铁路桥梁桩基托换施工技术探讨

摘要：铁路桥梁的施工，桩基施工对整体工程具有决定性的影响作用，其相关施工技术的应用，越来越受到人们的重视。目前，为了加固铁路桥梁地基，采用了桩基托换施工技术，本文将以某工程为例，对该技术的施工应用展开深入的分析探讨，旨在提高这种技术的应用水平，以及桩基的施工质量水平和安全水平。

关键词：铁路桥梁，桩基施工，托换技术

中图分类号：U441+.2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数

1.工程案例

某铁路高架桥桥墩总共有6个桩基，桩基础是直径549mm、桩长17m的预制管桩，其中桩基的桩端持力层是强风化岩性质。现采用主动托换的技术，对6个桩基进行托换施工，要求设置1片预应力混凝土托换大梁，并在托换大梁的两端位置设置直径2.1m、桩长31m的挖孔桩。其具体施工方案为：

（1）为降低被托换桥墩连续梁端墩的破坏开裂，需要控制桥墩托换后顶部的沉降，理论的控制沉降量为2mm。为了达到这个目的，需要将集中旨在被托换桥墩结构的荷载，转移到托换后的桩基上，克服托换桩的沉降变形。

（2）在开挖托换两基坑的时候，发现管桩基础比地面要高出2.6m，即基础结构将会失去低桩承台的作用，取而代之的是高桩承台，管桩基础的抗剪能力将大不如前，进而影响铁路桥梁的整体受力情况，因此本工程将可顶升的钢支架设置在被托换桥墩的两边位置，吸收桥梁顶端位置的部分荷载，提高桥梁受力的稳定性。

（3）将一定规格的桩帽设置在所有托换桩基的桩顶位置，其作用是顶升施工平台，理论的长、宽、高规格是3.6m、2.2m、1.2m。桩帽和托换梁底的距离为70cm，并用特别加工的直螺纹连接器，连接两者之间的钢筋，形成顶升的空间，并将换顶升千斤顶和钢支垫安装在桩帽上方，其中换顶升千斤顶的规格为600t，数量为2个，而钢支垫需要具备可调传力功能，数量为2个。

（4）管桩穿越托换梁之后，要求在管桩的表面植筋和凿毛，承台底面也需要进行同样的处理，其目的是提高铁路桥梁结构与托换梁之间的连接水平，使得新旧的梁体结构能够形成统一整体，提高桥梁结构的抗剪能力。

（5）完成主动托换顶升动作，并在托换桩基本处于稳定状态之后，刚性连接托换梁和托换桩，提高两者的连续性，为铁路桥梁的稳定性提供安全使用的基础条件。

2.桥梁桩基托换施工技术的应用建议

铁路桥梁桩基托换施工需要在加固土层和搭设钢支架、满堂红支撑的基础上，在进行托换梁的施工，并结合实际调节变形的托换结构，直到托换梁和新桩形成统一的整体，桩基的托换施工才算真正完成。

2.1搭设临时钢支架和抬梁扣轨的施工技术

一方面是临时钢支架的搭设，其目的是减少基坑开挖对桥梁基础的影响，在开挖托换基坑之前，将临时的钢支架搭设在被托换桥墩的两边，钢支架通常由规格300mm直径和18m长度的树根桩构成，在满足设计强度要求之后，利用千斤顶将桥梁梁部的部分恒载转移到钢支架上，这是控制开挖基坑对桥梁基础影响的重要措施。另一方面是抬梁扣轨托换位置的桥梁股道，有效分离列车行驶的动荷载和静荷载，减缓托换大梁受到的荷载冲击。

2.2托换新桩的施工技术

以三排密布的形式，用高压旋喷桩支护托换基坑的坑壁，然后用规格为直径2.0m和长30m的人工挖孔新桩托换，并与管桩保持小于1.5m的距离，鉴于本工程的地质情况比较复杂，所以在挖孔桩施工的时候，采用袖阀管分层和分段桩身上部位置的双液注浆，以及用微量微差的方式，控制桩身下部位置的爆破。而在开挖基坑和托换新桩施工的时候，必须控制四边土层的扰动程度，防止土层应力的不规则释放，尤其是管桩的摩阻力损失，以免造成桥墩的沉降。另外在施工的过程中，需要实时监测临时支墩上面部位的千斤顶顶力，将梁体的沉降量控制在2mm以内。

