張　華　陸運高　黃　華　周　德　皮有良（南寧鐵路局工程管理所，廣西 南寧 530000）

淺談化學灌漿DCG工法在下穿鐵路砼框架橋沉陷糾偏中的應用

張華陸運高黃華周德皮有良
（南寧鐵路局工程管理所，廣西 南寧 530000）

本文針對玉林至鐵山港高速公路下穿益湛線鐵路的砼框架橋出現(xiàn)下沉偏斜的現(xiàn)象，結(jié)合現(xiàn)場工程、水文地質(zhì)及地形地貌實際，對該砼框架下沉產(chǎn)生的原因進行科學分析，在確保既有鐵路運行安全的前提下，提出并采取化學灌漿DCG工法進行糾偏和抬升整治，實現(xiàn)砼框架橋的抬升和糾偏，滿足設計和使用要求。

化學灌漿；DCG工法；糾偏；抬升

當前，隨著國家對交通基礎設施的大力投入，公路與鐵路之間相互交叉穿（跨）越的現(xiàn)象越發(fā)頻繁。對于新建道路穿越既有鐵路，為最大限度減少公路施工對鐵路運營的影響，通常在二者交叉部位采用頂進框架橋的工藝施工。該方法雖然對既有鐵路行車運營影響較小，但由于受行車干擾影響，設計難以查明既有鐵路路基下設計框架位置處的工程﹑水文地質(zhì)，導致框架橋施工過程中或工后出現(xiàn)扎頭﹑不均勻沉陷等病害時有發(fā)生，嚴重影響結(jié)構(gòu)的功能與安全使用。因此，研究解決下穿鐵路框架橋沉陷糾偏技術，具有較大的技術價值和較好的社會效益?，F(xiàn)結(jié)合玉林至鐵山港高速公路下穿益湛鐵路砼框架橋下沉的工程實例，就化學灌漿DCG工法在下穿鐵路砼框架橋沉陷整治中的施工方法﹑工藝效果等進行分析探討，以期為類似工程處理提供有價值的參考案例。

1 工程概況

玉林至鐵山港高速公路主線下穿益湛鐵路（鐵路里程K877+440.43）處的框架橋采用頂進法施工，頂進到位后確認框架橋體出現(xiàn)不均勻沉降，最大沉降量為580mm，兩端四個角沉降差達300mm。該病害的存在，無法滿足高速公路通行凈高的要求，直接影響了立交橋的正常使用，對高速公路和鐵路運營都是嚴重的安全隱患。因此，為使框架橋恢復到原設計的標高，必須對其采取補救施工，進行緊急加固與抬升處理。

經(jīng)勘查，本工程鐵路兩側(cè)相關地質(zhì)條件如下：

（1）工程地質(zhì)條件。第四系人工堆積層（Qml）：鐵路路基填筑土，層厚約5m，灰黑色，為灰?guī)r片石填筑，下部黃褐色，由粉質(zhì)黏土及粒徑2cm～5cm的碎石組成，底部黑色，由粉質(zhì)黏土組成；第四系沖積﹑殘積層（Qal+el）：層厚約8m，粉質(zhì)黏土為主，局部為中砂，灰白色，飽和，可塑，刀切面不光滑，手捻有砂感。中砂，黃褐色，飽和，稍密，磨圓度一般，含10%的白云質(zhì)灰?guī)r。粉質(zhì)黏土，黃褐色，紅褐色，棕褐色夾淺黃色，稍濕-飽和，可-硬塑，偶夾少量巖石碎塊，部分手可捏碎；基巖，為泥盆系下統(tǒng)地層（D1），巖性為白云質(zhì)灰?guī)r。

（2）水文地質(zhì)條件。該段路基下臥較厚的強風化層，且常年地下水豐富，土層經(jīng)開挖孔樁施工的擾動后，遠遠無法達到支撐重達2500多噸框架橋的承載力要求。

