浅谈成昆线岷江大桥浅基加固及加固后对水文的影响

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摘要

成昆线岷江大桥冲刷的不断发展已严重影响到墩周早期防护工程的使用性能，对该桥的安全运营构成了潜在威胁。2010年10月至2011年5月期间，成都铁路局对岷江大桥冲刷较为严重的2#至15#桥墩基础进行了桩基置换。

钻孔桩施工顺序为：平整场地测量放线埋设钢护筒钻孔第一次清孔钢筋骨架制作和吊放导管安装第二次清孔灌注水下混凝土。

2011年5月检测主要针对桩基置换工程竣工后，河床断面的变化情况。总的说来，检定流量通过时该桥满足冲刷要求，对于冲后基础埋深：03号01.03米。桩基施工中修建的人工围堰对原河床的影响较大，新建承台的修建在一定程度上降低了原河道的排洪能力。

关键词：岷江桥 钻孔桩 河床断面 排洪能力

一、岷江桥桩基置换

（一）桩基置换的背景

成昆线岷江大桥中心里程为K63+403，全长407.59m，本桥系58年6月由二院设计，跨式为4×16m普通钢筋混凝土梁+5×32m上承钢板梁+7×16m普通钢筋混凝土梁。同年10月12日由成铁六处施工。施工时发现岷江主流靠近左岸，故将主跨左移，改跨式为2×16+5×32+9×16普通钢筋混凝土梁，进而取消3＃墩，原4～8＃墩改为3～7＃墩，并在原8＃、9＃墩之间增加扩大基础8＃墩，将原9＃沉井改为扩大基础。1960年竣工时，3#～7#墩采用沉井基础，其余墩台为明挖扩大基础。

岷江大桥属于软质岩基冲刷病害桥梁，主河槽中各墩周围原砂卵石覆盖层已冲失，软质页岩受蚀，累积冲深较大，冲刷的不断发展已严重影响到墩周早期防护工程的使用性能，对该桥的安全运营构成了潜在威胁。2010年10月至2011年5月期间，成都铁路局对岷江大桥冲刷较为严重的2#至15#桥墩基础进行了桩基置换。

（二）钻孔桩施工工艺

本人全程参与了该桥桩基置换施工。对于桩基置换这样的桥梁工程，其重点就自然而然的落在了桩基础施工这个环节上。本次桩基置换采用钻孔桩施工作业，利用人工筑岛为钻孔施工搭设施工平台，筑岛顶面高出施工水位1.0~2.0m，筑岛顶面面积由现场钻孔方法、设备大小决定。钻孔桩施工顺序为：平整场地测量放线埋设钢护筒钻孔第一次清孔钢筋骨架制作和吊放导管安装第二次清孔灌注水下混凝土。接下来我想就自己在现场施工的经验，谈一下钻孔桩施工各个关键流程应当注意的事项：

1.钻孔施工

安装钻机时，底架垫平，保持稳定，使之不产生位移和沉陷。钻机就位后，设置测量控制标志，及时测量，认真做好记录。

钻孔过程中，起落钻头速度均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒。孔内出土，不能堆积在钻孔周围。这里尤其值得注意的是，实时检查拉钻钢绳的情况，若发现钢绳变形严重，应及时更换钢绳以免在钻进过程中发生掉钻的情况。钻头一个重达几吨，若掉入深孔中，将其捞起是一件很费工时的事情。

护筒内水位缓慢下降，要及时补水和投粘土。如泥浆太稠，进尺缓慢时，应抽碴换浆。

为控制泥浆比重，及时用取样罐放到需测深度，取泥浆进行检查，及时向孔内灌注泥浆或投碎粘土。补水时对孔深和泥浆浓度进行测量和取样，确保孔底泥浆浓度满足要求。

2.钢筋骨架制作及吊装

钢筋骨架制作采用箍筋成型法，按设计图纸制作加强箍筋后，在加强箍筋内圈将主筋位置作上记号，依次将主筋与它们焊牢，然后再焊（或绑扎）其他箍筋和加强箍筋。

钢筋骨架每间隔2米处于同一截面对称设置四个钢筋“耳环”，以此控制孔壁与钢筋骨架保护层厚度。钢筋骨架利用吊车安装，起吊钢筋骨架时，吊点设在加强箍筋处。

控制钢筋骨架入孔定位标高，并使其底部处于悬吊状态，然后灌注水下混凝土。孔桩灌注完毕后，待桩上部混凝土初凝后，即解除钢筋骨架的固定措施，以便使钢筋骨架随同混凝土收缩，避免粘结力的损失。这里值得一提的是，下放钢筋骨架时，最好加派人员指挥吊车下放操作，施工负责人必须到场，避免下放时硬挤钢筋骨架使其结构被破换而达不到原钢筋结构的受力效果。

3.灌注水下混凝土

灌注混凝土导管内径300毫米，壁厚4毫米，每节长度2.5米。下导管时防止碰撞钢筋笼，导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上用于支撑悬吊导管，导管埋入混凝土的深度不能小于1米，一般控制在2～4米内。在混凝土灌注过程中，安排专人始终测量导管埋入混凝土深度，及时调整导管口与混凝土面的相对位置，并做好记录。

