CN114016496B - 一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构及其方法 - Google Patents

一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构及其方法，该变位控制结构包括桥墩围护结构和定压补水装置，桥墩围护结构包括设置在每个桥墩周围的类矩形围护桩，类矩形围护桩的顶部设有圈梁；定压补水装置设在类矩形围护桩内用于实现类矩形围护桩内土体水位稳定。通过围护结构以桥墩为中心形成类矩形封闭桩群，在类矩形封闭桩群内设置定压补水装置，在类矩形封闭桩群外土体降水开挖时，通过水箱定压加水补充因渗流作用而流失的孔隙水，实现类矩形封闭桩群内土体水位稳定。且在相邻类矩形封闭桩群间设置双向伺服混凝土支撑和伺服钢支撑控制桥墩的横向变位，增强在两桥墩中间土体区Ⅱ与远端土体区Ⅲ开挖时桩群的整体稳定性。

Description

一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构及其 方法
技术领域
本申请涉及铁路施工防护技术领域，尤其是涉及一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法。
背景技术
随着水网内河航运需求的增大，航道拓宽工程日益增多，而航线沿岸复杂的建构筑物环境，为航道拓宽带来了新的挑战。由于高铁线路的毫米级变形控制要求，因此高速铁路桥梁下河道的拓宽施工是工程界关心的重点问题。一方面，航道拓宽工程中土方开挖引起的大面积卸载会引起桩基隆起和侧移。另一方面，开挖过程中的土层中的水位下降以及土体固结又会引起桩基沉降。如何在上述复杂的施工环境下，控制桩基变形量，保证高铁线路的安全运营是下穿高铁线路的航道拓宽工程的重难点。因此，亟需一种河道拓宽工程中的高速铁路桥墩沉降位移控制方法。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，基于“隔离分区、分批卸载、水位保持”的理念，综合运用由隔离桩群与伺服横向支撑体系组成的桥墩区隔离围护结构和定压补水装置，有效减少铁路桥墩的变位，使得轨道的几何形位变化符合要求，从而保证列车行车平稳。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，包括桥墩围护结构和定压补水装置，所述桥墩围护结构包括类矩形围护桩和横向位移控制结构，所述类矩形围护桩设置在每个桥墩的周围，所述横向位移控制结构设置在相邻的类矩形围护桩之间；所述类矩形围护桩和横向位移控制结构用于控制桥墩周围的土体防止在开挖时导致桥墩周围土体变位；所述类矩形围护桩的顶部设有圈梁；所述定压补水装置设置在类矩形围护桩内用于实现类矩形围护桩内土体水位稳定。
优选地，所述类矩形围护桩包括若干根拉森钢板桩3，所述每根拉森钢板桩两侧与其相邻的拉森钢板桩两侧连接并布置在每个桥墩的周围形成类矩形封闭桩群；所述类矩形封闭桩群的内圈采用钻孔灌注桩，并通过咬合桩形式布置，起到阻隔土体变形的作用。
优选地，所述类矩形封闭桩群内设有两排横向钻孔灌注桩和四道斜向钢支撑，所述横向钻孔灌注桩和四道斜向钢支撑均与钻孔灌注桩连接使得桩群形成稳定的三角形结构，保证桩群不会因为一侧土体卸载而发生超量变形。
优选地，所述类矩形封闭桩群外圈的相邻拉森钢板桩之间的漏缝外侧中放入一些煤灰拌锯木末材料，起到对类矩形封闭桩群外侧止水的作用。
优选地，所述横向位移控制结构包括带双向伺服头的双向伺服混凝土支撑柱和至少两道伺服钢支撑管，所述双向伺服混凝土支撑柱和伺服钢支撑管均设置在类矩形围护桩之间用于连接类矩形围护桩；所述伺服混凝土支撑柱和伺服钢支撑管用于实现对两侧类矩形围护桩的位移情况进行实时监测并给予支撑轴力的补偿。
优选地，所述定压补水装置包括储水罐，所述储水罐一端通过进水泵连接补水池，所述储水罐一端通过压力控制器连接电控柜，所述电控柜通过信号控制进水泵的通断。
本发明还提供了一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，其特征在于，步骤如下：
S1:平整场地，施工所有钻孔桩、钢板桩、圈梁、斜向钢支撑以及第一道双向伺服混凝土支撑。施工完成后，加强监测一周，稳定后进行下一步施工；
S2:在类矩形封闭桩群中布置定压补水装置，首先将储水罐出水口位置布置在指定土层深度，再布置进水泵、电控柜、压力控制器，将根据初始压力平衡关系和理想气体方程计算得到的Pt和Pq设置在压力控制器中，并分别对应为信号一和信号二设置在电控柜内，最后将进水泵进水口引入专用水池，完成定压补水装置的整体布置；
