临近高铁桥墩旋喷桩施工技术的

【摘 要】以新建宁波北货场为实例,探索了临近高铁旋喷桩施工相关技术参数及高铁桥墩偏移的监测方法,供类似工程借鉴.

【关 键 词】临近高铁桥墩；旋喷桩；施工；监测

1.工程概况

新建宁波北货场是宁波市规划的一个大型物流集散中心,货场设计年度运量近期815万吨,远期1032吨.为满足列车直进货场,货场两端各设货车疏解线1条,其中西疏解线跨洪塘乡Ⅰ场后,下穿江北立交桥于萧甬上行铁路接入,疏解线位于在建的杭甬高铁与既有萧甬铁路之间.

因西疏解线接入既有铁路,其中870m线路为路基.新建疏解线路基在既有铁路侧进行帮宽,距离杭甬高铁桥梁承台2.0～18.0m.考虑到其他加固措施桩机机具高,影响萧甬铁路行车安全,地基加固措施设计采用了旋喷桩全断面加固的方案.旋喷桩桩长9～27m,桩径φ50cm,桩间距1.5m,正方形布置.

2.旋喷桩施工对高铁桥墩的影响

旋喷桩成桩原理：旋喷桩成桩是以高压水泥浆通过喷嘴喷出,随着喷管的旋转与提升,高压水泥浆射流冲切破坏土体,同时浆射流的能量较大,将水泥浆与粘土掺搅形成桩体.

特大桥桥址及旋喷桩加固范围广泛分布淤泥、淤泥质（粉质）黏土,灰色,流塑状,最大层厚可达40m,属于不良地质和特殊地质.

旋喷桩加固与杭甬高铁关系为：632#～634#墩,加固边线距离高铁承台8.0～4.0m；634#～636#墩,加固边线距离高铁承台4.0～2.0m；636#～642#墩,加固边线距离高铁承台2.0～8.0m；642#～646#墩,加固边线距离高铁承台8.0～16.0m；其余距离均超过16.m.距离高铁承台2.0～16.0m的旋喷桩桩长9.0～14.0m.

根据杭甬高铁桥梁桩基偏移纠偏情况,临近桥墩旋喷桩施工会引起桥墩基础的位移,桩-承台基础的最大水平位移发生在承台顶,最大弯矩出现在承台顶面以下7～8m位置,最大弯矩出现的位置大体和最大位移出现的位置对应.受到侧压力时承台顶位移大于墩顶位移.桩-承台的位移会造成桩与承台结合部产生裂缝,裂缝超标时,造成高铁基础的破坏,给今后行车安全埋下隐患.

因此,旋喷桩桩位与桥梁承台的距离、加固区域宽度、桩长是引起桥墩位移的关键因素,位移量的大小影响高铁桥梁基础的质量.

3、旋喷桩施工对高铁采取的保护措施

杭甬高铁计划在2013年3月1日联调联试,为了高铁质量和联调联试工作如期进行,采取了以下措施控制高铁桥墩的偏移量.

3.1旋喷桩施工优化措施

3.1.1施工组织措施

根据既有线施工经验,旋喷桩施工会引起既有铁路路基的隆起,但是通过路肩沉降变形观测桩的监测和既有轨道几何尺寸的检查,对超限区段及时进行线路养护可以确保行车安全.

所以,旋喷桩施工应优先保护高铁桥梁基础,按照先施工高铁侧纵向一排,再施工既有铁路侧,最后全断面施工的顺序安排.对高铁桥墩、轨道用CPⅢ控制网进行位移监测,靠近高铁桥墩的旋喷桩施工时应每根桩施工完后进行1次观测.

3.1.2旋喷桩施工工艺参数优化

考虑到施工进度的要求以及桥墩偏移量的大小,根据宁波地质情况及本单位在本地区成熟的旋喷桩施工经验,对旋喷桩施工工艺参数进行了优化,具体施工参数如下：

提升速度由0.25m/min减速至0.20m/min,旋转速度为20r/min；喷浆压力由25MPa降低至18Mpa,水泥用量由140kg/m增加至150kg/m（水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥）；水灰比为1：1；浆液比重为1.43～1.48g/cm3.

3.2桥墩位移的监测

3.2.1桥墩位移观测要求

（1）测量仪器

徕卡TCA2003仪器1台,测量精度（角度0.5”,距离1±1ppm）.

（2）测量方法

对每个桥墩变形点采用二维观测,测量精度按照CPⅢ要求进行.

（3）变形点布设

a、在施工区段的每个墩身底部1m处设置1个变形监测点；

b、变形监测点采用预埋件设置,强制对中标志；

c、测站点采用现浇水泥柱子,使仪器强制对中,避免脚架架设误差产生；

d、后视点、检核点采用预埋件埋设,强制对中标志.

⑷测量频率

靠近桥墩10米范围内旋喷桩施工时,应每根桩施工完观测1次.桥墩间旋喷桩施工时,应每4小时观测1次.

3.2.2桥墩位移观测结果

观测坐标系以纵向墩号增加为“+”,横向左偏为“+”,旋喷桩施工桥墩受到挤压发生横向右偏.

桥墩偏移量等于观测数据-原始数据

3.3高铁轨道位移的监测

3.3.1高铁轨道位移观测的方法

旋喷桩施工期间利用高铁CPⅢ轨道控制网进行轨道监测.CPⅢ平面网是一个边角控制网,采用自由设站进行边角交会测量.

（1）测量仪器

轨道精调小车一套（含全站仪、棱镜等）.

（2）测量方法

a、测量前输入并核对设计数据（平曲线、超高、左右线分别输入）；

b、全站仪校准,正倒镜检查全站仪水平角和竖角偏差,如果超过3秒,在气象条件较好的情况下进行组合校准及水平轴倾斜误差（α）校准.

c、使用8个（至少6个）控制点自由设站,其中前后至少各使用一个60米以上的控制点.根据天气条件确定最大目标距离.状况好时控制在70m以内,不好时将距离缩短.

d、在稳固的轨道上校准超高传感器,一般每次组装小车后,开始测量前校准一次,如气温变化迅速,可再次校准；校准后可在同一点进行正反两次测量,测量值之和应在0.3mm以内.

e、按指定间距,在设站区间内逐点采集数据.

f、全站仪设站后,放样一个CPⅢ点并记录偏差值；测量搬站前,通过放样相同CPⅢ点做检核.

g、全站仪搬站并重新设站,检核设站后,重复测量上一次设站已经测量过的5-10个点,如果偏差大于2mm,需重新设站.

h、测量完成后,输出线路中心数据与线路绝对中心坐标对比,计算出存在的偏差.

（3）测量过程中注意事项

a、全站仪建站过程中,设站中误差必须满足：东坐标/北坐标/高程：1mm方向：2″,不满足时应重新建站.

b、下一区间设站时至少要包括4个上一区间用到的控制点,以保证轨道线形的平顺性.

c、每天测量之前都要在稳固的轨道上对超高传感器进行校准,校准后可在同一点进行正反两次测量,测量值偏差应在0.3mm以内.

d、测量时应尽量保证工作的连续性,轨检小车应由远及近靠近全站仪的方向进行测量；因为随着时间的增加,全站仪的设站的精度在降低,而测距的精度随着距离的缩短在增加.

⑷观测频次

靠近桥墩10米范围内旋喷桩施工时,应每根桩施工完推小车观测1次.桥墩间旋喷桩施工时,应每天观测1次.

3.3.2高铁轨道位移观测结果

观测坐标系以纵向墩号增加为“+”,横向左偏为“+”,原始数据为施工前观测的轨