湖南炎汝高速公路冯家湾小桥桥台沉降处理研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 湖南炎汝高速公路冯家湾小桥桥台 沉降处理研究 【摘要】湖南省炎（陵）汝（城） 高速公路冯家湾桥（桩号 K63+152）建 成后发现桥墩下沉，为防止进一步恶化， 拟对其进行静压注浆加固处理，控制沉 降。但需要控制合理的加固深度，过浅 难以达到加固效果，过深则会产生浪费。 通过计算地基自重应力与桥台附加应力 的对比关系，确定在原地表以下 5.510.5m 范围内注浆，经过近一年时 间的检验，表明加固措施有效控制了沉 降的继续发展。 中国论文网 /1/view-12764967.htm 【关键词】桥台；沉降；注浆； 自重应力；附加应力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 1.工程概况 炎陵至汝城（湘粤界）高速公路 属于湖南省“ 五纵七横” 高速公路网中第 一纵岳汝高速公路的南段，其北接衡 炎高速，顺 G106 国道向南蜿蜒延伸， 与厦蓉高速十字相接，终于湘粤两省交 界处湖南侧的大麻溪，顺接湘粤高速广 东段。 炎汝高速 K63+152 冯家湾小桥 位于湖南省桂东县四都镇冯家湾村，小 桥跨越一条小溪，沟内常年有水，水流 湍急，小桥设计为 113m 空心板，桥 台基础原设计为 C20 片石砼基础，在 基础中间沿路中心线方向设沉降缝，地 基承载力特征值要求 300KPa，基槽开 挖后，经相关单位分两次（2011 年 8 月 21 日、2012 年 1 月 6 日）对桥台地 基共同验槽，地基承载力仅为 100KPa，不能满足设计要求，最终对 0#、1#桥台基底下地基土换填片石，换 填厚度 3.50m，原设计 C20 片石砼基础 变更为 C25 钢筋混凝土基础。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 桥梁工程完成后，施工路面工程 之前桥台出现倾斜，桥台预留的 2cm 宽的沉降缝在桥台顶面已无间隙，桥台 基础底的沉降缝宽度达到 8cmm，两桥 台间过水的水沟沟底与沟侧片石混凝土 出现三条平行的裂缝，裂缝宽度 14cm。 2.工程地质条件 2.1 地形地貌 桥址区地貌地形受区域地质构造、 岩性控制明显，山脉多呈南北向展布， 地貌单元属构造剥蚀低山丘陵，地形相 对较复杂，山丘平面形态一般呈不规则 带状、圆形或垄脊状，自然坡度 2035。 桥位位于山间丘陵坡地，地形稍 有起伏，整体地势较高，原始地面高程 约 844853m ，植被较发育。场区灰 岩出露，岩溶发育，常见溶沟、溶槽、 石芽与溶洞。 2.2 地层岩性 根据本次地表地质调查与钻探结 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 果，结合前期工程地质资料，对探测区 域地层按从上至下顺序分述如下： （1）碎石 Q4（al+pl）：灰褐色， 湿-饱和，稍密- 中密，母岩成分为砂岩、 灰岩，棱角状，粒径 2.08.0cm，含量 5055% ，粒间充填砂、砾与粘性土， 主要分布在地质低洼的小溪内，由冲洪 积形成。 （2）粉质粘土 Q4（al+pl）：深 黄色，稍湿，硬塑，成分以粘粒为主， 粉粒次之，土质较均匀，干强度中等， 韧性中等，含灰褐色铁锰质。厚度大于 8m。 （3）灰岩 D3xl：灰色至深灰色， 隐晶质结构，中厚层状构造，为巨厚的 海相沉积层，主要成分为灰质、泥质， 钙质胶结，节理裂隙发育，属可溶性岩 石，岩溶现象（溶蚀、溶槽、溶洞）发 育，故与上覆粉质粘土的接触面起伏较 大。 2.3 地质构造与地震 本探测场地未见大的断裂破碎带 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 通过和新构造运动迹象，区域地质稳定； 场地下伏基岩为灰岩，呈单斜构造，在 右侧边坡基岩出露处测得岩层整体产状 为 11026，局部岩层直立，受场区 附近构造影响，岩石风化程度不均匀， 岩石节理裂隙发育，部分裂隙具溶蚀现 象，岩石浅部岩溶较发育；测得优势节 理一组：J1 33684 呈张开状，陡倾 发育，延伸长度较大，节理密度为 12 条/m ，其内大部分有填充物，局部发 育为溶蚀沟、槽。 2.4 水文地质条件 本合同段主要为低山区，地表水 文网呈树枝状发育，地表水以富水河和 陆水河为主，支流溪沟发育。根据含水 介质的自然条件、运移特征和赋存空间 特征将本合同段路线区域内地下水划分 为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水和碳 酸盐岩岩溶水等三大类型。 松散堆积层孔隙水：主要分布于 第四系冲积及坡残积层中，含水层多为 潜水，赋存于山间谷地及冲沟内的黏土、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 碎石土中，含水量较小，富水性较弱， 透水性较强，主要接受大气降水的补给， 水位受季节性的影响十分明显，旱季埋 藏较深，雨季埋藏较浅；孔隙潜水以潜 流或下降泉的形式向地势低洼地段排泄。 