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MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

MJS-RJP 2021年2月5日 项敏 2361

工程概况

广州市轨道交通八号线北延段(文化公园~白云湖)线路起始于文化公园站,止于白云湖站。线路全长约15.8km,均为地下线。其中同德围站~上步站盾构区间位于全线中段,区间线路从同德围站出来后沿西槎路高架东侧由南向北展布,线路主要沿西槎路下方敷设,区间单线长度约617m。距同德围站北端头约85m区间隧道下穿广州北环高速西槎人行涵洞,区间隧道与北环高速平面约呈75°交叉。广州环城高速是全国首条环绕城市的高速公路,于1987年动工建设,全长约60km,双向六车道,车速限制为100km/h。广州环城高速公路分为东环、南环、西环和北环4段,西槎人行涵洞为北环高速上一座13m跨空心板梁简支结构桥梁,两侧桥台为悬臂式钢筋混凝土挡墙,桥台基础采用Φ480mm灌注桩,桩基进入粗砂层约5m,桩长约7.5m,承台厚度为1.0m。隧道顶位于<3-2>粗砂层,仰拱主要位于<9C-2>微风化灰岩中,两侧桥台桩基位于<3-2>粗砂层。考虑到盾构下穿过程中西槎人行涵洞上方北环高速路面的行车安全,并结合涵洞本身的结构特点,在盾构下穿前对西槎人行涵洞采取相应的保护措施。

MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

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北环高速桥涵与区间隧道横剖面关系图

 

设计概况

桥涵保护采用MJS斜向旋喷桩封边(内侧采用注浆加固)+筏板+复合地基+临时支顶。通过对隧道结构外边线3m采用MJS斜向旋喷桩封边,封边范围内的砂层采用袖阀管注浆加固,在确保加固效果的前提下,可减少盾构在掘进通过过程中对上方加固体范围外地层及上层桥梁摩擦桩的扰动及变形影响;同时施工过程中采用临时支顶措施,确保盾构通过桥涵时,控制桥涵的整体位移及变形在规范允许范围内。根据设计及规范要求在北环高速桥涵加固完成达到龄期之后,在北环高速上对加固体的质量进行抽芯检测。

MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

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加固示意图

 

MJS施工概况

(1)涵洞两侧临时支顶贝雷架梁施工。对涵洞两侧采用贝雷架梁进行临时支顶,在施工临时支顶过程中采用倒边方式进行临时围蔽,保证施工安全。两侧临时贝雷架梁采用2×9国标G321-01P加强型贝雷片,在两侧桥台面设置钢立柱支顶贝雷架。

(2)MJS桩施工。MJS桩共74根,对隧道结构外边线3m进行斜向旋喷桩封边,桩径2m,桩体角度180°,桩体长度12.15~17.06m。桩体长度以至岩面为准,最长不超过隧道底标高。桩位布置划分三块施工区域;第一块施工区域布置BM1-BM15、BM38-BM52共30根桩;第二施工区域布置BM24-BM37、BM61-BM74共28根桩;第三块施工区域布置BM16-BM23、BM53-BM60共16根桩。实际桩位结合钎探结果进行微调。

(3)MJS加固施工流程。①桩位测量放点:施工前,采用测量仪放点定出桩心位置,确保桩位精度准确无误。②机架定位③MJS多孔管钻入,调试设备的各项性能达标,复核机架与隧道轴线倾角,确保钻进的始发角度准确无误。然后将1.5m的多孔管和前端装置连接,顶出多孔管进入土体。在顶进过程中,为了减少顶进的阻力,在钻头前端喷射削孔水辅助钻杆钻入施工,同时适当打开排泥闸阀进行排泥以控制钻杆周围压力大于地层应力。④喷浆施工技术措施:成孔施工完成后,通过安装在钻头侧面的特殊喷嘴,用高压泵等高压发生装置,以不大于40MPa(为保证地内压控制合理范围内,施工过程中会根据地层调整压力)的压力将硬化材料从喷嘴喷射出去,并将多孔管抽回。⑤封孔施工:施工中为保证桥涵通行安全,施工单位根据监测信息反馈及时调整施工参数,实行信息化施工。在北环高速桥涵保护加固工程中,MJS斜向桩需要根据现有桥涵桩基的实际分置情况进行MJS桩位布置,以保证MJS斜向桩能在桥桩基间进行加固施工。MJS桩在回拔喷浆加固时,高压浆液能绕流到桥桩基四周,将桥桩基包裹起来,形成一个整体。杆翻转托架固定,调节翻转机架至设计倾斜角度,调整机架钻杆与桩心位置对应,将机架与地面预埋型钢焊接固定。施工时采用角度尺复核机架倾角是否准确,直至倾斜角度符合设计要求。

