1、工程概況
既有鐵路水柏線新寨2號(hào)大橋，中心里程為K67+875。建于1998年，2010年4月發(fā)現(xiàn)7號(hào)、8號(hào)墩墩頂有下沉和偏移等病害問(wèn)題，且有繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，需及時(shí)進(jìn)行加固處理。
橋位所在地地形起伏較大，橋墩位于陡坡半腰處，雖地表、地下水不發(fā)育，但橋墩發(fā)生病害時(shí)，當(dāng)?shù)卣幱谟昙?，基礎(chǔ)易受雨水影響。
2、橋墩下沉和偏移原因分析及加固思路
查閱了橋梁的竣工資料，得知場(chǎng)地表層土質(zhì)為3～7m粉質(zhì)黏土，其下為細(xì)圓礫土，樁端持力層為微風(fēng)化灰?guī)r。原橋在進(jìn)行7號(hào)、8號(hào)兩個(gè)墩的挖孔樁施工時(shí)，發(fā)生過(guò)大小不同的5次坍方，顯示工程地質(zhì)情況較差。結(jié)合以往資料及現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況經(jīng)綜合分析認(rèn)定橋墩下沉和偏移原因?yàn)椋旱鼗潦杷桑馏w存在裂隙，地表水沿裂隙浸入土中，導(dǎo)致地基失穩(wěn)，土體產(chǎn)生側(cè)向塑性流動(dòng)，推動(dòng)樁基帶動(dòng)墩身產(chǎn)生滑動(dòng)及傾斜。
因水柏線運(yùn)營(yíng)繁忙，中斷運(yùn)營(yíng)造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響很大，故對(duì)于本工程加固的指導(dǎo)思路是：在保持鐵路運(yùn)營(yíng)不受影響的情況下，采取科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效、便于施工的加固方案。
3、基礎(chǔ)加固方案的選定
按照上述的加固指導(dǎo)思路，在充分考慮現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)情況，施工工藝等各種影響因素的基礎(chǔ)上制定了多種處理方案，經(jīng)專家論證，最終決定采用下述方案進(jìn)行基礎(chǔ)加固：
在線路運(yùn)營(yíng)期間對(duì)7號(hào)、8號(hào)墩采用豎向和斜向鉆孔注漿整治施工。在盡量不擾動(dòng)原地基土的同時(shí)加固地基，通過(guò)注漿固結(jié)樁間及周邊土體，提高土體密實(shí)度和承載力。注漿加固范圍為承臺(tái)周邊10m以內(nèi)，注漿孔間距為 2.0m，注漿孔距承臺(tái)邊緣2.0m，采取斜向鉆孔注漿加固樁間土體。鉆孔采用跟管干鉆，孔位為梅花型交錯(cuò)布置，鉆孔深度至挖孔樁底。使用C20水泥砂漿注漿加固，注漿壓力為粉質(zhì)黏土范圍：1～1.5MPa；細(xì)圓礫土范圍：1.5～2.0MPa；均以終壓控制。鉆孔注漿孔位布置如圖1所示。
4、施工技術(shù)及措施
4.1測(cè)量放線、布孔、鉆孔定位
施工時(shí)根據(jù)孔位平面布置圖進(jìn)行布孔鉆眼，孔位間距2.0m, 梅花型交錯(cuò)布置。由于在運(yùn)營(yíng)線下施工，不僅要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的施工效果和質(zhì)量要求，而且得確保既有設(shè)備和行車的安全，施工時(shí)要避開(kāi)既有的水溝、護(hù)坡、樁基、地下管線、電線等設(shè)施。實(shí)際施工時(shí)以不影響既有設(shè)置和行車安全為原則適當(dāng)調(diào)整孔位，孔位一般在0.5～1.0m內(nèi)調(diào)整。
