CN112343105B - 一种高铁桥墩加固抬升方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高铁桥墩加固抬升方法，涉及桥墩沉降的抬升处理技术领域，其技术方案包括以下步骤：在桥墩承台的四周竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔，帷幕孔的孔底深入至承台底面以下；向帷幕孔内注浆，相邻帷幕孔的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙；向下钻孔，形成抬升孔，抬升孔深入至承台的底部，向抬升孔底部进行压力注浆，随着帷幕墙围闭的范围内浆液的不断增加并凝固，桥墩逐渐抬升至要求高度。本发明通过在帷幕墙形成封闭圈内，不断注入浆液，浆液凝固并挤压周围的土体，由于受到帷幕墙的限制，土体对承台底面施加向上的抬升力，从而实现桥墩抬升；而且，注浆操作在地面进行，避免了高空作业，所以施工更加安全、高效。

Description

一种高铁桥墩加固抬升方法

技术领域

本发明涉及桥墩沉降抬升处理技术领域，特别涉及一种高铁桥墩加固抬升方法。

背景技术

目前，随着我国经济的发展，高速铁路的建设也不断增加，相比普速铁路，高速铁路对轨道的平顺度要求更高。但是目前，部分已经开通运营的高铁线路的桥墩出现了沉降，严重影响了轨道的平顺度和乘客乘坐的舒适度，因此需要将轨道进行抬升调平。现有技术中，当沉降量不大时，一般是在轨道底部的整体道床与梁体之间进行注浆；当沉降量较大时，则采用加高梁体底部支座的方法进行调整。如申请号为CN201310238096.0的发明专利公开了一种桥梁螺旋式支座，通过调节该支座的高度对轨道进行抬升调平。但是该专利技术在旋转调高支座前，需要先将梁体顶起，在桥墩顶部安装顶起设备操作困难，而且整个作业属于高空作业，施工安全隐患大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高铁桥墩加固抬升方法，其优点是能够在地面进行操作，将桥墩进行抬升，施工高效、安全性高。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：包括以下施工步骤：

步骤1、形成帷幕墙：在桥墩承台的四周竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔，帷幕孔的孔底深入至承台底面以下；向帷幕孔内注浆，相邻帷幕孔的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙；

步骤2、加固抬升：向下钻孔，形成抬升孔，抬升孔深入至承台的底部，向抬升孔底部进行压力注浆，注浆过程中采用后退式注浆工艺，分段进行注浆，随着帷幕墙围闭的范围内浆液的不断增加并凝固，桥墩逐渐抬升至要求高度。

通过上述技术方案，在帷幕墙形成封闭圈内，注入的浆液不断凝固并填充挤压周围的土体，由于受到帷幕墙的限制，浆液不会外散，而且土体挤压的方向受到四周帷幕墙的约束，使得挤压方向主要集中在向下和向上。随着浆液的不断注入，承台底部受到向上的抬升力，从而实现桥墩的抬升。而且，由于注浆操作在地面进行，避免了高空作业，所以施工更加安全、高效。

本发明进一步设置为：还包括步骤1-1、形成加固体：从承台周围的地面倾斜向下钻孔，形成多个加固注浆孔，加固注浆孔的孔底深入至承台的底部，在加固注浆孔内注浆，浆液凝固后，将靠近承台底部的一定深度的土体加固，形成加固体；

步骤2中，抬升孔的孔底伸入至加固体底面以下。

通过上述技术方案，加固体对桩基与和承台的连接进行了加强，使桩基能够更好的抵抗抬升注浆时对桩基形成的水平挤压力，减小对桩基结构的影响。

本发明进一步设置为：步骤2中，施钻抬升孔时，从承台外围地面倾斜向下钻孔，钻孔避开承台结构伸入至承台底部。

通过上述技术方案，避免了在承台上开孔，对承台结构造成损伤，而且钻孔更加高效。

本发明进一步设置为：步骤2中，施钻抬升孔时，从承台顶面紧贴桥墩竖直向下钻孔，抬升孔从承台内部钢筋的间隙中穿过后，伸入至承台底部。

通过上述技术方案，当现场施工场地无法满足倾斜钻孔时，从承台顶面竖直开孔；而且由于承台内部靠近其上下表面处分别分布有一层钢筋网，在顶面从第一道钢筋网穿过后，保持竖直向下，可以直接从底部一道钢筋网的间隙穿过，避免因钻头卡在底部一道钢筋网上，无法继续钻进，或将钢筋网结构造成破坏。

