临近既有铁路桥梁桩基施工技术

庄多欤

（中国铁建港航局集团有限公司第一工程分公司，广州511442）

1 工程概况

本工程桥梁上跨焦柳铁路的交叉位置位于水运村（K46+368）～济源（K48+785）区间，铁路上下行双线电气化，60 轨、钢筋混凝土Ⅱ型枕，上下行线均为无缝线路。铁路下行线既有路基宽约22m，道碴厚度约为0.8m，路基高度为3.3m。铁路上行线既有路基宽约21m，道碴厚度约为0.7m，路基高度为3.1m。

本工程第11 号墩、第13 号墩在铁路路基坡脚外侧，第12号墩在焦柳线上下行之间，共有直径为2m 的桩基12 根，单根桩长56m。第11 号桥墩、第12 号桥墩中心距离铁路下行线中心最小距离分别为15.5m、12.7m，第12 号桥墩、第13 号桥墩中心距离铁路上行线中心最小距离分别为20.3m、14.3m，为临近铁路营业线施工。

跨焦柳铁路处桥位平面布置见图1。

2 施工方法与设备

2.1 施工方法选择

图1 跨焦柳铁路处桥位平面布置图

施工前结合现场临近既有铁路地形、地貌及工程地质等情况，对各种成孔方法进行比选。本工程桩基为摩擦桩，桥位处地质情况由粉质黏土、卵石土、粗砂、黏土等组成，

为尽量避免桩基施工对现有运营铁路的影响，采用旋挖钻机成孔水下灌注法成桩施工。旋挖钻机成孔施工具有速度快、施工时振动小、对周边土体扰动小、施工精度高等特点，可大大降低施工对既有运营铁路的影响。

2.2 主要施工设备

桩基成孔设备采用XR-280 旋挖钻机，旋挖钻机主要性能参数见表1。

2.3 施工工艺流程

具体施工工艺流程为：施工准备（材料、设备、机具准备，超前孔钻探，临近铁路安全防护等）→开挖泥浆池、制备泥浆→桩机就位、调试→钻孔（进行桩孔垂直度监控）→成孔→第一次清孔→移机→检孔器检孔→钢筋笼制作及下放→导管安装及下放（进行导管水密性试验）→第二次清孔→浇筑水下混凝土→桩头处理、桩基检测。

表1 旋挖钻机主要性能参数表

3 关键施工技术

3.1 施工准备

对邻近营业线施工，严格按照“先防护后施工”的原则指导施工，禁止在未设置防护下施工。

施工前与相关管理单位一同调查现场既有铁路线的电力、通信、信号电缆及其他管线的埋设位置，将影响施工的管线迁移到作业范围以外，无法迁改的则采取有效保护措施。

3.2 埋设钢护筒

由测量人员提前进行桩基定位，根据定位点拉十字线钉放4 个控制桩，以4 个控制桩为基准埋设钢护筒。旋挖钻机在埋设钢护筒时，由人工进行辅助配合，利用旋挖钻机的钻斗挤压作用对护筒做相应调整。

护筒内径比桩径大20cm，护筒顶面高出施工地面30cm，在护筒四周回填黏土并分层夯实。临近既有线钻孔时，为避免坍孔等事故发生影响营业线安全，孔口护筒应适当加深，建议一般应≥5m[1]。

3.3 泥浆制备

泥浆池设置在远离路基的位置，结合现场情况，相邻桥墩桩基共用1 个泥浆池，均布置在跨中位置（12 号墩泥浆池设置在焦柳线上下行之间，开挖前需探明地下管线）。开钻前先在孔内注入泥浆，选用膨润土、纯碱等配制优质泥浆。

旋挖钻机钻头钻进时，需要多次上下提钻往复操作，如果对护壁泥浆管理不善，就可能发生坍孔事故，因此，对护壁泥浆的管理是旋挖钻机成孔的关键。泥浆的配合比应根据地基土情况、钻机和工程条件确定，一般8kg 膨润土可加水100L，对于黏性土层，膨润土含量可降低到3%～5%，对于一般地层，泥浆的相对密度可取1.12～1.16，黏度可取24～28Pa·s[2]。

