甘棠江特大橋異常沉降橋墩基礎加固施工技術

蘇從友

摘要：本文針對貴廣鐵路甘棠江特大橋在聯調聯試期間檢測到個別橋墩異常沉降，為確保貴廣線聯調聯試的順利進行和開通后的運營安全，針對該橋異常沉降橋墩的加固技術進行研究與實施，使結構達到原設計的承載能力與穩定性。

Abstract： This paper detects the abnormal settlement of individual piers during the combination test of Gantangjiang River Bridge of Guiguang Railway. In order to ensure the smooth operation of the combination inspection of Guiguang Line and the operational safety after the line operation， the reinforcement technology of the abnormally settlement bridge pier of the bridge is researched and implemented， to ensure the structure can reach the original design's bearing capacity and stability.

關鍵詞：異常沉降；橋墩加固；施工

Key words： abnormal settlement；pier reinforcement；construction

中圖分類號：U443.22 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0137-03

0 引言

貴廣鐵路在聯調聯試期間檢測到甘棠江特大橋由于個別橋墩異常沉降引起橋面無砟軌道線路出現不同程度的變化。經全國多位橋梁專家多次對沉降數據分析、討論，并結合重新補勘的地質資料，進而提出對異常沉降橋墩進行補強加固。補強加固采用的方案為：將橋墩基礎置于基巖巖性為可溶巖地層的摩擦樁均進行補強，采用在橋墩承臺橫向左右側各增設31.5m混凝土灌注樁。為確保當時貴廣鐵路聯調聯試的順利進行和2個月后全線開通的目標，補強加固的混凝土灌注樁結構，主要使用液壓全套管全回轉鉆機施工方式，進行鋼護筒的處理，屬于先進的樁施工技術方式[1]，可以將樁底嵌入到基層的巖層結構中，護筒不能拔出來，可以促進新樁體預測承臺之間的合理連接。液壓全套管全回轉鉆機無須泥漿，在不同類型地層中均能順利施工，并能夠進行嵌巖作業，且施工進度快、振動小、成樁質量穩定，對既有橋梁等結構振動影響能夠降到最低。

1 液壓全套管全回轉鉆機成樁的施工技術

1.1 施工安排 根據專家意見本橋需要對20個橋墩基礎置于基巖巖性為可溶巖地層的摩擦樁基礎進行補強加固，共有120根直徑1.5m的樁需要成孔。現場共配置了七臺日本RT—200系列、兩臺盾安DTR—2005H、一臺盾安DTR—150的鉆機；在工作中需遵循配置的工作原則，也就是在長樁基施工的時候，使用大功率類型的鉆機設備，在短樁基施工的時候，使用小功率的鉆機設備。每個墩臺都要安排兩臺鉆機進行對稱的鉆進處理，先進性外側后進行內側樁體的施工，預防不均勻沉降問題。在此期間，需在施工范圍之內針對場地進行夯實處理，使用鉆機設備進行施工處理，在移位的時候提升操作方便、安全。

1.2 成孔工藝性試驗 鑒于工程的特殊性，為了保證鉆機能夠在施工期間，可以發揮穩定方面的作用，在橋附近針對地質情況進行合理的研究，開展代表性地質的試樁工作，在試樁的時候保證深入巖層2m左右。在試樁的時候還需進行鋼套管焊接質量的驗證，控制成孔時間，明確沉降監測數據信息，提升數據與工藝參數的準確性，確保符合時代發展要求。

2 液壓全套管全回轉鉆機成樁的施工工藝

2.1 針對鉆孔樁的建設流程進行研究 首先需要進行測量放樣處理，制作井圈結構，然后進行套管鉆機設備的就位對中處理，針對第一節套管進行吊放處理，同時要開展測量工作，保證垂直度符合要求。在壓入第一節套管的時候，應做好垂直度的校對工作，然后進行抓斗的取土處理，保證垂直度符合要求的基礎上，焊接套管并逐步進行鉆進處理。最后應針對測量孔進行深度清理，吊放鋼筋籠材料，在混凝土導管合理處理的情況下，更好的進行混凝土灌注，測定混凝土是否滿足規范要求。

2.2 鉆孔樁具體的施工方式 全套管鉆機自重約30t，履帶吊以及配重共80t，為了提升套筒鉆機施工的便利性，在明確事故范圍之后，應進行場地的平整處理、碾壓和加固處理，防止工作平臺下沉使套管傾斜而無法作業，且需要準備不小于200m2的套管堆場。