水下混凝土坍落度以18～22厘米为宜，并有一定的流动度，保持坍落度降低至15厘米的时间不少于1小时。灌注所需混凝土采用商品拌合站集中拌制，所用原材料、配合比均符合技术规范要求。混凝土罐车直接开到事先铺设好的施工便道上将混凝土直接送到灌注水下混凝土导管顶部的漏斗中。水下混凝土在不受水流影响的环境中浇筑，并不得中途停顿。

水下混凝土灌注面高出桩顶设计2米左右（俗称“虚桩”），待桩混凝土达到一定强度后，用风镐凿除顶面含泥量高的部分，剩余部分待施工承台接桩时衔接，总而言之要确保桩顶混凝土质量。

二、加固后的水文检算

为确定加固后岷江桥的泄洪能力，查清水害隐患，制定防灾减灾措施，确保铁路运输安全，成都铁路局工务检测所对该桥进行了水下河床地形测量，并进行了相关水文检算。

（一）此次检测结果分析

此次检测主要针对大桥基础加固后承台体积增大、桥址处河床被抬高，河道过水断面被压缩的情况，并对大桥的泄洪能力进行检算。

1.形态勘测

桥址处河道：经现场考察，评定左滩的糙率系数为15、河槽的糙率系数为36、右滩的糙率系数为15。

2.桥孔排洪能力

桥梁的检定流量为20717.8立方米／秒，检定周期为100年，相应水位为447.05米，相应流速为6.838米／秒；桥梁安全水位流量为17936.7立方米／秒，相应频率为0.01，相应水位为445.5米，相应流速为6.497米／秒；桥梁最大排洪流量为18658.5立方米／秒，相应频率为0.01，相应水位为445.74米，相应流速为6.591米／秒。

3.桥墩冲刷结果

2至15号桥墩经过桩基置换后，基础埋深增大，增强了原承台抗冲刷能力，桩基嵌入基岩均达到8米以上。其中最不利的第3号墩的地质情况为：标高435.1米至上层的粒径为80毫米；标高432.3米至上层的粒径为80毫米；标高428.6米至上层的粒径为基岩；标高424.5米至上层的粒径为基岩。

（二）结论和建议

1.结论

根据《铁路桥隧建筑物状态评定标准》评定出劣化等级：桥下净空劣化等级为AA，墩台基础埋深劣化等级：03号墩基础D，冲刷控制流量：103.07 立方米／秒，冲刷控制流量的频率：86.864% 。

2.建议

根据本次检测分析结果，建议如下：

（1） 对桥址处河道弃碴进行清理，降低河床高程，禁止河道弃碴，关注河道内有关的人为活动及工程活动，注意清障清淤, 以维护河流的天然泄洪状态。

（2） 每年汛期应做好洪水的观测与记录，尤其应关注洪水主流的变动情况，汛后按计划实施桥墩冲刷测量，以评定桥基工作状态是否正常，为整治提供决策依据，并为分析岩质河床冲淤的变化规律积累数据资料。

三、桥梁的长期监管和维护

作为桥梁施工的参与者，不得不承认，新承台的修建对于原桥梁的泄洪能力有一定的影响。不管怎样说，这都说明我们的工程在设计、施工、后期维护这三个环节上还是存在问题的。如何让这三个环节紧密的联系起来，是我们值得探讨的问题。

像岷江桥这样跨度大，水文条件复杂，建成年代早，又在重要干线上的桥梁，作为铁路运营管理单位必须给予足够的重视，一旦出现问题，后果是不堪设想的。不能说通过一次桩基置换加固工程，就能够让我们一劳永逸。加固工程的初衷是增大桥梁基础的安全度，但是桥梁的状态是动态变化的，经过加固后的桥梁到底处于一个什么样的状态，目前还难以获得准确的数据。所以，桥梁设备管理单位对桥梁长期的监管和维护，对桥梁运营状态的掌握起到了至关重要的作用。这对我们桥梁设备管理单位又提出了更高的要求，我们不仅要定期对桥梁进行常规检查，而且要定期利用仪器来获得桥梁的振动、支座位移，河床断面等相关数据，以实时准确地掌握桥梁的动态变化。

我们常说桥梁是“百年工程”，这个词的含义不单单指桥梁的使用年限，更寓意了桥梁对于我们国民经济和生活所产生的深远影响。我们的铁路既有线桥梁很多都已经正常运营了几十年，它们承载着国民经济的希望，至今仍发挥着重要的作用。作为铁路运营管理单位，长期监测这些桥梁的状态，实时掌握桥梁的动态信息，让我们的这些“老桥梁”继续在铁路干线上发挥余热，让我们的百年桥梁安全、稳定地屹立在大江大河上，这将会是一件更为意义深远的大事。

作者简介： 向沛昀，成都铁路局工务检测所，