津浦线淮河铁路特大桥钢围堪施工中若干问题的处理办法.doc

津浦线淮河铁路特大桥钢围堪施工中若干问题的处理办法2005-03-11 科技部转载 点击: 231.摘要 : 通过津浦线淮河铁路特大桥深水基础施工 , 对两个深水基础钢围堰下沉、封底过程中存在的问题进行分析 , 采用开挖环形槽、水下控制爆破和高压旋喷桩止水帷幕等技术 , 成功地解决围堰着床处河床面不平整、岩石风化、河床内障碍物以及淤泥质砂土地层中封底困难等难题。关键词 : 铁路桥 ; 深水基础 ; 钢围堰; 处理1 工程概况淮河铁路特大桥位于津浦线 K831线路所至蚌埠站增建第二线上,在既有线老桥下游,两桥主桥中心距25m, 全长2078.1lm, 桥跨结构为224m+2232m+2x24m+1232m后张梁 +862.8m 下承式钢桁粱332m+lO24m 的后张梁。其中 41、42 号墩为钢梁支墩 , 钻孔桩基础 , 设计采用双壁钢围堰 ,41号墩位于淮河主河槽中心偏北,为一级阶地, 河床覆盖层为淤泥质砂粘土与细砂、中砂互层状,下伏基岩为极严重风化花岗片麻岩。42 号墩位于淮河主河槽中心 , 河床面高程2.554.05m, 河床面为极严重风化花岗片麻岩,裂隙发育,基本无覆盖层。施工常水位14.5m，41、42 号墩布置（见图 1） 。2 工程特点(1) 在上游既有淮河铁路桥施工时,水下作业造成大面积混凝土堆积在41号墩位处的河床上,并且在上游侧,河床内有大量的旧木桩基础及许多抛填片石,这是影响钢围堰顺利下沉的难点之一。(2)42 号墩河床表面基本无覆盖层,是强风化花岗片麻岩,且河床面呈一斜坡,如何解决双壁钢围堰着床、定位问题关系到基础施工的成败。3 问题和解决办法根据41、42号墩所处地质条件的差异和工期的要求, 两墩施工采用不同的施工方法:41号墩采取先搭设钻孔平台施工桩基,后下双壁钢围堰施工承台及墩身;42号墩采取先下双壁钢围堰, 利用钢围堰搭设钻孔平台完成桩基、承台及墩身的施工。41、42 号墩基础双壁钢围堰的设计为圆形结构。围堰设计内径14m 、外径16m 、壁厚1.0 m, 围堰全高15.8m 。利用两艘300t铁驳船通过两组贝雷桁架连接成整体,船上拼装龙门吊。在浮船上进行钢围堪的组拼、吊装围堰下水就位。3.1 41号墩钢围堰下沉(1) 清理河床41号墩河床中心高程为7.3m 左右 , 河床面内有大量的旧木桩基础及抛填片石,先采用挖泥船对河床面进行清理 , 清理后河床高程为6m, 使围堰落床范围内的河床面基本在一个平面内 , 刃脚能同时着床 , 避免河床面的倾斜引起围堰着床下沉时偏移。(2) 障碍清理在施工过程中, 当围堰下沉离设计位置 lm 时 , 钢围堰开始向下游倾斜,并且倾斜趋势十分明显,现场立即采取了偏重受压和单侧吸泥技术措施,但效果较差。 当下沉离设计位置0.6m时,围堰已严重倾斜且不能继续下沉,经水下勘察 , 发现刃脚处靠近老桥一侧有许多旧木桩基础和石块,阻碍围堰下沉。经过仔细研究分析,最后确定采用小范围水下控制爆破,清除障碍后使围堰下沉到设计位置。3.2 41号墩钢围堰封底41号墩址河床埋深较厚,当钢围堰下沉至设计高程后,刃脚底所在的平面仍为强风化花岗岩, 透水性很强,水压非常大,因此必须采取整体封底的方法,如图 2 所示。