大吨位履带吊车复合式基础施工技术研究

中铁三局集团建筑安装工程公司，山西 太原 030006

0 引言

近年来随着国家铁路的快速发展，列车通行量越来越大，原有站场已无法同时接收多辆列车停靠，站台数已无法满足要求。为解决该问题，全国各站对原车站进行扩建，同时还要保证站场的正常运营。下跨多条铁路营业线的人行天桥，由于下方铁路交通流量大，周围环境复杂，可选择的墩柱位置少，因而往往选择大跨度，同时，为确保铁路列车的正常运营，所允许的跨营业线施工时间短，通常采用整体吊装的方式。

钢桁架天桥跨度大，截面高，重量大，吊车自重包含吊装时吊车后配重大，对大吨位履带吊车作用活动区域的地基承载力要求较高，尤其需要注意沉降对铁路营业线的影响。钻孔灌注桩因其对各种土层的适应性强，无振害、低噪声、承载力强等优点，在建筑工程工程领域中得到广泛应用［1-3］。对于铁路营业线来说，用于大吨位履带吊车作业的桩筏基础大多为临时结构，吊装技术后需要拆除［4-5］。目前针对钻孔灌注桩截桩头的技术相对较多，但对于钻孔灌注桩桩筏基础的整体拆除的技术仍未多见，尤其是考虑到震动、噪音等对铁路营业线的不利影响。

因此，目亟需开展大吨位履带吊车复合式基础的施工技术研究，在确保履带吊车工作安全性的前提下，尽可能减小对大吨位履带吊车作用活动区域的地基沉降，确保施工的安全可靠，提高大吨位履带吊车复合式基础施工的效率和质量，达到施工速度快、造价低、环境影响小的目的。

1 工程概况

新建沪通铁路工程安亭西站位于上海市嘉定区，安亭北站对面，总建筑面积为 11909.2m2，其中站房建筑面积为 1992m2，站台雨棚建筑面积为 9917.2m2。新建站内天桥全长51.8m，宽9.45m（含天沟宽度10.55m），高度6.92m，两端分别落在站台四根混凝土柱上。天桥主体结构为钢桁架结构，由于其跨度大，截面高，重量大，且节点为焊接节点，又为既有线施工，项目现场安装难度极大。经研究决定，考虑天桥整体在地面拼装，利用大吨位吊车吊装，减少既有线施工窗口申请时间，底层楼承板在吊装前安装到位，进而使上部施工变既有线为非既有线，以大大减少对运行线路的影响。

1.1 吊车所需的地基承载力

本工程采用750t 履带吊车，其自重约1170t（吊车自重包括含吊装时吊车后配重300t），在此次大型设备吊装过程中，吊装构件重量为206.07t，吊装选用钩头和索具重量为20t。750t履带吊专用路基板规格为3m×6m×0.2m，每条履带需要4 块路基板（重约32t），对筏板总压力为1450t。

一般情况下当臂杆方向与履带方向平行且整车重心在外前后段时，认为支反力沿前半段履带均布。当吊装设备时整车中心在回转中心转盘内时（即前后平衡时）认为支反力沿整条履带均布，按经验及保守计算，整体起吊时按半条履带受力，则750 t 履带吊吊装吊装天桥时的地基承载力要求为：

1.2 吊装位置地基处理方案

表1 桩侧极限摩阻力标准值fs 与桩端极限端阻力标准值fp

吊装位置地基采用复合桩基础，分别采用（1）800mm 预应力管桩；（2）800mm 钻孔灌注桩；（3）100mm 厚C15 垫层、550mm 厚C30 筏板基础（配筋C25@200 双层双向），桁架拼装场地采用200mm 厚C25 筏板基础进行硬化。工程场地的土层分布及桩侧极限摩阻力标准值fs与桩端极限端阻力标准值fp如表1 所示。

经验算，采用该方案后的地基承载力满足吊装要求。

2 施工技术

吊车行走区域采用复合桩基础，利用站房原有27 根Φ800预应力管桩（桩长46m）和新增的58 根Φ800 钻孔灌注桩（长度41.5m），100mm 厚垫层，550mm 厚C30 筏板基础，双层双向布置Φ25@200 配筋，吊车行走区域需要在地面标识，方便后续施工。

吊车行走区域内桩基施工步骤如图1 所示：

图1 桩基施工步骤流程图

2.1 场地平整

平整场地（修建便道），为钻机摆放、混凝土运输、钢筋笼吊装、导管安装等工作提供场所。积极与设备管理单位进行沟通，对不明确部位进行人工挖探沟的方法进行确认地下管线位置，在设备单位管理确认情况下进行开挖探沟。

