铁路桥桥墩下沉倾斜的加固处理技术

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1、工程概况

既有铁路水柏线新寨2号大桥，中心里程为K67+875。建于1998年，2010年4月发现7号、8号墩墩顶有下沉和偏移等病害问题，且有继续发展趋势，需及时进行加固处理。

桥位所在地地形起伏较大，桥墩位于陡坡半腰处，虽地表、地下水不发育，但桥墩发生病害时，当地正处于雨季，基础易受雨水影响。

2、桥墩下沉和偏移原因分析及加固思路

查阅了桥梁的竣工资料，得知场地表层土质为3～7m粉质黏土，其下为细圆砾土，桩端持力层为微风化灰岩。原桥在进行7号、8号两个墩的挖孔桩施工时，发生过大小不同的5次坍方，显示工程地质情况较差。结合以往资料及现场的具体状况经综合分析认定桥墩下沉和偏移原因为：地基土疏松，土体存在裂隙，地表水沿裂隙浸入土中，导致地基失稳，土体产生侧向塑性流动，推动桩基带动墩身产生滑动及倾斜。

因水柏线运营繁忙，中断运营造成的经济损失及社会影响很大，故对于本工程加固的指导思路是：在保持铁路运营不受影响的情况下，采取科学合理、经济有效、便于施工的加固方案。

3、基础加固方案的选定

按照上述的加固指导思路，在充分考虑现场地形地质情况，施工工艺等各种影响因素的基础上制定了多种处理方案，经专家论证，最终决定采用下述方案进行基础加固：

在线路运营期间对7号、8号墩采用竖向和斜向钻孔注浆整治施工。在尽量不扰动原地基土的同时加固地基，通过注浆固结桩间及周边土体，提高土体密实度和承载力。注浆加固范围为承台周边10m以内，注浆孔间距为 2.0m，注浆孔距承台边缘2.0m，采取斜向钻孔注浆加固桩间土体。钻孔采用跟管干钻，孔位为梅花型交错布置，钻孔深度至挖孔桩底。使用C20水泥砂浆注浆加固，注浆压力为粉质黏土范围：1～1.5MPa；细圆砾土范围：1.5～2.0MPa；均以终压控制。钻孔注浆孔位布置如图1所示。

4、施工技术及措施

4.1测量放线、布孔、钻孔定位

施工时根据孔位平面布置图进行布孔钻眼，孔位间距2.0m, 梅花型交错布置。由于在运营线下施工，不仅要达到设计要求的施工效果和质量要求，而且得确保既有设备和行车的安全，施工时要避开既有的水沟、护坡、桩基、地下管线、电线等设施。实际施工时以不影响既有设置和行车安全为原则适当调整孔位，孔位一般在0.5～1.0m内调整。

为了避免斜孔钻孔时钻穿挖孔桩基础，对基础结构造成破坏，布孔前对现场结构物尺寸及位置、地面高程等进行了详细的勘测，然后结合竣工图所标识的地下各结构物尺寸及位置，建立了CAD模型，通过模型选择及验证最佳布孔位置、钻孔倾角。施工时严格按斜孔的设计位置、倾角布眼及钻孔，并在施工中随时量测。以上措施确保了在施工未出现钻孔机械触碰桩基的现象。

4.2钻孔

使用潜孔钻机及锚索钻机成孔，跟管干钻。钻机安装必须平稳、牢固，斜孔钻孔时要经常校对，确保钻孔按设计角度钻进，误差控制在规定要求范围。钻孔过程中做好各种记录，记录好岩层基本概况及跟管跟进深度等。

钻孔直径为89mm，跟管为φ75mm钢管，在管底部打花眼，以便浆液向四周扩散。钻至设计孔深后，拔出钻杆，立即把φ75mm跟管埋入，检查合格后进行孔口封塞，采用水泥砂浆进行孔口封塞并在孔口设置止浆塞，封口深度一般为2～2.5m，待封孔水泥砂浆达到一定强度后实施注浆。

4.3注浆

注浆所用的每批水泥，均要符合有关的材料质量标准，并附有生产厂商的质量证明书。每批材料入库前均按规定进行检查验收，且不存放过久，做到先进库先用，受潮结块变质的不得使用，出厂超过3个月的水泥禁止使用。砂子的级配要满足要求。