在41号墩钢围堰现场施工中,整体混凝土封底完成后,待封底混凝土强度达到要求, 开始抽水,结果渗水非常大,并且上游一侧刃脚底周围大面积翻砂,无法施工。针对上述情况立即进行水下勘察,发现当钢围堰下沉至设计高程后,刃脚底所在的词床平面上游一侧为砂粘土,下游一侧为强风化花岗岩,基岩面成一个斜坡 , 上游一侧围堰刃脚底砂粘土含砂率较高、透水性强、水压大。根据以上情况分析原因 , 认为是靠上游钢 围堰与封底混凝土结合处由于夹杂了泥沙, 出现漏水。 最后决定执行预备方案 , 用高压旋喷桩对围堰外侧周边止水,从而达到加强封底的作用。高压旋喷技术是一项传统的施工工艺 , 主要用于加固地基, 提高地基承载力、改变土的变形性质,也可形成闭合的帷幕,用于阻截地下水流或防止洪水对桥涵、路堤基础的冲刷,以及基坑防渗、稳定边坡等。(1) 高压旋喷桩设计根据41号墩河床的地质情况及施工设备特点 , 设计围绕钢围堪外壁布置高压旋喷桩共 128 根 , 旋喷桩桩 长约 78m( 以桩端进入强风化岩为终孔标志 ); 旋喷 桩间距为 0.4m, 桩中心距钢围堪外壁 lO cm, 旋喷桩每 米用 32.5 级普通硅酸盐水泥 15O kg 。高压旋喷桩钻进 时泵压为 13MPa, 提升喷浆时 , 泵压为 20 MPa, 旋喷 桩机提升喷浆时的速度 ( 旋转 15 转 /min, 每分钟提升 15 cm);1 号桩至 40 号桩因靠近既有老桥施工 , 除用上述 速度喷浆 1 遍外 , 并对桩复喷 1 次水泥浆。桩位平面布置(见图3)(2) 实施效果 施工中采取了高压旋喷桩技术对围堰周围进行加固处理,在围堰外侧形成了一道防水幕墙,围堰抽水后,渗漏问题得到了很好的处理,顺利地完成了承台和墩身的施工。3.3 42号墩钢围堰下沉42号墩河床覆盖层较薄,为裸露的强风化花岗岩,岩面为斜坡,围堰靠自重下沉较为困难,并且在强风化岩画上围堰无法生根。为解决这一问题 , 在 42 号墩中心插定位桩,利用浮船及冲击钻在深水河床的岩面开挖出宽2.5m 、深23m 的环形槽。环形槽中心直径为15.5m, 环形槽底位于同一水平面上 ,保证围堰平稳下沉到位 , 不至于倾斜 , 刃脚密贴于环形槽底基岩。然后,将钢围堰准确下沉到位 , 采用围堪刃脚内外侧水下混凝土环形封底 , 封底混凝土将基岩和围堪底部粘结成整体,且可以缓解压力水在强风化岩石中的渗透,从而起到挡水作用。（见图4） 3.4 42号墩钢围堰封底在42号墩钢围堰的实际施工中 , 环状封底完成并达到强度后将堰内水抽干, 进行围堰内清底。准备下设护筒进行钻孔桩基础施工时发现围堰靠上游侧有水涌出,现场立即采取补救措施 , 用水玻璃耐酸混凝土进行堵漏。清底2d 后, 堰内又出现小部分涌沙渗水现象 , 随后发展成为大面积涌沙、涌水 , 涌水量远大于抽水量,清底工作无法进行,经分析存在以下几种原因。(1) 岩石裂隙程度估计不足 ;(2) 环行槽底沙粒及碎石清理不彻底 , 环状封底存在薄弱点 ;(3) 封底混凝土质量差,与围堰存在弱结合面 ; (4) 水头压力过大。4 结 语(l) 利用固定在移动浮船平台上的冲击钻来进行深水河床面环形槽开挖是具有创造性的施工思路 , 这是针对本桥42号墩基础施工中河床面无覆盖层的特点而采取的新的施工工艺。(2) 采用高压旋喷桩止水帷幕这一成熟技术运用在深水基础钢围堰施工中, 是对这项技术的探索和发展。经过本桥