甘棠江特大桥异常沉降桥墩基础加固施工技术

苏从友

摘要：本文针对贵广铁路甘棠江特大桥在联调联试期间检测到个别桥墩异常沉降，为确保贵广线联调联试的顺利进行和开通后的运营安全，针对该桥异常沉降桥墩的加固技术进行研究与实施，使结构达到原设计的承载能力与稳定性。

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.

关键词：异常沉降；桥墩加固；施工

Key words： abnormal settlement；pier reinforcement；construction

中图分类号：U443.22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0137-03

0 引言

贵广铁路在联调联试期间检测到甘棠江特大桥由于个别桥墩异常沉降引起桥面无砟轨道线路出现不同程度的变化。经全国多位桥梁专家多次对沉降数据分析、讨论，并结合重新补勘的地质资料，进而提出对异常沉降桥墩进行补强加固。补强加固采用的方案为：将桥墩基础置于基岩岩性为可溶岩地层的摩擦桩均进行补强，采用在桥墩承台横向左右侧各增设31.5m混凝土灌注桩。为确保当时贵广铁路联调联试的顺利进行和2个月后全线开通的目标，补强加固的混凝土灌注桩结构，主要使用液压全套管全回转钻机施工方式，进行钢护筒的处理，属于先进的桩施工技术方式[1]，可以将桩底嵌入到基层的岩层结构中，护筒不能拔出来，可以促进新桩体预测承台之间的合理连接。液压全套管全回转钻机无须泥浆，在不同类型地层中均能顺利施工，并能够进行嵌岩作业，且施工进度快、振动小、成桩质量稳定，对既有桥梁等结构振动影响能够降到最低。

1 液压全套管全回转钻机成桩的施工技术

1.1 施工安排 根据专家意见本桥需要对20个桥墩基础置于基岩岩性为可溶岩地层的摩擦桩基础进行补强加固，共有120根直径1.5m的桩需要成孔。现场共配置了七台日本RT—200系列、两台盾安DTR—2005H、一台盾安DTR—150的钻机；在工作中需遵循配置的工作原則，也就是在长桩基施工的时候，使用大功率类型的钻机设备，在短桩基施工的时候，使用小功率的钻机设备。每个墩台都要安排两台钻机进行对称的钻进处理，先进性外侧后进行内侧桩体的施工，预防不均匀沉降问题。在此期间，需在施工范围之内针对场地进行夯实处理，使用钻机设备进行施工处理，在移位的时候提升操作方便、安全。

1.2 成孔工艺性试验 鉴于工程的特殊性，为了保证钻机能够在施工期间，可以发挥稳定方面的作用，在桥附近针对地质情况进行合理的研究，开展代表性地质的试桩工作，在试桩的时候保证深入岩层2m左右。在试桩的时候还需进行钢套管焊接质量的验证，控制成孔时间，明确沉降监测数据信息，提升数据与工艺参数的准确性，确保符合时代发展要求。

2 液压全套管全回转钻机成桩的施工工艺

2.1 针对钻孔桩的建设流程进行研究 首先需要进行测量放样处理，制作井圈结构，然后进行套管钻机设备的就位对中处理，针对第一节套管进行吊放处理，同时要开展测量工作，保证垂直度符合要求。在压入第一节套管的时候，应做好垂直度的校对工作，然后进行抓斗的取土处理，保证垂直度符合要求的基础上，焊接套管并逐步进行钻进处理。最后应针对测量孔进行深度清理，吊放钢筋笼材料，在混凝土导管合理处理的情况下，更好的进行混凝土灌注，测定混凝土是否满足规范要求。

2.2 钻孔桩具体的施工方式 全套管钻机自重约30t，履带吊以及配重共80t，为了提升套筒钻机施工的便利性，在明确事故范围之后，应进行场地的平整处理、碾压和加固处理，防止工作平台下沉使套管倾斜而无法作业，且需要准备不小于200m2的套管堆场。

