靠近既有线处PHC管桩的施工技术

2011-03-18蒋雪芹

铁道建筑 2011年1期

蒋雪芹

(中铁十八局集团第五工程有限公司，天津 300459)

1 工程概况

津秦客运专线DK9+000—DK16+480采用路基形式，长7.48 km，本段路基为松软路基，设计采用PHC管桩加固地基，桩顶铺设碎石垫层和混凝土板。本段路基位于既有津山铁路的北侧，靠既有线最近一排管桩与既有津山铁路外轨距离为8～30 m。

该段地层从上至下依次为:杂填土、粉质黏土、粉土。地下水位埋深0.80～1.70 m，地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境破坏等级为H1。

地基加固采用PHC(预应力高强混凝土)管桩，混凝土强度等级C80，桩径500 mm，壁厚100 mm。桩体构造及其配筋、桩体强度等满足设计要求。预制管桩依据《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210—2001)及《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设［2005］157号)，选用抗腐蚀的水泥及掺合料。

设计桩间距为2.0～2.5 m，管桩加固处理范围为边坡护坡基础以内基底范围。

拟采用ZYJ600B型液压静力压桩机压桩。管桩要求单桩竖向承载力标准值为700～1 200 kN，桩长18～35m，管桩施工采用静压法，沉桩控制以贯入度为主，桩长为辅。

2 施工设备及工序

采用ZYJ600B型液压静力压桩机，此液压静力压桩机技术性能:最大压桩力6 000 kN;总功率120 kW;额定工作油压23.9 MPa;压桩速度0.74～3.90 m/min;压桩行程1.8 m;适用圆桩截面φ600 mm以内，适用最小边桩距离680 mm，适用最小角桩距离1 200 mm，一次纵向行走距离3.6 m，一次横向行走距离0.8 m，回转角度8°，升降1.1 m;整机质量187 t;吊机起重量160 kN;整机外形尺寸13.5 m×7.4 m×3.14 m。

静压法施工程序:原地面处理→测量放样→桩机就位→管桩起吊就位→压入第一节管桩→管桩的接头处理→压入下一节管桩→桩机移位。

3 压桩准备

3.1 试桩

施工前广泛搜集该地区管桩施工经验，参考地质资料及复勘核查报告等有关资料，全面了解掌握地层情况，制定周全施工工艺和质量保障措施，以完善压桩施工工艺。每隔20～50 m在适当的位置进行试打，摸索桩体压入速度、压力、桩长控制等参数，并进行质量检测，了解桩体完整性、桩长及承载力等。试打桩一般情况下不少于3根。

经试桩成功后方可大面积实施。

3.2 地层应力释放孔施工

距离既有线较近大范围打设PHC管桩，会对既有线路基造成侧挤，严重时会造成既有线钢轨位移超标，影响既有线行车安全。为消除打设管桩对既有线路基的影响，当第一排管桩距离既有线20 m以内时，先设置应力释放孔后方可进行PHC管桩施工。

应力释放孔采用长螺旋机具取土，取土孔直径50 cm，取土孔布设在离既有线最近的管桩外1.0～2.0 m附近，平行既有线间距3.0～5.0 m一孔，孔深15.0 m左右。

4 压桩施工

4.1 压桩机构及方法

压桩时桩机就位系利用行走装置完成，它是由横向行走(短船行走)、纵向行走(长船行走)和回转机构组成，通过横向和纵向油缸的伸程和回程使桩机实现步骤式的横向和纵向行走。当横向两油缸一只伸程，另一只回程时，可使桩机实现小角度回转。

管桩用起重机吊运或用汽车运至桩机附近，再利用桩机自身设置的起重机，将管桩吊入夹持器中，夹持油缸将管桩从侧面夹紧，压桩油缸伸程，把管桩压入土层中。

压桩油缸伸长到一定长度后，夹持油缸回程松夹，压桩油缸回程，重复上述动作，可实现连续压桩操作，直至把管桩压入预定深度土层中;如管桩长度不够，可压至管桩顶离地面1.0 m左右，用焊接法将管桩接长。

4.2 压桩及接桩

压桩需连续进行，接桩时间不宜过长，接桩面需保持干净，上下桩中心线对齐，错位偏差不大于2 mm;节点矢高不大于1‰桩长。

当桩需要接长时，长桩在下部，接桩时注意新接桩节与原桩节的轴线一致，两施焊面上的泥土、油污、铁锈等要预先清刷干净。当下节桩的桩头距地面1.0 m左右时，即可进行焊接接桩。接桩时可在下节桩头上安装导向箍，以便将新接桩节引导就位。

进行焊接时，由2名焊工同时进行，以保证焊接桩成为直线。

上节桩找正方向后，对称点焊4～6点加以固定，然后拆除导向箍。管桩焊接施工由有经验的焊工按照技术规程的要求进行;施焊第1层时，适当加大电流，加大熔深，焊缝要连续、饱满。焊完第1层后及时清理焊渣，再焊第2层，焊缝接头错开。焊接完成后，让其自然冷却时间不少于10 min，然后涂刷防腐材料，严禁焊接完成后立即压桩。

