张　华　陆运高　黄　华　周　德　皮有良（南宁铁路局工程管理所，广西 南宁 530000）

浅谈化学灌浆DCG工法在下穿铁路砼框架桥沉陷纠偏中的应用

张华陆运高黄华周德皮有良
（南宁铁路局工程管理所，广西 南宁 530000）

本文针对玉林至铁山港高速公路下穿益湛线铁路的砼框架桥出现下沉偏斜的现象，结合现场工程、水文地质及地形地貌实际，对该砼框架下沉产生的原因进行科学分析，在确保既有铁路运行安全的前提下，提出并采取化学灌浆DCG工法进行纠偏和抬升整治，实现砼框架桥的抬升和纠偏，满足设计和使用要求。

化学灌浆；DCG工法；纠偏；抬升

当前，随着国家对交通基础设施的大力投入，公路与铁路之间相互交叉穿（跨）越的现象越发频繁。对于新建道路穿越既有铁路，为最大限度减少公路施工对铁路运营的影响，通常在二者交叉部位采用顶进框架桥的工艺施工。该方法虽然对既有铁路行车运营影响较小，但由于受行车干扰影响，设计难以查明既有铁路路基下设计框架位置处的工程﹑水文地质，导致框架桥施工过程中或工后出现扎头﹑不均匀沉陷等病害时有发生，严重影响结构的功能与安全使用。因此，研究解决下穿铁路框架桥沉陷纠偏技术，具有较大的技术价值和较好的社会效益。现结合玉林至铁山港高速公路下穿益湛铁路砼框架桥下沉的工程实例，就化学灌浆DCG工法在下穿铁路砼框架桥沉陷整治中的施工方法﹑工艺效果等进行分析探讨，以期为类似工程处理提供有价值的参考案例。

1 工程概况

玉林至铁山港高速公路主线下穿益湛铁路（铁路里程K877+440.43）处的框架桥采用顶进法施工，顶进到位后确认框架桥体出现不均匀沉降，最大沉降量为580mm，两端四个角沉降差达300mm。该病害的存在，无法满足高速公路通行净高的要求，直接影响了立交桥的正常使用，对高速公路和铁路运营都是严重的安全隐患。因此，为使框架桥恢复到原设计的标高，必须对其采取补救施工，进行紧急加固与抬升处理。

经勘查，本工程铁路两侧相关地质条件如下：

（1）工程地质条件。第四系人工堆积层（Qml）：铁路路基填筑土，层厚约5m，灰黑色，为灰岩片石填筑，下部黄褐色，由粉质黏土及粒径2cm～5cm的碎石组成，底部黑色，由粉质黏土组成；第四系冲积﹑残积层（Qal+el）：层厚约8m，粉质黏土为主，局部为中砂，灰白色，饱和，可塑，刀切面不光滑，手捻有砂感。中砂，黄褐色，饱和，稍密，磨圆度一般，含10%的白云质灰岩。粉质黏土，黄褐色，红褐色，棕褐色夹浅黄色，稍湿-饱和，可-硬塑，偶夹少量岩石碎块，部分手可捏碎；基岩，为泥盆系下统地层（D1），岩性为白云质灰岩。

（2）水文地质条件。该段路基下卧较厚的强风化层，且常年地下水丰富，土层经开挖孔桩施工的扰动后，远远无法达到支撑重达2500多吨框架桥的承载力要求。

图1

2 整治施工过程

2.1整治方案

综合分析桥址处的工程水文地质以及框架桥下沉特征，经多方案比选与论证，决定采用化学灌浆DCG工法分两步进行：

一是对拟抬升框架桥处的铁路线路进行架空及对砼框架桥处的地基进行加固；

二是对框架桥进行抬升与纠偏。加固方法为采用两排C30钢筋混凝土桩作支墩（沿铁路方向间距为6m，左右对应两侧支承桩距离为11.2m，直径1.5m桩长17m，桩底均嵌入基岩），结合工字钢纵挑横抬梁对铁路线路进行加固与架空。横抬梁采用I55b工字钢，两根一束，沿铁路中心线方向间距为0.7m；纵梁采用I55b工字钢，跨度不大于6.0m的采用4根一束，两端边跨跨度大于6.0m（7.3 m至9.5 m不等）的采用5根一束。施工期间，要求列车慢行通过，速度不大于45km/h。框架范围两侧N1～N6﹑N9～N14号桩采用D1.5m钻孔桩，钻孔桩采用I55b工字钢进行刚性联结。框架范围外路基上N7与N8号桩采用D1.5m人工挖孔桩。