本发明进一步设置为：还包括步骤3、在桥墩的桩基底部进行填充注浆，填充桩基底部土体空隙。

通过上述技术方案，有效防止了桥墩产生二次沉降。

本发明进一步设置为：还包括步骤4、桩基底部注浆完成后，向上回退注浆管的同时进行注浆，对桩基周围土体进行加固处理，提高桩基的侧摩阻力。

通过上述技术方案，提高桩基的侧摩阻力，有效防止了桥墩产生二次沉降。

本发明进一步设置为：抬升孔内注浆的浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在5-30s内凝固。

通过上述技术方案，快速凝固的浆液能够更好的对土体形成挤压，随着浆液不断注入，持续对承台底部进行施力，实现桥墩的抬升。

本发明进一步设置为：帷幕墙的施工采用钻注一体机进行，在竖向分多段依次进行注浆，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在30-60s内凝固。

通过上述技术方案，浆液快速凝固，减小了对承台底部土体的软化影响，防止桥墩产生加速沉降。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、帷幕墙形成封闭圈内，注入的浆液不断凝固并填充挤压周围的土体，由于受到帷幕墙的限制，浆液不会外散，而且土体挤压的方向受到四周帷幕墙的约束，使得挤压方向主要集中在向下和向上。随着浆液的不断注入，承台底部受到向上的抬升力，从而实现桥墩的抬升；而且，由于注浆操作在地面进行，避免了高空作业，所以施工更加安全、高效；

2、加固体减小了抬升注浆时对桩基与承台连接结构强度的影响；

3、注浆液的快速凝固减小了对承台底部及周围土体的软化，防止了桥墩加速沉降的发生；快速凝固的抬升注浆，使抬升效率更高。

附图说明

图1为实施例一中形成帷幕墙及抬升注浆的结构示意图；

图2为实施例一中形成帷幕墙的平面示意图；

图3为实施例一中倾斜钻孔进行抬升注浆的平面示意图；

图4为实施例一中从承台上竖向施工抬升注浆孔的示意图；

图5为实施例一中对桩基底部进行填充注浆的示意图；

图6为实施例二中形成加固体的注浆示意图。

附图标记：1、帷幕墙；11、帷幕孔；2、抬升孔；3、承台；4、桩基；5、加固体；51、加固注浆孔；6、填充注浆孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种高铁桥墩加固抬升方法，包括以下施工步骤：

步骤1、形成帷幕墙1：如图1与图2所示，在桥墩承台3的四周竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔11，帷幕孔11的孔底深入至承台3底面以下，可以是3-10m；向帷幕孔11内注浆，相邻帷幕孔11的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙1。帷幕墙1的墙顶优选延伸至承台3底面以上，使承台3底面与帷幕墙1形成一个顶面封闭的凹腔。帷幕墙1的施工可以采用旋喷桩工艺，优选地，采用钻注一体机钻入至设计深度后，进行注浆，待注浆率达到设计值后，回退钻杆1-2m，停止后，继续进行注浆，直至形成竖向连续的桩体。帷幕孔11内注浆压力根据地层情况和注浆深度进行确定，只要能满足有效桩径要求即可。

步骤2、加固抬升：结合图1与图3，采用钻注一体机在地面倾斜向下钻孔，形成直径为42mm的抬升孔2，抬升孔2深入至承台3的底部，多个抬升孔2沿承台3的中心线对称布置。多个抬升孔2可以在地面设置为两排或多排，以不同的角度伸入至承台3的底部，优选伸入靠近承台3中心下方位置，并位于两根桩基4之间位置。

同时向多个抬升孔2底部进行压力注浆，随着帷幕墙1围闭的范围内浆液的不断增加并凝固，桥墩逐渐抬升至要求高度。注浆过程中采用后退式注浆工艺，分段进行注浆。具体地，钻至设定深度后，向抬升孔2底部进行压力注浆，随着帷幕墙1内浆液的不断增加，注入的浆液快速凝固并对帷幕墙1内土石不断的填充、挤密，帷幕墙1内的土石随着压力的升高和密实度的增加，形成抬升力，将桥墩缓慢抬升。当注浆一定时间后，在同等压力下，浆液的注入速度不断变慢，此时，将注浆管后退10-30cm，继续进行压力注浆，经过多次回退，浆液不断的注入帷幕墙1内，对该范围内的土石进行填充、挤密，使桥墩不断抬升至设定的抬升高度。

