鉆孔咬合樁在既有線橋梁基礎(chǔ)沖刷防護(hù)中應(yīng)用

摘要:鉆孔咬合樁作為一種成熟的支護(hù)圍擋結(jié)構(gòu)，在地鐵車(chē)站等深基坑圍護(hù)施工中應(yīng)用廣泛，但將咬合樁應(yīng)用于鐵路橋梁基礎(chǔ)防護(hù)卻相對(duì)少見(jiàn)。文章援引XX至XX鐵路項(xiàng)目中的工程實(shí)踐，介紹了在對(duì)既有橋梁明挖基礎(chǔ)的沖刷防護(hù)設(shè)計(jì)中，采用咬合樁進(jìn)行防護(hù)的施工技術(shù)，該技術(shù)具有施工速度快，對(duì)周邊環(huán)境和既有線運(yùn)營(yíng)擾動(dòng)小，防水效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)文章還對(duì)鉆孔咬合樁在橋梁基礎(chǔ)沖刷防護(hù)施工中的基本技術(shù)及施工要點(diǎn)作了簡(jiǎn)介。關(guān)鍵詞:咬合樁;既有線橋梁;明挖基礎(chǔ);沖刷防護(hù)1引言鉆孔咬合樁作為一種新型的地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是由王振信教授在20世紀(jì)70年代引入國(guó)內(nèi)的。由于相鄰單樁之間相互重疊咬合，形成擋土、止水效果很好的鋼筋混凝土“樁墻”，因此咬合樁也稱(chēng)為連續(xù)樁墻。目前，鉆孔咬合樁施工技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)內(nèi)鉆孔樁多用于地鐵、高層建筑等深基坑的防護(hù)工程中，將咬合樁應(yīng)用于既有橋梁基礎(chǔ)防護(hù)上尚屬少見(jiàn)。筆者結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)咬合樁在既有線橋梁基礎(chǔ)沖刷防護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，為今后類(lèi)似工程提供了可借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)。2工程背景XX至XX鐵路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)XX鐵路)是由XX投資修建的一條運(yùn)煤專(zhuān)用線，全線位于XXXX境內(nèi)。XX鐵路正線于XX3+284.5～XX4+457.755之間設(shè)XX特大橋，本橋?yàn)閱尉€橋。XX與線路交叉右前角40°，溝底河槽由于挖沙、取土破壞比較嚴(yán)重。該溝上游距線位約3km處為寶勒高水庫(kù)，水庫(kù)總庫(kù)容為754.98萬(wàn)m3，工程規(guī)模為小一型水庫(kù)，設(shè)計(jì)調(diào)洪庫(kù)容為53.13萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)洪水位1242.06m，校核調(diào)洪庫(kù)容為69.5萬(wàn)m3，校核洪水位143.42m。設(shè)計(jì)洪水為30年一遇(P=3.33%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。水庫(kù)潰壩流量為34088.3m3/s，橋址斷面流量為2289.0m3/s，橋址潰壩水位H1/100=1186.40m。本線于XX4+221.8上跨既有包神一線的XX大橋，于XX4+188上跨既有包神二線XX大橋，包神一線、二線基本上平行走行，與XX新線交叉右前角為133°。交叉橋位處地層為第四系全新統(tǒng)風(fēng)積細(xì)砂，沖洪積細(xì)～粗圓礫土;第四系上更新統(tǒng)沖積細(xì)砂，下伏侏羅系中統(tǒng)砂巖夾泥巖。本段地下水主要為第四系孔隙潛水，地下水位深度為2～10m。橋址區(qū)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕性，環(huán)境作用等級(jí)為H2。本橋與包神一、二線夾角較小，交叉處橋墩密布，嚴(yán)重壓縮河道，造成對(duì)河床的沖刷加劇，橋墩處局部沖刷尤為嚴(yán)重。根據(jù)XX水利部門(mén)的防洪評(píng)估報(bào)告，此處一般沖刷深度為3.5m，局部沖刷深度達(dá)9.8m。我們通過(guò)水文計(jì)算進(jìn)行復(fù)核，結(jié)果與水利部門(mén)基本一致。由于包神一線橋墩基礎(chǔ)為八角形明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底高程在沖刷線以上，這樣就嚴(yán)重危及行車(chē)安全，如圖1、圖2所示，因此必須對(duì)包神一線橋墩基礎(chǔ)加以改造或防護(hù)。3方案比選經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，提出4種處理方案:(1)方案Ⅰ將明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)改造為樁基礎(chǔ)，進(jìn)行加固處理。