管樁復合地基加固在京石高鐵路基上的應用

張建軍

(北京中鐵隧建筑有限公司，北京 100000)

1 工程概況

1.1 概述

京石高鐵是京廣高鐵的重要組成部分，工期緊張，為改變CFG樁加固地基施工緩慢的情況，某標段路基采用預應力管樁復合地基加固。管樁樁徑0.5 m，樁間距2.4 m，樁長19 m～20 m，按正方形布置，樁長至中砂面持力層2 m以上，樁頂鋪設0.15 m厚的碎石墊層后澆筑0.5 m厚C30鋼筋混凝土板，與管樁緊密結合形成整體受力體系。

1.2 工程地質與水文條件

該標段路基土層從上至下依次為雜填土、新黃土、粉土、粉砂、細砂、中砂、粗砂、礫砂等，如表1所示。地下水為第四系孔隙潛水，含水層為砂、卵石層，主要由大氣降水補給，地下水水位埋深48.70 m ～50.30 m。

2 預應力鋼筋混凝土管樁施工工藝

根據現場條件和工程地質，管樁采用三點支撐履帶自行式柴油打樁機，桶式柴油錘，錘擊法施工。施工工藝流程描述:測量放樣→管樁裝卸與堆放→喂樁→沉樁→接樁→沉樁。

2.1 測量放樣

按區域樁位布置圖，在施工現場進行樁位放樣，放樣時，采取分區段的放樣方式，逐段進行施工放樣。各樁位在測放完成后，在樁位上用鋼釬打眼并灌以白灰，插入竹釬，以方便施工過程中找樁，對將要施工的樁位用石灰粉按樁徑大小劃一個圓圈。隨后用水準儀測量各樁位地面標高，并加以記錄。

表1 工程地質特性

2.2 管樁的裝卸與堆放

1)堆樁場地應平整、堅實，防止產生不均勻沉降，樁堆存時，必須要有可靠的防滾、防滑措施。2)采用吊車裝卸，汽車運輸，由于每節管樁長不大于15m采用兩端鉤吊吊運(如圖1所示);樁堆放底層應在距兩端0.207L吊點位置放好墊枕(如圖2所示)。

圖1 兩端鉤吊吊運示意圖

圖2 墊枕放置示意圖

2.3 喂樁

管樁由吊車運輸至打樁地點，用樁機伸下吊鉤將樁上端吊起，吊車解扣在樁頂套及樁帽后，樁機對準樁位點，此后用經緯儀呈90°角雙向交匯控制樁的垂直度，當樁與樁架平行并垂直地面時即可沉樁。

2.4 沉樁

沉樁采用錘擊法。沉樁時，用導板夾具將樁嵌固在樁架兩導柱中，樁位置及垂直度經校正后，可將錘連同樁帽壓在樁頂，開始沉樁。樁錘、樁帽與樁身中心線要一致，樁頂不平，應用厚紙板墊平或用環氧樹脂砂漿補抹平整。

2.5 接樁

混凝土預制管樁樁長19.0m～20.0 m，單根長為9m和10 m管樁焊接對接成樁。管樁接樁前，用鋼絲刷清理干凈樁端的泥土雜物。上下兩節樁應對齊，上下兩節樁偏差必須小于2 mm，并應保證上下兩節樁的垂直度。

2.6 拔樁

當已打入的樁由于某種原因需拔出時，用人字桅桿借卷揚機拔起或鋼絲繩捆緊樁頭部，借橫梁用液壓千斤頂抬起。

3 管樁復合地基的創新處理

改變管樁上設置土工格柵或略大于管徑的托板的傳統做法，替代其采取的是在15 cm碎石褥墊層上整體澆筑50 cm厚鋼筋混凝土板，使其與管樁整體受力。

3.1 管樁封堵及碎石褥墊層施工

人工土方開挖至管樁頂標高，在管樁頂標高下1.2 m其內部填充C30鋼筋混凝土，采用單根長1.2 m，6φ8鋼筋，環形布置，鋼筋底部用3 mm厚圓形鋼板封底。澆筑完混凝土后，在管樁頂部施作15 cm厚碎石墊層，詳見圖3。

圖3 管樁封堵及褥墊層施作示意圖

3.2 鋼筋混凝土板施工

鋼筋混凝土板施工工藝:鋼筋綁扎→支立模板→板間處理→混凝土澆筑及養護。鋼筋混凝土板斷面圖見圖4。

圖4 混凝土板斷面鋼筋圖

3.3 板間處理

鋼筋混凝土板相鄰兩塊板之間采用傳力桿的脹縫形式連接，傳力桿為φ38光圓鋼筋，鋼筋間距30 cm，鋼筋錨入鋼筋混凝土板24 cm，滑動側鋼筋表層采用瀝青漆或環氧防腐涂層處理。鋼筋混凝土板間設伸縮縫，縫寬2 cm，縫內填塞瀝青木板。

4 樁板結構復合地基的效果

1)樁板結構復合地基施工快捷，節約工期。結合本工程實踐，打樁機施工進度指標為20根/d，鋼筋混凝土板施工進度指標為18 m/7 d，相較于施工樁帽或褥墊層工期大大提前。同時，樁板結構復合地基既縮短了3個月的超載預壓時間，又節約了超載預壓成本。

2)結合樁網結構復合地基，對本工程樁板結構復合地基受力進行分析，示意圖如圖5，圖6所示。圖5中，樁頂荷載F1=F2+Fp，F2為樁間土承擔荷載，Fp為管樁承擔荷載，褥墊層起到荷載轉移作用，轉移荷載F2約占20%。圖6中，樁頂荷載f1遠遠大于f2+fp，鋼筋混凝土板不僅起到轉移荷載作用，同時有承擔荷載的作用，減少管樁承擔的壓力，減少樁間土壓縮量和擠壓變形。

圖5 樁網結構受力示意圖

圖6 樁板結構受力示意圖

樁板結構復合地基處理措施:協調樁與樁及樁與樁間土之間的沉降變形，限制管樁發生側移。根據現場沉降觀測成果表明，樁板復合地基可以有效減少沉降量，目前京石高鐵已順利通車，各項指標符合要求。

5 結語

1)樁板結構可以減輕管樁和樁間土承受的壓力，成功避免了因樁間土擠壓造成的路基傾斜或沉降。2)樁板結構復合地基在本工程成功應用，說明將管樁+鋼筋混凝土板結構形式應用在鐵路路基加固中切實可靠，施工快捷，路基穩定，沉降量小。

［1］杜永昌.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊［M］.北京:科學技術文獻出版社，2006.

［2］龔曉南.復合地基理論與工程應用［M］.北京:中國建筑工業出版社，2002.

［3］預應力混凝土管樁加固軟土路基的現場試驗研究［J］.武漢理工大學學報，2009(10):23-25.

［4］余 雷.預應力管樁在溫福鐵路軟土路基中的設計與應用［J］.鐵道工程學報，2007(11):9-11.