巖溶地區鄰近既有高鐵橋梁樁基信息化施工技術

潘晉

（長沙城投機場遷建投資開發有限公司，湖南長沙 410000）

0 引言

隨著我國高速鐵路、公路的迅速發展，鄰近既有線路或既有結構施工已成為不可避免的問題。對此，廣大學者就施工過程中如何對既有線路或結構的防護進行了研究。關宇馳[1]通過工程實例分析了新建高速鐵路下穿高速公路時，鐵路建筑限界標準的掌握，公路跨線橋設置防撞護欄、防落網和異物檢測網等安全設施的設計原則。侯鐵軍[2]利用有限元軟件，研究了新建鐵路橋在交匯區域內對既有橋梁樁基礎的影響，研究發現，在不同的施工階段中，既有鐵路橋樁基的位移變化趨勢相同。李發達[3]根據實際工程背景，基于OpenSees 有限元計算平臺，探討新建橋梁樁基對既有橋梁樁基的影響，計算結果表明，新建橋梁樁基距既有橋梁樁基9.71m 處，新建橋梁樁基對既有橋梁樁基軸力有明顯的影響。肖江河[4]以貴陽市雙龍開發區龍水路6 號橋上跨滬昆客運線項目為例，總結上跨既有鐵路運營線的橋梁施工安全防護措施。謝永勝[5]以新建昌贛客專動走二線特大橋為例，探討新建橋梁鄰近既有高鐵橋梁施工的安全控制方法與既有線墩臺監測方法。顏輝[6]對巖溶地區鄰近既有鐵路的施工方法進行了一系列對比研究，發現全回轉全套管鉆孔灌注樁施工方法對周遭土體擾動小，開挖速度快，適宜類似工程使用。劉丹丹[7]結合龍葵路跨線橋主橋墩鄰近高鐵既有線及鐵路接觸網施工，介紹了長大鉆孔樁鄰近高鐵既有線的關鍵施工技術。楊光銀[8]以鄰近杭長高鐵的杭黃鐵路傳芳特大橋工程施工為背景，分析確定了運營高鐵橋梁變形的監測范圍和精度、監測頻率及報警值等安全監控參數。

在目前的研究中，主要對鄰近結構施工的安全措施進行研究，對不良地質條件下的信息化施工研究較少，本文以韶山某鐵路工程為例，對巖溶地區鄰近既有高鐵的橋梁樁基信息化施工技術進行研究。

1 工程概況

1.1 工程與既有線路位置關系

主線橋 DK2+120.18～DK2+152.98 段 28～29 跨橋墩下穿滬昆鐵路客運線 K1145+261.378～K1145+294.398 段 26～27 跨，相交角度80°，共10 根基樁鄰近既有線路，其中4 根基樁位于溶洞上方，其詳細參數如表1 所示，工程與既有線路關系圖如圖1、圖2所示。

圖1 平面關系（單位：m）

表1 巖溶區基樁信息

圖2 立面關系（單位：cm）

1.2 工程地質水文條件

對工程橋址區進行地質勘察，結果表明，巖溶地區地層土主要為人工填土、沖洪積層淤泥質砂、粉質黏土等，樁基下部持力巖層為弱風化白云質灰巖，承載力σ0=1200kPa。場區的地下水主要為孔隙潛水及巖溶水，地下水穩定水位埋深0.5～1.5m。場地內巖溶極為發育，溶洞中多為充填為圓礫土。本工程中共有4 根基樁位于溶洞位置處施工，樁號分別為28-1、28-4、29-1、29-4，溶洞高度及處理方式如表1 所示，溶洞位置關系如圖3 所示。

圖 3 溶洞位置（單位：m）

結合上述工程背景可知，本工程溶洞規模較大，樁基下溶洞深度最大為16.7m，樁基與既有線路最小水平距離為6.3m，與既有橋墩最小水平距離為13.4m，施工空間受限，施工難度較大。為了保障既有高鐵的安全運營，本工程采用全回轉全套管鉆孔灌注樁的施工方法和信息化施工技術。

2 信息化施工

2.1 監測方案

新建鐵路橋墩施工可能導致滬昆高鐵地基應力變化，導致橋梁結構產生沉降以及水平位移，危及高鐵行車安全。因此，采取信息化施工對保障既有高鐵的運營安全十分必要，本工程信息化監測方案如下。

橋墩沉降監測：本工程橋墩沉降監測采用JMDL-6020AD 靜力水準儀進行，該水準儀依據連通器原理，主要由數個相互連通的精密液位計構成，監測過程中在遠離工程橋址地區設置一處混凝土加固地表作為沉降基準點，通過對比既有橋墩處與沉降基準點的液位計讀數變化對既有高鐵的橋墩沉降進行監測。

橋墩頂部水平位移監測：本工程中，既有橋墩頂部水平位移采用JMQJ-7315ADY 測斜探頭進行，其內置的高精度雙軸平面傾角儀可測出安裝位置相對重力軸線的傾角變化，并結合測量點的高度自動計算監測點處的水平位移。

測點布置：橋墩沉降監測點位于滬昆高鐵26、27 號墩東西兩側離地30cm 處的橋墩表面處，每個橋墩設置2 個測點，共4 個測點，橋墩水平位移測點位移26、27 號橋墩墩頂位置，每墩布置一個測點，測點布置詳圖如圖4 所示。

圖4 測點布置

2.2 監測信息反饋

為保證施工期間與施工后既有高鐵的運營安全，需在施工期間與施工后的一段時間內對既有高鐵橋墩的變形、沉降及地面沉降進行監控測量。本次工程監測期為60d，其中樁基施工階段工期為1～45d，觀測頻率為4 次/d，施工后穩定期為46～60d，觀測頻率為2 次/d。監測數據采用儀器自動化采集并上傳至監測信息系統，并于當日提交給相關監管部門、業主以及施工單位。

依據上述施工及監測方案與測點布置圖可知，既有線26 號橋墩與27 號橋墩與施工點之間近似呈原點對稱關系，實際監測結果也顯示二者沉降及位移及其相似，故以27 號橋墩監測數據為例進行分析，將每日采集的4 次數據以24h 為單位匯總，所得累計橋墩豎向位移圖如圖5 所示，橋墩水平位移如圖6 所示，其中豎直位移正值代表上升，負值代表下沉，縱橋向水平位移正值代表向西移動，負值代表向東移動，橫橋向位移正值代表向南移動，負值代表向北移動。

從圖5、圖6 可知，施工期間橋墩沉降主要發生于樁基開挖與注漿期間，施工結束后沉降變化減小并趨于穩定，橋墩東西兩側沉降值相近，施工期間既有橋墩最大沉降值為1.4mm，施工完成后最終沉降值為1.1mm。均符合國家規定的2mm 范圍。橋墩水平位移在施工期間波動較大，但隨著施工進度推進其水平位移值逐漸穩定，施工期間27 號既有橋墩最大水平位移為1.9mm，最終位移為西向偏移1.3，北向偏移1.9mm，均符合國家規定的2mm 要求。

圖5 橋墩豎向位移

圖6 橋墩水平位移

3 總結

根據上述分析，可得出以下結論：

（1）此次鄰近既有高鐵的樁基施工過程中，既有高鐵橋墩位移最終值為向西偏移1.3mm、北偏移1.8mm、垂直沉降1.4mm，均符合國家相關規定要求。

（2）位移主要發生在樁基施工期間，施工完成后，位移很快收斂。

（3）在鄰近既有線路或既有結構的橋梁樁基工程中，信息化施工可做到及時反饋，及時預警，能較好地保障既有結構的安全。