圖1

2 整治施工過程

2.1整治方案

綜合分析橋址處的工程水文地質(zhì)以及框架橋下沉特征，經(jīng)多方案比選與論證，決定采用化學灌漿DCG工法分兩步進行：

一是對擬抬升框架橋處的鐵路線路進行架空及對砼框架橋處的地基進行加固；

二是對框架橋進行抬升與糾偏。加固方法為采用兩排C30鋼筋混凝土樁作支墩（沿鐵路方向間距為6m，左右對應兩側(cè)支承樁距離為11.2m，直徑1.5m樁長17m，樁底均嵌入基巖），結(jié)合工字鋼縱挑橫抬梁對鐵路線路進行加固與架空。橫抬梁采用I55b工字鋼，兩根一束，沿鐵路中心線方向間距為0.7m；縱梁采用I55b工字鋼，跨度不大于6.0m的采用4根一束，兩端邊跨跨度大于6.0m（7.3 m至9.5 m不等）的采用5根一束。施工期間，要求列車慢行通過，速度不大于45km/h?？蚣芊秶鷥蓚?cè)N1～N6﹑N9～N14號樁采用D1.5m鉆孔樁，鉆孔樁采用I55b工字鋼進行剛性聯(lián)結(jié)。框架范圍外路基上N7與N8號樁采用D1.5m人工挖孔樁。

2.2鐵路線路加固處理

2.2.1樁基布孔線路加固圖如圖1所示。

2.2.2鐵路線路扣軌圖如圖2所示。

2.3化學灌漿施工

2.3.1 框架橋基礎外圍加固

首先，在框架橋基礎外4m范圍內(nèi)的路基進行帷幕式灌漿加固處理?？蚣軜虻装逄幫翆榆浫?，僅通過壓水沖孔就可以輕易地直接將灌漿管插入土層9m。灌漿開始后，很快就可以看到灌漿孔周圍由近及遠地冒出由清晰到渾濁的地下水，隨著灌漿施工的有序推進，冒水現(xiàn)象逐步消失，到最后個別孔位灌漿時，從基礎邊擠壓出大量的泥漿，灌漿壓力也有所提高，地面開始隆起。這些現(xiàn)象說明帷幕灌漿不僅隔絕地下水，還在速凝漿液的擠壓下，該段土體中豐富的地下水﹑泥漿被擠壓出灌漿地層，起到脫水擠密和置換的作用，對框架橋基礎底部形成較為密實的包圍圈，為下一步對框架橋基礎底部地基進行灌漿加固創(chuàng)造有利的條件。

圖2

2.3.2框架橋基礎底部地基加固

對框架橋內(nèi)下沉量最大部位的地基進行灌漿，除基礎下1m左右的深度有原施工中換填的片石外，其余層厚鉆孔進尺速率較快，說明該部位的確下臥軟基，這是導致框架橋沉陷的主要原因。為保障對框架橋均勻加固抬升時盡可能減少對臺背路基的擾動，在基礎上精心布設了三排灌漿孔，并根據(jù)灌漿孔與基礎邊的距離來確定漿液的凝固時間，同時將各灌漿孔列分為一序孔和二序孔逐次施工。為確保灌漿操作的可控性及灌漿加固效果，灌漿過程壓力切忌過大，并結(jié)合如下要素判斷灌漿終止：

一是灌漿壓力≥1.0MPa；

二是對框架橋有抬動；

三是出現(xiàn)明顯的串漿。

當一序孔灌漿加固結(jié)束后，擬進行二序孔灌漿時，監(jiān)測到框架橋已累計抬升了20mm，說明經(jīng)過一序孔灌漿該段土體已逐漸密實，基礎加固效果明顯。但抬升框架橋20mm的過程中，框架橋上的鐵路線路幾何尺寸參數(shù)發(fā)生變化。為確保鐵路行車安全，決定暫時停止灌漿施工，提前進行扣軌作業(yè)，使鐵路線路與框架橋完全脫離，并預留足夠的抬升空間，避免灌漿抬升框架橋?qū)﹁F路線路的影響。為避免注漿對上部鐵路線路的影響，在扣軌完成后及時調(diào)整了終止灌漿的兩個要素：一是灌漿壓力1.0 MPa≤P≤1.5MPa；二是保證每天框架橋單孔灌漿的抬升量不大于20mm。通過以上措施，觀測確認注漿抬升對鐵路線路沒有產(chǎn)生明顯的影響，直至順利完成砼框架橋的基礎加固灌漿施工過程。

2.3.3抬升與糾偏

完成鐵路線路的扣軌加固和砼框架橋的地基加固等前期工作后，工程進入糾偏抬升關鍵階段，要點如下：

（1）在原下沉量最大的北流端進行針對性抬升，以減少沉降差。隨著灌漿抬升的有序推進，框架橋被不斷往上抬，為避免局部抬升過大對砼框架橋結(jié)構(gòu)造成破壞，需要不斷調(diào)整注漿工藝。

