行，合龍口大小也不一定為鋼板。

⑤圍堰內支架安裝及清基

利用起吊設備整體或分部吊裝圍堰內萬能桿件支撐架，并將支架導環與每片鋼板樁之間的空隙逐個以硬木抄緊。同時迅速將鋼板樁臨時開口封堵，并在鋼板樁圍堰外覆蓋防水布，防水布下端用砂袋壓牢。當圍堰內支撐及防水布安裝完成后，可進行圍堰內排水。清基采用帶有高壓射水的抽砂泵共同清基，功效大大提高。基坑清除到位后，澆筑封底混凝土，進行鋼筋砼圍幕施工。

3.5 鋼筋砼帷幕施工

鋼板樁鋼圍堰施工完成后，進行鋼筋砼帷幕施工。鋼筋砼圍幕采用開挖現澆方式施工，開挖方式為使用吸泥機抽漿方式進行開挖，開挖完成后進行現澆鋼筋砼圍幕施工。

3.6 間隙填充C30砼

①混凝土采用商品混凝土，混凝土坍落度控制在140 mm～160mm之間，骨料采用中(粗)砂、碎石，保證級配良好，最大粒徑不大于2cm。

②施工時采用溜槽法或小串筒法施工，確保混凝土澆筑自由落差在2m范圍以內。每層澆筑厚度控制在300cm以內，間隔時間控制在1h。

③ 混凝土搗固采用50型振動棒，振點間距控制在30 cm～40cm，插入下層混凝土5cm～10cm，振點距模板控制在5 cm～10cm，振點振搗時間控制在15s～20s，以混凝土表面不再沉落，不冒氣泡，出現浮漿為止。

4 管理措施

4.1 組織協調

施工前由施工單位組織車站、監管車間等有關部門進行施工安全技術交底及施工協調會，并對組織分工、協調、配合等工作進行安排。

4.2 過程監控

（1）施工前，監管線路車間負責人對慢行范圍內的線路進行檢查，要求每隔一根軌枕檢查一個點，將檢查結果寫在軌枕上，以便核對變化，并在檢查記錄本上做好記錄。

（2）恢復常速前，線路、橋梁車間執行共同檢查簽認制度，確認線路達到常速條件后，辦理相關手續。

（3）做好線路動態監控，安全生產指揮中心負責對施工地段線路進行動態分析，監控設備狀態，發現異常及時通知線路、橋梁車間配合整修。

4.3 施工安全質量保證措施

（1）各項施工必須嚴格按照施工設計、規范、技術交底進行。施工前對所加固的既有橋墩基礎位置和標高等數據進行核實，并做好檢查記錄。

（2）鋼筋混凝土帷幕基礎在滿足施工設計規范要求的情況下，必須保證行車安全。

（3）施工現場應嚴格執行施工安全規范，包括《施工現場臨時用電安全技術規范》、《鐵路施工高空作業安全技術規范》、《鐵路施工扣件式鋼管腳手架技術規范》等。

4.4 做好各工種和各工序安全規范的制定

（1）制定安全實施規范和實施細則，并做好安全技術交底，使施工人員都懂得安全技術規范，確保安全生產。

（2）做好高空作業人員的崗前安全技術交底和培訓工作；

（3）混凝土澆筑時必須均勻澆筑，并制定專人檢查支架狀態；泵車輸送混凝土時，嚴禁將輸送管道與排架接觸。

（4）現場安全用電嚴格按照國家有關規定和安全技術規范執行，各種用電設備接地保護。電工每天必須對線路和用電設備進行定期檢查，發現問題馬上處理。

5 結束語

既有線鐵路橋梁所處周邊外部環境復雜，尤其是處在河道中的橋梁，雨季及防洪期間，河道水位上漲、上游水庫放水都會對處在河道中橋墩造成沖刷，產生不同程度的病害。通過對病害成因分析，優化整治方案，加強施工管理中的安全質量控制，才能確保施工過程可控，施工質量安全優質。