2.2铁路线路加固处理

2.2.1桩基布孔线路加固图如图1所示。

2.2.2铁路线路扣轨图如图2所示。

2.3化学灌浆施工

2.3.1 框架桥基础外围加固

首先，在框架桥基础外4m范围内的路基进行帷幕式灌浆加固处理。框架桥底板处土层软弱，仅通过压水冲孔就可以轻易地直接将灌浆管插入土层9m。灌浆开始后，很快就可以看到灌浆孔周围由近及远地冒出由清晰到浑浊的地下水，随着灌浆施工的有序推进，冒水现象逐步消失，到最后个别孔位灌浆时，从基础边挤压出大量的泥浆，灌浆压力也有所提高，地面开始隆起。这些现象说明帷幕灌浆不仅隔绝地下水，还在速凝浆液的挤压下，该段土体中丰富的地下水﹑泥浆被挤压出灌浆地层，起到脱水挤密和置换的作用，对框架桥基础底部形成较为密实的包围圈，为下一步对框架桥基础底部地基进行灌浆加固创造有利的条件。

图2

2.3.2框架桥基础底部地基加固

对框架桥内下沉量最大部位的地基进行灌浆，除基础下1m左右的深度有原施工中换填的片石外，其余层厚钻孔进尺速率较快，说明该部位的确下卧软基，这是导致框架桥沉陷的主要原因。为保障对框架桥均匀加固抬升时尽可能减少对台背路基的扰动，在基础上精心布设了三排灌浆孔，并根据灌浆孔与基础边的距离来确定浆液的凝固时间，同时将各灌浆孔列分为一序孔和二序孔逐次施工。为确保灌浆操作的可控性及灌浆加固效果，灌浆过程压力切忌过大，并结合如下要素判断灌浆终止：

一是灌浆压力≥1.0MPa；

二是对框架桥有抬动；

三是出现明显的串浆。

当一序孔灌浆加固结束后，拟进行二序孔灌浆时，监测到框架桥已累计抬升了20mm，说明经过一序孔灌浆该段土体已逐渐密实，基础加固效果明显。但抬升框架桥20mm的过程中，框架桥上的铁路线路几何尺寸参数发生变化。为确保铁路行车安全，决定暂时停止灌浆施工，提前进行扣轨作业，使铁路线路与框架桥完全脱离，并预留足够的抬升空间，避免灌浆抬升框架桥对铁路线路的影响。为避免注浆对上部铁路线路的影响，在扣轨完成后及时调整了终止灌浆的两个要素：一是灌浆压力1.0 MPa≤P≤1.5MPa；二是保证每天框架桥单孔灌浆的抬升量不大于20mm。通过以上措施，观测确认注浆抬升对铁路线路没有产生明显的影响，直至顺利完成砼框架桥的基础加固灌浆施工过程。

2.3.3抬升与纠偏

完成铁路线路的扣轨加固和砼框架桥的地基加固等前期工作后，工程进入纠偏抬升关键阶段，要点如下：

（1）在原下沉量最大的北流端进行针对性抬升，以减少沉降差。随着灌浆抬升的有序推进，框架桥被不断往上抬，为避免局部抬升过大对砼框架桥结构造成破坏，需要不断调整注浆工艺。

