中心公园拱桥地基加固技术

吴发展

（中铁隧道集团二处有限公司，河北 三河065201）

既有钢筋混凝土拱桥由于早期设计标准低、使用时间长、长期超负荷运营等影响到拱桥结构的承载能力和耐久性，甚至影响到使用安全，需要对桥梁进行维修加固。杜法根等[1]根据钢筋混凝土拱桥现状和拟加固荷载等级采取裂缝修补、粘贴钢板等复合式加固方法，保证桥梁正常使用。杨立[2]分析了既有钢筋混凝土拱桥的病害状态及成因，介绍有限元计算分析理论和建模方法，探讨维修加固方式，通过试验评价加固后的效果。孙昊[3]总结了既有钢筋混凝土拱桥的病害问题，剖析产生的机理，采用套箍加固技术治理拱桥缺陷与病害，可以提高结构的整体性和承载力。李春燕[4]分析了既有钢筋混凝土拱桥的病害与机理，依据现场检测结果评估桥梁结构的承载能力和使用性能，提出合理的拱桥维修加固技术。电缆隧道因线路调整为下穿中心公园钢筋混凝土拱桥，为保证拱桥正常使用和电缆隧道施工安全，隧道盾构施工前需要对拱桥予以加固。

1 工程概况

电 缆 隧 道 南 线 盾 构 SJ2-SJ3 区 间 SK0+343.826～SK0+749.621 段原设计为直线段。因盾构施工中发现线路与地铁3 号线停车场西北角位置关系冲突，为减小盾构线路与地铁3 号线停车场的重叠距离，将该直线段调整为250m 半径的曲线，调整后的线路SK0+607.032～SK0+614.332 段下穿中心公园拱桥（图1）。

拱桥为钢筋混凝土结构，桥基础为6m×6.3m×3m（长×宽×高）的混凝土扩大基础，基础底部为砾质粘性土，未采取其他地基加固措施，拱桥下部为中心公园人工湖。现场实测，下穿拱桥位置隧道与拱桥基础净距7.3m。

2 工程地质

根据南线盾构段施工补勘资料及现场调查，拱桥扩大基础位于砾质粘性土层，地基孔隙比0.88，该地层透水性好，本区间地质由上而下依次为：素填土层厚度2.8m，粉质粘性土厚度4.5m，砂质粘土厚度2.3m，粗砂厚度2.2m，砾质粘性土厚度3.7m，其下为全风化花岗岩+强风化花岗岩（隧道范围），隧道埋深13.2m（图2）。

图1 盾构隧道区间与拱桥位置关系

图2 加固段地质剖面

3 施工方案

电缆隧道拱顶3.7m 处存在2.2m 厚透水砂层，盾构掘进过程中易使拱桥地基失水产生下沉位移，对拱桥结构有一定的破坏风险，为了拱桥的使用安全，在盾构到达该位置前，提前对拱桥基础进行注浆加固，紧邻桥基础北侧、南侧位置进行袖阀管注浆加固，注浆孔间距0.4m，净距0.1m，加固深度为扩大基础底部至盾构隧道底部2m 范围（表1）。为防止袖阀管施工时相邻孔距离太近或间隔时间太短，造成相邻孔施工时串浆，采取间隔两孔的跳孔施作。

表1 主要工程数量表

4 袖阀管注浆

4.1 钻机定位，按设计坐标用全站仪测放出每排注浆孔最外边两孔的坐标位置，再用卷尺测量定位出中间其他孔的位置，孔位确定后，XY-200 岩心钻机进场就位，该钻机根据地层可选用金刚石、钢砂、合金等钻头，其配备的孔底压力表便于掌握孔底情况。

4.2 钻孔，开钻前检测吊锤钻头和钻孔的垂直度，钻进2m后每增加一节钻杆均对钻机调平校正，钻孔倾斜度≤1%。由于钻孔要穿透路面或混凝土块，采用合金钻头。

4.3 置换套壳料，套壳料采用膨润土现场配制，钻孔完成后通过钻杆将套壳料转换孔内泥浆，套壳料在压力作用下通过钻杆进入钻孔底部，转换出来的泥浆排到泥浆循环池。

4.4 安装袖阀管，袖阀管采用50×5mm 柔性塑料管，每一节均应作认真检查，管口要求平整无收缩，内壁光滑。在套料壳完成后立即插入袖阀管，相邻两节袖阀管用20cm 长的套管连接，用胶合剂将袖阀管和连接套管粘牢。袖阀管连接下放到钻孔中，下放时尽量使袖阀管中心与孔中心重合。袖阀管孔口高出地面20cm[5]，注浆管上部加盖子，防止杂物进入注浆管影响作业质量[6]。

4.5 注浆材料为双液浆，水泥选用P.O42.5 普通硅酸盐水泥，注浆初拟参数水胶比为1:1，水玻璃浓度为30～35Be'，水玻璃浆与水泥浆体积比1:1～1:0.5，根据注浆的可注入性及注入量调整；注浆压力0.1MPa～0.3MPa。

注浆方式采用跳孔进行[7]，每段注浆时压力表出现两次峰值，注浆开始时出现一次峰值，持续时间很短。当出现第二次峰值后，将注浆管上提进行下一段注浆。注浆结束标准：保持注浆压力，注入量＜1～2L/min，并稳压5min，即可结束注浆。注浆过程中注意观察相邻注浆孔的返水、冒浆、排水情况，若周围有浆液冒出，表明注浆效果较好。做好注浆记录，包括注浆量、注浆压力、水泥用量等，及时了解注浆压力和流量变化并进行综合分析，判断注浆效果是否满足设计要求。

5 监控量测

盾构掘进时通过对拱桥地表观测点监测，掌握注浆引起的拱桥沉降变化数据，分析其变形规律和发展趋势，及时采取必要的技术措施，将施工引起的变形减小到最低，确保施工范围内的道路、地下管线等安全。第三方监测单位对施工单位布设的地表沉降监测点采集初始值[8]，监测频率为一周三次，对拱桥地基加固情况予以监测（表2）。

表2 沉降监测成果表（SJ2～SJ3 盾构区间）

监测结论：隧道盾构掘进时各测点处于比较稳定的状态，未出现预警情况。

6 结论

运用袖阀管加固拱桥地基，使得电缆隧道盾构下穿拱桥时的安全性得到提高，有效防止了拱桥的变形、沉降。