浅谈铁路浅基桥梁加固措施及整治方法
2015-06-30
一、既有桥现状及病害情况
我段管内陇海线下行K1405+629、双线K1471+802、上下行K1508+177、下行K1539+084和上行K1539+088、下行K1710+691七座桥梁由于墩台基础埋深不足，逐年受洪水冲刷、冲淘严重，造成河床下切，冲淘桥梁墩台基础，承台及桩基外露，成为浅基桥梁。我段已于2011年对以上桥梁桥墩基础进行了防护加固。
陇海线双线K1471+802、下行K1539+084和上行K1539+088三座桥梁跨越渭河，其中下行K1539+084为1953年修建并投入运营，双线K1471+802、上行K1539+088为宝兰二线修建，2002年投入运营。桥址河床地质在3米深度范围为土夹石，3-6米范围为细砂泥，6-14米范围为红色砂砾岩。
陇海线下行K1539+084和上行K1539+088桥梁为重力式墩台、扩大基础，下行K1539+084和上行K1539+088为单线并行桥梁，下行桥梁位于渭河上游，上行桥梁位于渭河下游，两桥相距23米。下行K1539+084桥梁0-15号墩台扩大基础浅基已进行平面铺砌防护，由于洪水冲刷，造成河床下切、冲淘基础、原有铺砌破损，局部冲毁，需补强防护加固；双线K1471+802桥梁为重力式墩台、桩基基础。桥梁7号、10号、11号桥墩由于洪水冲刷，造成河床下切，河道泥石流不断碰撞、冲刷，导致桥墩桩基础外露，需对桥墩基础进行防护加固。
二、病害原因分析
由于渭河水位高差大，引起河道变迁；随着洪水冲刷的累积，以及近年来工程建设引起河道内大范围过度采砂，造成桥址河道原有河床面降低，河道坡度加大，水流速度加快，严重冲刷桥梁墩台基础。
三、整治方案
（一）浅基桥梁加固目标
浅基桥梁加固后须满足列车运营安全的要求、墩台结构耐久性的要求，可有效降低河流对墩台地基的冲刷，为铁路线路重载提供重要保证。
（二）施工准备
施工时间选择在汛期前进行，这时水位较低，基坑开挖后抽水量小，土夹石坡面稳定性较好。每一施工地点配备挖掘机2台、混凝土搅拌机3台、混凝土振捣器3台、抽水设备6套、混凝土材料运输机械3台。
施工前在桥址上游30-50米处开挖、改移河道，设置围堰高3-4米、宽3米。根据渭河水文资料，设置围堰时将水流集中引至施工地点长度三分之一的桥孔（三孔），排水能够满足汛期前排洪要求，确保能够抵御一般洪水冲击。
（三）具体实施
1.陇海线K1471+802（16-32.0预应力混凝土T形）浅基桥梁加固措施
在桥下游55米处第3-10孔之间增设拦泥坝200米。拦泥坝顶部标高低于位于主河道的8号桥墩承台顶面1.7米，使拦泥坝形成的淤积能够保护到承台下部近1米范围的位置。为防止河流冲刷下切，在拦泥坝下游主河道5-7孔之间增设片石铅丝笼保护拦泥坝基础，片石铅丝笼长100米，宽20米，厚1.5米。（如图1所示）
采用钢筋混凝土围堰对7号、10号、11号桥墩外露桩基础进行包裹加固。加固先用C20钢筋混凝土砌筑围堰，中间夯填砂夹石，围堰底部及顶部采用混凝土进行封闭，使其与原承台、桩基础紧密联接成整体，提高抗洪水冲刷与泥石流碰撞的性能。加固后回填承台外侧土至原有高度。（如图2所示）
2.陇海线下行K1539+084（15-15.8普通钢筋混凝土π形）和上行K1539+088（16-16预应力钢筋混凝土T形）浅基桥梁加固措施
修补下行桥上游11号桥墩-15号桥台之间原有浆砌片石铺砌；在上行桥下游60米处第6-15孔之间增设拦泥坝100米；在下行桥原有铺砌下游及上行桥拦泥坝下游新增片石混凝土铺砌宽10米；在下行桥铺砌上、下游及上行桥铺砌下游增设垂裙一道，上行桥垂裙下游增设片石铅丝笼保护垂裙基础，片石铅丝笼长100米，宽10米，厚1.5米。（如图3、4所示）
四、施工方法及要求
（一）基坑开挖
1.拦泥坝基坑开挖
基坑开挖最大深度5米，开挖时边坡放坡坡度不小于1.0。地下水要随挖随抽，保证开挖层干燥，增强边坡稳定性。
2.垂裙基坑开挖
垂裙基坑开挖最大深度2米，开挖断面宽1米，根据地质稳定情况，采用边坡支顶方案，减少开挖回填量。
3.墩台周围基坑开挖
施工中开挖既有墩台周围土石方，在保证施工空间的情况下尽可能减小对原河床或护坡的破坏；在土石方开挖时采取防护措施，保证结构的安全；加固完毕后应分层回填夯实开挖出的土石方，恢复河床及护坡原状。
