铁路下穿高铁超低空间下桩板结构施工技术研究

卢小强

摘要：本文通过沪通铁路下穿京沪高铁和沪宁城际高铁路基桩板结构施工，分析研究临近高铁桩板结构、以及超低空间下桩板结构全护筒钻孔桩施工效果和对高铁的影响，提出完善临近高铁桩板结构施工的技术方法和质量控制措施。

Abstract： In this paper， based on the construction of the pile-plate structure of Shanghai-Nantong Railway underpassing Beijing-Shanghai high-speed railway and Shanghai-Nanjing intercity high-speed railway， the construction effect of the pile-plate structure near the high-speed railway and the pile-plate structure under the low space is analyzed. The paper puts forward the technical methods and quality control measures for improving the construction of the adjacent high-speed railway pile-plate structure.

关键词：桩板结构；临近高铁施工；超低空间施工

Key words： pile-plate structure；adjacent high-speed railway construction；ultra-low space construction

中图分类号：U445.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0138-03

0 引言

桩板结构作为高速铁路、客运专线及时速200km/h客货共线铁路软土路基处理的一种结构形式，具有强度高、刚度大、稳定性好、承载能力强、施工工艺简单等优点。从前期的郑西客专到目前国内正在施工铁路客运专线和高铁几乎均有设计。但是路基桩板结构临近运营高铁的施工案例较少，本文通过沪通铁路下穿京沪高铁和沪宁城际高铁路基桩板结构施工，分析研究临近高铁桩板结构、以及超低空间（桥下净空高度7.7m）下桩板结构全护筒钻孔桩施工效果和对高铁的影响，提出完善临近高铁桩板结构施工的技术方法和质量控制措施。

1 工程概况

沪通铁路桩板结构路基结构形式下穿京沪高铁及沪宁城际铁路，下穿段中心里程为DK131+100.49（YDK131+077.44），上下行分孔下穿营业线，主要涉及6块板施工，在板梁靠近既有桥墩侧钻孔桩采用全护筒跟进防护，设计全护筒跟进防护钻孔桩共11根，钻孔桩直径80cm，全护筒跟进深度为40m。施工板梁距离营业线承台最小距离为2.2m，钻孔桩施工距离营业线桩基最小距离为4.9m。如图1、图2。

2 施工技术方案

2.1 施工机械改良

施工场地受限，在大型机械设备无法进场施工的情况下，单靠搓管机钻压钢护筒至40m深度难度较大；搓管机利用环抱摩擦力实现钢护筒的钻进，搓管机对钢护筒的环抱高度一般为1.0m左右，在桥下施工净空受限、不能使用吊装设备的情况下，常规搓管机使用移位较为困难；施工距离营业线桥墩近，必须最大限度减小对营业线桥梁基础的扰动，确保高铁营业线安全运营。

为解决上述技术问题，对搓管机进行了改良改造，具体方案是：按照全回转钻机的原理，设计开发了满足超低空间、低扰动特殊施工要求、安装和撤出方便、成本较低的HRD-2400液压全回转套管钻机，用于内径不大于89cm，壁厚2-3cm钢护筒的钻压。同时采用改良型冲击钻（施工高度为7m）进行护筒内冲击取土，配合全回转套管钻机顺利钻压钢护筒至设计深度。如图3、图4。

设备特点：①设备采用液压油缸夹紧，液压马达减速机全回转，液压油缸同步下压进钻，施工扰动小。②设备总体高度低于2.5米以下，可适用于低净空工作环境。③设备主体及夹紧回转机构采用可开启结构，用于在特殊情况下，可由一侧水平移出。④设备采用模块化设计，可在现场进行分块拆卸和装配，钻机配置2吨悬臂吊机用于拆装，便于现场运输及安装。⑤设备设有滚轮移动装置，可手动将四个滚轮顶出，通过砼施工平台或铺垫钢板移动至下一个工作面，滚轮可90度换向移动。⑥电气控制系统采用PLC程序控制，并配置遥控操作系统，以方便现场施工。

