【摘要】由于預(yù)應(yīng)力管樁在鐵路既有線旁施工的特殊性，以南寧鐵路樞紐既有線旁管樁工程施工為例，為確保工程質(zhì)量和既有線設(shè)備與行車(chē)安全，通過(guò)方案比選，并根據(jù)管樁施工工藝，結(jié)合鐵路既有線施工的要求，提出了在既有線旁管樁施工的質(zhì)量、安全控制要點(diǎn)。
1、前言
預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在鐵路工程（特別是高速鐵路）路基地基處理的應(yīng)用日趨廣泛。但管樁的壓樁設(shè)備高大，且自重和配重都很大，在鐵路既有線旁施工時(shí)，應(yīng)科學(xué)地選擇管樁的施工方法，并對(duì)管樁的施工工藝、安全質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以確保既有線的設(shè)備和行車(chē)安全。下面將結(jié)合南寧鐵路樞紐工程預(yù)應(yīng)力管樁工程的實(shí)例，試析在鐵路既有線旁采用靜壓法施工預(yù)應(yīng)力管樁的控制要點(diǎn)。
2、工程概況
南寧鐵路樞紐工程?hào)|站至南寧站區(qū)間設(shè)計(jì)行車(chē)速度為160km/h。區(qū)間內(nèi)D1K783+230～D1K783+350段的線路與既有湘桂線疊交并行，新線開(kāi)通使用前，湘桂線仍然使用。該段原設(shè)計(jì)的路基地基處理為高壓旋噴樁加固，但由于地基表層主要分布主要由粉質(zhì)黏土、碎磚塊、碎石及少量垃圾等雜物組成松散狀，0～7m厚的雜填土以及屬于人工填筑土，厚0～8m的粉質(zhì)黏土；以下為軟塑狀，厚0～5m松軟土和硬塑狀，厚0～10m粉質(zhì)黏土；下伏基巖為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層夾少量薄層煤、粉砂巖。通過(guò)試樁施工，不能有效成樁。經(jīng)變更，改為預(yù)應(yīng)力管樁加固。
預(yù)應(yīng)力管樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)10～12m，樁間距2.0m，采用矩形布置。管樁樁頂距離設(shè)計(jì)路肩高程不小于2.5m，要求管樁打入基巖的深度不小于4m。設(shè)計(jì)要求的單樁豎向容許承載力不小于600KN。管樁樁頂設(shè)置1.4×1.4×0.3m（厚）的鋼筋混凝土樁帽，樁帽采用C40混凝土現(xiàn)澆。預(yù)應(yīng)力管樁技術(shù)要求：采用PHC-A400（95）-a型，樁外徑φ400mm，壁厚95mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80。
3過(guò)程控制
?。?）配樁：本工程根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，不超過(guò)2節(jié)樁組合，施工時(shí)按照"長(zhǎng)樁管在下，短樁管在上"的順序進(jìn)行施工。配樁后管樁總長(zhǎng)度宜大不宜小。
?。?）吊取樁：利用樁機(jī)拖拉取樁時(shí)，應(yīng)對(duì)樁的拖地端采用廢舊輪胎等彈性材料襯墊加以保護(hù)。
（3）壓樁：樁機(jī)應(yīng)保持水平，當(dāng)首節(jié)樁插入地基0.5～1.0m時(shí)，垂直度偏差控制在0.5%以?xún)?nèi)。壓樁速度在本工程中根據(jù)試樁結(jié)果和確保施工安全質(zhì)量的需要，有所限制，一般控制在2m/min左右為宜，當(dāng)壓樁垂直行程為1.2m時(shí)，即入樁深度為1.2m，松開(kāi)箍樁器使之上移，再箍樁進(jìn)行壓入。壓樁過(guò)程中，要經(jīng)常通過(guò)兩臺(tái)經(jīng)緯儀在不同方向觀測(cè)樁身的垂直度，并及時(shí)加以校正。同時(shí)對(duì)樁身混凝土的完整性要經(jīng)常觀察。壓樁要連續(xù)一次性將樁沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，盡量縮短中間停頓時(shí)間，應(yīng)避免在接近持力層時(shí)接樁。