夏智华 上海铁路局上海铁路轨道交通开发有限公司

邻近铁路软土地基大直径钻孔灌注桩施工技术

夏智华 上海铁路局上海铁路轨道交通开发有限公司

根据宁波市北环快速路工程上跨萧甬铁路工程特点，总结邻近铁路软土地基大直径钻孔灌注桩施工中作业平台设置、护筒埋设、泥浆循环、清孔、钢筋笼制安以及混凝土灌注等施工方法。

邻近铁路；软土地基；大直径桩基施工

1 工程概况

宁波市北环快速路工程在桥梁里程K8+063处以50 m跨径跨越萧甬铁路，铁路里程为萧甬线下行K139+935，杭深线K306+869。新建桥梁在跨越线路处的两侧为左右幅既有庄桥立交，既有庄桥每幅总宽13 m，两幅桥净间距11 m。跨越线路桥址地处宁波市庄桥站内，正线4条，到发线2条（含道岔）。铁路侧桩基础分别设计为2根φ2.5 m钻孔灌注桩，桩间距6.5 m。铁路西侧PM248#墩桩长为99 m，桩边距离线路（正线）中4.42 m，铁路东侧PM249#墩桩长为100.5 m，桩边距离线路（到发线）中6.76 m。桩基础均设计为C30水下混凝土。桩位与铁路位置关系见图1。

图1 工程平面布置图

宁波市地处东海之滨，杭州湾南岸，属滨海淤积型平原。铁路西侧地质为3.5 m厚杂填土，20.3 m厚淤泥质粘土，22.2 m厚粘土，47 m厚砂砾石，2.5 m厚全风化凝灰岩，3 m厚强风化凝灰岩，7.2 m厚中风化凝灰岩。桩基础设计为摩擦桩，持力层为强风化凝灰岩。

2 主要方案

桩基础采用GPS-30型回旋钻机施工，配备四翼合金刮刀钻头，ZX-200泥浆净化器等设备，泥浆循环系统在桩深60m以上采用正循环，60m以下采用气举反循环。为加强线路路基安全，在地表下淤泥质黏土层范围采用28m深φ内2.7m钢护筒支护，在线路路基上设置沉降观测点。桩机和钢筋笼集中荷载较大，采用钢筋混凝土整板基础作为作业平台。桩顶部钢筋笼间距较密，采用较长整节制作，多台吊机吊装方法。

3 施工方法

3.1 管线调查和保护

桩基础施工前，先进行管线探查和迁改。

本工程铁路西侧PM248桩基位于铁路电缆槽位上，施工前联系铁路设备管理单位进行管线迁改，在桩边10 m以外重新开挖电缆槽埋设管线。

本工程铁路东侧PM249桩基东侧有宁波市政φ2m自来水管，桩边距离自来水管边0.9 m，自来水管底埋设深度为2.8 m，为防止28m长钢护筒振沉施工时挤压土体会影响自来水管，采用4 m深φ内3.2 m钢护筒预先支护，钢护筒采用2 cm厚钢板制作。埋设时，先进行桩位放样，人工开挖2 m深，吊机吊装钢护筒入孔，挖掘机辅助拍打，再用挖掘机在孔内开挖并拍打钢护筒入孔，使钢护筒顶高出地表0.3 m为止。埋设后的浅护筒在其内顶底部焊接钢板作为之后长钢护筒振沉时垂直度控制的限位装置。

3.2 作业平台

因桩机设备自重较大，混凝土灌注前的桩机、钢筋笼、导管、料斗以及首灌混凝土等合计重约200 t左右，集中荷载过大，地基的不均匀沉降会对线路路基安全带来安全隐患，因此根据每个桥墩2根桩的桩机作业范围采用C30钢筋混凝土整板基础作为桩机作业平台，硬化基础长13 m，宽6 m，厚0.3 m，底层采用Φ16@25 cm配筋。硬化平台与埋设的φ内3.2 m钢护筒使用钢筋焊接连接，以30°夹角布置12根1 m 长Φ25“L”形钢筋，焊接长25 cm。作业平台布置详见图2。

3.3 钢护筒振沉

为防止桩基施工期间，孔口和淤泥质土层塌孔，对其顶部28 m深范围使用钢护筒支护，钢护筒内径2.7 m，钢板厚18 mm，底部4.5 m范围设置16 mm厚钢板包裹加劲。钢护筒分2节振沉，第一节15 m，第二节13 m。