S3:分阶段开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，一共分为三个阶段，均为降水开挖，每阶段开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖。开挖至标高后，再开挖远端土体区Ⅲ，继续加强桥墩变位监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。第一、二阶段开挖完成后，均需要施作伺服钢支撑管；
S4:撤离定压补水装置，带水分步开挖近桩土体区Ⅰ至河道水面标高，并在开挖完成后凿除墩(类矩形)围护桩,完成整体工程。
优选地，所述步骤S3中，近桩土体区Ⅰ内土体保留，分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，第一层卸载4m至标高0.3m，并在坑底加第一道伺服钢支撑，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩变位监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
所述第二层卸载3m至标高-2.7m，并在坑底加第二道伺服钢支撑8，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
所述第三层卸载2.197m至标高-4.897m，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
所述开挖远端土体区Ⅲ至规划河底标高-4.897m，本步开挖为降水开挖；当施工50m范围其他河床铺砌，两侧河岸设垂裙，垂裙深0.6m；当无水区域河床铺砌为15cm砂夹碎石垫层+35cm浆砌片石；有水区域可采用抛填麻袋砼处理；当施工完成后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
优选地，在S4步骤中拆除补水装置后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；人工挖除桥墩类矩形封闭桩群中近桩土体区Ⅰ至标高-2.397，近桩土体区Ⅰ水土一起开挖，严禁先降水后开挖，先开挖横排加固桩5外侧类半圆区域土体，再开挖其内侧矩形区域土体，卸载后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
优选地，S5步骤如下：拆除围护桩顶圈梁，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；凿除墩钻孔灌注桩与拉森钢板桩，桩顶降至标高-2.397m，施工圈梁，开挖至标高后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；凿除河底外露桩基，通水。
本发明通过修筑适当形状的围护结构以桥墩为中心形成类矩形封闭桩群，在类矩形封闭桩群内设置定压补水装置，在类矩形封闭桩群外土体降水开挖的全过程中，通过水箱定压加水补充因渗流作用而流失的孔隙水，实现类矩形封闭桩群内土体水位稳定。同时在相邻类矩形封闭桩群之间设置双侧有伺服头的混凝土支撑、伺服钢支撑用以控制桥墩的横向变位，使得轨道的几何形位变化符合要求，从而保证列车行车平稳。
附图说明
图1为本发明提出的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构的俯视结构示意图；
图2为本发明提出的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法的施工纵断面结构示意图；
图3为本发明提出的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构中定压补水装置的结构示意图。
图中序号如下：
1、铁路桥墩；2、钻孔灌注桩；3、拉森钢板桩；4、斜向钢支撑；5、横排钻孔灌注桩；6、圈梁；7、双向伺服混凝土支撑柱；8、伺服钢支撑管；9、定压补水装置；10、储水罐；11、进水泵；12、压力控制器；13、电控柜；14、补水池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，为本发明提供的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构及其方法，其中河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，是用于保证高铁运营安全的前提下，对高铁桥墩实施的防护工程，主要包括类矩形围护桩群、横向变位控制结构和定压补水装置9。
类矩形围护桩设置在每个桥墩的周围，是作为桥墩防护工程的主体部分；类矩形围护桩包括若干根的拉森钢板桩3，每根拉森钢板桩的两侧与其相邻的拉森钢板桩3的两侧连接并布置在每个桥墩的周围，形成类矩形封闭桩群，所述类矩形封闭桩群的内圈采用钻孔灌注桩2，通过咬合桩形式布置，起到阻隔土体变形的作用。(钻孔灌注桩2与拉森钢板桩3的连接方式可以采用现有技术的连接方式，由于不是本申请的技术点，故不在此做赘述)；类矩形封闭桩群外圈的相邻拉森钢板桩3之间的漏缝外侧中放入一些煤灰拌锯木末材料，起到对类矩形封闭桩群外侧止水的作用。
