市政桥梁下穿既有铁路运营线桩基施工技术

杨帆

（中铁二局第二工程有限公司，成都 610091）

1 引言

桩基础包含沉入土的桩和承台或承台梁，属于深基础的常见形式。通过桩的设置，将上部荷载向下传递，由深层稳定性较好的土层承受，或挤密现场软弱土层，改善地基土松软的状态，提高地基土的密实度，维持基础的稳定性。

2 工程概况

山东济南唐河路—安顺路打通工程（遵义路以南剩余路段中的涉铁段）包含下穿胶济、青连、青荣段（涉铁段，桩号K6+680～K6+980.73），瑞昌路—金沙二支路段（桩 号K0+620～K0+940）涉铁路基挡墙，主要建设内容为道路、桥梁、管线（含综合管廊）、河道、挡墙工程（瑞昌路至金沙二支路段西侧）以及附属工程，安顺路采用路基和桩板桥下穿既有胶济铁路、青盐铁路、青荣城际、胶济客专，采用桥梁形式跨越拓宽改建后的娄山河河道。受到青盐、青荣桥墩位置的限制，规划线位分为东西两幅，采用“S”形曲线下穿铁路。

3 下穿铁路桩基施工要点

1）胶济客专原地面距离桥梁底部最矮距离为15.77 m、青荣城际铁路原地面距离桥梁底部最矮距离为15.83 m，青盐铁路桥底原地面距离铁路桥底高为3.2 m、下穿胶济线处为框构涵，桥底净空为5.5 m。支护钻孔灌注桩最长12 m、桥梁桩基钻孔灌注桩长35 m，青盐铁路、胶济线两侧18 m 范围内使用反循环钻机（高度作业5.5 m）进行施工，18 m 范围外采用旋挖钻进行施工，旋挖钻作业高度16 m，施工前将原地面降低，所有机械设备作业高度低于桥梁净空高度，机械倾覆后不会与铁路桥墩触碰，地质原因极个别钻孔灌注桩需要冲击钻（作业高度5.5 m）施工[1]。

2）综合管廊及综合管线钻孔灌注桩钢筋笼最长12 m；桩板桥、人行桥、车行桥，钻孔灌注桩钢筋笼分节制作、吊装成型，总长度35.96 m。位于胶济线、青盐铁路10 m 范围内钢筋笼分为3.5 m/ 节，使用随车吊进行钢筋笼安装，挖掘机、叉车配合施工。钢筋笼长度3.5 m+钢筋笼接头0.5 m+随车吊滑轮及钢丝长度1 m+大梁0.3 m=5.3 m。吊装钢筋笼前将原地面降低至距桥底6 m，保证铁路桥安全。

胶济线、青盐铁路10 m 范围外钢筋笼分为每节6 m，使用随车吊进行钢筋笼安装，挖掘机、叉车配合施工。钢筋笼长度6 m+钢筋笼接头0.5 m+随车吊滑轮及钢丝长度1 m+大梁0.3 m=7.8 m，随车吊倾覆后不会触碰铁路桥。胶济线、青盐铁路14 m 范围外钢筋笼分为9 m/ 节，使用汽车吊车进行钢筋笼安装，挖掘机、叉车配合施工。汽车吊设置限位装置，保证起吊高度不超过12 m，钢筋笼长度9 m+钢筋笼接头0.5 m+汽车吊车滑轮及钢丝长度1.5 m+大梁顶部0.8 m=11.8 m，汽车吊倾覆后不会入侵铁路安全限界。

钻孔灌注桩浇筑混凝土，胶济线、青盐铁路12 m 范围内采用地泵或罐车自卸进行混凝土浇筑施工，胶济线、青盐铁路12 m 范围外采用10 m 高M 臂天泵或罐车自卸进行施工，天泵倾覆后不会入侵铁路安全限界，拟定钻孔灌注桩施工划分为邻近营业线B 类。

4 桩基施工

4.1 钻孔准备

1）清理桩基施工现场的杂物，清除淤泥或其他不利于桩基稳定性的土，用石屑或其他优质土填充平整。

2）按照比桩径大15～20 cm 的要求准备钢护筒，埋设到位后，用黏土回填护筒周边区域，以挤密的方式维持护筒的稳定性。

3）钢护筒高出地面30 cm，护筒中心与桩轴线保持一致。

4.2 成孔

1）钻机就位，调整钻机底盘直至保持水平状态，确保钻机钻进过程中维持稳定；钻头吊入护筒，精细调整钻进姿态，使锥尖对准设计中心，确认钻进姿态无误后，盖上封口板，卡上推钳。

2）钻进时，取适量黏土和水，向桩孔内投入；钻机空转，通过钻头的转动进行拌制，得到均匀性较好的泥浆；待泥浆的相对密度达到1.05～1.20 后，启动浆泵和转盘，开始进尺钻进；钻进初期以慢速的状态进行，导向部分完全进入土层后，根据设计速度全速钻进。

3）根据现场土质条件动态调节进尺量，加强对泥浆黏度、密度的检查，据此判断泥浆的性能。在砂性土及含砂率较高的地层钻进时，泥浆相对密度为1.20～1.45，低转速、大泵量钻进；在黏性土及含砂率较低的泥岩钻进时，泥浆相对密度控制在1.05～1.20，以中等钻速钻进。

4）钻进时定期捞取钻渣，加强对土层特性的观测，根据土层特性动态调整泥浆的稠度，并灵活调节钻进的转速。岩土层特性变化部位钻进控制难度较大，在此区域捞取渣样，根据渣样判断土层特性，记录数据[2]。

