研究深厚软土地基上跨浅埋地铁桩板结构施工技术

2015-03-09郭文芳

建材与装饰 2015年45期

郭文芳

（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉 430000）

1 引言

传统的路基形式很难再适应高速发展的交通事业，因此经过逐渐的实践与探索，人们总结出来一种新的路基结构形式，那就是桩板结构。这一结构是一种较为新型的地基处理技术，同时也是地基加固的重要方式。桩板结构一般由两到三部分组成，它们分别是钢筋混凝土桩以及托梁和承载板。在有些工程中将托梁省略掉，这也是考虑到实际工程的需要。之所以桩板结构能够得到广泛的应用，是因为这一结构有着较高的强度，并且其刚度和稳定性较好，该结构可以有效地将桥梁与传统路基结合在一起，有利于交通事业的进步。现阶段，桩板结构有着广泛的应用，比如在深厚软弱地基以及湿陷性黄土地基和桥隧间短路基过渡段等区域，都会应用这一技术。另外，在国内外的高速铁路的建设过程中，这一方法也得到了广泛的应用。以下文章通过对桩板结构实际的施工过程中的技术难点进行探讨，并进一步对施工过程中的主要应用的技术进行探讨。

2 深厚软土地基上跨浅埋地铁桩板结构在实际施工中主要的技术难点

（1）在施工过程中存在地铁盾构地表上浮的问题。实际的工程中，经常会遇到浅埋地铁盾构上表覆土不到20m厚的情况，一旦在施工中进行托梁和承载板开挖一定厚度的土层时，就极容易导致土层厚度进一步减少的问题。实际的工程中一般托梁和承载板最少要下挖1.5m，每立方米的土层大约有32kN，这样就会导致地铁盾构地表上浮的问题。

（2）在进行软土地基施工时，存在着较大的风险。基坑开挖的施工过程与实际工程所处的地质环境有着密切的关系。软土中的含水量较大，并且软土的灵敏度与压缩性较高，同时软土的密度与强度很低，并且渗透性能较弱，这些特点就给实际的工程带来了不小的麻烦。由于软土具有较高的含水量，并且渗透性较差，因此在施工中基坑开挖卸载，就会在坑底和周围土体中产生负的超静孔压。施工的开挖工作结束后负的超静孔压将会消散，会造成坑底土体吸水膨胀。由于负超静孔压的产生与消除将土体有效应力和抗剪强度急剧下降，因此就会影响基坑稳定。所以软土地基进行开挖深基坑将会使施工过程的风险大大增加。

（3）紧贴地铁盾构进行桩基施工将会给工程带来较大的风险。施工中地铁盾构管片将会给外围土体产生较大的扰动作用，这一过程中一旦管片位移或变形较大时，就会给地铁整体结构的稳定性带来威胁，同时还有可能产生破坏已有工程的威胁。此外，一旦管片发生了位移或变形，将会导致相关结构的开裂以及周围水体的渗漏，甚至有可能出现轨道变形等问题，这将严重影响工程的安全性。在实际的桩板结构施工过程中，如果使用常规的施工工艺，就一定会造成周围土体的扰动，因此在实际的施工过程中一定要考虑到施工对于周围环境的影响，尤其是对既有工程的影响。此外，在桩板施工的过程中，使用桩底注浆处理技术可以减少沉降的问题，但这一方法也会给浅埋隧道带来一定的影响，因此在施工中尤其要注意。

3 全套管钻孔桩施工工艺在桩板结构施工中的应用

3.1 超深度钢护筒施工方案的对比与选用

在施工时，通过深水墩平台法中钢护筒一次性插打以及二次跟进的施工技术的学习，在进行具体的施工过程中精确定位相对来说比较的简单，并且容易满足插打深度的需求。因此在施工中对于设备的要求不高，同时由于施工工艺较为成熟，这一过程中的成本相对较低且容易控制。可是以上两种办法在具体的施工中有着较多的不足之处，因此现阶段国内应用较多的施工方法是振动下沉的办法。其中工程中的表层回填土以及淤泥质土质能够受到自身重力的原因而产生下沉，但是工程中的砂层以及密实的粉黏土如果不进行振动处理，将很难进行下沉。这样一来，就会给盾构周围的土体产生一定的扰动影响，这一过程中一旦有地下障碍物的存在，将会给会后期的处理工作增加难度。最后一种方法主要采用的是日本的SuperTop工法进行施工，这一方法应用的仪器是全套管液压全回转机。现阶段这一设备主要依靠日本进口，因此实际的工程中就会增加造价。但是这一仪器可以进行不同套管内径的选择，通过调整设备的不同内径，可以应用于不同的土层。这一仪器有着较多的优点，比如实际的地铁盾构范围遇到人工回填砌块或者混凝土块和孤石等材料时，仪器可以通过旋转切割以及液压静态下沉等处理方法将这些问题处理掉。因此将会减小施工过程中对于地铁盾构的影响，同时改善了施工过程的安全性能，提高了工作的效率，同时也对既有工程的运营提供了保证。另外，通过这一仪器的应用，可以有效的保证施工质量，提高企业的施工效益。因此现阶段的工程中，大多应用的是全套管全回转工法。

3.2 全套管全回转不拔除施工流程的概述

①在进行施工前的准备过程中，要进行桩位中心的测设工作。②通过应用全回转钻机进行实际的定位与吊装工作。③在定位和吊装工作完成以后，使用全回转钻机驱动全套管切工作并完成削钻进工作。④在钻进工作完成之后，要及时的使用大吨位的吊机冲抓取钢套管钻进沉入桩底，之后将钻机移开。⑤使用正循环钻机进行钻孔桩的施工工作。需要注意的是在完成这些工作以后要进行桩基检测，之后还要对桩底进行压浆处理。在相关人员检查合格之后，重复的进行以上工作，直至施工结束。

3.3 在施工之前要做好地面硬化工作

实际的施工中要用到大型的设备，并且这些仪器设备要求地面具有较好的平整程度，并且能够承受一定的压力，因此要做好地面硬化工作。施工过程中多应用素混凝土进行地面的硬化。在施工过程中，做好全套管固定工作以后，还要做好灌注桩的施工工作。施工中还要对套管上端进行固定，以免出现成孔后管套沉降的问题。

3.4 施工中承载板以及托梁施工工艺的控制

施工中做好克服浅埋地铁盾构减载上浮的工作十分重要，因此施工中结束钻孔桩施工工作之后，一定要处理好托梁的施工，最后进行施工连续承载板的开挖工作。在具体的承载板开挖过程中，可以使用左右线按顺序作业的施工方法，这一方法能够有效地降低盾构上浮的问题。施工中混凝土浇筑托梁和承载板要一次性完成。图1是托梁以及承载板的示意图。

图1 托梁以及承载板示意图

3.5 施工中桩底注浆工艺的控制

进行桩底注浆工作时，应该注意以下几点问题：①注浆时间要控制好。②要对注浆过程中使用的注浆管进行除锈处理。同时注浆管的底部要使用弯头或者是弯管把圆根注浆管连接成一个回路。在注浆管的回路底部还要安装两个以上的套筒部件，并且在钢管上要设置较多的被橡胶套筒紧密包裹的出浆孔。③要做好浆液浓度的控制。一般在进行施工时，先使用稀浆进行浇筑，随后浆体的浓度渐渐增大。这一过程中还要控制好注浆过程的压力，以免对盾构产生较大的扰动。