吳發(fā)展
(中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司,河北 三河065201)
既有鋼筋混凝土拱橋由于早期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、使用時(shí)間長(zhǎng)、長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)等影響到拱橋結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性,甚至影響到使用安全,需要對(duì)橋梁進(jìn)行維修加固。杜法根等[1]根據(jù)鋼筋混凝土拱橋現(xiàn)狀和擬加固荷載等級(jí)采取裂縫修補(bǔ)、粘貼鋼板等復(fù)合式加固方法,保證橋梁正常使用。楊立[2]分析了既有鋼筋混凝土拱橋的病害狀態(tài)及成因,介紹有限元計(jì)算分析理論和建模方法,探討維修加固方式,通過(guò)試驗(yàn)評(píng)價(jià)加固后的效果。孫昊[3]總結(jié)了既有鋼筋混凝土拱橋的病害問(wèn)題,剖析產(chǎn)生的機(jī)理,采用套箍加固技術(shù)治理拱橋缺陷與病害,可以提高結(jié)構(gòu)的整體性和承載力。李春燕[4]分析了既有鋼筋混凝土拱橋的病害與機(jī)理,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能,提出合理的拱橋維修加固技術(shù)。電纜隧道因線路調(diào)整為下穿中心公園鋼筋混凝土拱橋,為保證拱橋正常使用和電纜隧道施工安全,隧道盾構(gòu)施工前需要對(duì)拱橋予以加固。
電 纜 隧 道 南 線 盾 構(gòu) SJ2-SJ3 區(qū) 間 SK0+343.826~SK0+749.621 段原設(shè)計(jì)為直線段。因盾構(gòu)施工中發(fā)現(xiàn)線路與地鐵3 號(hào)線停車(chē)場(chǎng)西北角位置關(guān)系沖突,為減小盾構(gòu)線路與地鐵3 號(hào)線停車(chē)場(chǎng)的重疊距離,將該直線段調(diào)整為250m 半徑的曲線,調(diào)整后的線路SK0+607.032~SK0+614.332 段下穿中心公園拱橋(圖1)。
拱橋?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu),橋基礎(chǔ)為6m×6.3m×3m(長(zhǎng)×寬×高)的混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ),基礎(chǔ)底部為礫質(zhì)粘性土,未采取其他地基加固措施,拱橋下部為中心公園人工湖?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),下穿拱橋位置隧道與拱橋基礎(chǔ)凈距7.3m。
根據(jù)南線盾構(gòu)段施工補(bǔ)勘資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,拱橋擴(kuò)大基礎(chǔ)位于礫質(zhì)粘性土層,地基孔隙比0.88,該地層透水性好,本區(qū)間地質(zhì)由上而下依次為:素填土層厚度2.8m,粉質(zhì)粘性土厚度4.5m,砂質(zhì)粘土厚度2.3m,粗砂厚度2.2m,礫質(zhì)粘性土厚度3.7m,其下為全風(fēng)化花崗巖+強(qiáng)風(fēng)化花崗巖(隧道范圍),隧道埋深13.2m(圖2)。
圖1 盾構(gòu)隧道區(qū)間與拱橋位置關(guān)系
圖2 加固段地質(zhì)剖面
電纜隧道拱頂3.7m 處存在2.2m 厚透水砂層,盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中易使拱橋地基失水產(chǎn)生下沉位移,對(duì)拱橋結(jié)構(gòu)有一定的破壞風(fēng)險(xiǎn),為了拱橋的使用安全,在盾構(gòu)到達(dá)該位置前,提前對(duì)拱橋基礎(chǔ)進(jìn)行注漿加固,緊鄰橋基礎(chǔ)北側(cè)、南側(cè)位置進(jìn)行袖閥管注漿加固,注漿孔間距0.4m,凈距0.1m,加固深度為擴(kuò)大基礎(chǔ)底部至盾構(gòu)隧道底部2m 范圍(表1)。為防止袖閥管施工時(shí)相鄰孔距離太近或間隔時(shí)間太短,造成相鄰孔施工時(shí)串漿,采取間隔兩孔的跳孔施作。