钢护筒采用DZJ300振动锤振沉，150 t履带吊配合。振沉前，进行桩位放样，根据钢护筒外径（2700+18+16+18+16=2 768 mm）加22 mm误差，在孔内设置直径为2 790 mm的限位钢板，钢板竖向焊接在钢护筒内的底部，根据限位尺寸在孔内切割呈三角形。

第一节钢护筒采用履带吊吊装至孔位后，靠其自重使底部4.5 m加劲范围沉到孔口以下0.3 m处，采用呈垂直方向的2台全站仪进行观测，并调整至垂直状态后，在内外层钢护筒之间焊接钢板限位，留设10 mm空挡，钢护筒振沉时主要依靠钢护筒顶底部的限位钢板进行垂直度控制。钢护筒振沉采用封锁点内作业，振沉一半高度时，再利用全站仪观测局部调整方向。

第一节钢护筒振沉后，再吊装第二节钢护筒对接，连接处沿4处在接缝处焊接竖向钢板进行限位，并使用2台全站仪进行观测调整垂直度，调整好后进行焊接连接，并割除接缝处限位钢板。

钢护筒完成振沉后，将外钢护筒顶部的限位钢板与内钢护筒进行焊接连接成整体，并将其之间空隙采用C20混凝土灌注填充。钢护筒振沉详见图2。

图2 桩基础作业平台及钢护筒振沉

3.4 泥浆循环与清孔

根据地质勘查报告，桩位处进入46m时为砂层，进入60m深时为粗砾，根据这一地质状况，在孔深60 m以上时泥浆采用正循环方式，60 m以下时使用气举反循环。

泥浆正循环时依靠泥浆自身浓度和粘度可将钻孔细砂携带排至孔外，钻孔过程中泥浆性能控制指标为浓度1.3，粘度22Pa·s，含砂率4%。

气举反循环时通过利用空压机产生的压缩空气，在钻具内与循环泥浆形成混合液体，在大气压力作用下，使孔内的泥浆连同岩渣一起排出孔外，空压机规格为20 m3，钻孔过程中泥浆性能控制指标为浓度1.4，粘度20Pa·s，含砂率8%。

为保证清孔时，有效控制孔底沉渣厚度和泥浆含砂率指标，采用ZX-200型高频振动泥浆筛，经气举反循环抽出的泥浆经过泥浆筛，可将0.5 mm以上的大颗粒筛出，剩下混有0.5 mm以下砂粒的泥浆再进一步用旋流除砂器净化，净化后的泥浆经循环池流入孔内。净化后的泥浆性能指标达到浓度1.08，粘度18Pa·s，含砂率1%。

3.5 钢筋笼制安

本工程φ2.5 m桩基础钢筋笼为全笼，主筋规格为Φ28 和Φ32，顶部35 m范围主筋数量为104根，35 m～55 m范围主筋数量为52根，55 m以下主筋数量为13根。钢筋笼在桩位处的既有庄桥立交桥面上加工分节制作，钢筋连接全部采用机械螺纹套筒连接，制作前在桥面上设置呈直线线型的作业平台。

该桩基础钢筋笼顶部35 m长范围为加密区，主筋数量104根，按等距布置钢筋间距仅为3.5 cm左右，该间距布置在进行混凝土灌注时混凝土无法流动至保护层处，故该范围只能采用将2根钢筋紧靠排列，使钢筋笼主筋空挡间距调整至6.8 cm，考虑到钢筋连接时套筒需要一定的作业空间范围，故该范围只能采用整体制作方法。其余节段按照12 m一节制作。

为保证钢筋笼连接时，保证每个接头连接质量，减小接头空隙，在加工时，每加工一节需与前一节预先使用接头连接，主筋与内加强筋焊接完成后解除接头，再点焊外螺旋箍筋。

钢筋笼顶部整节制作总长为36 m，自重约25 t，为减小钢筋笼吊装过程中变形，采用3台汽车吊机设置多吊点进行吊装，钢筋笼加强筋采用Φ25@2 000，设置为2个Φ25钢筋呈三角形支撑，在钢筋笼加强箍内焊接连接1根通长I20工字钢，在工字钢上焊接“U”型φ28钢筋作为吊点，在钢筋笼顶主筋上对称焊接4根“U”型φ28钢筋作为吊点。

吊装时，1台200 t吊机连接钢筋笼顶处4个吊点；1台160 t吊机连接钢筋笼身4个吊点，该吊点采用2根钢丝绳穿插连接4个吊点，再采用1根钢丝绳连接吊装用2根钢丝绳；1台70 t吊机连接钢筋笼尾处1个吊点，各吊点布置详见图3。吊装时200 t和160 t吊机停靠在对面桥面的桥墩处，70 t吊机停在钢筋笼加工的桥面处。