為了避免斜孔鉆孔時(shí)鉆穿挖孔樁基礎(chǔ)，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成破壞，布孔前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)物尺寸及位置、地面高程等進(jìn)行了詳細(xì)的勘測(cè)，然后結(jié)合竣工圖所標(biāo)識(shí)的地下各結(jié)構(gòu)物尺寸及位置，建立了CAD模型，通過(guò)模型選擇及驗(yàn)證最佳布孔位置、鉆孔傾角。施工時(shí)嚴(yán)格按斜孔的設(shè)計(jì)位置、傾角布眼及鉆孔，并在施工中隨時(shí)量測(cè)。以上措施確保了在施工未出現(xiàn)鉆孔機(jī)械觸碰樁基的現(xiàn)象。
4.2鉆孔
使用潛孔鉆機(jī)及錨索鉆機(jī)成孔，跟管干鉆。鉆機(jī)安裝必須平穩(wěn)、牢固，斜孔鉆孔時(shí)要經(jīng)常校對(duì)，確保鉆孔按設(shè)計(jì)角度鉆進(jìn)，誤差控制在規(guī)定要求范圍。鉆孔過(guò)程中做好各種記錄，記錄好巖層基本概況及跟管跟進(jìn)深度等。
鉆孔直徑為89mm，跟管為φ75mm鋼管，在管底部打花眼，以便漿液向四周擴(kuò)散。鉆至設(shè)計(jì)孔深后，拔出鉆桿，立即把φ75mm跟管埋入，檢查合格后進(jìn)行孔口封塞，采用水泥砂漿進(jìn)行孔口封塞并在孔口設(shè)置止?jié){塞，封口深度一般為2～2.5m，待封孔水泥砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后實(shí)施注漿。
4.3注漿
注漿所用的每批水泥，均要符合有關(guān)的
材料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并附有生產(chǎn)廠商的質(zhì)量證明書。每批材料入庫(kù)前均按規(guī)定進(jìn)行檢查驗(yàn)收，且不存放過(guò)久，做到先進(jìn)庫(kù)先用，受潮結(jié)塊變質(zhì)的不得使用，出廠超過(guò)3個(gè)月的水泥禁止使用。砂子的級(jí)配要滿足要求。
水泥砂漿攪拌均勻，漿液在使用前過(guò)濾。采用自下而上全孔注漿法。注漿進(jìn)程要連續(xù)不間斷。若因故間斷或停止注漿，盡快處理恢復(fù)。注漿時(shí)現(xiàn)場(chǎng)記錄好實(shí)際注漿量，注漿量出現(xiàn)與設(shè)計(jì)較大出入時(shí)及時(shí)通知有關(guān)單位處理。
注漿施工過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)測(cè)地表變形情況和橋墩觀測(cè)點(diǎn)空間位置的變化情況以及線路幾何尺寸變化情況，如有異常要及時(shí)處理。
注漿終孔壓力：注漿壓力為粉質(zhì)黏土范圍：1～1.5MPa；細(xì)圓礫土范圍：1.5～2.0MPa；均以終壓控制。達(dá)到終壓注漿即完成。
注漿孔封孔：全孔注漿完成后，采用一定的壓力和濃漿注漿封孔，待初凝幾天后，再對(duì)鉆孔上部空余部分壓入濃漿進(jìn)行回填。
注漿按先注外排孔，后注內(nèi)排孔的順序進(jìn)行，內(nèi)外排注漿時(shí)間隔時(shí)間大于24小時(shí)。在外排注漿形成固結(jié)墻體后再進(jìn)行內(nèi)排孔注漿可避免漿體外溢，提高注漿效果
4.4施工時(shí)特殊情況的處理
在施工注漿過(guò)程中，出現(xiàn)地表冒漿、鄰孔串漿及注漿中斷等特殊情況，采用如下的處理措施：
地表冒漿：在進(jìn)行7號(hào)墩左側(cè)外排直孔注漿過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地面冒漿，發(fā)現(xiàn)地表冒漿現(xiàn)象后立即降低壓力，即在無(wú)壓狀態(tài)下（保持漿液流動(dòng)）注漿。并認(rèn)真觀察冒漿情況，同時(shí)封堵冒漿點(diǎn)，防止?jié){液大量漏失。但還是冒漿不止，于是采用“注—停—注—停”的間歇注漿方式進(jìn)行處理。并在每次停注前對(duì)冒漿點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真封堵，防止?jié){材漏失，保證漏漿通道或裂隙中充滿漿液，也達(dá)到預(yù)期的效果。
