CRTSⅡ型板式无砟轨道复合地基路桥过渡段综合施工技术

2011-12-31刘鹏龙思明蔡永昌

铁路技术创新 2011年3期

■ 刘鹏龙思明蔡永昌

1 工程概况

京石客运专线涿州东站路桥过渡段施工综合考虑后期CRTSⅡ型板式无砟轨道结构施工。为保证线路的平顺性，最大限度降低不均匀沉降，在路桥过渡段采用CFG桩复合地基加固、刚性筏板、桩帽、掺5％水泥级配碎石、架梁支撑垫块，以及采用永久性端刺、摩擦板和过渡板施工技术，保证CRTSⅡ型板式无砟轨道的结构特性。由于路基和桥梁工后沉降的降速率、沉降量存在很大差异，路桥过渡段会出现不均匀沉降。京石客运专线速度350 km/h，高速行车下的安全性、平稳性和舒适性极为重要，设计上对路桥过渡段采取分级加强刚度的方法，逐步将路基段工后沉降的降速率和沉降量向桥梁段过渡。京石客运专线涿州东站路桥过渡段为80 m，其纵断面见图1。

2 复合地基CFG桩加固

2.1 CFG桩施工工艺和施工方法

CFG桩施工工艺流程见图2。

（1）场地平整、施工放样。清除地面腐殖土将场地整平，整平标高为设计桩顶标高加50 cm；沟渠开挖后进行回填并平整碾压至设计高程，地表振动碾压Ev2≥45 MPa；完成地上、地下和空中管线的拆除或保护；全站仪定出主轴线后，采用50 m钢尺定出桩位。

（2）钻机就位、钻进、成孔。长螺旋钻机就位后，确保钻杆垂直对中。钻杆垂直度偏差不大于1％，桩位误差不大于5 cm。开钻应先慢后快，钻进粉土电流控制在100～130 A，黏土电流控制在140～180 A，粉砂层电流控制在150～160 A，电压为360～380 V。达到设计标高后进行孔底清土。

（3）泵料、成桩。按照“先泵料后拔管”的原则进行混合料灌注，每盘料搅拌时间控制在90～120 s，参考提拔速度为2～3 m/mi n，泵压控制在18～20 k Pa。成桩过程应连续，避免停机待料。灌注成桩完成后，桩顶盖土封顶予以保护。

（4）桩基检测。低应变桩身完整性检测在褥垫层施工前进行，单桩竖向抗压静载试验和单桩复合地基载荷试验在成桩28 d后、褥垫层施工完成进行，同等条件可在褥垫层施工前进行。

2.2 施工注意事项

针对京石客运专线的桩基偏位和桩顶断桩进行分析。

（1）桩基偏位和断桩原因。造成桩基偏位的主要原因不是测量放线，而是长螺旋钻机钻进时旋出土掩盖了放样点，清运时将定位的竹签或木桩破坏，或是钻进和灌注时地表土隆起致使放样点移动。造成断桩的主要原因：一是混合料初凝后弃土清除不及时，混凝土已达到一定强度；二是人工断桩头时方法不正确。

（2）桩基偏位和断桩预防措施。采用直径25 mm的钢筋棍在桩位处钉出一个10 cm深的孔，在孔内灌入石灰代替竹签或木桩。加强轴线桩保护，发生隆起时及时对桩位进行钢尺检查。混合料初凝后及时清土，并预留30 cm桩顶保护层。采用合理的断桩头方法，人工使用切割锯切割桩头四周，切割时尽量在同一平面，4人用钎子和锤子同时用力将其断掉。

3 刚性筏板、桩帽和褥垫层

3.1 刚性筏板施工及注意事项

在处理靠近桥头40 m的地基过渡时，C F G桩顶设0.2 m厚的碎石垫层（刚性筏板底褥垫层）和0.1 m厚的C20素混凝土垫层。垫层顶部设刚性筏板（C30钢筋混凝土板），板长40 m，板厚0.5 m，每20 m处设一道伸缩缝，缝宽3 cm，缝内设置深度0.2 m的沥青模板。刚性筏板现场浇筑，在混凝土强度未达到1.2 MPa时，表面不得行走，做好覆盖洒水养护。混凝土强度达到设计强度70％时，可进行上部5％级配碎石施工。