表1 主要工程數(shù)量表
4.1 鉆機(jī)定位,按設(shè)計(jì)坐標(biāo)用全站儀測(cè)放出每排注漿孔最外邊兩孔的坐標(biāo)位置,再用卷尺測(cè)量定位出中間其他孔的位置,孔位確定后,XY-200 巖心鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)就位,該鉆機(jī)根據(jù)地層可選用金剛石、鋼砂、合金等鉆頭,其配備的孔底壓力表便于掌握孔底情況。
4.2 鉆孔,開(kāi)鉆前檢測(cè)吊錘鉆頭和鉆孔的垂直度,鉆進(jìn)2m后每增加一節(jié)鉆桿均對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正,鉆孔傾斜度≤1%。由于鉆孔要穿透路面或混凝土塊,采用合金鉆頭。
4.3 置換套殼料,套殼料采用膨潤(rùn)土現(xiàn)場(chǎng)配制,鉆孔完成后通過(guò)鉆桿將套殼料轉(zhuǎn)換孔內(nèi)泥漿,套殼料在壓力作用下通過(guò)鉆桿進(jìn)入鉆孔底部,轉(zhuǎn)換出來(lái)的泥漿排到泥漿循環(huán)池。
4.4 安裝袖閥管,袖閥管采用50×5mm 柔性塑料管,每一節(jié)均應(yīng)作認(rèn)真檢查,管口要求平整無(wú)收縮,內(nèi)壁光滑。在套料殼完成后立即插入袖閥管,相鄰兩節(jié)袖閥管用20cm 長(zhǎng)的套管連接,用膠合劑將袖閥管和連接套管粘牢。袖閥管連接下放到鉆孔中,下放時(shí)盡量使袖閥管中心與孔中心重合。袖閥管孔口高出地面20cm[5],注漿管上部加蓋子,防止雜物進(jìn)入注漿管影響作業(yè)質(zhì)量[6]。
4.5 注漿材料為雙液漿,水泥選用P.O42.5 普通硅酸鹽水泥,注漿初擬參數(shù)水膠比為1:1,水玻璃濃度為30~35Be',水玻璃漿與水泥漿體積比1:1~1:0.5,根據(jù)注漿的可注入性及注入量調(diào)整;注漿壓力0.1MPa~0.3MPa。
注漿方式采用跳孔進(jìn)行[7],每段注漿時(shí)壓力表出現(xiàn)兩次峰值,注漿開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)一次峰值,持續(xù)時(shí)間很短。當(dāng)出現(xiàn)第二次峰值后,將注漿管上提進(jìn)行下一段注漿。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn):保持注漿壓力,注入量<1~2L/min,并穩(wěn)壓5min,即可結(jié)束注漿。注漿過(guò)程中注意觀察相鄰注漿孔的返水、冒漿、排水情況,若周?chē)袧{液冒出,表明注漿效果較好。做好注漿記錄,包括注漿量、注漿壓力、水泥用量等,及時(shí)了解注漿壓力和流量變化并進(jìn)行綜合分析,判斷注漿效果是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)通過(guò)對(duì)拱橋地表觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè),掌握注漿引起的拱橋沉降變化數(shù)據(jù),分析其變形規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì),及時(shí)采取必要的技術(shù)措施,將施工引起的變形減小到最低,確保施工范圍內(nèi)的道路、地下管線等安全。第三方監(jiān)測(cè)單位對(duì)施工單位布設(shè)的地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集初始值[8],監(jiān)測(cè)頻率為一周三次,對(duì)拱橋地基加固情況予以監(jiān)測(cè)(表2)。
表2 沉降監(jiān)測(cè)成果表(SJ2~SJ3 盾構(gòu)區(qū)間)
監(jiān)測(cè)結(jié)論:隧道盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)各測(cè)點(diǎn)處于比較穩(wěn)定的狀態(tài),未出現(xiàn)預(yù)警情況。
運(yùn)用袖閥管加固拱橋地基,使得電纜隧道盾構(gòu)下穿拱橋時(shí)的安全性得到提高,有效防止了拱橋的變形、沉降。