1、廣深鐵路橋支座反力測試及高程調整施工技術深圳地鐵施工對廣深鐵路橋產生影響,分析為確保廣深鐵路橋平安而實行一些技術措施的必要性,提出支座反力測試及高程調整的有效方案。1 工程概況廣深鐵路橋3條線路17至21號橋墩為10.56m+12.5m2+10.56m四孔一聯低高度部分預應力連續梁,21至25號橋墩為簡支梁。橋墩基礎為4根550mm預制管樁,樁長1517m,墩臺為鋼筋混凝土,樁端持力層為強風化花崗巖。深圳地鐵一期工程老街至大劇院區間暗挖單洞雙層重疊隧道在線路里程SK2+035SK2+055處, 直接從21號、22號橋墩之間穿越鐵路橋,設計確定對3條線路21號和22號橋墩共6個基礎進行主動托換。

2、為保證地鐵施工期間廣深鐵路橋及行車平安,須對橋梁結構變形進行嚴格監控。設計提出監控標準是:墩柱頂豎向位移應小于5mm。重疊隧道采納礦山法開挖,高13.5m,寬7.2m,距未托換20號橋墩最近處不足8.0m,拱頂距地面10.0m。鐵路橋樁基托換見圖1。 CENTER/CENTER該工點地質條件極其簡單,依據地質資料和人工挖孔樁(托換新樁)揭示,自地表而下依次為:雜填土、粉質黏土、淤泥質土、中細砂、礫砂層、礫砂卵石層、砂質黏土、砂質殘積層及全風化、強風化、中風化和微風化花崗片麻巖。采納高壓旋噴樁對暗挖隧道進行了加固,從人工挖孔樁和旋噴樁抽芯檢測來看,旋噴樁在礫砂卵石層成樁效果不佳,未起到止水作用,

3、在挖孔樁施工期間曾發生井內涌砂現象。受暗挖隧道3次嚴峻失水、豎井開挖8次嚴峻失水和人工挖孔樁降水施工影響,20號左、22號中、22號右和23號中4個橋墩沉降值超過監控標準5.0mm,其中20號左橋墩累計沉降量為6.4mm,沉降速率達1.66mm/d。因此,暗挖隧道失水已嚴峻威逼到廣深鐵路橋連續梁平安。2 實行平安技術措施的必要性2.1 實施支座反力測試及支座高程調整的必要性受地鐵施工影響,4個橋墩沉降超過掌握值5.0mm,連續梁各橋墩不勻稱沉降有可能使連續梁跨17至21號橋墩支座反力產生較大變化,從而使梁體產生過大正付彎距,引起梁體開裂,危及行車平安。對于廣深鐵路橋連續梁(17至21號橋墩)支

4、座受力狀態進行測定和增加支座高程調整措施具有重要意義。(1)由于廣深鐵路橋已運行了10多年,已無法查明各橋墩的實際沉降量,故不能通過支座位移估算連續梁體受力狀態;但通過實測支座反力,可以比較精確地計算出連續梁體實際受力狀態,評估連續梁體的平安度。(2)未發覺梁體產生新裂縫,但梁體有可能已處于不利甚至臨界開裂工作狀態,而且重疊隧道開挖(尤其是橋下掘進過程中),必定引起地下水損失、土體擾動和變形,尤其廣深鐵路橋地質條件極其簡單,致使暗挖隧道施工困難,因此將不行避開地引起鄰近橋墩連續產生沉降。這樣,明確連續梁體實際受力狀態,即可科學地制定監測掌握標準,再增加支座高程調整平安措施,可使廣深鐵路橋處于可

5、控平安狀態。2.2 對20號和23號橋墩加固處理的必要性21號和22號橋墩已進行了樁基托換,托換新樁為2000mm人工挖孔樁,樁長25m,樁端持力層為微風化花崗巖,暗挖隧道施工對21號和22號橋墩影響較小。20號和23號橋墩距暗挖隧道邊墻最近不足8.0m,19號和24號橋墩距隧道約19m,各橋墩的差異沉降將會增大,危及到廣深鐵路橋平安。在隧道施工過程中,由于地下水水位降低、土體擾動和變形,必將引起鄰近橋墩產生較大沉降,并有可能產生水平位移。緣由有以下2點。(1)地下水位降低:重疊隧道開挖,必定引起地下水損失,從而引起鄰近橋墩沉降;依據施工監測信息分析,廣深鐵路橋對地下水位變化極為敏感;假如在暗

6、挖隧道施工過程中發生突發大事(如塌方或嚴峻失水),還有可能引起鄰近橋墩產生突然沉降。(2)土體擾動和側向變形:重疊隧道開挖,將不行避開地引起樁周側土體擾動和變形,破壞土體原狀結構,導致樁周應力釋放,橋墩摩阻力降低,橋墩產生沉降,并可能使橋墩產生水平位移。 3 支座反力測試3.1 支座反力測試原理支座為板式橡膠支座,彈性體,可在受測支座四周安裝千斤頂,通過分級施加頂力,記錄在每一級頂力作用下支座垂直位移量,繪制出頂力與位移之間關系圖,通過分析比較,即可得出支座實際反力值。由于支座墊實狀態不同,實際曲線與典型曲線可能有所不同。3.2 支座反力測試為了保證鐵路行車平安,預防萬一,依據廣深線實際狀況,