鄰孔串漿：在注漿過(guò)程中多次出現(xiàn)相鄰孔串漿，現(xiàn)場(chǎng)采用了注漿孔和串漿孔同時(shí)施灌，或用膠塞將串漿孔封堵，待注漿孔結(jié)束注漿后再對(duì)串漿孔進(jìn)行掃孔施灌的措施。
注漿中斷：正常情況下注漿進(jìn)程不允許中斷，必須保持連續(xù)不間斷地進(jìn)行。施工中雖然出現(xiàn)一次因注漿機(jī)故障而中斷注漿的事件，發(fā)事件發(fā)生后啟動(dòng)了應(yīng)急預(yù)案，立即調(diào)換了備用注漿機(jī)，所以這次中斷注漿沒(méi)有對(duì)施工質(zhì)量及進(jìn)度造成影響。
5、橋墩傾斜監(jiān)控量測(cè)及分析
為了分析及監(jiān)測(cè)橋墩注漿整治過(guò)程中以及整治后橋墩的穩(wěn)定性，及獲取數(shù)據(jù)以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。在橋墩頂帽四個(gè)面各貼一片反光貼，然后建立坐標(biāo)系，采用全站儀觀測(cè)坐標(biāo)、標(biāo)高，通過(guò)坐標(biāo)、標(biāo)高數(shù)值的變化來(lái)分析判斷施工過(guò)程橋墩的穩(wěn)定性。除了在施工前及施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，還在注漿完成后，持續(xù)進(jìn)行了30天的跟蹤監(jiān)測(cè)。在施工期間每天監(jiān)測(cè)一次，其余時(shí)段則是3天監(jiān)測(cè)一次。全程監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示。
從圖2可知，尚未進(jìn)行注漿施工前，沉降及傾斜仍在繼續(xù)，但其速率較小，在注漿加固前期，沉降及傾斜速率均明顯加大，但較為均勻。是因?yàn)殂@孔對(duì)土體產(chǎn)生了擾動(dòng)，在一定程度上破壞了土體的平衡，且前期往土體注入的尚未固結(jié)漿液，減少的土體的摩阻力，加劇了土體塑性流動(dòng)而引起的，在此階段，為減少對(duì)土體的擾動(dòng)，盡量減少每次施工的鉆孔注漿數(shù)量，且把施工時(shí)間間隔適加大。施工后期，隨著注入的漿液逐漸固結(jié)土體，沉降量及傾斜量趨緩，此時(shí)在施工安排上為一次同時(shí)安排多處鉆孔注漿。
在注漿完后一個(gè)月內(nèi)，持續(xù)對(duì)橋墩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，橋墩不再產(chǎn)生明顯的沉降及傾斜，證明采取的鉆孔注漿措施是有效的。
6、注漿效果檢測(cè)
施工完成28天后，在壓漿孔側(cè)面進(jìn)行鉆芯取樣檢測(cè)，結(jié)果顯示鉆取的芯樣連續(xù)完整，土體之間的空隙被漿體填充飽滿，芯樣強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，再一次證明采用鉆孔注漿進(jìn)行軟基土體加固補(bǔ)強(qiáng)的方案是可行的，達(dá)到了預(yù)期效果。
7、結(jié)束語(yǔ)
地基加固選擇的處理方法要合理有效，并精心進(jìn)行施工管理，否則容易擾動(dòng)原有地基，加大病害程度。施工時(shí)做好量測(cè)監(jiān)控，并對(duì)量測(cè)結(jié)果及時(shí)反應(yīng)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。另外施工時(shí)針對(duì)可能出現(xiàn)的各類影響因素，作好應(yīng)急預(yù)案，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)處理，確保萬(wàn)無(wú)一失。