类矩形封闭桩群的顶部采用圈梁6连接形成整体结构，在类矩形封闭桩群内设置有两排横向钻孔灌注桩5，并设置由四道斜向钢支撑4进行整体结构加固；通过两排横向钻孔灌注桩5和四道斜向钢支撑4使得类矩形封闭桩群在桥墩周围形成稳定的三角形结构，该三角形结构可以保证类矩形封闭桩群不会因为一侧土体卸载而发生超量变形。
进一步，为增强相邻的桥墩中间的土体区在开挖过程中类矩形封闭桩群的整体稳定性，在相邻的桥墩中间的土体区增加了横向变位控制结构，横向变位控制结构需要在类矩形围护桩群结构整体成型后施工修筑，主要包括正式开挖前施作的双向伺服混凝土支撑7，双向伺服双向伺服混凝土支撑柱7设置在类矩形围护桩之间用于连接相邻的类矩形围护桩；并在第一、二阶段开挖后施作的伺服钢支撑8，伺服钢支撑管8除了可以起到连接相邻类矩形围护桩且伺服混凝土支撑柱7和伺服钢支撑管8实现了对两侧类矩形围护桩的位移情况进行实时监测并给予支撑轴力的补偿。完成对矩形围护桩群整体横向变位控制结构的修筑。对于相邻类矩形围护桩结构间横向变位控制结构本身，有如下特点：由桩顶至开挖目标深度，依次为双侧有伺服头的混凝土支撑一道、伺服钢支撑两道，混凝土支撑的尺寸为1.2m×1.0m。
定压补水装置9设置在类矩形围护桩内，包括储水罐10，所述储水罐10一端通过进水泵11连接补水池14，所述储水罐10一端通过压力控制器12连接电控柜13，所述电控柜13通过信号控制进水泵11的通断。定压补水装置9用于实现类矩形围护桩内土层下水位高度不变以及自动为自身设备补水两种主要功能：
阶段一：水罐进水至初始压力平衡状态
初始运行时首先启动进水泵11通过补水池14向储水罐10内的水室中充水。因为水的不可压缩性，随着水量的不断增加，水室的体积也不断的扩大而压缩气室，罐10内的压力也不断的升高。罐内气体部分压力升到设计压力Pt时，电控柜13切断进水泵11的电源，进水泵11停转，(进水过程)
此时，在储水罐的出水口处存在压力平衡关系：
P水+P土+P＝Pt+P罐
其中，P水表示出水口处受到土体中孔隙水的压力大小，由于在类矩形封闭桩群外土体降水开挖之前储水罐10的出水口埋设在距离土层水位线1m的位置，故在土体开挖前，P水为恒定值：
P水＝γwh水＝γw
P土表示出水口处受到土体中颗粒土的压力大小，由于出水口埋设在土层中的深度保持不变，在筑岛外土体开挖的全过程(也即是定压补水装置9使用的全过程，包含阶段一与阶段二)中，P土为恒定值：
P土＝γ土h土
P即为大气压强值，在阶段一中P罐为初始储水罐10设计水位高度条件下罐中水体对出水口处的压力值：
P罐＝γ水h罐
综上，初始压力平衡方程为：
γwh水+γ土h土+P＝Pt+γ水h罐
因为平衡方程中土层的水土压力值P水、P土与大气压P均为确定值，所以只需要根据罐体的设计水位线高度h罐就可以得到初始设计压力Pt，将该压力控制器12测得该数据的状态在电控柜13中设置为信号1，当信号1出现时，电控柜13将控制进水泵11将停止为储水罐10供水。
阶段二：水罐为土层补水
根据土力学中的固结渗流原理，在桩群外土体开挖过程中，土体中的水位会随着外侧土体水位降低而降低，此时初始压力平衡方程中的h水降低，储水罐10中的水体在水罐中气体部分压力Pt和水罐中水压力γ水h罐的作用下，水向土体中流入补充土体流失的水分并维持水位高度。
在这一过程中，根据理想气体状态方程：
PV＝nRT
可知，当水罐10向土体补水时，水罐中的水所占体积降低导致气体所占体积变大，根据理想气体状态方程可知，气体部分压强会随之降低。综合理想气体状态方程和初始压力平衡方程：
PqS(h-h罐)＝nRT＝PtSh罐
γwh水+γ±h±+P＝Pq+γ水h罐
其中：S为罐身横截面面积，h为罐体总高度(由内部空间最高点至储水罐出水口位置的高度差)。
将h水取为0.5m即可计算得到在土层中的水位下降至距离储水罐10出水口位置0.5m时的水罐内气压值Pq，将压力控制器12测得压力值为Pq的情况视为信号2，当信号2出现时，进水泵11将继续工作，向储水罐10中输水至气室测得压力值为Pt时(即电控柜收到信号1)停止供水。
综上可以实现保证土层下水位高度不变以及自动为自身设备补水两种主要功能。
进一步，高速铁路桥墩围护结构中的圈梁设置在钻孔灌注桩的顶部，圈梁尺寸为1.2m×1.0m，将钻孔桩连成整体类矩形封闭桩群。
如图2所示，定义类矩形封闭桩群下方的土体区定义为近桩土体区Ⅰ，相邻的两个类矩形封闭桩群之间的土体区定义为中间土体区Ⅱ，两侧河岸附近的土体区定义为远端土体区Ⅲ。根据变位控制结构，结合上述的区域划分，本发明还提供了河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，步骤如下：