抬升压力注浆时，也可以分次进行，如图3所示，可以先施工抬升孔a并注浆，然后再施工抬升孔b，即由承台3中间向两边分次注浆抬升；也可以是先施工抬升孔b，再施工抬升孔a，由承台3两边向中间分次注浆抬升。每次注浆抬升时，抬升孔2都是均匀对称设置，而且注浆压力保持一致，以便保证承台3的整体受力平衡。注浆的压力设定原则为：基准压力=桥墩、承台3、桩基4和顶部梁体的总重力以及所有桩基4的摩阻力的总和/承台3的底面积，注浆压力应大于基准压力，并小于基准压力的1.8倍。

在有些时候，承台周围没有足够场地进行倾斜钻孔，所以如图4所示，抬升孔2也可以是从承台3顶面竖直向下钻孔形成，钻孔和注浆可以采用钻注一体机进行。优选地，竖直钻孔时，采用钻机紧贴桥墩墩底边界进行钻孔，钻孔直径大于28mm即可，采用直径为28mm的中空注浆锚杆插入孔内进行压力注浆。一方面，该操作相比采用钻注一体机钻孔位置能够更加贴近桥墩，使抬升位置距离承台3边缘距离更大，加大抬升时对承台3底部的施力面积。另一方面，钻孔直径相比常用钻杆直径（Φ48mm）更小，对承台3的破坏小，且方便从承台3内部的钢筋间隙穿过。向抬升孔2的底部注浆时，由于浆液受到帷幕墙1的阻挡，所以更多的浆液流向承台3中心底部并凝固，凝固后的浆液对周围土体形成挤压，从而形成抬升力将桥墩抬升。

步骤3、如图5所示，由于抬升后，桩基4跟随承台3向上提升，桩基4底部与原有桩底土体存在空隙；所以在地面倾斜钻孔，形成填充注浆孔6，孔底伸入至桩基4底部，然后在孔底进行填充注浆，将桩基4底部的空隙填充，然后继续压入浆液，对桩基4底部的土体内部的空隙进行填充密实，从而防止抬升后的桥墩产生二次沉降。填充注浆孔6内的注浆压力小于或等于计算出的基准压力。

步骤4、倾斜钻孔至桩基4的桩身旁侧，并进行注浆，通过对桩基4周围土体的注浆加固，增加桩基4的侧摩阻力，从而防止桥墩产生二次沉降。也可以在桩基4底部注浆完成后，向上回退注浆管的同时进行注浆，对桩基4周围土体进行加固处理，提高桩基4的侧摩阻力。该过程中的注浆压力小于或等于计算出的基准压力。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于：由于实施例1中，抬升孔2的孔底位于靠近承台3边沿处，所以抬升注浆过程中，随着浆液的注入，会对桩基4顶部位置形成水平向内的挤压力。为了减小水平挤压力对桩基4和承台3的连接部位造成影响，如图6所示，在加固抬升注浆前，对多根桩基4之间靠近承台3底部的土体进行注浆加强，形成加固体5，以便抵抗抬升注浆时的水平挤压力，减小对桩基4结构的影响。具体操作步骤如下：

从承台3周围的地面采用钻注一体机倾斜向下钻孔，形成多个加固注浆孔51，加固注浆孔51的孔底深入至承台3底部的多根桩基4之间，在加固注浆孔51内注浆，浆液凝固后，将桩基4之间土体的空隙进行填充，形成防止桩基4水平移动变形的加固体5。加固注浆孔51内的注浆压力小于或等于计算出的基准压力。待加固体5的浆液注入12～24h后，进行加固抬升步骤的施工。向下钻孔，形成抬升孔2，抬升孔2的孔底位于加固体5底面以下，且位于帷幕墙1之间。由于加固体5对桩基4的水平支撑作用，有效防止了桩基4的水平位移变形。

除特别指出用花管注浆和中空注浆锚杆外，其它钻孔和注浆优选采用钻注一体机进行，

为了在抬升过程的压力注浆时，能够更好的对土体形成挤压，压力注浆的浆液采用速凝型，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在5-30s内凝固。

为了防止在整个施工过程中，承台3底部及周围土体被软化而造成桥墩的加速沉降，所以所有上述除压力注浆外的其它注浆采用的浆液同样为速凝型。优选地，在浆液从注浆管的管口喷出后，在30-60s内凝固。

注浆所用的浆液可以是单浆液，也可以是双浆液。当采用双浆液时，优选地，不同浆液通过双层注浆管的不同通道到达出浆口，并在出浆口汇合后一起压入土体中，并发生凝固反应。但是，当采用从承台3上表面竖直向下钻孔时，由于注浆管直径较小，无法是双层管时，不同浆液在注浆管的进浆口处进行汇合后进入注浆管；采用这种方案时，需要适当延长浆液的凝固时间，防止浆液在注浆管内凝固形成填塞。