(4)在MJS桩施工完成后,进行双管旋喷桩地基加固施工,共施工528根。

(5)袖阀管注浆施工。袖阀管平面沿桥涵长度纵向35排布置,间距1m,横向10根间距0.44m,袖阀管注浆共布置350根,袖阀管引孔钻机摆放水平位置与隧道夹角为77º,钻孔与地面水平夹角为59°~76°。注浆孔开孔直径110mm,注浆管直径48mm。施工完毕后,预留部分袖阀管注浆孔作为盾构通过后的补注加固措施。袖阀管注浆完成后,对施工场地进行清理整平,并浇筑10cm厚C20素混凝土垫层,垫层顶面与承台底面齐平,并在承台与新做底板接触面进行凿毛植筋,在混凝土浇筑之前清洗干净。

(6)工程完工。袖阀管注浆完成后,对施工场地进行清理整平,并浇筑10cm厚C20素混凝土垫层,垫层顶面与承台底面齐平,并在承台与新做底板接触面进行凿毛植筋,在混凝土浇筑之前清洗干净。管廊侧主要有Φ1000、Φ1200波纹排水管和给水钢管,在施工前进行悬吊保护,然后对管线下方土体进行掏挖清除至标高3.2m,土方开挖前根据现场实际情况间隔3~6m制作一个悬吊保护支架对管线进行悬吊保护。土方开挖至设计标高,施工管线下方钢筋混凝土筏板,回填细沙稳固管线,拆除悬吊保护支架。最后对管线进行浇筑混凝土盖板保护,拆除临时围蔽,恢复人行通道交通。

(7)施工监测。为确保地铁八号线同上区间盾构施工过程中北环高速DK4+700涵洞的安全,本次对该桥的监测工作拟分四个阶段进行。①通过模拟计算及参考相应规范要求,确定既有桥梁基础变形监测技术标准与要求,最后由业主、设计院、施工、监理各方共同确定基础变形的预警值。②施工前,施工单位拆除结构表面的装饰板,并对DK4+700涵洞进行详细的外观检查,全面把握结构整体外观状态,作为基础资料存档,以便后续对比分析施工对结构的影响。此外在施工前要提前布置监测控制网,对DK4+700涵洞进行沉降和偏位测点的布置,并读取初值。③施工过程中(包含桥梁加固施工和盾构施工)对DK4+700涵洞进行沉降和偏位监测,防止意外事故发生。④施工结束后对DK4+700涵洞继续跟踪观测15天,确定其是否处于稳定状态,同时再次对其进行详细的外观检查,和施工前对比,综合判断施工是否对结构造成损伤。

MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

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MJS 桩与周边桩体的搭接效果图

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机架定位

测试结果

通过完工后抽芯检测得出,成桩效果及强度达到设计要求,此结果得益于MJS的密封作用。本次施工采用“高粘度高切口水压”的方式掘进,切口水压设定为整个工程施工以来的最高设定值,施工过程未出现冒浆、沉降过大的情况,确保了开挖面的稳定;盾构施工过程中,沉降偏差在允许范围内,保证了桥梁的安全。

MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

结语

MJS工法具有成桩质量好可全方位加固等特点,不仅加固效果良好,而且无需地面加固场地,该技术在建筑物保护中的应用具有一定的推广价值。现阶段建筑工程施工过程中,建筑保护要求越来越严格,MJS加固技术因为其全方位多角度加固能力,为工程建设保护提供了更多的选择。

MJS 斜向加固技术在桥梁保护中的应用研究

来源:MJS工法信息网