S1：平整场地，施工所有拉森钢板桩3、钻孔桩2、圈梁6以及第一道双向伺服混凝土支撑7，桩群内部横排钻孔灌注桩5、斜向钢支撑4。施工完成后，加强监测一周，稳定后进行下一步施工。
S2：在类矩形封闭桩群中布置定压补水装置9，首先将储水罐10出水口位置布置在指定土层深度，再布置进水泵11、电控柜13、压力控制器12，将根据初始压力平衡关系和理想气体方程计算得到的Pt和Pq设置在压力控制器12中，并分别对应为信号1和信号2设置在电控柜13内，最后将进水泵11进水口引入专用水池，完成定压补水装置9的整体布置。
S3：近桩土体区Ⅰ内土体保留，分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，第一层卸载4m至标高0.3m，并在坑底加第一道伺服钢支撑8，本步开挖为降水开挖。开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖。开挖至标高后，继续加强铁路桥墩变位监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
S4：分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，第二层卸载3m至标高-2.7m，并在坑底加第二道伺服钢支撑8，本步开挖为降水开挖。开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖。开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
S5：分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，第三层卸载2.197m至标高-4.897m，本步开挖为降水开挖。开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖。开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
S6：开挖远端土体区Ⅲ至规划河底标高-4.897m，如图2所示，看到未开挖前的原河底线A与开挖后的拓宽后河底线B。
本步开挖为降水开挖。施工50m范围其他河床铺砌，两侧河岸设垂裙，垂裙深0.6m。无水区域河床铺砌为15cm砂夹碎石垫层+35cm浆砌片石；有水区域可采用抛填麻袋砼处理。施工完成后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
S7：拆除补水装置9后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。人工挖除桥墩类矩形封闭桩群中近桩土体区Ⅰ至标高-2.397m，近桩土体区Ⅰ水土一起开挖，严禁先降水后开挖，先开挖横排加固桩5外侧类半圆区域土体，再开挖其内侧矩形区域土体，卸载后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
S8：拆除围护桩顶圈梁6，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。凿除墩钻孔灌注桩2与拉森钢板桩3，桩顶降至标高-2.397m，施工圈梁，开挖至标高后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。凿除河底外露桩基，通水。施工三轴水泥土搅拌桩：施工之前先平整场地、清除障碍物，按设计标准制备水泥浆，使用搅拌桩机开始喷浆搅拌，切土下沉直至设计深度位置。
本发明基于“隔离分区、分批卸载、水位保持”的理念，综合运用由隔离桩群与伺服横向支撑体系组成的桥墩区隔离围护结构和定压补水装置，减少施工时由于大面积卸载和水位下降等引起的桩基变位。主要采用的技术手段包括以下三种：
一、隔离分区、分批卸载。通过设置类矩形桩群，将整个开挖区域按照距离桩的距离横向分为“近桩土体区Ⅰ”、“两桥墩中间土体区Ⅱ”与“远端土体区Ⅲ”，先分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ再开挖远端土体区Ⅲ，最后开挖近桩土体区Ⅰ，实现土体开挖的分批卸载。
二、横向支撑、减小桩基侧移。在两桥墩中间土体区Ⅱ和远端土体区Ⅲ开挖过程中，及时施作横向伺服支撑体系，实现分层卸载过程中相邻桥墩横向变位最小化，避免桩基水平变位超限。
三、水位保持、减小桩基沉降。在近桩土体区Ⅰ内设置定压补水装置，该装置可监测地层水位变化进而控制水泵对土体的补水速率，实现地下水位基本恒定，避免开挖时由于水位下降和土体固结引起桩基沉降超限。该方案能在有效控制高铁桥墩变形、保证高铁安全平稳运营的基础上，完成河道拓宽。