按照测量放样桩位制作井圈作为钻机定位的控制点。利用十字交叉线的方式对中点进行定位处理，在工作的时候应保证间距小于钻机路基板之间的内径数据信息。然后针对路基板进行吊放就位处理，使其在桩体位置中，保证内容属于十字线的模式。测量工作者应进行复位方面的测量处理，保证不存在偏差之后才能进行钻机吊放的准确处理。在吊车一侧应开展反力架结构的吊装工作，使用履带式吊装机械设备进行抵住处理，然后结合压力状况，在钻机两侧扭矩不同的情况下，合理进行吨位配重。

钻机就位工作中需保证处于水平状态，做好垂直度管理工作。首先，在调整水平状态的时候，应进行油缸的检查，保证受力均匀性，且在钻进作业的时候，需在钻机的10m左右位置科学设置吊绳，夹角为九十度左右，一边施工一边进行检查，保证吊绳不会出现偏差的问题。在主夹角与副夹角管理工作中，还需设置刀头套管，规格为7.4m左右，保证不可以与主机设备碰撞。

在钻机设备就位之后，应进行现场的取土处理，在钻进3m左右就要使用抓斗进行取土。在取土之前，应于套管上面进行凿毛保护，使得接头符合要求，在钻进过程中需科学控制扭矩与压力，记录垂直度数据信息。且在回转取土的时候，应同步进行取土深度的监督控制，预防超挖问题，保证底部留有一定厚度的土壤，将厚度控制在套管直径两倍左右，通常情况下，套管直径为1.5m的时候，需留土3m左右，保证符合具体的施工工作要求。

在对套管之内土壤深度进行测量之后，如果可以符合标准，就要在钻机设备的平台上，针对1m左右套管进行接头处理。吊装6m的套管时需要进行低温保护焊。钢套管的焊接技术较为复杂，操作的难度很大，尚未找到合理的质量管理方式，因此，在施工的时候需仔细的进行检查，一旦发现存在隐患，就要进行科学的控制，并改善工艺技术的应用方式，预防事故损失问题。在焊接检测合格之后，应开展钻进施工工作，保证达到设计深度之后，进行底部的清理，满足当前的作业施工要求，保证质量得到良好的提升。

在终孔时检测孔深、垂直度、孔底沉渣厚度等各项指标，均合格后，在桩孔内垂直吊放并连接钢筋笼。在该工程施工过程中，在套管进入底部之后无需进行取出处理，可直接开展混凝土的浇筑工作，在合理开展钢筋笼吊放活动之后，安装直径在240mm左右的灌注导管，并在钢筋笼之内合理的进行处理，将底部与孔底的距离控制在50cm左右，并增强导管气密性。同时，在对导管密封度进行检查的时候，应保证在每节导管中都安装密封圈，保证拆卸便利性与牢固性，预防漏水或是透水问题，在增强导管支撑效果的情况下，促进混凝土的合理浇筑处理。施工企业还需在混凝土的漏斗之内，合理的设置橡皮球胆，在设置导管期间需将其与孔底之间的距离控制在50cm左右，将混凝土初次的灌注数量控制在2.8m3左右。

在对混凝土进行灌注期间，应保证导管深度在5m左右，最小的深度不可以低于3m。且在浇筑过程中及时测量混凝土面的上升高度，导管必须随浇随提，一次性的提拔不能超过6m，且严禁将导管提出混凝土面，或者埋入过深。在发现灌注面与钢筋笼底部相互接近的时候，需放慢灌注工作速度，预防上浮的施工事故问题，在混凝土原材料流入到钢筋笼底部1m左右的时候，需要适当的抬高导管位置，避免受到冲击出现质量问题。如果混凝土浇筑面与顶桩接近，就要测量顶面具体位置，保证高出顶桩1m左右。

2.3 关键技术 液压全套管全回转钻机施工作业过程中，最为关键的技术就是针对桩体垂直度进行有效管理控制。

2.3.1 套管的顺直度检查和校正 钢套管对接时需要针对直线度情况、同心度情况仔细检查，一旦焊接的连接偏差在11mm以上的时候，就会导致出现土体挤压的现象，桩位偏差较为严重，导致钻进施工的阻力有所增加，甚至引发焊接套管焊接裂缝问题，引发断裂事故现象，如果工艺技术的使用失败，将很难进行补救处理，因此，在实际施工的时候，需重点关注直线度与同心度的情况，合理开展测量活动。