3.4 钻孔

旋挖钻机自重大，要保证场地平整并具有一定的硬度以免钻机沉陷或倾斜。因施工时钻机高23.1m，为避免桩基施工过程中施工机械危及铁路营业线的行车安全，在钻机周围设置地锚，并用缆风绳固定，将钻机朝既有线方向反拉，确保钻机不向既有线方向倾覆，缆风绳设置在钻桅中部偏上滑轮的位置。

开钻时宜低挡慢速钻进，钻至护筒以下1m 后再以正常速度钻进。钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，在地层变化处均应捞取渣样，判断地质类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，同时，需经常检查泥浆的各项指标及孔位偏差。

当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计及规范要求后，方可进行孔底清理和浇筑水下混凝土的准备工作。本工程为摩擦桩，浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度需≤300mm，且严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

因旋挖钻成孔速度快，孔壁的泥皮比较薄，稳定性较差，因此，需尽量缩短成孔至浇筑混凝土之间各工序的时间，避免发生坍孔现象[3]。

施工时现场设置专职防护人员，线路来车时机械停止作业，待车辆驶过施工地点后再进行施工。

3.5 钢筋笼制作、安装

钢筋笼采用分节制作，节长根据现场实际情况和钢筋笼设计总长度而定，同时考虑邻近铁路封闭网距离等影响因素。11 号墩桩基钢筋笼单节长度应≤10m（因11 号墩距离铁路下行线封闭网为10.5m）；12 号墩桩基钢筋笼单节长度应≤7m（因12 号墩距离铁路下行线封闭网为7.7m）；13 号墩桩基钢筋笼单节长度应≤9m（因13 号墩距离铁路上行线封闭网为9.3m）。

钢筋笼主筋采用机械连接，其他为接焊或绑扎。钢筋笼加工、连接、焊接、安装严格按照规范要求进行。单节钢筋笼采用吊车、加设拉绳人工辅助吊装。吊装时，对准孔位、稳住吊车缓速轻放，不得左右旋转、摇晃，严禁高起猛落、碰撞及强行下放，保证钢筋笼竖直、稳定。吊装就位后，用活插环固定在设计标高位置，并设置防上浮装置，防止灌注混凝土时钢筋笼上浮。采用扶正器，确保钢筋笼中心与钻孔同心。

在铁路两侧吊装时，顺铁路纵向起吊钢筋笼，人工拉绳向铁路外侧方向用力，防止掉落时侵入铁路限界。

3.6 水下混凝土浇筑

浇筑水下混凝土采用钢导管浇筑，导管内径为25～30cm，各节导管内径应大小一致，偏差≤±2mm，导管使用前进行水密承压和接头抗拉试验。

计算首批封底混凝土数量，配备相应大小的储料斗，并保持导管下口至孔底的距离在40cm 左右，首批混凝土应能把导管下口埋入混凝土≥1m 深。浇筑钢筋骨架底部1m 范围内时，应放慢速度，防止钢筋笼上浮。

在浇筑过程中观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除，导管的埋置深度控制在2～6m。因桩基较长，为确保桩顶质量，混凝土超灌至设计桩顶标高100cm 以上。

3.7 监控量测

施工时沿铁路两侧路肩及钢轨均匀布置标高量测点，每天量测并做好记录，发现异常情况及时上报。

4 结语

临近既有运营铁路进行桥梁桩基施工，对施工技术及安全维护要求高，采用旋挖钻机施工具有震动小、对周边土体扰动小等特点，可有效降低施工对既有运营铁路的影响。在临近既有线进行桥梁桩基施工时，需从桩基施工方法的选择、施工机械的选型、钻孔施工过程对既有线的防护措施等方面，优化施工方案，达到安全、优质、经济高效地完成桥梁桩基施工的目的。