本发明通过两排横向钻孔灌注桩5和四道斜向钢支撑4使得类矩形封闭桩群在桥墩周围形成稳定的三角形结构，增强在两桥墩中间土体区Ⅱ与远端土体区Ⅲ开挖过程中的桩群的整体稳定性。
本发明可以根据现实中某河道拓宽工程与京沪高速铁路相交，现有某高速铁路在上跨某河处高铁桥墩承台均已按河道规划要求下降至河床底以下，现利用高铁已预留的条件，将高铁桥下的土方按河道规划断面进行开挖，满足河道规划过水流量断面和规划航道的布置。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，其特征在于，包括桥墩围护结构和定压补水装置(9)，所述桥墩围护结构包括类矩形围护桩和横向位移控制结构，所述类矩形围护桩设置在每个桥墩的周围，所述横向位移控制结构设置在相邻的类矩形围护桩之间；所述类矩形围护桩和横向位移控制结构用于控制桥墩周围的土体防止在开挖时导致桥墩周围土体变位；所述类矩形围护桩的顶部设有圈梁(6)；所述定压补水装置(9)设置在类矩形围护桩内用于实现类矩形围护桩内土体水位稳定；
所述类矩形围护桩包括若干根拉森钢板桩(3)，每根拉森钢板桩(3)两侧与其相邻的拉森钢板桩两侧连接并布置在每个桥墩的周围形成类矩形封闭桩群；所述类矩形封闭桩群的内圈采用钻孔灌注桩(2)，并通过咬合桩形式布置，起到阻隔土体变形的作用；
所述类矩形封闭桩群内设有两排横向钻孔灌注桩(5)和四道斜向钢支撑(4)，所述横向钻孔灌注桩(5)和四道斜向钢支撑(4)均与钻孔灌注桩(2)连接使得桩群形成稳定的三角形结构，保证桩群不会因为一侧土体卸载而发生超量变形；
所述横向位移控制结构包括带双向伺服头的双向伺服混凝土支撑柱(7)和至少两道伺服钢支撑管(8)，所述双向伺服混凝土支撑柱(7)和伺服钢支撑管(8)均设置在类矩形围护桩之间用于连接类矩形围护桩；所述双向伺服混凝土支撑柱(7)和伺服钢支撑管(8)用于实现对两侧类矩形围护桩的位移情况进行实时监测并给予支撑轴力的补偿；
所述定压补水装置包括储水罐(10)，所述储水罐(10)一端通过进水泵(11)连接补水池(14)，所述储水罐(10)一端通过压力控制器(12)连接电控柜(13)，所述电控柜(13)通过信号控制进水泵(11)的通断；
所述河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法的步骤如下：
S1:平整场地，施工所有钻孔灌注桩、拉森钢板桩、圈梁、斜向钢支撑以及双向伺服混凝土支撑柱；施工完成后，加强监测一周，稳定后进行下一步施工；
S2:在类矩形封闭桩群中布置定压补水装置，首先将储水罐出水口位置布置在指定土层深度，再布置进水泵、电控柜、压力控制器，将根据初始压力平衡关系和理想气体方程计算得到的Pt和Pq设置在压力控制器中，并分别对应为信号1和信号2设置在电控柜内，最后将进水泵进水口引入专用水池，完成定压补水装置的整体布置；
根据储水罐罐体的设计水位线高度得到初始设计压力Pt，将该压力控制器(12)测得该数据的状态在电控柜(13)中设置为信号1，当信号1出现时，电控柜(13)将控制进水泵(11)停止为储水罐(10)供水；在土层中的水位下降至距离储水罐(10)出水口位置0.5m时的储水罐(10)内气压值为Pq；将压力控制器(12)测得压力值为Pq的情况视为信号2，当信号2出现时，进水泵(11)将继续工作，向储水罐(10)中输水至测得压力值为Pt时停止供水；
S3:分阶段开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，一共分为三个阶段，均为降水开挖，每阶段开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；开挖至标高后，再开挖远端土体区Ⅲ，继续加强桥墩变位监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；第一、二阶段开挖完成后，均需要施作伺服钢支撑管；相邻的两个类矩形封闭桩群之间的土体区定义为中间土体区Ⅱ，两侧河岸附近的土体区定义为远端土体区Ⅲ；
S4:撤离定压补水装置，带水分步开挖近桩土体区Ⅰ至河道水面标高，并在开挖完成后凿除类矩形围护桩,完成整体工程；类矩形封闭桩群下方的土体区定义为近桩土体区Ⅰ。
2.根据权利要求1所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，近桩土体区Ⅰ内土体保留，分层开挖两桥墩中间土体区Ⅱ，第一层卸载4m至标高0.3m，并在坑底加第一道伺服钢支撑管(8)，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩变位监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
第二层卸载3m至标高-2.7m，并在坑底加第二道伺服钢支撑管(8)，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