（2）根據(jù)框架橋各部位不同的沉降量來設定抬升比例，及時調(diào)整孔位灌漿。由于大量速凝漿液的灌入，地基土體的密實度不斷提高，灌漿壓力也相應增加（說明地基的承載力增加），這時對支承樁的向外擠壓力也加大，盡管已對其中的四對樁（2#-9#﹑3#-10#﹑5#-12#﹑6#-13#）進行剛性對拉限制，但還是造成支承樁一定的水平外移，特別是沒有做對拉的1#和4#樁，最大樁頂橫向位移達120mm。

（3）在灌漿過程中及時處理砼框架橋抬升引起的一系列問題。為保證灌漿抬升時鐵路線路的安全，在抬升過程中，對注漿時間﹑注漿深度﹑注漿方法和護樁措施及時作出調(diào)整，主要措施如下：

一是對1#樁和4#樁補做剛性牽拉；

二是調(diào)整抬升時的灌漿深度，減少支承樁的受力面積；

三是考慮到對拉的橫向約束力不足，還增加了對位移量超出50mm的支承樁后土體進行灌漿加固，以抵抗部分因框架橋抬升灌漿產(chǎn)生的向外推力，最大程度地減少支承樁的外移。四是采取對稱灌漿，列車通過時停止灌漿以及定點小抬升等方法，保證灌漿的過程動態(tài)可控。

表1

3 實施效果

通過科學設計灌漿孔位，精確調(diào)配化學漿材，及時調(diào)整注漿壓力，確保了鐵路線路正常運行。灌漿過程對框架橋臺背的路基﹑翼墻﹑護坡等均未造成破壞，從2012年10月中旬灌漿單位進場施工至11月30日，最終抬升糾偏滿足設計要求，其中北流端南側(cè)最大抬升量為780mm。抬升糾偏后的砼框架橋既滿足鐵路線路的縱坡要求，同時也符合高速公路通行凈高大于5.0m的要求。2014 年1月3日，建設單位組織施工﹑監(jiān)理單位對糾偏和抬升后運營13個月的框架橋頂面標高進行復測，所測結(jié)果與2012年11月30日測量結(jié)果一致，說明采取DCG工法化學灌漿后的地基非常穩(wěn)固。

4 體會

（1）DCG 工法作為一種對在建構(gòu)筑物糾偏﹑抬升方面應用比較成熟的施工方法，早在二十世紀九十年代，就在高速公路的結(jié)構(gòu)加固﹑糾偏﹑復位工程中得到廣泛應用，工程效果好評如潮。本工程通過運用該技術對玉林至鐵山港高速公路下穿益湛鐵路框架橋進行加固﹑糾偏與抬升，解決了以往頂進法施工的框架橋難以糾偏的難題，為類似的下穿鐵路框架橋工程的糾偏提供借鑒，經(jīng)濟及社會效益顯著。

（2）DCG工法在下穿鐵路框架橋糾偏整治中的應用存在一定的局限性，一般只針對單線鐵路頂進法施工的框架橋進行糾偏，且架空鐵路進行框架橋糾偏的造價較高。為此，建議施工單位在進行支承樁樁孔人工開挖時，須逐樁詳細記錄工程水文地質(zhì)情況，特別是設計框架底板標高以下的地質(zhì)情況，一旦發(fā)現(xiàn)地基承載力不符合設計要求，及時采取切實可行的地基加固及防止框架扎頭措施，確保頂進框架施工質(zhì)量。

（3）從頂進結(jié)構(gòu)受力分析可知，覆土頂進時，頂進框架有向上抬頭的趨勢；挖空頂進時，頂進框架有向下扎頭的趨勢。根據(jù)《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標準》（TB10415-2003），框架橋涵頂進就位后，其高程允許偏差為頂程的1%且抬頭不大于150mm，扎頭小不大于200mm。為此，若確定按挖空頂進實施，建議施工單位在預制框架時，將滑板標高預抬升100mm至150mm。

（4）當?shù)匦螚l件允許，在確保鐵路道床厚度及頂進允許偏差的前提下，建議設計時加大下穿鐵路框架的設計凈高，以防止因施工偏差超限而導致的公路通行凈高不足。

[1]鄧敬森．原位化學灌漿加固技術（第1版）[M]．中國水利水電出版社，2011．[2]蔣碩忠，鄧敬森．中國化學灌漿的現(xiàn)狀與未來[M]．武漢：長江出版社，2005．[3]馬乃富．淺談DCG工法在平鐘高速路基沉陷處理工程的應用[J]．科學之友，2010（04）：15-16．

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