按照測量放樣樁位制作井圈作為鉆機定位的控制點。利用十字交叉線的方式對中點進行定位處理，在工作的時候應保證間距小于鉆機路基板之間的內徑數據信息。然后針對路基板進行吊放就位處理，使其在樁體位置中，保證內容屬于十字線的模式。測量工作者應進行復位方面的測量處理，保證不存在偏差之后才能進行鉆機吊放的準確處理。在吊車一側應開展反力架結構的吊裝工作，使用履帶式吊裝機械設備進行抵住處理，然后結合壓力狀況，在鉆機兩側扭矩不同的情況下，合理進行噸位配重。

鉆機就位工作中需保證處于水平狀態，做好垂直度管理工作。首先，在調整水平狀態的時候，應進行油缸的檢查，保證受力均勻性，且在鉆進作業的時候，需在鉆機的10m左右位置科學設置吊繩，夾角為九十度左右，一邊施工一邊進行檢查，保證吊繩不會出現偏差的問題。在主夾角與副夾角管理工作中，還需設置刀頭套管，規格為7.4m左右，保證不可以與主機設備碰撞。

在鉆機設備就位之后，應進行現場的取土處理，在鉆進3m左右就要使用抓斗進行取土。在取土之前，應于套管上面進行鑿毛保護，使得接頭符合要求，在鉆進過程中需科學控制扭矩與壓力，記錄垂直度數據信息。且在回轉取土的時候，應同步進行取土深度的監督控制，預防超挖問題，保證底部留有一定厚度的土壤，將厚度控制在套管直徑兩倍左右，通常情況下，套管直徑為1.5m的時候，需留土3m左右，保證符合具體的施工工作要求。

在對套管之內土壤深度進行測量之后，如果可以符合標準，就要在鉆機設備的平臺上，針對1m左右套管進行接頭處理。吊裝6m的套管時需要進行低溫保護焊。鋼套管的焊接技術較為復雜，操作的難度很大，尚未找到合理的質量管理方式，因此，在施工的時候需仔細的進行檢查，一旦發現存在隱患，就要進行科學的控制，并改善工藝技術的應用方式，預防事故損失問題。在焊接檢測合格之后，應開展鉆進施工工作，保證達到設計深度之后，進行底部的清理，滿足當前的作業施工要求，保證質量得到良好的提升。

在終孔時檢測孔深、垂直度、孔底沉渣厚度等各項指標，均合格后，在樁孔內垂直吊放并連接鋼筋籠。在該工程施工過程中，在套管進入底部之后無需進行取出處理，可直接開展混凝土的澆筑工作，在合理開展鋼筋籠吊放活動之后，安裝直徑在240mm左右的灌注導管，并在鋼筋籠之內合理的進行處理，將底部與孔底的距離控制在50cm左右，并增強導管氣密性。同時，在對導管密封度進行檢查的時候，應保證在每節導管中都安裝密封圈，保證拆卸便利性與牢固性，預防漏水或是透水問題，在增強導管支撐效果的情況下，促進混凝土的合理澆筑處理。施工企業還需在混凝土的漏斗之內，合理的設置橡皮球膽，在設置導管期間需將其與孔底之間的距離控制在50cm左右，將混凝土初次的灌注數量控制在2.8m3左右。

在對混凝土進行灌注期間，應保證導管深度在5m左右，最小的深度不可以低于3m。且在澆筑過程中及時測量混凝土面的上升高度，導管必須隨澆隨提，一次性的提拔不能超過6m，且嚴禁將導管提出混凝土面，或者埋入過深。在發現灌注面與鋼筋籠底部相互接近的時候，需放慢灌注工作速度，預防上浮的施工事故問題，在混凝土原材料流入到鋼筋籠底部1m左右的時候，需要適當的抬高導管位置，避免受到沖擊出現質量問題。如果混凝土澆筑面與頂樁接近，就要測量頂面具體位置，保證高出頂樁1m左右。