（2）根据框架桥各部位不同的沉降量来设定抬升比例，及时调整孔位灌浆。由于大量速凝浆液的灌入，地基土体的密实度不断提高，灌浆压力也相应增加（说明地基的承载力增加），这时对支承桩的向外挤压力也加大，尽管已对其中的四对桩（2#-9#﹑3#-10#﹑5#-12#﹑6#-13#）进行刚性对拉限制，但还是造成支承桩一定的水平外移，特别是没有做对拉的1#和4#桩，最大桩顶横向位移达120mm。

（3）在灌浆过程中及时处理砼框架桥抬升引起的一系列问题。为保证灌浆抬升时铁路线路的安全，在抬升过程中，对注浆时间﹑注浆深度﹑注浆方法和护桩措施及时作出调整，主要措施如下：

一是对1#桩和4#桩补做刚性牵拉；

二是调整抬升时的灌浆深度，减少支承桩的受力面积；

三是考虑到对拉的横向约束力不足，还增加了对位移量超出50mm的支承桩后土体进行灌浆加固，以抵抗部分因框架桥抬升灌浆产生的向外推力，最大程度地减少支承桩的外移。四是采取对称灌浆，列车通过时停止灌浆以及定点小抬升等方法，保证灌浆的过程动态可控。

表1

3 实施效果

通过科学设计灌浆孔位，精确调配化学浆材，及时调整注浆压力，确保了铁路线路正常运行。灌浆过程对框架桥台背的路基﹑翼墙﹑护坡等均未造成破坏，从2012年10月中旬灌浆单位进场施工至11月30日，最终抬升纠偏满足设计要求，其中北流端南侧最大抬升量为780mm。抬升纠偏后的砼框架桥既满足铁路线路的纵坡要求，同时也符合高速公路通行净高大于5.0m的要求。2014 年1月3日，建设单位组织施工﹑监理单位对纠偏和抬升后运营13个月的框架桥顶面标高进行复测，所测结果与2012年11月30日测量结果一致，说明采取DCG工法化学灌浆后的地基非常稳固。

4 体会

（1）DCG 工法作为一种对在建构筑物纠偏﹑抬升方面应用比较成熟的施工方法，早在二十世纪九十年代，就在高速公路的结构加固﹑纠偏﹑复位工程中得到广泛应用，工程效果好评如潮。本工程通过运用该技术对玉林至铁山港高速公路下穿益湛铁路框架桥进行加固﹑纠偏与抬升，解决了以往顶进法施工的框架桥难以纠偏的难题，为类似的下穿铁路框架桥工程的纠偏提供借鉴，经济及社会效益显著。

（2）DCG工法在下穿铁路框架桥纠偏整治中的应用存在一定的局限性，一般只针对单线铁路顶进法施工的框架桥进行纠偏，且架空铁路进行框架桥纠偏的造价较高。为此，建议施工单位在进行支承桩桩孔人工开挖时，须逐桩详细记录工程水文地质情况，特别是设计框架底板标高以下的地质情况，一旦发现地基承载力不符合设计要求，及时采取切实可行的地基加固及防止框架扎头措施，确保顶进框架施工质量。

（3）从顶进结构受力分析可知，覆土顶进时，顶进框架有向上抬头的趋势；挖空顶进时，顶进框架有向下扎头的趋势。根据《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003），框架桥涵顶进就位后，其高程允许偏差为顶程的1%且抬头不大于150mm，扎头小不大于200mm。为此，若确定按挖空顶进实施，建议施工单位在预制框架时，将滑板标高预抬升100mm至150mm。

（4）当地形条件允许，在确保铁路道床厚度及顶进允许偏差的前提下，建议设计时加大下穿铁路框架的设计净高，以防止因施工偏差超限而导致的公路通行净高不足。

[1]邓敬森．原位化学灌浆加固技术（第1版）[M]．中国水利水电出版社，2011．[2]蒋硕忠，邓敬森．中国化学灌浆的现状与未来[M]．武汉：长江出版社，2005．[3]马乃富．浅谈DCG工法在平钟高速路基沉陷处理工程的应用[J]．科学之友，2010（04）：15-16．

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