在对桩基进行钻孔施工之前，应保证地面的平整性，然后进行套管顺制度检查处理。对于套管而言，在检查的时候需先设置在地面上进行测量放样，保证放样的直线相互平行，然后放在这两条平行线之中，使用线锤方式或是直尺方面明确是否出现了距离偏差现象。在检测的时候还需进行顺制度的检查处理，将套管连接在一起，并保证偏差控制在11mm左右。

2.3.2 桩孔垂直度的管理 在桩基成孔施工的过程中，应重视成孔垂直度的管理， 实现地面、孔内与终孔的检测目的，在地面上进行监测处理，使用经纬仪设备进行相互垂直的检测，明确垂直方向并了解垂直度特点，在发现偏差问题的时候应进行纠正处理。且在每节套管压入与取土之后，应在开展其他套管安全之前采用测斜仪或者测环检查进行桩孔内部垂直度的检测，垂直度不合格时及时纠偏，纠偏完成后才能进行下一道工序；在每根桩成孔完毕后同样使用相互垂直方面科学测量处理，明确最终孔的垂直度特点，了解不合格问题，明确偏差现象。

在工程施工建设期间应进行桩基成孔垂直度的检测，及时发现偏差问题，并利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸来调节套管的垂直度，达到及时纠偏调整的目的。

3 应急预案及措施

3.1 桥墩异常沉降的严格管理 本桥加固主要使用的就是液压全套管钻机设备，虽然可以将所有钢套管设置在桩底，在钻进处理的时候，土体结构会降到最低，但是，在观察的时候还需要保证监测桥墩的准确性，在自动技术与人工方式的支持下进行预警处理，在钻进的时候一旦发现偏离问题，就要进行合理的协调控制，保证符合具体要求。

3.2 管涌 本桥在施工的时候，地表会覆盖人工填筑土，预防黏土与粗砂对其造成的影响，在基岩科学处理的情况下，一旦出现管涌问题，就要使用科学方式进行处理，明确管涌问题的可能性，并采取科学的措施进行处理：①在施工期间如果出现了流砂现象，就要使用大体积的石头进行挤塞处理，保证孔内的土壤压力在合理范围之内，进行全套筒施工处理。②如果涌水的问题较为严重，就要使用混凝土材料放置在麻袋中，然后填充在桩基之内，使得桩底形成固结的作用，提升土体的固结效果，在此之后应进行钻进处理。

3.3 卵石层和溶洞 在工程施工之前，设计人员需针对地质情况进行分析，因为在施工过程中会遇有卵石层和溶洞，从而确定施工方法。

在卵石直径为29cm以下的时候，就要进行取出处理，如果大于30cm且小于81cm，就要使用锤子进行杂碎，然后取出。在施工工作中，如果出现了溶洞，就要明确大小，然后进行合理的岩溶处理，如果溶洞很小，就要在钻进施工的时候，使用錘子击穿处理，然后进行回填，保证溶洞的施工效果[2]。在大型溶洞处理的时候，应制定完善的护筒处理方案，在反复锤砸的情况下，进行桩基结构成孔作业，创建科学化与合理化的工作机制，以免影响施工效果。

4 补强承台的施工

桩基检测合格后，应当进行补强承台的施工，使用植筋工作方式将其与墩身连接在一起，设置预应力体系，实现承台张拉封锚的工作目的[3]。在施工中主要使用钎钉材料，直径控制在20mm左右。在此期间，需要在墩身与承台结构上面植入混凝土材料，厚度为56cm左右，外露出高度61cm，并保证使用长湾沟的方法进行处理，保证间距在30cm左右，呈现梅花形状。在浇筑的时候，应开展之前混凝土结构的凿毛湿润处理工作，涂抹截面剂材料，保证新混凝土与旧混凝土之间可以可靠的连接处理。