滿堂支架施工對(duì)鄰近高鐵橋墩位移影響探究

王剛剛

中鐵大橋局第七工程有限公司 湖北武漢 430050

1 工程概況

某省某既有高鐵客運(yùn)專線全長(zhǎng)149.89km，是我國(guó)“四縱四橫”鐵路客運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)中滬深客運(yùn)專線的重要組成部分。雙線鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無砟軌道；設(shè)計(jì)速度為350km/h；正線線間距：5.0m；設(shè)計(jì)活載：ZK 活載。梁部及墊石采用C50 混凝土澆筑，墩臺(tái)身及基礎(chǔ)采用C35 混凝土澆筑。新建城際鐵路線全長(zhǎng)20.3km，地下線長(zhǎng)度9.87km，高架線長(zhǎng)度7.34km，過渡段長(zhǎng)度0.67km，山嶺隧道長(zhǎng)度2.03km。工程重要性等級(jí)為一級(jí)，項(xiàng)目主要位于農(nóng)田上，局部分布民居及廠房，周圍為市政道路及既有高速鐵路。擬建場(chǎng)地位于蕭紹虞甬平原區(qū)西部，為海積湖沼積平原，地勢(shì)開闊，地形平坦，溝渠密布，自然地面標(biāo)高一般為1.7m-7.5m 左右。

2 試驗(yàn)方案

選取新建城際鐵路現(xiàn)澆箱梁兩跨開展現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)場(chǎng)地位于高鐵橋基與現(xiàn)澆軌道梁滿堂支架施工區(qū)域之間。為了更好地探究鄰近滿堂支架施工對(duì)既有高鐵橋基影響，設(shè)計(jì)了支架預(yù)壓試驗(yàn)。預(yù)估新建城際鐵路30m 簡(jiǎn)支梁荷重為320t，試驗(yàn)中采用分級(jí)加載，按照50%，80%，110%箱梁荷載三級(jí)進(jìn)行加載，滿堂腳手架荷重不計(jì)[1]。連續(xù)滿堂腳手架搭設(shè)長(zhǎng)度為30m，寬度為8m，腳手架邊界與鄰近既有高鐵橋基的凈距約為24m。本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)觀測(cè)的項(xiàng)目有：地表沉降、土體側(cè)向水平位移、孔隙水壓力（沿深度變化）、高鐵橋墩位移。本次測(cè)量共布設(shè)2 個(gè)觀測(cè)全斷面，布設(shè)地表豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)16 個(gè)、土體分層豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)8 孔、土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)8 孔、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)10 個(gè)，橋基水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4 個(gè)、豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4 個(gè)。

3 結(jié)果分析

滿堂支架施工時(shí)，地表豎向位移隨時(shí)間、堆載等級(jí)變化可分為平緩期、增長(zhǎng)期和穩(wěn)定期三個(gè)階段。加載初期地表測(cè)點(diǎn)均發(fā)生沉降變形（沉降為正值，隆起為負(fù)值），速率平緩。加載2 步驟后，即第一跨加至80%箱梁荷載，第二跨加至50%箱梁荷載時(shí)，土體豎向位移變化速率增快。測(cè)點(diǎn)DH8 的豎向位移變化值小于測(cè)點(diǎn)DH7，原因是測(cè)點(diǎn)DH8 與DH16 埋設(shè)在既有高鐵橋基附近，群樁存在“遮攔效應(yīng)”減小了土體側(cè)向擠出變形。加載完成之后，樁周土體相對(duì)于基樁產(chǎn)生了向上的豎向位移。

測(cè)試深層水平位移時(shí)測(cè)斜管入土深度20m，計(jì)算時(shí)以孔底為不動(dòng)點(diǎn)，向遠(yuǎn)離堆載方向位移為正。距堆載邊界1m，6m，13m，23m 土體測(cè)斜測(cè)試可知，試驗(yàn)中分級(jí)加載過后會(huì)引起土體發(fā)生側(cè)向水平位移，最大水平位移基本出現(xiàn)在地面以下2m-4m 深度范圍以內(nèi)[2]。當(dāng)加載4 步驟完成之后，土體水平位移反而有所減小，原因是：前期加載過程中加載量較大，加載4 步驟中僅對(duì)第二跨進(jìn)行加載30%箱梁荷載，前期因?yàn)樗矔r(shí)加載引起地基土超靜孔隙水壓力升高，而后期加載過程中引起土體孔隙水壓力升高較小，所以消散較快，此階段土體主要發(fā)生固結(jié)變形，導(dǎo)致水平位移減小，但是并沒有恢復(fù)到初始狀態(tài)。

孔壓的變化和加載間歇過程具有相關(guān)性，在堆載作用下孔隙水壓力存在上升趨勢(shì)并且在間歇階段消散較快。豎向荷載加載完成之后，土體孔隙水壓力會(huì)迅速上升，主要集中在6m-15m 深部土體，經(jīng)過1d的時(shí)間間歇，孔隙水壓力就已經(jīng)消散完成。其余時(shí)間階段內(nèi)，孔隙水應(yīng)力變化趨勢(shì)則不明顯。

由表1 可以看出，堆載主要引起高鐵橋墩發(fā)生橫橋向水平位移（橫橋向正值表示向遠(yuǎn)離堆載方向位移，順橋向正值代表向順里程方向位移）。順橋向水平位移基本無變化，說明施工對(duì)順橋向位移影響較小，后期現(xiàn)澆箱梁施工過程中應(yīng)主要觀測(cè)其橫橋向水平位移。

表1 高鐵橋墩位移

由于堆載時(shí)間存在差異，高鐵橋墩的兩端豎向位移數(shù)值存在差異，但是規(guī)律基本一致?？拷演d側(cè)發(fā)生沉降變形，遠(yuǎn)離堆載側(cè)為隆起變形，整體產(chǎn)生靠近堆載方向的輕微轉(zhuǎn)角。由地表豎向位移測(cè)試可知，樁周土產(chǎn)生隆起變形，對(duì)樁基有正摩阻力的作用，相當(dāng)于會(huì)給樁基向上的拖拽力，而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明靠近堆載側(cè)樁基產(chǎn)生了沉降變形。豎向位移最大沉降值為0.2mm，最大隆起值為0.2mm，豎向位移變化量較小，不會(huì)影響既有高鐵軌道的平順性和安全性[3]。

4 結(jié)語

本文根據(jù)某省某新建城際鐵路工程，通過開展現(xiàn)場(chǎng)支架預(yù)加載試驗(yàn)的方法測(cè)試了高鐵橋墩鄰近土體的沉降、深層水平位移、孔隙水壓力等受力特性，并分析了其位移變化，

最終得出：①分級(jí)加載后，地表沉降出現(xiàn)平緩期、增長(zhǎng)期和穩(wěn)定期三個(gè)階段；土體先產(chǎn)生遠(yuǎn)離堆載位置的水平位移，隨后位移量降低；堆載作用下孔隙水壓力持續(xù)緩慢上升。②滿堂支架施工荷載主要引起橋墩發(fā)生橫橋向水平位移，順橋向水平位移基本無變化，整體產(chǎn)生靠近堆載方向的輕微轉(zhuǎn)角，說明既有橋基位移值總的變化量較小，該新建城際鐵路工程不會(huì)影響既有高鐵軌道的平順性和安全性要求。