當(dāng)樁下沉至接近標(biāo)高時(shí)，不可過(guò)早停壓，否則在補(bǔ)壓時(shí)常會(huì)發(fā)生停止下沉或難以下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的現(xiàn)象。若樁尖標(biāo)高未到達(dá)時(shí)，應(yīng)繼續(xù)壓樁。壓樁時(shí)，為了避免樁身爆裂，樁機(jī)必須要安裝有“壓樁自動(dòng)記錄儀”，以便對(duì)壓入深度和壓樁力進(jìn)行監(jiān)控。樁身允許抱壓力值應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：
PHC樁：Pmax≤0.45（fcn.k-σpc）A（5.3-1）
式中：
pmax---樁身允許抱壓力值（KN）
fcn.k---邊長(zhǎng)為150mm的樁身混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（Mpa）
σpc---樁身截面混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力（Mpa），按本工程采用樁型，取值為4.3Mpa
A---管樁樁身橫截面面積（mm2），按本工程采用樁型，取值為91030mm2
經(jīng)過(guò)計(jì)算，本工程的管樁樁身允許抱壓力不能大于3100KN。
?。?）接樁：接樁的焊條質(zhì)量必須要通過(guò)檢查驗(yàn)收。接樁采用焊接接樁法，下節(jié)樁樁頭須設(shè)導(dǎo)向箍以保證上下樁節(jié)找平接直，垂直偏差不宜大于2mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不得大于樁段長(zhǎng)的0.1%，不能用鐵錘敲打來(lái)糾偏。上下節(jié)樁之間的間隙應(yīng)用鐵片全部填實(shí)焊牢，然后采用二氧化碳保護(hù)焊沿圓周對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊六處，待上下樁節(jié)固定后再拆除導(dǎo)向箍，繼而分層對(duì)稱(chēng)施焊。施焊時(shí)須做除銹處理，每個(gè)接頭的焊縫不得少于兩層，每層焊縫的接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，焊縫須飽滿(mǎn)，不得出現(xiàn)夾渣或氣孔等缺陷。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，施焊完畢須自然冷卻8分鐘后進(jìn)行接樁鐵件做防腐處理，但結(jié)合本工程試樁結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，8分鐘無(wú)法滿(mǎn)足自然冷卻要求，需控制在不小于15分鐘的自然冷卻后，方可繼續(xù)施作。樁尖的連接應(yīng)在管樁橫臥時(shí)焊接好，禁止將管樁吊起吊焊、點(diǎn)焊。
?。?）送樁：需要送樁時(shí)，送樁器與樁之間應(yīng)加設(shè)彈性襯墊，襯墊厚度應(yīng)均勻，且經(jīng)錘擊壓實(shí)后的厚度不宜小于120mm，在壓樁期間應(yīng)經(jīng)常檢查，并及時(shí)更換和補(bǔ)充。要檢查好管樁的垂直度和樁頭質(zhì)量。禁止用工程樁作送樁器送樁，壓、送樁要連續(xù)作業(yè)。
?。?）截樁：要使用鋸樁器截樁，嚴(yán)禁用鐵錘敲斷或用樁機(jī)行走壓斷。
?。?）終壓：終壓控制以壓樁力控制為主，樁長(zhǎng)控制為輔。管樁進(jìn)入持力層但不能達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和試樁結(jié)果按最終壓樁力進(jìn)行控制。對(duì)發(fā)生“假極限”、“吸入”上浮、下沉現(xiàn)象和射水沉樁必須進(jìn)行復(fù)壓。終壓控制標(biāo)準(zhǔn)為終孔前復(fù)壓三次，累計(jì)沉降小于20mm，且最后一次沉降小于5mm。