(2)方案Ⅱ?qū)γ魍诨A(chǔ)周?chē)馏w采用旋噴注漿法進(jìn)行加固處理，然后河床表面采用鋪砌防護(hù)。(3)方案Ⅲ采用地下連續(xù)墻對(duì)明挖基礎(chǔ)進(jìn)行圍擋，圍擋范圍內(nèi)的河床表面采用鋪砌防護(hù)。(4)方案Ⅳ采用咬合樁對(duì)明挖基礎(chǔ)進(jìn)行圍擋，圍擋范圍內(nèi)采用鋪砌防護(hù)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)比選，我們最終確定了方案Ⅳ。理由如下:方案Ⅰ實(shí)施難度較大，造價(jià)較高，且對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)影響較大，根據(jù)以往工程實(shí)例，加固效果并不理想。方案Ⅱ相對(duì)造價(jià)低，但由于此處地下水較豐富，不易控制漿液在地下擴(kuò)散的方向和范圍，使得固結(jié)體的質(zhì)量難以保證，因此也不推薦采用。方案Ⅲ防護(hù)效果較好，但由于此處沖刷較深，連續(xù)墻底需位于沖刷線以下，這就使得開(kāi)挖土方量較大，且易對(duì)鄰近橋墩基礎(chǔ)造成擾動(dòng)，因此也不推薦。方案Ⅳ采用咬合樁具有開(kāi)挖土方量少，對(duì)鄰近墩基礎(chǔ)擾動(dòng)小，止水效果好，防護(hù)質(zhì)量易保證等優(yōu)勢(shì)，故推薦采用此方案。在采用方案Ⅳ進(jìn)行防護(hù)時(shí)，在平面圖上所標(biāo)示的ABCD范圍內(nèi)如圖3所示，首先沿AB、CD2條直線方向布設(shè)直徑為1.25m的C30咬合樁，然后將界限內(nèi)地表0.5m厚的浮土清除，再用C20混凝土澆筑至原地面高度。其中A樁(鋼筋混凝土樁)與B樁(鋼筋混凝土樁)間隔布置，相互咬合，樁間中心距1.05m，樁長(zhǎng)13m，嵌入弱風(fēng)化泥巖夾砂巖層。樁頂與C20混凝土板相連，連接處采用高、寬均為0.5m的倒角進(jìn)行過(guò)渡，樁身主筋彎折后伸入混凝土板內(nèi)，并與倒角邊平行，且伸入板內(nèi)長(zhǎng)度不小于1m。頂板混凝土塊按5m×5m進(jìn)行澆筑，塊間設(shè)置3cm寬伸縮縫，縫內(nèi)嵌填聚氨酯彈性膠。此處若對(duì)明挖基礎(chǔ)逐墩單獨(dú)防護(hù)存在以下問(wèn)題:若咬合樁距基礎(chǔ)較近，則沖刷后易形成“孤島”，危及行車(chē)安全;防護(hù)范圍若適當(dāng)放大，經(jīng)過(guò)比較，逐墩單獨(dú)防護(hù)采用樁數(shù)反而較帶狀成片防護(hù)多，故此處采用成片防護(hù)，以確保防護(hù)效果。4咬合樁簡(jiǎn)介鉆孔咬合樁是采用全套管鉆機(jī)鉆孔施工，在相鄰單樁之間形成相互咬合排列的樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。為了便于樁身的切割，樁的排列形式采用素混凝土樁(A樁)和鋼筋混凝土樁(B樁)間隔交錯(cuò)布置。施工順序?yàn)橄仁┕樁，在A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工。其中，A樁采用超緩凝混凝土，B樁采用普通鋼筋混凝土，并在施工時(shí)采用全套管鉆機(jī)，將相鄰A樁相交部分的混凝土切割掉，實(shí)現(xiàn)樁身咬合，如圖4所示。施工要點(diǎn)如下:(1)為了保證鉆孔咬合樁定位的精確度并提高施工效率，在樁頂以上設(shè)置混凝土導(dǎo)墻進(jìn)行輔助定位，從而對(duì)孔口的定位誤差進(jìn)行嚴(yán)格控制。(2)咬合樁開(kāi)鉆時(shí)，為保證樁底部分仍有足夠的咬合量，需嚴(yán)格控制套管的垂直度?？稍诘孛嫔线x擇相互垂直的2個(gè)方向，采用經(jīng)緯儀或線錘來(lái)監(jiān)測(cè)地面以上部分套管的垂直度。每節(jié)套管下壓施工完，下一節(jié)套管安裝之前，需用線錘檢查孔內(nèi)套管的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正，合格后方能進(jìn)行下一節(jié)套管施工。(3)鉆孔咬合樁施工時(shí)，由于B樁必須切割A(yù)樁，若A樁混凝土過(guò)早凝固，將導(dǎo)致B樁無(wú)法成樁或垂直度無(wú)法保證，從而增加施工難度，故需將A樁混凝土的初凝時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)延長(zhǎng)。通常采用摻加SP型緩凝減水劑，將混凝土的初凝時(shí)間延緩到55～60h，從而確保施工方案實(shí)施的可操作性。5結(jié)語(yǔ)本次防護(hù)采用咬合樁對(duì)明挖基礎(chǔ)進(jìn)行包圍式防護(hù)，且對(duì)防護(hù)范圍內(nèi)地表進(jìn)行鋪砌防護(hù)，形成一個(gè)立體的“防護(hù)罩”，確保明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)附近的土體不被擾動(dòng)，保證了橋梁運(yùn)營(yíng)的安全。通過(guò)本次加固處理，包神一線明挖基礎(chǔ)被洪水沖刷掏空的安全隱患得以徹底消除。咬合樁作為一項(xiàng)十