以上提到双浆液分别命名为A浆液和B浆液，两种浆液分别从钻杆的不同通道到达注浆管的出浆口，在出浆口处压入周围土体，两种浆液在土体中汇合后发生化学反应，在短时间内完成初凝。

注浆液只要能满足初凝时间要求并有较好的渗透性即可，可以是现有技术中的任意一种。上文中提到的注浆液的凝固代表初凝，只要快速初凝后注浆液不是液体状，而是具有一定强度的固体状即可，主要目的是防止液体状注浆液对桥墩的地基造成的软化影响。

以下一种注浆液配方可供采用：A浆液由如下重量份的原料组成：金属氧化物和/或金属氢氧化物70-90份，复合缓凝剂0.5-1.2份，减水剂0.5-0.7，酸碱缓冲剂0.7-1.5，复合稳定剂3-5，复合表面活性剂0.5-1.5。其中氧化金属物可以是氧化镁、氧化铝、磷酸镁等任意两种的组合；复合缓凝剂为尿素和三聚磷酸钠；减水剂是聚羧酸减水剂；酸碱缓冲剂为碳酸镁或氢氧化钾；复合稳定剂为羟甲基纤维素、正烷基十六醇、淀粉醚和纤维素醚中的至少两种；复合表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚和烷基磺酸盐中的至少两种。以上各单独组分中要使用两种及两种以上的不同材料时，可以按等数量级进行配制，两种的设置主要是为了防止其中一种失效，以便使整体复合浆液效果更加稳定。

B浆液由如下重量份的原料组成：磷酸盐30～40份，消泡剂0.2～1份。其中，磷酸盐可以是磷酸氢二铵或磷酸二氢钾；消泡剂可以是有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。

A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40～50混合搅拌成浆液，经不同管路压入注浆管，至出浆口汇合反应并在土体中固化。

复合浆液初凝时间的不同主要通过调节复合缓凝剂的比重大小实现。优选地，抬升过程压力注浆时，加入水要少一些，使注浆液浓度增高，以便更好的对周围土体形成挤压（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40）；其它注浆时，加入水要多一些，注浆液浓度要小（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:50）。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种高铁桥墩加固抬升方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、形成帷幕墙(1)：在桥墩承台(3)的四周竖直向下钻孔，形成多个间隔的帷幕孔(11)，帷幕孔(11)的孔底深入至承台(3)底面以下3-10m；向帷幕孔(11)内注浆，相邻帷幕孔(11)的注浆范围相互咬合重叠，形成围闭的帷幕墙(1)，帷幕墙（1）的顶部与承台（3）紧贴并高出承台（3）的底面；

还包括步骤1-1、形成加固体(5)：从承台(3)周围的地面倾斜向下钻孔，形成多个加固注浆孔(51)，加固注浆孔(51)的孔底深入至承台(3)的底部桩基（4）之间，在加固注浆孔(51)内注浆，浆液凝固后，将靠近承台(3)底部的一定深度的土体加固，形成加固体(5)，加固体（5）将承台（3）下方的多根桩基（4）连接并将桩基（4）与承台（3）的连接部加固，加固体（5）底面高于帷幕墙（1）底面，在完成加固体（5）之后12~24h，进行下一步；

步骤2、加固抬升：从承台（3）外围地面倾斜向下钻孔形成抬升孔(2)，抬升孔（2）设置多排并以不同角度深入至承台(3)下加固体（5）的底面以下，抬升孔（2）沿承台（3）的中心线对称布置，向多个同排抬升孔(2)底部同时进行压力注浆由承台（3）中间向两边分次注浆抬升或由承台（3）两边向中间依次注浆抬升，注浆过程中采用后退式注浆工艺，分段进行注浆，随着帷幕墙(1)围闭的范围内的土体受到浆液的不断增加并凝固，桥墩逐渐抬升至要求高度；

步骤3、在地面倾斜钻孔形成深入至桩基（4）桩端的填充注浆孔（6），在桥墩的桩基(4)底部进行填充注浆，填充桩基(4)底部土体空隙；

步骤4、桩基(4)底部注浆完成后，向上回退注浆管的同时进行注浆，对桩基(4)周围土体进行加固处理，提高桩基(4)的侧摩阻力。

2.根据权利要求1所述的一种高铁桥墩加固抬升方法，其特征是：抬升孔(2)内注浆的浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在5-30s内凝固。

3.根据权利要求1所述的一种高铁桥墩加固抬升方法，其特征是：帷幕墙(1)的施工采用钻注一体机进行，在竖向分多段依次进行注浆，浆液从注浆管管口喷出后，压入周围土体内，并在30-60s内凝固。

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