水泥砂浆搅拌均匀，浆液在使用前过滤。采用自下而上全孔注浆法。注浆进程要连续不间断。若因故间断或停止注浆，尽快处理恢复。注浆时现场记录好实际注浆量，注浆量出现与设计较大出入时及时通知有关单位处理。

注浆施工过程中严密监测地表变形情况和桥墩观测点空间位置的变化情况以及线路几何尺寸变化情况，如有异常要及时处理。

注浆终孔压力：注浆压力为粉质黏土范围：1～1.5MPa；细圆砾土范围：1.5～2.0MPa；均以终压控制。达到终压注浆即完成。

注浆孔封孔：全孔注浆完成后，采用一定的压力和浓浆注浆封孔，待初凝几天后，再对钻孔上部空余部分压入浓浆进行回填。

注浆按先注外排孔，后注内排孔的顺序进行，内外排注浆时间隔时间大于24小时。在外排注浆形成固结墙体后再进行内排孔注浆可避免浆体外溢，提高注浆效果

4.4施工时特殊情况的处理

在施工注浆过程中，出现地表冒浆、邻孔串浆及注浆中断等特殊情况，采用如下的处理措施：

地表冒浆：在进行7号墩左侧外排直孔注浆过程中发现地面冒浆，发现地表冒浆现象后立即降低压力，即在无压状态下（保持浆液流动）注浆。并认真观察冒浆情况，同时封堵冒浆点，防止浆液大量漏失。但还是冒浆不止，于是采用“注—停—注—停”的间歇注浆方式进行处理。并在每次停注前对冒浆点进行认真封堵，防止浆材漏失，保证漏浆通道或裂隙中充满浆液，也达到预期的效果。

邻孔串浆：在注浆过程中多次出现相邻孔串浆，现场采用了注浆孔和串浆孔同时施灌，或用胶塞将串浆孔封堵，待注浆孔结束注浆后再对串浆孔进行扫孔施灌的措施。

注浆中断：正常情况下注浆进程不允许中断，必须保持连续不间断地进行。施工中虽然出现一次因注浆机故障而中断注浆的事件，发事件发生后启动了应急预案，立即调换了备用注浆机，所以这次中断注浆没有对施工质量及进度造成影响。

5、桥墩倾斜监控量测及分析

为了分析及监测桥墩注浆整治过程中以及整治后桥墩的稳定性，及获取数据以指导现场施工。在桥墩顶帽四个面各贴一片反光贴，然后建立坐标系，采用全站仪观测坐标、标高，通过坐标、标高数值的变化来分析判断施工过程桥墩的稳定性。除了在施工前及施工过程中进行监测外，还在注浆完成后，持续进行了30天的跟踪监测。在施工期间每天监测一次，其余时段则是3天监测一次。全程监测结果如图2所示。

从图2可知，尚未进行注浆施工前，沉降及倾斜仍在继续，但其速率较小，在注浆加固前期，沉降及倾斜速率均明显加大，但较为均匀。是因为钻孔对土体产生了扰动，在一定程度上破坏了土体的平衡，且前期往土体注入的尚未固结浆液，减少的土体的摩阻力，加剧了土体塑性流动而引起的，在此阶段，为减少对土体的扰动，尽量减少每次施工的钻孔注浆数量，且把施工时间间隔适加大。施工后期，随着注入的浆液逐渐固结土体，沉降量及倾斜量趋缓，此时在施工安排上为一次同时安排多处钻孔注浆。

在注浆完后一个月内，持续对桥墩进行监测，结果表明，桥墩不再产生明显的沉降及倾斜，证明采取的钻孔注浆措施是有效的。

6、注浆效果检测

施工完成28天后，在压浆孔侧面进行钻芯取样检测，结果显示钻取的芯样连续完整，土体之间的空隙被浆体填充饱满，芯样强度满足设计要求，再一次证明采用钻孔注浆进行软基土体加固补强的方案是可行的，达到了预期效果。

7、结束语

地基加固选择的处理方法要合理有效，并精心进行施工管理，否则容易扰动原有地基，加大病害程度。施工时做好量测监控，并对量测结果及时反应，指导现场施工。另外施工时针对可能出现的各类影响因素，作好应急预案，出现问题时能及时处理，确保万无一失。

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