金千线兰江铁路大桥桥梁浅基病害整治施工方法

刘正根 上海铁路局工务处

金千线兰江铁路大桥桥梁浅基病害整治施工方法

刘正根 上海铁路局工务处

以金千线兰江铁路大桥桥梁浅基病害整治为例，结合现场实际介绍采用双壁钢围堰的安装、基底封闭处理等关键施工技术，为今后类似水中桥墩基础加固提供参考。

铁路桥梁；浅基；病害整治

1 工程概况

金千线K27+745#6兰江铁路大桥,位于兰溪～溪西区间，建成于1957年，桥全长564.2 m。线路情况：单线，直线，P60钢轨，无缝线路。该桥第1孔、第13～19孔合计为8孔24.0 m上承钢板梁，第2～12孔合计为11孔32.0 m上承钢板梁。该桥下部结构为圆端形实体桥墩（墩高11.00 m～15.50 m）及整体砼桥台，砼扩大基础，属浅基基础。根据地质钻探报告，在水流长期的作用下河床侵蚀下降明显，该桥桥墩基础底部已经形成冲蚀临空面且基础浅部地层存在风化破碎现象，其中5#～9#墩较为严重，对桥墩的稳定性影响很大，存在较大的安全隐患。本工程主要是对5#～9#桥墩基础均采用钢筋砼围幕加固，即采用钢围堰抽水后，对基础周边下挖浇筑钢筋砼围幕加固，钢筋砼围幕与桥墩间钢筋砼浇筑，桥墩加固中新老砼采用植筋连接。加固整体布置图如图1所示。

图1 加固整体布置图

2 施工总体顺序

本工程5#～9#墩施工工序大致相同，下面就以其中一个桥墩的加固方法进行介绍，总体施工工序如图2。

图2 总体施工工序图

3 主要分部分项工程施工方法

3.1 施工平台系统的制作与安装

平台由吊装平台和操作平台组合形成。

3.1.1 吊装平台

首先在制作场预先制作四套三角形的支撑腿，型钢均采用双拼25工字钢。在墩身顶面水平放置两根Ф100的锚杆，将已加工制作的三角架锚固与锚杆上，一根锚杆两端各锚固一套三脚架，两根锚杆共锚固4套三脚架，利用三脚架的一角点作为吊装平台的吊点，且同一边的吊点利用双拼32工字钢进行连接，形成一吊装平台且达到整体受力的作用。

3.1.2 操作平台

再利用Ф32精扎螺纹钢锚固在三脚架上（底部），每套三角架锚固两个精扎螺纹，同边锚固4根精扎螺纹，4根精扎螺纹下端再锚固双拼25工字钢，在双拼25工字钢上设置16工字钢形成分配梁后铺设钢板形成操作平台。操作平台形成后，再在操作平台四周设置栏杆。操作平台结构图如图3。

图3 操作平台结构示意图

3.1.3 墩身及桥梁保护

在施工过程中，为防止船舶及机械作业时对墩身的冲撞，在平台系统形成后，在墩身四周水域上利用浮箱设置警戒线，并设置警戒灯。

3.2 围堰施工

在作业前做好施工部位的水下情况探摸，对河床的高低、河床面的情况进行仔细探摸，并做好记录，为钢围堰的加工以及钢围堰的下放工作提供数据。

3.2.1 钢围堰加工

钢围堰的加工按照设计图纸进行，并通过验算保证设计的钢围堰能满足施工要求，钢围堰的加工分为底节、中节、顶节，分块加工，每一节分为10块块件，单块块件重量控制在2 t以内。在钢围堰块件加工厂组装工作平台，杆件集中下料，在平台上放大样后焊接杆件骨架，安装隔舱板焊接内外壁板，检查节点、块间接缝及舱板是否渗水、漏水，并及时处理渗水、漏水部位，确保钢围堰的严密性。制作完毕后在加工厂进行试拼验收，试拼或拼装时要求：上下隔舱板对齐，各相邻水平桁架弦板对齐，内外壁钢板拼缝不能对接焊时，允许采用搭接焊或贴板焊接，但必须满焊，并保证全焊水密结构的可靠性。验收合格后方可运至现场组装。双壁钢围堰断面图如图4。