4.3 终孔及清孔

钻孔桩施工期间加强对土层特性的观察，发现土质与设计不符时，由设计人员、甲方深入现场进行商讨，判断是否可提高终孔标高。

成孔后安排质量检验，若无误则用换浆法进行第一次清孔。钻锥向上提起约20 cm，持续旋转，压入相对密度较低的泥浆，此部分浆液的注入用于置换钻孔内相对密度较大的泥浆和悬浮的钻渣，直至孔内泥浆的相对密度在1.2 以内为止。清孔过程中，孔内水头始终维持稳定，以防塌孔。

4.4 钢筋骨架的制作与安装

1）钢筋在现场加工成型，用于加工的原材料在规格、表观形态等方面均要达标。加工人员严格依据公路桥涵工程施工技术规范进行，保证加工后的钢筋尺寸准确、形态良好、无锈蚀。

2）根据设计图纸要求，在主筋布设到位后，按照2 m 的间距依次设置加劲筋，下方垫入枕木，枕木布设现场必须保持平整、坚实、稳定。待主筋、加劲筋均布设到位后，对钢筋做焊接处理，使成型的钢筋笼骨架尺寸合适、稳定可靠，而后按设计要求的间距烧焊箍筋。施工所用的焊条必须满足性能要求，焊接强度应达标[3]。

3）钢筋笼骨架由吊车吊放至桩孔内，考虑到钢筋骨架尺寸较大、操作难度高的特殊性，分阶段依次制作与安装，每下完一节后用方木或钢筒予以固定，随后用吊车继续吊驳下一节，相邻两节用电弧焊焊接，焊缝长度根据焊接方法灵活控制，即单面焊、双面焊分别不少于10 d、5 d（d 为钢筋直径）。

4.5 水下混凝土灌注

1）导管吊装前试拼，检验接口的严密程度，针对受损或密封性不足的情况及时安排换新；试拼后，检测桩孔的总长，根据测量结果确定适宜的导管拼装长度。

2）组织水密性试验，根据接头和导管壁是否漏水判断导管的密封性，确认无误后方可用于灌注水下混凝土。

3）吊装时严格控制导管的姿态，以井口中央位置较为合适，平缓向下吊放到位，在导管口加封带管的铁板。

4）混凝土施工前先安排试验，确定混凝土的配合比，据此精准称量原材料，做充分的拌和。混凝土的坍落度以18～22 cm为宜，在导管上端连接漏斗，漏斗下方设沙袋。漏斗箱内储存足量混凝土（满足首批灌注的材料用量要求），剪断用于吊沙袋的铁丝，解除约束后使混凝土下落，即将下落结束时加大第一次孔内混凝土数量，提供充足的混凝土以保证导管在灌注过程中的埋深具有合理性，快速落至孔底并裹覆导管。

5）混凝土灌注遵循连续性原则，根据混凝土灌注量适时提升导管，提升速度略慢于混凝土上升速度。导管底埋置在混凝土的深度以2～4 m 为宜，为顺畅向上提升导管，先将顶上漏斗挪开，以相对较慢的、匀速的方式提升导管，顶节拆除后接漏斗，以便继续完成剩余混凝土的灌注作业。导管在提升全过程中均要保持居中和垂直的状态，禁止发生倾斜，也不可与钢筋骨架碰撞。

6）取质量不低于4 kg 的锥形探测锤，用此装置探测井孔内混凝土面的位置。随混凝土灌注量的增加，待其距离桩顶上方不到5 m 时，停止导管的提升作业，灌注至设计标高后一次提起导管，此环节的提升必须遵循“慢提、反插”的原则，以免由于导管的提出而导致混凝土面受到影响（严重时有灌注中断现象）。

4.6 凿桩头

桩头的凿除采取机械设备和人工相配合的方法：首先，用风炮凿至桩顶标高20 cm 的位置；随后，由人工用小锤处理剩余的部分，提高凿除的精细度，直至到达桩顶标高位置为止；凿除时加强防护，凿除后桩顶保持完整，留出适量接头钢筋。

4.7 桩板桥主体施工

1）测量放样：以设计图纸要求为准，在承台顶面测放墩台中线和边线，标出主筋的布设位置。测量放样后安排复核，确保无误。

2）施作垫层：清理基底表面的淤泥及其他不利于垫层施工的杂物；按厚度要求施作垫层，采取防水措施和排水措施。施工现场存在干燥非黏性土时，适当洒水润湿，但避免表面产生积水。

3）混凝土准备：经试验后确定合适的配合比，选取质量达标的原材料，混凝土拌和时严格依据配合比控制原材料的用量；制作试块，作为质量控制的依据，同一配合比的混凝土每200 m3取样一次，连续浇筑量达到1 000 m3以上时也需安排一次，必要时增加取样频率。

4）铺设混凝土：混凝土拌和后若无质量问题，随即将其用于铺设，成型垫层的厚度不少于100 mm。铺设时，在灰土垫层上打设小木桩，拉水平标高线，作为平整度控制的辅助装置。大面积垫层施工时，根据施工总量划分为多个区段，依次有序施工，逐个区段采取质量控制措施。

5）振捣：为提高垫层混凝土的密实度，采取振捣措施，设备为平板振捣器，必须在2 h 内振捣完毕，否则留置施工缝。振捣需全面，做到不漏振、不欠振、不过振。经过振捣后，垫层的密实度、平整度及厚度均要达标。

5 结语

综上所述，在桥梁基础过程中，桩基础有着至关重要的作用，可以确保桥梁上部结构的安全性，并可以很大程度上确保上部结构的稳定。本文结合具体工程实例，详细探讨了市政桥梁下穿既有铁路运营线桩基施工技术要点，以提高桩基工程施工效率，保障铁路运营线的行车安全，促进桥梁工程事业的长远发展。