（二）铺砌、垂裙施工
由于河床随地形不同，低洼处淤泥较软，铺砌、垂裙施工均采用片石混凝土，垂裙宽1.5米，深2米。在河床铺砌前，首先要对淤泥进行换填，挖除淤泥，回填砂夹石并分层夯填，保证铺砌基层坚硬，避免下沉开裂。
1.选用片石石料要求坚硬、密实、坚固耐久，质地适当细致、色泽均匀，无裂纹、无夹层且未被烧过，具有高抗冻性能，抗压强度不低于30Mpa，厚度不小于150mm。
2.片石混凝土所用片石使用前必须清洗干净，埋放石块的数量不宜混凝土体积的25%；片石埋放均匀，不得倾倒成堆。
3.片石之间应留有空隙，净距不小于100mm，距结构侧面、顶面及模板的净距不小于150mm。 4.强化混凝土振捣，确保混凝土与石料之间紧密结合。
5.投料过程中要有专人进行现场指挥和质量控制，混凝土自由倾落高度超过2米的要采用滑道进行浇筑，确保片石混凝土浇筑质量。
6.外露部分片石混凝土要求浇水覆盖养护不少于7天。
（三）绑扎钢筋
钢筋采用HRB335，按设计图进行普通钢筋绑扎。若钢筋需要焊接，应采用单面焊，焊缝搭接长度不小于钢筋公称直径的20倍，接头位置应相互错开。在同一截面内，接头数不超过钢筋总数的四分之一。
（四）钢筋混凝土围堰施工
桥墩外露桩基础包裹加固采用C20混凝土，机械搅拌。混凝土原材料配合比必须经检验合格并由有相应资质的建设工程质量检测机构出具检验合格报告后方可使用。水泥采用收缩性小、耐磨性强、抗冻性能好的普通硅酸盐水泥。
1.施工用模板、支架应满足强度、刚度和稳定性的要求，模板接缝应严密，不得漏浆。
2.混凝土浇筑时，脚手架、工作台等不得与模板、支架联接，支撑应支于稳固的地基上。
3.混凝土浇筑时，应随时检查模板、钢筋的位置和保护层的厚度。
4.混凝土浇筑时，应在整个截面内均匀进行连续灌注。分层灌注时必须做好施工接茬处理，预埋笋石，保证上下层混凝土连结良好。
5.混凝土灌注中应分层振捣，振捣时不得提升模板，并避免碰触模板、钢筋。
6.浇筑混凝土期间要求不间断抽水，保证混凝土基坑底不积水，直至混凝土初凝后方可停止抽水。
（五）片石铅丝笼铺设
为了防止拦泥坝及垂裙基底被洪水掏空，在拦泥坝及垂裙下游主河道内增设片石铅丝笼。铅丝笼采用φ3镀锌铅丝编制，每个铅丝笼尺寸长2.0米，宽1.0米，高0.75米，铺设两层。这样既保证了拦泥坝的安全与稳定，又利用片石铅丝笼自由沉降不失整体性的特点，能够较长时间的保持其使用功能。铅丝笼铺设过程中要求相互做好连接，形成整体。
（六）基坑回填
1.拦泥坝施工完毕，对上下游基坑进行分层回填夯实，恢复原有河床面并保护拦泥坝基础避免直接冲刷。
2.桥墩钢筋混凝土围堰加固制作完成后，回填桥墩周围土至原有高度。
五、施工中的安全注意事项
（一）施工机械及用电安全
1.工地施工机械必须由经培训合格的专职操作手进行操作，严禁其他人员擅自动用机械。挖掘机作业中与其他施工人员应保持一定的安全距离。
2.施工工地用电线路必须经培训合格的电工进行操作，电源必须设保险，严禁电线乱拉滥用。电源线及用电设备必须状态良好，照明设施必须架设稳固，并设有防水防震设施。
（二）施工临时设施与材料安全
施工中搭设的临时帐篷、机械、材料应设置于地势较高的安全地带，防止夜晚河道突发洪水被冲走。施工期间工地负责人每天掌握施工地段上游地区天气预报情况，遇有降雨信息时，施工期间要求有专人负责洪水防护，一旦遇有洪水下泄立即通知现场施工人员撤离。
（三）基础施工安全
桥墩基础开挖完成后要加强监测，尽快进行钢筋混凝土灌注，并要随灌注随夯填，恢复桥墩基础稳定性。
河道防洪工程不确定性因素多，为加快施工进度，拦泥坝、桥墩的基底部分施工时要昼夜不停的抽水，混凝土要昼夜不停的尽快施工完毕，防止洪水倒灌影响施工质量与进度。
六、结束语
我段管内陇海线浅基桥梁基础加固工程于2011年5月30日完成。近两年降雨量为前年降雨量2倍，经过汛期洪水的冲刷检验证明，综合采用桥墩桩基础包裹加固、拦泥坝辅之片石铅丝笼形成桥墩周围淤积及片石混凝土铺砌相结合的加固措施，保护了浅基桥梁基础免受冲，有效阻止了河道下切造成的墩台基础外露，确保了桥梁墩台基础的稳定性，为桥梁防大汛抗大洪奠定了坚实的基础。
