中心公園拱橋地基加固技術(shù)

吳發(fā)展

（中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司，河北 三河065201）

既有鋼筋混凝土拱橋由于早期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、使用時(shí)間長(zhǎng)、長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)等影響到拱橋結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性，甚至影響到使用安全，需要對(duì)橋梁進(jìn)行維修加固。杜法根等[1]根據(jù)鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)狀和擬加固荷載等級(jí)采取裂縫修補(bǔ)、粘貼鋼板等復(fù)合式加固方法，保證橋梁正常使用。楊立[2]分析了既有鋼筋混凝土拱橋的病害狀態(tài)及成因，介紹有限元計(jì)算分析理論和建模方法，探討維修加固方式，通過(guò)試驗(yàn)評(píng)價(jià)加固后的效果。孫昊[3]總結(jié)了既有鋼筋混凝土拱橋的病害問(wèn)題，剖析產(chǎn)生的機(jī)理，采用套箍加固技術(shù)治理拱橋缺陷與病害，可以提高結(jié)構(gòu)的整體性和承載力。李春燕[4]分析了既有鋼筋混凝土拱橋的病害與機(jī)理，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能，提出合理的拱橋維修加固技術(shù)。電纜隧道因線(xiàn)路調(diào)整為下穿中心公園鋼筋混凝土拱橋，為保證拱橋正常使用和電纜隧道施工安全，隧道盾構(gòu)施工前需要對(duì)拱橋予以加固。

1 工程概況

電 纜 隧 道 南 線(xiàn) 盾 構(gòu) SJ2-SJ3 區(qū) 間 SK0+343.826～SK0+749.621 段原設(shè)計(jì)為直線(xiàn)段。因盾構(gòu)施工中發(fā)現(xiàn)線(xiàn)路與地鐵3 號(hào)線(xiàn)停車(chē)場(chǎng)西北角位置關(guān)系沖突，為減小盾構(gòu)線(xiàn)路與地鐵3 號(hào)線(xiàn)停車(chē)場(chǎng)的重疊距離，將該直線(xiàn)段調(diào)整為250m 半徑的曲線(xiàn)，調(diào)整后的線(xiàn)路SK0+607.032～SK0+614.332 段下穿中心公園拱橋（圖1）。

拱橋?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，橋基礎(chǔ)為6m×6.3m×3m（長(zhǎng)×寬×高）的混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底部為礫質(zhì)粘性土，未采取其他地基加固措施，拱橋下部為中心公園人工湖。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，下穿拱橋位置隧道與拱橋基礎(chǔ)凈距7.3m。

2 工程地質(zhì)

根據(jù)南線(xiàn)盾構(gòu)段施工補(bǔ)勘資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，拱橋擴(kuò)大基礎(chǔ)位于礫質(zhì)粘性土層，地基孔隙比0.88，該地層透水性好，本區(qū)間地質(zhì)由上而下依次為：素填土層厚度2.8m，粉質(zhì)粘性土厚度4.5m，砂質(zhì)粘土厚度2.3m，粗砂厚度2.2m，礫質(zhì)粘性土厚度3.7m，其下為全風(fēng)化花崗巖+強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（隧道范圍），隧道埋深13.2m（圖2）。

圖1 盾構(gòu)隧道區(qū)間與拱橋位置關(guān)系

圖2 加固段地質(zhì)剖面

3 施工方案

電纜隧道拱頂3.7m 處存在2.2m 厚透水砂層，盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中易使拱橋地基失水產(chǎn)生下沉位移，對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)有一定的破壞風(fēng)險(xiǎn)，為了拱橋的使用安全，在盾構(gòu)到達(dá)該位置前，提前對(duì)拱橋基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固，緊鄰橋基礎(chǔ)北側(cè)、南側(cè)位置進(jìn)行袖閥管注漿加固，注漿孔間距0.4m，凈距0.1m，加固深度為擴(kuò)大基礎(chǔ)底部至盾構(gòu)隧道底部2m 范圍（表1）。為防止袖閥管施工時(shí)相鄰孔距離太近或間隔時(shí)間太短，造成相鄰孔施工時(shí)串漿，采取間隔兩孔的跳孔施作。