2.3 關鍵技術 液壓全套管全回轉鉆機施工作業過程中，最為關鍵的技術就是針對樁體垂直度進行有效管理控制。

2.3.1 套管的順直度檢查和校正 鋼套管對接時需要針對直線度情況、同心度情況仔細檢查，一旦焊接的連接偏差在11mm以上的時候，就會導致出現土體擠壓的現象，樁位偏差較為嚴重，導致鉆進施工的阻力有所增加，甚至引發焊接套管焊接裂縫問題，引發斷裂事故現象，如果工藝技術的使用失敗，將很難進行補救處理，因此，在實際施工的時候，需重點關注直線度與同心度的情況，合理開展測量活動。

在對樁基進行鉆孔施工之前，應保證地面的平整性，然后進行套管順制度檢查處理。對于套管而言，在檢查的時候需先設置在地面上進行測量放樣，保證放樣的直線相互平行，然后放在這兩條平行線之中，使用線錘方式或是直尺方面明確是否出現了距離偏差現象。在檢測的時候還需進行順制度的檢查處理，將套管連接在一起，并保證偏差控制在11mm左右。

2.3.2 樁孔垂直度的管理 在樁基成孔施工的過程中，應重視成孔垂直度的管理， 實現地面、孔內與終孔的檢測目的，在地面上進行監測處理，使用經緯儀設備進行相互垂直的檢測，明確垂直方向并了解垂直度特點，在發現偏差問題的時候應進行糾正處理。且在每節套管壓入與取土之后，應在開展其他套管安全之前采用測斜儀或者測環檢查進行樁孔內部垂直度的檢測，垂直度不合格時及時糾偏，糾偏完成后才能進行下一道工序；在每根樁成孔完畢后同樣使用相互垂直方面科學測量處理，明確最終孔的垂直度特點，了解不合格問題，明確偏差現象。

在工程施工建設期間應進行樁基成孔垂直度的檢測，及時發現偏差問題，并利用鉆機的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸來調節套管的垂直度，達到及時糾偏調整的目的。

3 應急預案及措施

3.1 橋墩異常沉降的嚴格管理 本橋加固主要使用的就是液壓全套管鉆機設備，雖然可以將所有鋼套管設置在樁底，在鉆進處理的時候，土體結構會降到最低，但是，在觀察的時候還需要保證監測橋墩的準確性，在自動技術與人工方式的支持下進行預警處理，在鉆進的時候一旦發現偏離問題，就要進行合理的協調控制，保證符合具體要求。

3.2 管涌 本橋在施工的時候，地表會覆蓋人工填筑土，預防黏土與粗砂對其造成的影響，在基巖科學處理的情況下，一旦出現管涌問題，就要使用科學方式進行處理，明確管涌問題的可能性，并采取科學的措施進行處理：①在施工期間如果出現了流砂現象，就要使用大體積的石頭進行擠塞處理，保證孔內的土壤壓力在合理范圍之內，進行全套筒施工處理。②如果涌水的問題較為嚴重，就要使用混凝土材料放置在麻袋中，然后填充在樁基之內，使得樁底形成固結的作用，提升土體的固結效果，在此之后應進行鉆進處理。

3.3 卵石層和溶洞 在工程施工之前，設計人員需針對地質情況進行分析，因為在施工過程中會遇有卵石層和溶洞，從而確定施工方法。

在卵石直徑為29cm以下的時候，就要進行取出處理，如果大于30cm且小于81cm，就要使用錘子進行雜碎，然后取出。在施工工作中，如果出現了溶洞，就要明確大小，然后進行合理的巖溶處理，如果溶洞很小，就要在鉆進施工的時候，使用錘子擊穿處理，然后進行回填，保證溶洞的施工效果[2]。在大型溶洞處理的時候，應制定完善的護筒處理方案，在反復錘砸的情況下，進行樁基結構成孔作業，創建科學化與合理化的工作機制，以免影響施工效果。

4 補強承臺的施工

樁基檢測合格后，應當進行補強承臺的施工，使用植筋工作方式將其與墩身連接在一起，設置預應力體系，實現承臺張拉封錨的工作目的[3]。在施工中主要使用釬釘材料，直徑控制在20mm左右。在此期間，需要在墩身與承臺結構上面植入混凝土材料，厚度為56cm左右，外露出高度61cm，并保證使用長灣溝的方法進行處理，保證間距在30cm左右，呈現梅花形狀。在澆筑的時候，應開展之前混凝土結構的鑿毛濕潤處理工作，涂抹截面劑材料，保證新混凝土與舊混凝土之間可以可靠的連接處理。