图4 双壁钢围堰断面图

3.2.2 钢围堰运输

将验收合格的钢围堰分块件运至码头，吊运至120 t施工船舶上运至施工点进行组装下放。

3.2.3 钢围堰拼装

将已吊装至施工船舶上的钢围堰块件运至施工点，由于单块围堰块件重量较小，利用长臂挖机将围堰块件吊至操作平台上进行组装。

3.2.4 钢围堰下放

首先在操作平台上将钢围堰底节拼装成整体，施焊吊装下落点，由于整体钢围堰重量在42 t左右，利用4个10 t链条葫芦，单门滑车走双线就能满足下放要求。组合一层完毕后下放围堰，下放后应预留一定高度，方便下一节的施焊即可，然后再进行下一层的拼装施焊。待围堰整体拼装完毕后，依靠4个10 t链条葫芦下放钢围堰，在整体钢围堰下落前，应设置导向定位架进行钢围堰的定位下放。

3.2.5 钢围堰下放过程中的偏载控制

由于钢围堰下放过程中受到不均匀或水流等因素的影响，桥墩上设置的吊点可能会形成偏载情况，因而对桥墩产生一偏载力，进而对桥梁的安全产生一定的影响，故在钢围堰下放过程中应保证各边下放应同速、均匀、平稳，并用Φ400钢管桩将受力三脚架吊点与河床面进行竖向加固，达到平衡吊点受力的作用。

由于此工程河床基底并无覆盖层且高低不平，钢围堰的下放后底脚并不能嵌入河床并且底脚与河床面有缝隙和空洞，浇筑围堰封底混凝土时混凝土容易从围堰内外侧溢出，造成封底失败。故在在方案实施前需再次对5#～9#墩基础冲刷情况进一步探明测量，初步测量钢围堰下放位置后，对下放位置凹凸不平的地方采用破碎机械进行破碎找平（破碎机械以长臂挖机配装破碎头为主体，以施工船舶为载体的破碎设备），潜水工辅助的办法实施。对可能存在的危险源进行识别，对下一步双壁钢围堰的下放提前做好准备。围堰底脚处基底破碎的目的是达到围堰底脚的平稳，防止隔舱混凝土浇筑时混凝土溢漏，由于本工程实施部位河床冲刷较为严重，河床并无覆盖层，围堰如直接下放，底部嵌入土体较薄或不能嵌入土体，且围堰内部不能浇筑封底混凝土，只能隔舱浇筑混凝土的方法进行封底隔水，这样隔舱混凝土容易溢漏，达不到围堰隔水的效果。处理后形成的围堰基槽既保证了围堰底能嵌入河床，也保证了围堰底部的平整度，降低了围堰制作的难度及封底混凝土浇筑难度。

围堰下放完毕后必须对围堰内外侧进行止水帷幕的施工，止水帷幕采用麻袋混凝土（在麻袋内装入干混凝土集料，每袋约100 kg）进行封闭围堰底脚，首先岸上装好一定数量麻袋混凝土，并用施工船舶运至围堰平台上，安排潜水员将麻袋混凝土放至围堰底脚，内外侧均放置，放置后潜水员对每放一袋进行踏实。干性麻袋混凝土有一定的柔性，能够很好的堵住围堰底脚空洞，待水进入麻袋后，干性混凝土与水产生化学反应，待一定时间后达到混凝土强度，既到达了堵漏的效果，又达到了堵水的强度要求。

3.3 钢围堰封底混凝土施工

浇筑封底混凝土，采用泵送多点用导管浇筑封底混凝土，水下混凝土浇筑过程中应注意的事项：用测深锤每隔一段时间，测出混凝土表面标高，将原始资料记录下来，随时告诉现场值班技术员，用以指导各导管提升及下料，要求混凝土均匀上升，以免造成混凝土面高低偏差过大，同时，也避免导管埋置过浅而使导管悬空。混凝土浇筑终结时，尽量调平混凝土表面平整度。灌注水下混凝土时，准备多套导管提升装置，防止混凝土堵管。

封底混凝土达到设计强度后，进行围堰抽水，边抽水边完成剩余支撑，抽水速率应缓慢，围堰内水位每下降1 m应停止抽水，待检查无不良情况后再继续抽水，并同时安排潜水工进行围堰内外部渗水、漏水等情况进行检查，出现异常情况应立即停止抽水，待查明并处理完善后再抽水。水抽至一定标高及时设置第一道和第二道内支撑，内支撑采用双拼25工字钢分6个点将钢围堰与墩身连接成整体。

3.4 植筋及封闭混凝土浇筑

3.4.1 基底清理

抽水及内支撑施工完毕后，利用人工及吊装设备进行围堰内部止水帷幕的清理，对于围堰内部施工范围内的基底应清理干净，对于软弱层应凿除干净，利用吊装设备吊离至基坑后，安排船舶及装卸设备运至指定地点倾倒。