7、必需在夜間23:00至凌晨4:00時間段封鎖線路后才能進行施工。首先在17至21號5個橋墩上放置千斤頂,然后逐個測試這5個橋墩支座反力。施工挨次為:21號橋墩20號橋墩17號橋墩18號橋墩19號橋墩。千斤頂逐個加力,在梁體頂動瞬間,依據位移百分表、千斤頂油表讀數(為了精確測量支座反力,可在千斤頂上安裝傳感器),繪制梁體位移與頂力曲線,推算實際支座反力,再進行下一個支座反力測試。東西橋頂升時留意梁體傾斜,如發覺一側梁體上升0.5mm,而另一側梁體沒變化,則馬上停止對千斤頂加壓。嚴禁盲目加壓,以致梁體嚴峻傾斜導致開裂。4 支座高程調整4.1 支座反力調試原理廣深鐵路橋為單墩雙支座體系,假如某一支座

8、實際反力與設計反力值相差較大,須進行支座調整。調整位移量按下述原理計算:按支座設計反力值,分級施加頂力,記錄每一級頂力下支座垂直位移量,繪制頂力與位移之間關系圖,即為支座反力調試原理圖。頂力軸上(F軸)根據設計反力Fd畫一條平行于位移軸(S軸)平行線,該線與頂力-位移曲線交點對應的位移Sd減去So,得出S=Sd-So。S為支座所需加墊高度,超頂后墊入鋼墊片,回油后測試各支座位移是否達到預期值,如不符合則反復調整,即可將支座反力基本調整到設計值。4.2 支座高程調整方案(1)根據支座反力測試結果,計算分析得出各支座需要調整位移量。(2)支座高程調整次序由調整量來打算,調整次序由大到小。逐個千斤頂

9、加壓,將梁底頂至需要調到的高程以上1mm,然后在支座下底填充薄鋼板或填塞干硬砂漿。最終松開千斤頂,完成該墩支座調整。(3)全部支座調整完一次以后,再重新進行支座反力測試,此時實際支座反力與設計支座反力偏差應在5%以內。假如偏差超過5%,則需要重新調整支座,直到全部支座實際反力與設計反力偏差在5%以內即可。(4)支座調整完后,檢查全橋高程狀況和各支點狀況,如有特別應分析緣由并實行措施,同時檢查線路軌道方向和水平。只有在線路狀況和橋梁狀況符合要求,才能解除封鎖,放行列車。(5)簡支梁支座高度調整比較簡潔,緩慢加壓千斤頂,梁體頂至原始高程,將薄鋼板或干硬砂漿塞進支座板底即可。(6)支座調整整個過程中

10、,對梁體沉降進行精密測量。采納靜力式水準儀和千分表。精度達到0.01mm。(7)支座不宜多次調整,最多23次。18至20號支座為盆式支座,受支座構造限制,累計調整量不宜超過10mm。5 20號和23號橋墩加固全部支座調整以后,把千斤頂放置在20至23號橋墩臨時支架上,施加設計頂力的20%,使臨時支架與既有橋梁基礎共同受力。臨時支架采納鋼管樁基礎,上部采納鋼結構。5.1 鋼管樁施工(1)鉆孔。鉆機成孔300mm,鉆至中風化巖層,深度2024m。(2)泥漿置換。通過泥漿循環,使泥漿比重為11。(3)下鋼管。采納220mm,壁厚6mm鋼管,分節連接,下至孔底。(4)下碎石填充管內及管與孔壁之間。(5

11、)注水泥漿。注11的水泥漿,從孔底開頭,直至孔口冒出潔凈的水泥漿。5.2 樁頂聯梁鋼管樁施工完成后,進行土方開挖、樁頭處理、綁扎鋼筋、預埋螺栓、安裝模板、澆注聯梁混凝土。樁頂聯梁尺寸為30000mm1700mm1200mm。5.3 鋼構件制作鋼構件采納I500工字鋼和500鋼管,其加工與鋼管樁同時進行,樁頂聯梁強度達到設計強度70%后即可安裝。5.4 臨時支架安裝500鋼管與樁頂聯梁采納螺栓連接,上設I500工字鋼,工字鋼 上安放千斤頂,頂緊梁底。20號、23號橋墩臨時支架只能作為幫助受力結構,不能代替既有基礎。暗挖隧道施工過程中要確保不能大量失水或嚴峻變形,否則將造成墩臺大量下沉、傾斜、承載力不足,將使支座調整方案無效。單靠支座調整方案是不能保