第三层卸载2.197m至标高-4.897m，本步开挖为降水开挖；当开挖至距离层底0.3m时采用人工挖土，不得超挖；当开挖至标高后，继续加强铁路桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；
开挖远端土体区Ⅲ至规划河底标高-4.897m，本步开挖为降水开挖；无水区域河床铺砌为15cm砂夹碎石垫层+35cm浆砌片石；有水区域采用抛填麻袋砼处理；当施工完成后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
3.根据权利要求1所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，其特征在于，在S4步骤中拆除定压补水装置(9)后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；人工挖除桥墩类矩形封闭桩群中近桩土体区Ⅰ至标高-2.397m，近桩土体区Ⅰ水土一起开挖，严禁先降水后开挖，先开挖横排钻孔灌注桩(5)外侧类半圆区域土体，再开挖其内侧矩形区域土体，卸载后继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机。
4.根据权利要求1所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法，其特征在于，S5步骤如下：拆除类矩形围护桩顶圈梁(6)，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；凿除钻孔灌注桩(2)与拉森钢板桩(3)，桩顶降至标高-2.397m，开挖至标高后，继续加强桥墩监测，监测天数以施工图要求结合实际监测结果为准，以确定下一步施工时机；凿除河底外露桩基，通水。
5.权利要求1所述的河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制方法所采用的河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，其特征在于，包括桥墩围护结构和定压补水装置(9)，所述桥墩围护结构包括类矩形围护桩和横向位移控制结构，所述类矩形围护桩设置在每个桥墩的周围，所述横向位移控制结构设置在相邻的类矩形围护桩之间；所述类矩形围护桩和横向位移控制结构用于控制桥墩周围的土体防止在开挖时导致桥墩周围土体变位；所述类矩形围护桩的顶部设有圈梁(6)；所述定压补水装置(9)设置在类矩形围护桩内用于实现类矩形围护桩内土体水位稳定。
6.根据权利要求5所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，其特征在于，所述类矩形围护桩包括若干根拉森钢板桩(3)，每根拉森钢板桩(3)两侧与其相邻的拉森钢板桩两侧连接并布置在每个桥墩的周围形成类矩形封闭桩群；所述类矩形封闭桩群的内圈采用钻孔灌注桩(2)，并通过咬合桩形式布置，起到阻隔土体变形的作用。
7.根据权利要求6所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，其特征在于，所述类矩形封闭桩群内设有两排横向钻孔灌注桩(5)和四道斜向钢支撑(4)，所述横向钻孔灌注桩(5)和四道斜向钢支撑(4)均与钻孔灌注桩(2)连接使得桩群形成稳定的三角形结构，保证桩群不会因为一侧土体卸载而发生超量变形。
8.根据权利要求6所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，其特征在于，所述类矩形封闭桩群外圈的相邻拉森钢板桩(3)之间的漏缝外侧中放入一些煤灰拌锯木末材料，起到对类矩形封闭桩群外侧止水的作用。
9.根据权利要求5所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路桥墩变位控制结构，其特征在于，所述横向位移控制结构包括带双向伺服头的双向伺服混凝土支撑柱(7)和至少两道伺服钢支撑管(8)，所述双向伺服混凝土支撑柱(7)和伺服钢支撑管(8)均设置在类矩形围护桩之间用于连接类矩形围护桩；所述双向伺服混凝土支撑柱(7)和伺服钢支撑管(8)用于实现对两侧类矩形围护桩的位移情况进行实时监测并给予支撑轴力的补偿。
10.根据权利要求5所述的一种河道断面拓宽工程中的高速铁路变位控制结构，其特征在于，所述定压补水装置包括储水罐(10)，所述储水罐(10)一端通过进水泵(11)连接补水池(14)，所述储水罐(10)一端通过压力控制器(12)连接电控柜(13)，所述电控柜(13)通过信号控制进水泵(11)的通断。
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