岩溶地区邻近既有高铁桥梁桩基信息化施工技术

2021-01-19潘晋

建材与装饰 2021年2期

潘晋

（长沙城投机场迁建投资开发有限公司，湖南长沙 410000）

0 引言

随着我国高速铁路、公路的迅速发展，邻近既有线路或既有结构施工已成为不可避免的问题。对此，广大学者就施工过程中如何对既有线路或结构的防护进行了研究。关宇驰[1]通过工程实例分析了新建高速铁路下穿高速公路时，铁路建筑限界标准的掌握，公路跨线桥设置防撞护栏、防落网和异物检测网等安全设施的设计原则。侯铁军[2]利用有限元软件，研究了新建铁路桥在交汇区域内对既有桥梁桩基础的影响，研究发现，在不同的施工阶段中，既有铁路桥桩基的位移变化趋势相同。李发达[3]根据实际工程背景，基于OpenSees 有限元计算平台，探讨新建桥梁桩基对既有桥梁桩基的影响，计算结果表明，新建桥梁桩基距既有桥梁桩基9.71m 处，新建桥梁桩基对既有桥梁桩基轴力有明显的影响。肖江河[4]以贵阳市双龙开发区龙水路6 号桥上跨沪昆客运线项目为例，总结上跨既有铁路运营线的桥梁施工安全防护措施。谢永胜[5]以新建昌赣客专动走二线特大桥为例，探讨新建桥梁邻近既有高铁桥梁施工的安全控制方法与既有线墩台监测方法。颜辉[6]对岩溶地区邻近既有铁路的施工方法进行了一系列对比研究，发现全回转全套管钻孔灌注桩施工方法对周遭土体扰动小，开挖速度快，适宜类似工程使用。刘丹丹[7]结合龙葵路跨线桥主桥墩邻近高铁既有线及铁路接触网施工，介绍了长大钻孔桩邻近高铁既有线的关键施工技术。杨光银[8]以邻近杭长高铁的杭黄铁路传芳特大桥工程施工为背景，分析确定了运营高铁桥梁变形的监测范围和精度、监测频率及报警值等安全监控参数。

在目前的研究中，主要对邻近结构施工的安全措施进行研究，对不良地质条件下的信息化施工研究较少，本文以韶山某铁路工程为例，对岩溶地区邻近既有高铁的桥梁桩基信息化施工技术进行研究。

1 工程概况

1.1 工程与既有线路位置关系

主线桥 DK2+120.18～DK2+152.98 段 28～29 跨桥墩下穿沪昆铁路客运线 K1145+261.378～K1145+294.398 段 26～27 跨，相交角度80°，共10 根基桩邻近既有线路，其中4 根基桩位于溶洞上方，其详细参数如表1 所示，工程与既有线路关系图如图1、图2所示。

图1 平面关系（单位：m）

表1 岩溶区基桩信息

图2 立面关系（单位：cm）

1.2 工程地质水文条件

对工程桥址区进行地质勘察，结果表明，岩溶地区地层土主要为人工填土、冲洪积层淤泥质砂、粉质黏土等，桩基下部持力岩层为弱风化白云质灰岩，承载力σ0=1200kPa。场区的地下水主要为孔隙潜水及岩溶水，地下水稳定水位埋深0.5～1.5m。场地内岩溶极为发育，溶洞中多为充填为圆砾土。本工程中共有4 根基桩位于溶洞位置处施工，桩号分别为28-1、28-4、29-1、29-4，溶洞高度及处理方式如表1 所示，溶洞位置关系如图3 所示。

图 3 溶洞位置（单位：m）

结合上述工程背景可知，本工程溶洞规模较大，桩基下溶洞深度最大为16.7m，桩基与既有线路最小水平距离为6.3m，与既有桥墩最小水平距离为13.4m，施工空间受限，施工难度较大。为了保障既有高铁的安全运营，本工程采用全回转全套管钻孔灌注桩的施工方法和信息化施工技术。

2 信息化施工

2.1 监测方案

新建铁路桥墩施工可能导致沪昆高铁地基应力变化，导致桥梁结构产生沉降以及水平位移，危及高铁行车安全。因此，采取信息化施工对保障既有高铁的运营安全十分必要，本工程信息化监测方案如下。

桥墩沉降监测：本工程桥墩沉降监测采用JMDL-6020AD 静力水准仪进行，该水准仪依据连通器原理，主要由数个相互连通的精密液位计构成，监测过程中在远离工程桥址地区设置一处混凝土加固地表作为沉降基准点，通过对比既有桥墩处与沉降基准点的液位计读数变化对既有高铁的桥墩沉降进行监测。

桥墩顶部水平位移监测：本工程中，既有桥墩顶部水平位移采用JMQJ-7315ADY 测斜探头进行，其内置的高精度双轴平面倾角仪可测出安装位置相对重力轴线的倾角变化，并结合测量点的高度自动计算监测点处的水平位移。

测点布置：桥墩沉降监测点位于沪昆高铁26、27 号墩东西两侧离地30cm 处的桥墩表面处，每个桥墩设置2 个测点，共4 个测点，桥墩水平位移测点位移26、27 号桥墩墩顶位置，每墩布置一个测点，测点布置详图如图4 所示。

图4 测点布置

2.2 监测信息反馈

为保证施工期间与施工后既有高铁的运营安全，需在施工期间与施工后的一段时间内对既有高铁桥墩的变形、沉降及地面沉降进行监控测量。本次工程监测期为60d，其中桩基施工阶段工期为1～45d，观测频率为4 次/d，施工后稳定期为46～60d，观测频率为2 次/d。监测数据采用仪器自动化采集并上传至监测信息系统，并于当日提交给相关监管部门、业主以及施工单位。

依据上述施工及监测方案与测点布置图可知，既有线26 号桥墩与27 号桥墩与施工点之间近似呈原点对称关系，实际监测结果也显示二者沉降及位移及其相似，故以27 号桥墩监测数据为例进行分析，将每日采集的4 次数据以24h 为单位汇总，所得累计桥墩竖向位移图如图5 所示，桥墩水平位移如图6 所示，其中竖直位移正值代表上升，负值代表下沉，纵桥向水平位移正值代表向西移动，负值代表向东移动，横桥向位移正值代表向南移动，负值代表向北移动。

从图5、图6 可知，施工期间桥墩沉降主要发生于桩基开挖与注浆期间，施工结束后沉降变化减小并趋于稳定，桥墩东西两侧沉降值相近，施工期间既有桥墩最大沉降值为1.4mm，施工完成后最终沉降值为1.1mm。均符合国家规定的2mm 范围。桥墩水平位移在施工期间波动较大，但随着施工进度推进其水平位移值逐渐稳定，施工期间27 号既有桥墩最大水平位移为1.9mm，最终位移为西向偏移1.3，北向偏移1.9mm，均符合国家规定的2mm 要求。