（1）根据相关材料来确定管线的具体范围和走向，需在探沟开挖四周设置安全警示标志。

（2）确定地下管线类型和深度后再进行探沟开挖，开挖深度大于 2m 时须设边坡（1：0.5），底部土质不良须设台阶。

（3）在开挖过程中，当接近管线区域时应减速并观察开挖区域其他管线情况。

（4）及时清理弃土，基槽边堆土高度应小于1m，堆放位置保持基槽外 1m 以外。

（5）开挖过程中严禁使用尖锐的工具。

（6）管线位置探明后，留置影像资料，做好明显标记后进行回填。

2.2 测量放样

布设测量控制网和水准点后进行施工放样测量。平整场地后再准确放样桩位，放样完成后须对桩位进行校核，复核无误报监理负责人检查验收且依照相关规定报测量中心复核合格后及时测量放线定桩位，并放出桩基的十字线（如图2）。吊车行走区域内最南侧钻孔桩机中心距离 5 道距离为 9.014m。

图2 现场护桩示意图

2.3 埋设护筒

护筒由钢板卷制而成，厚度4～6mm，内径比桩径大200～400mm，埋置深度依据具体情况而定，一般埋置深度2～4m，护筒顶须高过地面0.3m，护筒底和护筒壁须用粘土分层击实，倾斜控制在1%以内，保持护筒稳定不发生倾覆。

2.4 泥浆制备

泥浆制备按此要求控制：比重 1.1～1.3，粘度 18～22s，含砂率 4%～8%，胶体大于90%。通过不断补充泥浆来维持泥浆顶部高出地下水位1.5～2.0m。泥浆池设置在距离线路中心线 20米外，采用成品泥浆池。为了避免钻孔泥浆污染既有线路及既有设备管线。留存够调配的泥浆后，我方采用泥浆罐车外运，现造现拉，不在站台范围内积留泥浆。

①设置专员来合理配置泥浆及相关试验来确保其质量合格。

②现场设置专用钢制泥浆池 1 座，位置布置在站台外侧，利用泥浆泵及时将产生泥浆抽进泥浆池内，防止泥浆流淌，并及时清理池内泥渣。

2.5 钻机就位

用枕木来支撑钻机使之维持平稳并检查其各部分的稳固性，确保其正常工作时不发生位移。为了减小对营业线路影响，钻机位置应选在每根钻孔桩远离营业线一侧，并且钻机的行走轨道要与线路平行。钻机就位前将钻机停放位置平整夯实，并布置好缆风绳，防止钻机倾斜。

2.6 钻孔

全程减压钻进，初始应以较慢的速度钻进，当钻头全部钻入土层后可以较快的速度进行钻进。为符合钻机成孔质量标准应对泥浆性能指标和成孔质量进行检测（每钻进 3～5m），做好记录，在地层变化处需进行取样并相应调整泥浆［3］。

2.7 第一次清孔

应对成孔的深度、孔径、垂直度进行检测，若检测合格方可清孔（换浆、抽浆、掏渣）。换浆清孔法常用于正循环，循环直至达到成孔质量。

2.8 安装钢筋笼

按标准制作钢筋笼。视情况可整体入孔，亦可分节制作（各节的轴线需保持在同一直线上），双面焊缝长度应大于 5d，单面应大于10d，应快速焊接两节钢筋笼增加其连续性。

2.9 安全措施

（1）下放钢筋笼过程中，桩机站位在钻孔桩远离营业线一侧，并且平行于线路方向摆放。

（2）钢筋笼起吊前在钢筋笼上设置溜绳，安排两个人牵引，起吊下放过程中进行斜拉控制调整。

（3）列车经过站台施工范围时，钢筋笼下放施工需停止施工，直至列车完全驶出站台施工范围。

2.10 二次清孔

由于清孔间隙较长会使底部产生新的沉渣，所以需要第二次清孔，通过泥浆置换沉渣清孔。沉渣高度达到标准后（高度＜50mm）立即灌注。比重 1.1～1.3，粘度 16～18s，含砂率 4%～8%，胶体＞ 90%。

2.11 混凝土灌注

商品混凝土输送到施工场地后运用导管法进行灌注。将防水塞放入漏斗后灌注首批混凝土，确保混凝土充足后剪断铁丝用混凝土排净导管内泥浆。首次灌注需要短管在混凝土中至少2.0m，确保一切正常后继续灌注，通过测锤测探来计算短管需要上提高度并做好相关记录。为防止污染需要将孔内溢出的泥浆在沉淀池内进行处理。当混凝土液面标高达到设计要求后停灌拔管。

正循环钻钻机长度约 5m、宽度约 2.6m、地面至桅杆顶高度约 10.8m，采取增设 2 根缆风绳防止钻机向线路侧倾斜，防止桩机倾覆。

吊车行走区域内筏板基础施工流程如图3 所示。

图3 筏板基础施工流程图

3 结语

以安亭西站旅客天桥营业线工程建设为工程背景，提出采用复合式基础作为吊车行走区域的地基处理方案，通过在原有预应力管桩基础上通过新增钻孔灌注桩、混凝土垫层和筏板基础来提高地基承载力，以满足履带吊车整体吊装大跨度钢桁架天桥的施工要求。系统介绍了大吨位履带吊车复合式基础施工技术，并阐明了其施工流程及关键技术，可为同类工程施工提供参考和借鉴。