在壓樁過(guò)程中應(yīng)由專(zhuān)職記錄員做好施工記錄，準(zhǔn)確記錄沉樁過(guò)程中的各種情況和變化，詳細(xì)記錄沉樁的壓力讀數(shù)、壓樁時(shí)間和樁位編號(hào)及樁的質(zhì)量情況等。
4、安全控制要點(diǎn)
4.1管線遷改
本工程就位于鐵路既有線旁，且在市區(qū)內(nèi)，空中、地下管線眾多，而且靜壓樁機(jī)體型高大，稍不注意，就會(huì)弄斷管線，從而影響既有線設(shè)備和行車(chē)安全以及影響市區(qū)的用水、用電、通訊等的正常使用。因而施工前必須做好地上、地下的管線遷改工作。
4.2場(chǎng)地平整和預(yù)壓
根據(jù)靜壓樁機(jī)性能及接地壓力的要求，施工場(chǎng)地的地基承載力應(yīng)不小于120kpa，且不小于樁機(jī)接地壓強(qiáng)的1.2倍。因此，施工場(chǎng)地平整后，要經(jīng)過(guò)壓路機(jī)碾壓，達(dá)到承載力要求后，方能使樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)安裝使用。樁機(jī)要在遠(yuǎn)離鐵路既有線一側(cè)安裝，安裝完成經(jīng)過(guò)試機(jī)檢查、性能檢驗(yàn)合格后方可移機(jī)至既有線一側(cè)施工。當(dāng)場(chǎng)地局部不能滿(mǎn)足承載力要求時(shí)，特別在既有線路基坡腳處，則要采取有效措施，保證樁機(jī)的行走穩(wěn)定及安全，避免樁機(jī)傾斜、傾覆，而影響既有線安全。
4.3監(jiān)控觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置
為了確保鐵路既有線路基及軌道的穩(wěn)定，需要在靠近管樁施工場(chǎng)地一側(cè)的既有線路肩及路堤邊坡上各設(shè)置一排監(jiān)控觀測(cè)點(diǎn)，以隨時(shí)觀測(cè)路基軌道的穩(wěn)定性。觀測(cè)點(diǎn)按水泥砂漿包木樁或鋼筋的方法，在路肩及路堤邊坡上沿線路方向每10m一個(gè)設(shè)置。樁機(jī)在靠既有線一側(cè)第1～3排樁壓樁時(shí)，每天2小時(shí)一次通過(guò)全站儀檢查觀測(cè)點(diǎn)的水平及位移情況，與此同時(shí)，要有專(zhuān)人檢查既有線軌道的方向、水平、高低和軌距的變化情況，并做好記錄；在第4排樁及以外施工時(shí)，要每天對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行2次監(jiān)控檢查，并做好記錄。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，則要停止壓樁作業(yè)，立即查找原因，并對(duì)既有線路基采取加固措施。
4.4壓樁順序安排
壓樁順序的安排也是影響既有線設(shè)備行車(chē)安全的重要因素之一。壓樁順序必須從靠近既有線一側(cè)往遠(yuǎn)離既有線的方向施工，如果自外向里，中間土體被擠密，沉樁困難，另外會(huì)由于沉樁的擠土效應(yīng)，進(jìn)而影響既有線路基的穩(wěn)定。
4.5吊取樁控制
管樁進(jìn)場(chǎng)后，嚴(yán)禁堆放在靠近既有線一側(cè)。樁機(jī)取樁時(shí)，要從外往里吊取，避免對(duì)既有線行車(chē)安全有影響。并采用兩支點(diǎn)法（即兩吊點(diǎn)位置距離樁端為0.21l，吊索與樁段水平夾角不得小于45°）吊裝管樁。
4.6減少壓樁擠土效應(yīng)對(duì)鐵路既有線路基的影響
為了有效的減少壓樁產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對(duì)鐵路既有線路基穩(wěn)定的影響，采取以下兩種措施施工：
措施一：開(kāi)挖防擠溝。當(dāng)管樁的布置離既有線路基邊坡腳有一定距離，滿(mǎn)足防擠溝的寬度要求時(shí)，壓樁施工前，可在路基坡腳處開(kāi)挖防擠溝來(lái)減少壓樁的擠土效應(yīng)。防擠溝的設(shè)置為寬1.0m～1.5m，深1.5m～2.0m。如果防擠溝靠既有線一側(cè)離邊坡腳的距離不足1.5m時(shí)，應(yīng)在該側(cè)打入至少3m長(zhǎng)的木樁或鋼軌樁加固，木樁或鋼軌樁的埋深距防擠溝底不得少于1.5m，樁間距為1.5m～2.0m。