端板焊接牢固、平齐、不得歪斜，符合有关规范要求。

由于地层原因导致桩施工不到位而需要截桩时，采用锯桩机进行截桩。

静压法压桩施工时，最大压桩力不大于桩身结构竖向承载力设计值的1.35倍或根据试桩的确定值执行。采用抱桩法施工时严格控制最大抱压力，防止对桩造成破坏。

在遇到下列情况之一时，暂停压桩，并及时与设计、监理等有关人员研究处理:压桩力突变;沉桩入土深度与设计要求差异较大;桩头混凝土剥落、破碎，或桩身混凝土出现裂缝(破碎);桩身突然倾斜、跑位;地面明显隆起，邻桩上浮或位移过大;压桩不到位;对既有线有影响。

4.3 终止压桩条件

压桩时控制好终止条件，对纯摩擦桩，终压时间以设计桩长为控制条件，对长度大于21 m的端承摩擦型静压桩，以设计桩长控制为主，终压力值作为对照;对长度18～21 m的静压桩，以终压力达满载值为终压控制条件。

4.4 压桩顺序

距离既有线较远路段(最外一排管桩距既有线大于20 m)，施工时由路基中心线向外隔桩跳打，沿线路纵向隔桩跳打。第二次进行隔桩跳打时需在相邻桩打入后一定时间，孔隙水压力消散到一定程度后进行，避免发生地面隆起、挤桩等现象。

对于一侧靠近既有结构物(桥台、涵洞)的场地，从毗邻结构物的一侧开始施工，并用静压法，以避免对既有结构物产生影响。打入桩后避免在加固区附近进行挖坑等作业，以避免发生桩体倾斜。

沉桩以压桩力(或贯入度)及设计桩长控制。每隔20 m打一根桩顶高程控制桩，尽量使桩顶位于同一高程。

管桩压至设计高程后，移机进行下一根管桩施工。压至高程后的管桩顶部用混凝土板覆盖，防止杂物落入管桩孔内。

4.5 桩的承载力

静力压桩单桩竖向承载力，可通过桩的终止压力值大致判断，但因土质的不同而异。桩的终止压力不等于单桩的极限承载力 fs，要通过静载对比试验确定一个系数，然后再利用系数和终止压力，求出单桩竖向承载力标准值 fk，即 fk=kfs。

如判断的终止压力值不能满足设计要求，报监理和设计人员批准后采取送桩加深处理或补桩，以保证桩基的施工质量。

5 质量控制

桩体施工严格按《先张法预应力混凝土管桩》(DBJT29-4X—2002)、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》(T212—2005)、《客运专线铁路路基工程质量验收暂行规定》(铁建设［2005］160号)进行，保证桩体施工质量和地基加固效果达到设计要求。

配桩:根据地质资料对每根桩进行配桩，同时在每根桩施工前，对第一根桩适当地配长些，以便满足设计要求。

工程施打完毕后，按设计要求及施工规范进行垂直荷载试验。

施工过程中桩身质量检查可采用直观法检查，并采用低应变反射波法对桩身质量进行抽查，检测桩数不少于总桩数的20%。对于两节以上的管桩，单桩承载力和桩身完整性检测包括高应变法检测，检测桩数不少于总桩数的2%。

采用静载试验进行单桩竖向抗压承载力验收检测，单桩的极限承载力值不小于设计值，抽检数不小于总桩数的2%。采用堆载法进行复合地基承载力检验，不小于设计值，抽检1%。沉桩质量符合表1规定，桩的承载力满足设计要求。

对检测发现桩体存在歪斜或断桩、桩尖不到设计要求位置、承载力不足等问题，加倍扩大抽检数量，断桩、歪桩或承载力达不到要求时进行补桩或返工处理。

6 既有线路基观测

6.1 观测桩设置

观测桩设置在既有线路基护栏外侧，用于观测管桩施工过程中既有线路基水平位移变化情况;观测桩的设置间距，必须小于临近既有线第一排管桩位至既有线路的距离(纵向超过管桩施工区段前后各100 m);观测桩埋深2.0 m以上。

6.2 观测频次

施工期间观测频次一般情况下2 h一次，打桩地段或有异常时观测频率提高到1 h一次;管桩施打完后观测频次1 d观测不少于二次，持续观测时间不少于3 d。

6.3 观测控制标准

在既有线不限速的情况下，路基平移最大变化量＞2 mm/d或累计水平变化＞10 mm时停止施工，与监理单位和设备管理单位(铁路工务段)共同分析原因，制定补强措施后方可复工，并加强观测。在既有线限速的情况下，路基水平最大变化量＞8 mm/d或累计水平变化＞20 mm时停止施工，与监理单位和设备管理单位(铁路工务段)共同分析原因，制定补强措施后方可复工，并加强观测。