满堂支架施工对邻近高铁桥墩位移影响探究

王刚刚

中铁大桥局第七工程有限公司 湖北武汉 430050

1 工程概况

某省某既有高铁客运专线全长149.89km，是我国“四纵四横”铁路客运专线网络中沪深客运专线的重要组成部分。双线铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道；设计速度为350km/h；正线线间距：5.0m；设计活载：ZK 活载。梁部及垫石采用C50 混凝土浇筑，墩台身及基础采用C35 混凝土浇筑。新建城际铁路线全长20.3km，地下线长度9.87km，高架线长度7.34km，过渡段长度0.67km，山岭隧道长度2.03km。工程重要性等级为一级，项目主要位于农田上，局部分布民居及厂房，周围为市政道路及既有高速铁路。拟建场地位于萧绍虞甬平原区西部，为海积湖沼积平原，地势开阔，地形平坦，沟渠密布，自然地面标高一般为1.7m-7.5m 左右。

2 试验方案

选取新建城际铁路现浇箱梁两跨开展现场试验，现场试验场地位于高铁桥基与现浇轨道梁满堂支架施工区域之间。为了更好地探究邻近满堂支架施工对既有高铁桥基影响，设计了支架预压试验。预估新建城际铁路30m 简支梁荷重为320t，试验中采用分级加载，按照50%，80%，110%箱梁荷载三级进行加载，满堂脚手架荷重不计[1]。连续满堂脚手架搭设长度为30m，宽度为8m，脚手架边界与邻近既有高铁桥基的净距约为24m。本次现场试验观测的项目有：地表沉降、土体侧向水平位移、孔隙水压力（沿深度变化）、高铁桥墩位移。本次测量共布设2 个观测全断面，布设地表竖向位移监测点16 个、土体分层竖向位移监测点8 孔、土体深层水平位移监测点8 孔、孔隙水压力监测点10 个，桥基水平位移监测点4 个、竖向位移监测点4 个。

3 结果分析

满堂支架施工时，地表竖向位移随时间、堆载等级变化可分为平缓期、增长期和稳定期三个阶段。加载初期地表测点均发生沉降变形（沉降为正值，隆起为负值），速率平缓。加载2 步骤后，即第一跨加至80%箱梁荷载，第二跨加至50%箱梁荷载时，土体竖向位移变化速率增快。测点DH8 的竖向位移变化值小于测点DH7，原因是测点DH8 与DH16 埋设在既有高铁桥基附近，群桩存在“遮拦效应”减小了土体侧向挤出变形。加载完成之后，桩周土体相对于基桩产生了向上的竖向位移。

测试深层水平位移时测斜管入土深度20m，计算时以孔底为不动点，向远离堆载方向位移为正。距堆载边界1m，6m，13m，23m 土体测斜测试可知，试验中分级加载过后会引起土体发生侧向水平位移，最大水平位移基本出现在地面以下2m-4m 深度范围以内[2]。当加载4 步骤完成之后，土体水平位移反而有所减小，原因是：前期加载过程中加载量较大，加载4 步骤中仅对第二跨进行加载30%箱梁荷载，前期因为瞬时加载引起地基土超静孔隙水压力升高，而后期加载过程中引起土体孔隙水压力升高较小，所以消散较快，此阶段土体主要发生固结变形，导致水平位移减小，但是并没有恢复到初始状态。

孔压的变化和加载间歇过程具有相关性，在堆载作用下孔隙水压力存在上升趋势并且在间歇阶段消散较快。竖向荷载加载完成之后，土体孔隙水压力会迅速上升，主要集中在6m-15m 深部土体，经过1d的时间间歇，孔隙水压力就已经消散完成。其余时间阶段内，孔隙水应力变化趋势则不明显。

由表1 可以看出，堆载主要引起高铁桥墩发生横桥向水平位移（横桥向正值表示向远离堆载方向位移，顺桥向正值代表向顺里程方向位移）。顺桥向水平位移基本无变化，说明施工对顺桥向位移影响较小，后期现浇箱梁施工过程中应主要观测其横桥向水平位移。

表1 高铁桥墩位移

由于堆载时间存在差异，高铁桥墩的两端竖向位移数值存在差异，但是规律基本一致。靠近堆载侧发生沉降变形，远离堆载侧为隆起变形，整体产生靠近堆载方向的轻微转角。由地表竖向位移测试可知，桩周土产生隆起变形，对桩基有正摩阻力的作用，相当于会给桩基向上的拖拽力，而实测数据表明靠近堆载侧桩基产生了沉降变形。竖向位移最大沉降值为0.2mm，最大隆起值为0.2mm，竖向位移变化量较小，不会影响既有高铁轨道的平顺性和安全性[3]。

4 结语

本文根据某省某新建城际铁路工程，通过开展现场支架预加载试验的方法测试了高铁桥墩邻近土体的沉降、深层水平位移、孔隙水压力等受力特性，并分析了其位移变化，

最终得出：①分级加载后，地表沉降出现平缓期、增长期和稳定期三个阶段；土体先产生远离堆载位置的水平位移，随后位移量降低；堆载作用下孔隙水压力持续缓慢上升。②满堂支架施工荷载主要引起桥墩发生横桥向水平位移，顺桥向水平位移基本无变化，整体产生靠近堆载方向的轻微转角，说明既有桥基位移值总的变化量较小，该新建城际铁路工程不会影响既有高铁轨道的平顺性和安全性要求。