措施二：引孔壓樁。當(dāng)受既有線路基原有的密實(shí)度和含水飽和度影響，不能開(kāi)挖防擠溝，而最靠近既有線的管樁位置讓樁機(jī)的作業(yè)范圍能滿(mǎn)足既有線安全距離時(shí)，為了減少擠土對(duì)既有線路基的影響，可采用預(yù)先引孔，后壓樁的方法施工。引孔采用干鉆法作業(yè)，引孔的垂直度不能大于管樁的控制垂直度，引孔鉆具的直徑應(yīng)比管樁直徑小50mm，引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，間隔時(shí)間不宜超過(guò)12h，如既有線路基填筑質(zhì)量較差時(shí)，不宜超過(guò)3h。
4.7臨近既有線施工的其他注意事項(xiàng)
管樁施工在臨近既有線進(jìn)行，必須嚴(yán)格執(zhí)行鐵道部《鐵路營(yíng)業(yè)線施工及安全管理辦法》（鐵辦[2008】190號(hào)）的規(guī)定。據(jù)此，需要強(qiáng)調(diào)以下注意事項(xiàng)：
?。?）施工前要與鐵路各設(shè)備管理單位簽訂的安全協(xié)議和劃定的界限施工，嚴(yán)禁私自擴(kuò)大施工范圍。根據(jù)安全協(xié)議，設(shè)備管理單位派出的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人員每天到場(chǎng)后，方可進(jìn)行施工。
?。?）施工前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行既有線施工安全知識(shí)學(xué)習(xí)和安全教育，并做好相關(guān)記錄，并對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行考核，考試合格后方可進(jìn)行既有線施工。
?。?）施工期間，要設(shè)置經(jīng)路局有關(guān)單位培訓(xùn)考試合格、責(zé)任心強(qiáng)的駐站聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)人員。未有防護(hù)前提下嚴(yán)禁施工。
?。?）施工現(xiàn)場(chǎng)與既有線間要設(shè)置防護(hù)隔離欄。
5、結(jié)語(yǔ)
1.南寧鐵路樞紐D1K783+230～D1K783+350預(yù)應(yīng)力管樁工程通過(guò)對(duì)方案比選、施工工藝控制、質(zhì)量安全控制的嚴(yán)格要求，其樁頂標(biāo)高、平面位置、樁身完整性檢測(cè)及單樁承載力均達(dá)到了質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)未發(fā)生一起既有線設(shè)備和行車(chē)的安全事故。
采用低應(yīng)變法隨機(jī)抽取50根樁進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)管樁實(shí)測(cè)反射波的時(shí)域信號(hào)特征，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工情況綜合分析，受檢的管樁樁身完整，均為Ⅰ類(lèi)樁，為檢測(cè)樁總數(shù)的100%，實(shí)測(cè)混凝土波速在4250m/s～4720m/s。
2.預(yù)應(yīng)力管樁因在鐵路既有線旁施工的特殊性，有別于其他地段或房建基礎(chǔ)工程的管樁施工，其施工控制技術(shù)必須要與鐵路既有線施工監(jiān)控手段相結(jié)合，才能更好的確保管樁工程質(zhì)量、施工安全和鐵路既有線設(shè)備和行車(chē)安全。本工程對(duì)今后其他既有線旁施工預(yù)應(yīng)力管樁提供了一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。
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