透水性地质地段铁路线下加固的方法

2022-09-11

1 工程概况

该工点为河南省信阳市浉河北路道路排水工程, 在京广上行铁路K985+454.8处下穿, 结构采用2m~10.75m框架桥, 边墙厚0.9m。道路与铁路的交角为78度, 斜交斜作, 下穿位置铁路为直线, 区间1股道。桥位处地质情况铁路路基为填筑土, 其下为1.5m~2.0m薄层粉质粘土、4m~6m的粗细砂层, 粗细砂层中为弱承压水, 水量较丰富, 且与浉河水存在水力联系。设计的框架桥底板位于砂层表面以上0.5m~1.0m。

2 采取的加固措施

考虑到上述因素, 设计加固支点仍采用挖孔桩基础, 通过线下开槽, 砂层地段采用旋喷注浆法封水处理, 人工成孔, 完成加固支点的施工;加固便梁才用纵挑横抬方式, 边顶边拆施工, 具体如下。

(1) 纵向梁体采用9m+3×10m+9m的I100工字钢便梁 (3×16m的100工字钢焊接而成) , 便梁中心距为4.60m, 以满足客货共线铁路基本建筑限界要求, 采用连续梁形式, 便于架空支点转换, 减少便梁的抽换次数;横抬梁采用I20a工字钢, 间距50cm, φ22的圆钢制作U形螺栓。挖孔桩支点处设5根一束I63a束梁支座。

(2) 增设临时支点, 采用1.5×1.5m C20钢筋砼桩作为临时支点, 桩长3.0m。

(3) 在线路加固支点处线下开槽, 为便于旋喷机具线下施工, 开槽深度4m, 槽宽3m, 边坡按1∶1坡率放坡。

(4) 对加固支点处砂层地段采用旋喷注浆法封水加固处理。单管法旋喷注浆, 旋喷桩桩径60cm, 桩距50cm, 桩与桩间相互咬合。注浆材料为P32.5普通硅酸盐水泥, 水灰比1∶1, 并掺加适量早强剂。注浆压力控制在20Mpa左右, 钻杆提升速度为V=20~25cm/min, 钻机旋转速度n=20转/min。

(5) 施工挖孔桩, 挖孔桩采用2.0×2.0m C30钢筋砼空心桩, 壁厚30cm。采用20cm厚C20钢筋砼护壁。

(6) 加固支点养生并达到设计强度, 进行支点转换, 完成线路加固施工。

该工点线路加固方案见图1~图5。

3 加固结构构件的计算方法

(1) 根据恒载、活载的作用位置对纵、横梁进行强度和稳定性验算, 最终确定纵、横梁的跨度以及片数。

(2) 根据支撑处计算荷载的大小, 确定纵横梁间连接U形螺栓的直径及数量, 确保各种构件的连接的有效性。

(3) 根据各加固支点处的计算荷载大小, 确定桩长及埋深。

(4) 根据承压水头位置进行坑底突涌验算以确定桩下旋喷深度Hd, 计算公式如下

Hd≥ (Kty·Hw·γw) /γ

Kty为抗坑底突涌安全系数, 通常不应小于1.0;

Hd为坑底至承压含水层顶板的距离即桩下旋喷深度 (m) ;

Hw为承压水头高度 (m) ;

γ为Hd范围内土的平均天然重度;

γw为水的重度, 取10KN/m3。

4 特殊情况下加固支点的施工方法

上述为框架桥结构高度不高, 挖孔桩长度范围内砂层厚度适中, 旋喷及人工成孔难度小的情况, 当遇到箱桥结构高度较高, 箱桥底板至轨底高差达到15m~20m, 透水层埋深较浅, 且厚度较后, 人工难以成孔且旋喷成本较大这样的特殊情况时, 加固支点可采用钻孔桩形式, 钻机采用冲击钻 (机具高度相对旋转钻要小) , 桩中心与线路中心线间的距离不小于5m, 线下开槽深度不小于4.5m, 临时支点相应加长, 桩基施工时注意加强对钻孔机具的固定。对于一股道且运营不繁忙的铁路框架桥可采用现浇法施工。

摘要：当新建框架桥需下穿既有铁路时, 为不中断既有铁路的正常运营, 对铁路进行临时加固已成为既有铁路线下施工较为普遍的一种施工措施, 本文主要介绍桥址处于透水性地质地段时对铁路进行临时加固的方法。

关键词：既有铁路,刚构桥,透水性,线下加固,支点转换