基岩裂隙水：为沉积岩裂隙水， 受节理裂隙发育程度的影响较大，以向 斜褶皱核部、断裂破碎带为主要富水部 位，其余地段富水性较差，主要接受大 气降水补给和松散堆积层孔隙水的垂直 补给，一般在山间谷坡中下部或谷地以 下降泉的形式出露于地表。 碳酸盐岩岩溶水：岩溶水主要分 布在泥盆系中统棋子桥组灰岩中。主要 赋存于溶洞、溶槽及溶蚀裂隙等管道中， 主要接受大气降水和松散堆积层孔隙水 的垂直补给以及基岩裂隙水的侧向补给， 通过溶沟、溶槽及溶蚀裂隙下渗，水位 波动较大，与地表水、第四系覆盖层中 的地下水贯通并形成互补关系，其排泄 方式大多通过地下迳流和泉水的形式排 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 泄；在局部岩溶较为发育地段，可直接 接受地表水渗入补给。 桥位区地表水主要为大气降水， 在大、暴雨季节路基左侧山坡易形成短 时间的洪水，从桥下的冲沟流向左侧的 四都河。 3.注浆处理深度分析 该桥台产生沉降的实质为：地基 土在桥台的附加应力作用下产生的压缩 变形。注浆处理应处理至产生沉降的土 体厚度范围，即需确定地基土在桥台荷 载作用下的沉降计算深度。 根据土力学沉降计算原理可 知：附加应力随深度递减，自重应力随 深度递增，到了一定深度之后，附加应 力相对于该处原有的自重应力已经很小， 引起的压缩变形可以忽略不计，因此沉 降算到此深度即可，一般取附加应力与 自重应力的比值为 0.2（一般土）的深 度处作为沉降计算深度的界限。即：超 过此深度后，桥台荷载的影响远小于自 重应力的影响，工程对界限以下的地层 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 无影响。 自重应力计算：sz=D 桥台附加应力：桥台可视作矩形面积竖 直均布荷载，利用“ 角点法 ”计算矩形面 积中心点下各深度的附加应力。 经计算：地面以下 10.5m 处自重 应力 199.5 kpa，附加应力 38.5 kpa，附 加应力与自重应力的比值为 38.5199.5=0.193。可认为 10.5m 以下 由桥台荷载引起的压缩变形已经可以忽 略不计。 桥台基础埋深 2m，基础下方换 填 3.5m 片石，则处理范围为：原地表 以下 5.510.5m 范围，即注浆段深度 5m。 4.注浆施工方案 4.1 钻孔 本次施工每个桥台布孔 4 排，桥 脚 1 排和桥面 3 排。钻孔采用 XUL-150 地质钻机和潜孔钻机配套 110mm 金刚 石钻具钻至回填的片石以下 5m。 4.2 静压注浆 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 注浆方法：止浆胶塞拴至桥墩 底部全孔一次性灌注。 注浆方式：双管循环式 注浆压力：以基底地层充填密 实为限，一般为 0.2-0.3Mpa。 注浆段长：每孔注浆长度约 8.5m。 注浆水灰比：先导孔和序孔 开灌水灰比采用 0.8：1，序孔开灌水 灰比采用 1：1，然后根据吸浆量大小变 换水灰比，依次为 0.8：1、0.6：1、0.5：1。吸浆量特大的 孔段掺加适量水玻璃速凝剂，或采取间 歇注浆的方法。 结束标准： 当注浆压力达到 0.2-0.3 Mpa 不吸浆时，注浆可以结束。 如发现地面冒浆，经间歇注浆 处理，可以结束。 注浆特殊情况处理： A、中断处理：注浆工作一般连 续进行。若因停水停电或机械故障中断， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 尽快恢复注浆，中断时间超过 30min， 立即设法冲洗钻孔，必要时进行扫孔， 然后再恢复注浆。恢复注浆使用最稀配 比制浆。 B 、地面冒浆处理：注浆过程中， 发现地面冒浆时，可根据情况采用嵌缝、 表面封堵，加浓浆液、降低压力以及中 断间歇等方法加以处理。 C 、串孔：注浆过程中与邻孔发 生串通时，一般采用下述方法处理： a.如串浆量不大，在被串孔内采 取冲洗措施，使水泥浆不致充填孔内， 可继续注浆； b.如串浆量大，则与被串孔同时 注浆，并适当降低压力。当不采用同时 注浆方法时，采用注浆塞封堵被串孔， 继续实施对注浆孔的注浆。注浆结束后， 立即将被串孔的注浆塞取出，并扫孔洗 净，进行补灌。 c.如被串孔正在钻进，则立即停 钻。 D、特大耗浆：在经过正常变浆、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 且浆液稠度已达水灰比 0.5：1 后，如孔 段吸浆率仍很大，注浆难于结束时，一 般采用下列措施处理： a.降低压力，在此情况下若灌注 的干料已达限定数量后吃浆率仍不减小， 采用间歇注浆。 b.浆液中掺速凝剂灌注，速凝剂 的掺量约为水泥量的 2-3%。 E、地面抬动：注浆过程中发现 地面抬动，立即降低压力，然后分析抬 动原因，采取防止抬动的措施。 4.3 封孔 注浆完成后，用 0.5：1 的浓浆置 换出孔内稀浆和