3.2 桩帽施工及注意事项

在距桥头40～80 m范围，CFG桩顶设置C25钢筋混凝土桩帽，桩帽长100 cm、宽100 cm、高30 cm。施工时注意桩顶剔平凿毛，混凝土浇筑前用水清洗干净。

3.3 褥垫层施工及注意事项

刚性筏板底部设置20 cm厚级配碎石垫层。桩帽间采用级配碎石回填压实，桩帽顶设置50 cm厚级配碎石垫层，内铺设双向100 k N/m高强度土工格栅。土工格栅铺设时，先铺设10 cm碎石垫层，碾压密实，铺设一层土工格栅，格栅搭接10～15 c m，每米用U形钉8根，均匀距离固定，保证土工格栅平顺；再铺设20 cm碎石垫层，碾压密实，铺设一层土工格栅，其上填筑碎石，碾压密实。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面桩间土含水量较少时，可采用动力夯实。

4 掺5％水泥级配碎石

掺5％水泥级配碎石（或级配碎石掺5％水泥）填筑长度：L=a+（H-0.4）×n。涿州东站路桥过渡段参数选择：a=57.5 m，n=2.0 m，H（7.0 m）为路堤填土高度，则L=70.7 m。填筑采用倒梯形，其坡度为1∶2，分层填筑，5％水泥是质量比，压实标准应满足K30≥150 M P a/m、Evd≥50 M P a、Ev2≥80 M P a和空隙率n≤28％。桥台与过渡段间设置空心砖隔离层和混凝土垫块（架桥机支撑垫块），拌制好掺5％水泥级配碎石必须在2 h内使用，压实好后要进行洒水覆盖养护。

5 端刺、摩擦板和过渡板

端刺及摩擦板长度设置原则大于40 m，且表面为无覆盖土的桥梁结构。过渡段设置的摩擦板长50 m，端刺、摩擦板宽9 m。摩擦板底部和端刺在掺5％水泥级配碎石施工完成后进行反开挖施工。摩擦板与端刺采用预埋钢筋固结，混凝土强度等级C30。过渡板长5.0 m，下面的挤塑板厚为1.5、3、5 cm，垫层应分台阶施工，以保证挤塑板表面平整一致。过渡板混凝土与端刺同时浇筑。摩擦板的侧向挡块预埋筋的预埋位置应与桥梁上的位置相对应，当排水管与摩擦板钢筋或其他结构发生冲突时，可根据实际情况合理调整排水管位置，确保与路基防排水系统相接。如果过渡板下的挤塑板与梁上底座板尺寸不同，应提前通知供应商单独加工，以免影响施工进度。

6 沉降评估和效果检测、分析

（1）沉降评估。在路桥过渡段距桥头5、15、35 m处分别设置沉降监测点，横向结构物每侧设置监测点。根据路基填筑完成或堆载预压（不少于3个月）的实际观测数据进行多种曲线回归分析，确定沉降变形趋势。常用评估方法有规范双曲线、修正双曲线、固结度对数配合法（三点法）、指数曲线法、遗传算法双曲线法、Ve r hu l s t法、Asaoka法、灰色系统GM（1，1）算法等。无砟轨道路基过渡段工后沉降值不应大于15 mm，过渡段与结构物间的预测差异沉降不应大于5 mm，预测沉降引起沿线路方向的折角不应大于1/1 000。

（2）效果检测分析。2010年5—8月，采集了0#桥台、过渡段和普通基床表层上5个观测点的沉降观测数据，各项数据满足沉降评估要求，达到预期效果，为后期无砟轨道施工奠定了基础。涿州东站路桥过渡段沉降分析结果见表1。