由于围堰止水不一定彻底，在围堰内部止水帷幕清理完毕后，在紧靠围堰内侧四周凿除一排水沟，在围堰内部角落处设置汇水井，汇水井深度深约为1 m，用400 mm钢管桩埋设，钢管桩顶部应超过预浇基础封闭混凝土顶面。将抽水泵放于汇水井中进行抽水，抽水目的在于排除围堰内部抽水水体，使其凿毛、植筋工作在干环境的条件下进行，避免因施工环境的原因造成工程质量差的效果。汇水井待基础封底混凝土浇筑完毕后再对其浇筑水下混凝土封闭。

3.4.2 新老砼接触面凿毛

在新老砼接触面上进行凿毛处理，凿毛要求凹凸不小于6 mm的粗糙面，并涂刷界面剂以保证新老砼结合良好。凿毛采用人工机械配合进行，凿除时尽量减小对原基础的过大扰动，凿除完毕后及时清理干净落入基坑内的废渣。

3.4.3 植筋

植筋的施工前仔细阅读施工图（见图5），准确放样各植筋孔的布设位置。植筋钻孔前，应使用钢筋保护层厚度仪对原结构内的钢筋位置进行判定；若植筋孔位存在钢筋，则可适当调整钻孔位置；利用拉线准确定位钻孔位置，采用水钻进行钻进；钻孔施工中遇到钢筋或预埋构件时应立即停钻，并适当移动钻孔孔位；尽量保证钻孔不破坏原结构内的钢筋。钻孔应达到设计要求的深度。植筋钻孔时，应尽量确保钻孔方位，待钻孔完毕后清理承台范围内的杂物，清洗孔内的残留物，待孔内干燥后方可进行植筋工作。锚固包内锚固剂完全固化前，不得触动或振动已植钢筋，以免影响其黏结性能。植筋完成后，在凿除面上涂刷界面剂以保证浇筑混凝土后，新老砼之间形成良好的结合。

图5 基础植筋布置图

3.4 混凝土浇筑及养护

预浇基础封闭混凝土基坑完成并自检合格后，上报监理及业主进行检查，检查合格后，方可进行封闭混凝土浇筑。考虑混凝土离析的问题，每个下料口必须安装下料串筒进行下料，避免混凝土产生离析。混凝土浇筑时可分层由一端向另一端往返连续浇筑。

混凝土分层连续灌注，一次成型，分层厚度宜为50 cm左右，分层间隔灌注时间不得超过试验所确定的混凝土初凝时间。

混凝土振捣采用插入式振捣器，振捣深度超过每层的接触面一定深度，保证下层在初凝前再进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度，防止漏振，也不能过振，确保质量良好。振捣时注意振捣棒不碰及钢围堰壁。在浇筑过程中安排专人进行围堰壁的检查，一经发现有异常状况，应立即停止混凝土浇筑，并对所出状况进行处理。在封闭混凝土灌注完毕后，需及时抹面收浆、养护。混凝土浇筑完毕后及时进行混凝土的养护工作。

每次灌注混凝土必须按规范留足强度及弹性模量试件，进行强度检查。指定专人填写混凝土施工记录，详细记录原材料质量、混凝土的配合比、坍落度、拌合质量、混凝土的浇筑和振捣方法、浇筑进度和浇筑过程出现的问题等，以备检查。

3.5 钢围堰拆除

封闭混凝土达到强度后开始拆除钢围堰，首先在围堰内部进行注水，使围堰内外水面高度一致，安排潜水员水下进行切割，钢围堰的拆除工作与下放钢围堰时施工顺序相反，然后依次分小块吊至施工船舶，将钢围堰块件运至河岸加工场进行修复工作，达到设计图纸要求后运至第二个作业周期施工点进行组装、下放。

3.6 平台拆除

整个工序完成后，经检验验收合格后进行平台的拆除工作。拆除平台时，利用长臂挖机进行单块吊装，按照施工时顺序拆除至第二个作业周期施工点进行组装，进入第二个作业周期施工，施工顺序及施工工艺与第一个作业周期一致。

4 结束语

金千线兰江桥浅基加固工程特点及施工重点、难点主要体现在以下三个方面：一是本工程属水中桥梁病害整治工程，需在该桥墩基底部位设置挡水结构；二是本工程属桥梁加固工程，钢围堰的运输、下放均不能采用常规的新建桥梁实施方法进行，应根据现场所具备的施工条件，合理利用施工现场周围环境及独有的施工特点实施；三是本工程水域冲刷较严重，根据地质勘探报告显示，河床表面并无覆盖层，双壁钢围堰的定位着床及保证围堰封底混凝土不溢漏是本工程的重难点。以上通过对一个桥墩浅基加固施工全过程的介绍，给大家提供类似工程的施工组织参考，希望能提供有益的借鉴。

责任编辑：王 华

来稿日期：2016-12-13