表1 主要工程數(shù)量表

4 袖閥管注漿

4.1 鉆機(jī)定位，按設(shè)計(jì)坐標(biāo)用全站儀測(cè)放出每排注漿孔最外邊兩孔的坐標(biāo)位置，再用卷尺測(cè)量定位出中間其他孔的位置，孔位確定后，XY-200 巖心鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位，該鉆機(jī)根據(jù)地層可選用金剛石、鋼砂、合金等鉆頭，其配備的孔底壓力表便于掌握孔底情況。

4.2 鉆孔，開(kāi)鉆前檢測(cè)吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度，鉆進(jìn)2m后每增加一節(jié)鉆桿均對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正，鉆孔傾斜度≤1%。由于鉆孔要穿透路面或混凝土塊，采用合金鉆頭。

4.3 置換套殼料，套殼料采用膨潤(rùn)土現(xiàn)場(chǎng)配制，鉆孔完成后通過(guò)鉆桿將套殼料轉(zhuǎn)換孔內(nèi)泥漿，套殼料在壓力作用下通過(guò)鉆桿進(jìn)入鉆孔底部，轉(zhuǎn)換出來(lái)的泥漿排到泥漿循環(huán)池。

4.4 安裝袖閥管，袖閥管采用50×5mm 柔性塑料管，每一節(jié)均應(yīng)作認(rèn)真檢查，管口要求平整無(wú)收縮，內(nèi)壁光滑。在套料殼完成后立即插入袖閥管，相鄰兩節(jié)袖閥管用20cm 長(zhǎng)的套管連接，用膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢。袖閥管連接下放到鉆孔中，下放時(shí)盡量使袖閥管中心與孔中心重合。袖閥管孔口高出地面20cm[5]，注漿管上部加蓋子，防止雜物進(jìn)入注漿管影響作業(yè)質(zhì)量[6]。

4.5 注漿材料為雙液漿，水泥選用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥，注漿初擬參數(shù)水膠比為1:1，水玻璃濃度為30～35Be'，水玻璃漿與水泥漿體積比1:1～1:0.5，根據(jù)注漿的可注入性及注入量調(diào)整；注漿壓力0.1MPa～0.3MPa。

注漿方式采用跳孔進(jìn)行[7]，每段注漿時(shí)壓力表出現(xiàn)兩次峰值，注漿開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)一次峰值，持續(xù)時(shí)間很短。當(dāng)出現(xiàn)第二次峰值后，將注漿管上提進(jìn)行下一段注漿。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：保持注漿壓力，注入量＜1～2L/min，并穩(wěn)壓5min，即可結(jié)束注漿。注漿過(guò)程中注意觀察相鄰注漿孔的返水、冒漿、排水情況，若周?chē)袧{液冒出，表明注漿效果較好。做好注漿記錄，包括注漿量、注漿壓力、水泥用量等，及時(shí)了解注漿壓力和流量變化并進(jìn)行綜合分析，判斷注漿效果是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 監(jiān)控量測(cè)

盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)通過(guò)對(duì)拱橋地表觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)，掌握注漿引起的拱橋沉降變化數(shù)據(jù)，分析其變形規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)采取必要的技術(shù)措施，將施工引起的變形減小到最低，確保施工范圍內(nèi)的道路、地下管線(xiàn)等安全。第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)施工單位布設(shè)的地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集初始值[8]，監(jiān)測(cè)頻率為一周三次，對(duì)拱橋地基加固情況予以監(jiān)測(cè)（表2）。

表2 沉降監(jiān)測(cè)成果表（SJ2～SJ3 盾構(gòu)區(qū)間）

監(jiān)測(cè)結(jié)論：隧道盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)各測(cè)點(diǎn)處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，未出現(xiàn)預(yù)警情況。

6 結(jié)論

運(yùn)用袖閥管加固拱橋地基，使得電纜隧道盾構(gòu)下穿拱橋時(shí)的安全性得到提高，有效防止了拱橋的變形、沉降。