图3 钢筋笼吊装时吊机及吊点布置示意图

吊装时3台吊机整体起吊，先整体水平将钢筋笼整体抬吊至老桥范围外，然后200 t吊机提升，70 t吊机下放，160 t吊机不动，靠上部钢丝绳滑移调整钢筋笼方向，使其竖立后以200 t吊机吊装入孔内安装。

3.6 混凝土灌注

本工程桩基础混凝土方量在530 m3左右，采用汽车泵浇筑，为缩短混凝土浇筑时间，采用2台泵车分别停靠在两座桥上同时灌注。施工时，组织好混凝土罐车，保证了桩基础混凝土能够连续供应。按混凝土首灌时导管埋置深度为2 m控制，经计算混凝土首灌方量为14.8 m3，施工现场配备了3 m3和14 m3的两个储料斗同时灌注，控制在8 h内完成了灌注。

4 线路路基沉降观测及线路养护

本工程在30 m铁路保护区内施工时，由我部负责该段区域的线路养护，由专职线路工每日对线路进行日常检查，发现问题及时养护。检查项目有轨道几何状态（沉降和平面变形），锁扣松紧，道床道砟等。

施工前在影响范围内的线路路肩处设置沉降观测桩，沿桥宽25.5 m范围，按5 m间距布置。对观测桩进行编号，并读取原始数据。在钢护筒振沉前后以及桩基础钻孔期间进行观测。

本工程钢护筒振沉期间，线路路基最大沉降值为3 mm，钢护筒振沉时经对钢护筒内土体至孔口高度进行量测，土体抬高约1.1 m，其抬起的土体体积与钢护筒体积基本一致。桩基钻孔周期在12 d左右，桩基钻孔期间线路路基继续发生沉降，与钢护筒振沉时合计最大沉降值累计为8 mm＜10 mm，在此施工期间每日对线路进行检查和及时补充道碴养护，线路安全受控。

5 施工注意事项

（1）施工作业前编制专项方案，审批后组织安全技术交底，并在施工过程中加强技术测量控制和安全检查控制。

（2）吊装作业时，吊机在老桥上作业，吊机马腿尽量设置在桥墩处，并保持吊机水平，设置专人指挥。吊装前核对吊装重量、吊距、吊机额定吊装能力等参数。

（3）夜间施工时，设置好充足的照明。

（4）在距离最外侧线路中以外3 m处按照铁路相关文件要求设置硬隔离装置，严格控制施工机具、路材路料，防止侵限。硬隔离上及现场危险区域悬挂各类安全警示标牌。

（5）在桩基础施工期间，在硬隔离上挂彩条布，防止泥浆管爆管时泥浆喷射到线路上污染道床。

（6）涉及既有线安全的慢行和封锁施工，按照有关规定设置防护。封锁施工结束后，线路状态未恢复到准许放行列车的条件，禁止拆除防护。施工防护信号的设置与拆除由施工负责人决定。

6 结束语

综上所述，本工程邻近铁路大直径桩基础施工采用上述一系列的施工方法后，对线路路基沉降影响较小，施工过程中安全受控，成桩后桩身质量经超声波检测均为Ⅰ类桩，既保证了线路运营及施工安全，又保证了施工质量,运用是比较成功的。深护筒埋设一般在深水地段桩基施工运用比较广泛，在陆地上，尤其是在邻近营业线处运用比较少，实践证明，采用该法对软土地基处的线路路基安全稳定控制具有较好的参考价值。

[1]中铁三局集团有限公司 TB 10203-2002铁路桥涵施工规范［S］北京：中国铁道出版社.2002.

[2]中铁三局集团有限公司 TB 10415-2003铁路桥涵工程施工质量验收标准［S］北京：中国铁道出版社.2004.

[3]中国建筑科学研究院 JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范［S］北京：中国建筑工业出版社.2013.

[4]济南大学等 GB 50497-2009建筑基坑工程监测技术规范［S］北京：中国计划出版社.2009.

[5]标准定额研究所 JGJ 276-2012建筑施工起重吊装安全技术规范［S］北京：中国建筑工业出版社.2012.

[6]江正荣.建筑地基与基础施工手册（第二版）［M］北京：中国建筑工业出版社.2001.

责任编辑：许耀元

来稿日期：2015-08-19