同时对施工钻机进行改造，使钻机施工高度不大于7米，适应桥下低净空施工条件，共改造正循环回转钻机2台，冲击钻1台，冲击钻底座上设置转盘，可实现360度转动，方便护筒吊装。

2.2 全回转套管钻机就位

液压全回转套管钻机采用装载机拖拉就位，通过千斤顶微调对中，对中就位后四角配重点与平台预埋钢板进行焊接固定，通过四角的压進油缸调整回转驱动部分水平，确保护筒跟进时垂直。

2.3 护筒加工

设计全护筒防护桩基护筒采用20mm厚钢板在厂家定制，护筒单节长度为3.0m，内径为85cm，护筒采用坡口焊接接长，第一节护筒下端加工成齿口形状，便于全护筒旋转下沉。

2.4 全护筒跟进

钢护筒采用冲击钻吊装就位（冲击钻改装后可360度旋转），套管钻机夹紧护筒，旋转下沉。

2.5 钢护筒连接

钢护筒采用坡口焊连接，采用两台二氧化碳气体保护焊机两侧同时对称进行，焊接完成后割除连接定位钢板。

2.6 辅助钻孔施工

待钢护筒旋转下沉困难时，采用冲击钻钻孔。

2.7 钢筋笼加工及安装

钢筋笼加工、安装同常规方法施工。

2.8 成桩检测

桩板结构全护筒跟进防护钻孔桩设计桩长均为40米，桩基采用超声波检测。桩基检测全部合格。

2.9 板梁结构施工

3 安全控制措施

3.1 既有桥墩防护

施工前对既有京沪高铁452#、453#、454#桥墩及沪宁城际184#、185#、186#桥墩四周采取防撞墩及钢管进行防护，防护高度为4.0m，防撞墩尺寸为50cm×50cm×100cm，周身刷黑黄条形油漆警示，钢管粘贴反光胶带，确保施工安全。

3.2 既有桥墩监控

既有桥墩监控观测工作由具有甲级测绘资质的第三方单位承担，成立专业的沉降观测小组，配合工务段实施观测。

①观测频度。在下穿的桩板结构钻孔桩施工期间，每2个小时观测一次，得出“时间-沉降量”关系曲线图；承载板施工期间按规定的频次检测。②观测记录和资料整理。据观测结果整理绘制“时间-沉降量”关系曲线图，分析监测对象的变形及其发展趋势，判断既有铁路桥墩的稳定性，并将沉降观测资料提供给建设及运管等相关单位，作为监测对象变形评估的依据。③控制标准。上跨的铁路变形标准要满足上海铁路局运营线管理有关规程的要求，观测变形标准以轨面观测数据为主。

经现场第三方监控数据统计，在全护筒跟进防护钻孔桩施工期间，邻近桥墩的最大垂直位移为-0.37mm，最大水平位移为-0.42mm，均在预警值1mm范围之内，满足规范和设计要求。

3.3 既有桥梁梁底限高防护

对所有施工机械根据下穿铁路桥下最小净空进行限高，即所有进入桥下施工机械通过选型及改良后高度不超过7m（吊车在既有线30m范围以外施工）。严格按铁路总公司和上海铁路局营业线施工相关管理办法实施防护管理和施工。

3.4 邻近营业线施工安全防护

根据铁路总公司和上海铁路局临近营业线相关管理办法进行安全防护，施工过程安全受控。

4 结论

板桩结构路基下穿高铁营业线施工，钻孔桩与承载板施工工艺成熟，下穿高铁桩板少数钻孔桩距离高铁营业线桥梁桥墩较近，设计采用全护筒跟进防护成孔，板桩结构路基设计对既有桥墩的影响小，工后沉降小、整体刚度大的优点，最大限度的减小新建线路对高铁营业线桥墩偏压位移的影响，确保营业线安全运营，得到建设单位和路局管理单位的认可和好评。通过施工实例证明由于下穿段施工净高受限，采用改造的冲击钻配合全回转钻机施工，既保证高铁桥梁安全不受施工影响，又按设计要求完成桩板施工且质量符合设计要求，同时对同类工程具有切实的指导意义。

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