2.3托换大梁的施工技术

托换大梁施工，所采用混凝土的规格是C50，并采用现浇后张法，在托换基坑里面进行施工管理。其中托换梁长22.7m、宽4.0m、2.4m，达到了大体积混凝土结构所要求的尺寸，因此在浇筑之前，通过配比试验，确定混凝土中水泥、水等材料的含量比例是否合理，并在浇筑过程中，对水泥水化热和内外温差进行严格控制，而在混凝土浇筑完毕之后，要以保温的方式，养护托换大梁。托换梁在托换后，为了提高连接梁和桩的有效性，需要将灌浆孔和二次注浆孔预留在托换桩的位置上，同时托换梁在预应力钢绞线张拉的时候，需要控制梁体上拱位移的程度，并监测位移的全过程，这是消除其上拱造成桥墩负面影响的奏效措施。

2.4顶升施工技术

鉴于托换体系结构的复杂性，一般情况下是没有办法精确计算托换过程中各个部位的受力状态的，也就是说，托换顶升的施工，双控是必不可少的一项技术措施，该技术要求根据顶升操作的基本程度，然后按照设计方案设定的顶升力，对顶升的位置变动进行严格控制，以及细分顶升过程中产生的荷载，总体需要缓慢操作，以便利用相关的监测资料，对托换顶升作业进行科学指导。

3.桥梁桩基托换施工技术的监测

铁路桥梁桩基的托换施工，必须提高桥梁结构的稳定性水平，尤其是上抬或者下降桥墩的时候，需要监测连续梁结构的受力变化情况和位移情况，以防止连续梁出现开裂破坏。其具体的监测措施如下：

3.1案例工程桥梁的位移监控

采用水准仪监测案例工程桥梁桥墩的竖向位移；在被托换桥墩的上方，安装纵向和横向的倾角仪，针对顶升、卸载千斤顶时的托换梁挠度变形情况，尤其是托换桥墩的倾斜问题，需要进行严密监测；将电子位移计测量仪器，安装在新桩顶部和托换梁之间，通过监测值，将新桩的实际沉降值计算出来；为了监测托换时大梁的内力变化情况，需要将应变片贴在托换梁的截面位置，以及张拉时托换大梁的底部，都要进行监测，以免在托换过程中出现超标拉应力；灌注托换新桩之前，将钢筋计预埋在桩身上，埋设的密度为5m/个，而且在托换新桩的桩底也要预埋，旨在监测托换新桩的实际应力大小，以及对托换新桩出现的沉降量进行分析和判断。

3.2案例工程的监测结果

通过以上的监测，得出的数据是被托换桥墩竖向最大上抬量、纵横向位移最大值分别为1.0mm和0.61mm，其中前者的容许值为2.0mm，明显小于容许值，而后者位移情况正常，不会对桥梁结构产生太大影响。而托换主梁作业结束后，其最大累计的沉降量2.20mm。以上的监测数据为工程的桩基托换施工提供重要的依据，尤其是铁路运输影响控制方面，具有较强的技术可行性，并最大限度提高了经济效益。另外，这种监测技术适用于各种复杂的铁路桥梁工程桩基托换施工，不仅施工方式简单，而且监测效果明显，值得进一步的推广应用。

4.结束语

铁路桥梁桩基托换施工技术，通过控制桥墩托换后顶部的沉降，可以降低被托换桥墩连续梁端墩的破坏开裂，以及可顶升的钢支架设置在被托换桥墩的两边位置，吸收桥梁顶端位置的部分荷载，提高桥梁受力的稳定性，另外刚性连接托换梁和托换桩，能够提高两者的连续性，为铁路桥梁的稳定性提供安全使用的基础条件。本文以某铁路桥梁工程桩基托换施工为例，一方面搭设临时钢支架和抬梁扣轨的施工技术，控制开挖基坑对桥梁基础影响和有效分离列车行驶的动荷载和静荷载，减缓托换大梁受到的荷载冲击，另一方面采用托换新桩的施工技术、托换大梁的施工技术、顶升施工技术，控制梁体的沉降量。除此之外，工程还采用水准仪、纵向倾角仪、横向倾角仪、电子位移计测量仪器、应变片、钢筋计等，监测连续梁结构的受力变化情况和位移情况，为提高桥梁结构稳定性水平奠定基础，有效防止连续梁出现开裂破坏。

参考文献

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