涉鐵橋梁樁基礎施工技術

【摘要】結合杭州蕭山機場公路改建工程市心路互通段橋梁施工實例，詳細的介紹了本工程涉鐵段橋梁樁基礎施工技術，為類似工程提供有益借鑒。

【關鍵詞】跨鐵路；橋梁；樁基礎施工；技術

1、工程概況

本工程主線高架橋13#-14#墩跨、NE匝道橋29#-30#墩跨及ES匝道橋3#-4#墩跨采用簡支組合小箱梁上跨滬昆鐵路，橋墩基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑主要有φ1.0m、φ1.2m和φ1.5m三種規(guī)格。鐵路營業(yè)線兩側(cè)30m施工范圍內(nèi)全橋共有69根樁，其中主線橋45根、匝道橋24根。鉆孔樁樁長為50-55m不等，采用C30（水下）混凝土灌注。鉆孔樁均為摩擦樁，以圓礫層為持力層。

2、施工方案

根據(jù)本工程的特點，主線高架橋13#、14#、15#、16#、17#墩、NE匝道29#、30#、31#墩、ES 匝道1#、2#、3#、4#墩樁基擬采用GPS20型回旋鉆施工。供漿泵選用3PN泥漿泵，鋼筋籠吊放采用25T汽車吊。導管采用φ250mm絲扣接頭型導管，節(jié)長為2-2.5m，底節(jié)長大于4m。為避免樁基施工對既有高鐵橋墩及滬昆鐵路的影響，ES 匝道3#、4#墩、NE匝道29#、30#墩、主線高架橋13#、14#墩樁基采用全鋼護筒跟進。臨鐵路橋墩側(cè)設隔離防護措施以防施工機械的侵入性破壞。同時，委托第三方對高鐵橋墩進行變形安全監(jiān)測，確保高鐵橋墩累計沉降小于1.0mm，累計位移小于1.0mm。

3、施工工藝流程及方法、步驟

鉆孔灌注樁施工工藝流程見“鉆孔灌注樁施工工藝流程圖”。

鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

3.1 測量放線

根據(jù)設計各墩位的座標，由測量組采用全站儀、水平儀對各個樁位進行定位放線，樁位標志準確牢固。自檢合格后報監(jiān)理工程師復檢，合格后方可埋設護筒。

3.2 護筒埋設

鉆孔灌注樁護筒長4～6m，其內(nèi)徑比樁徑大20-40cm，采用挖機埋設。埋設護筒時，護筒中心軸線對正測定的樁位中心，護筒與樁位中心線偏差不得大于2cm，傾斜度不大于1%，高度宜高出地面0.3-0.5m或高出地下水位2.0m，護筒固定在正確位置后用粘土分層回填窮實，以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落。如果護筒底土層不是粘性土應挖深或換土，在坑底回填窮實〉0.5m厚度的粘土后再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方。

3.3 鉆機就位

為了保證成孔垂直精度滿足設計要求，應經(jīng)常校核鉆桿的垂直度。定位后，將適合本樁位地層的各種鉆頭有序地排列在主機回轉(zhuǎn)半徑上（約占1/3-1/2圓周），以利于快速更換鉆頭。同時排碴區(qū)（約1/3-2/5圓周）要考慮運碴設備駛?cè)雸龅兀⑦M行排碴對位試驗，以有效配合，減少干擾，提高鉆進效率，加快施工速度。

3.4 泥漿制作與外運

泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成穩(wěn)定層，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止縮徑和擁孔的作用。泥漿制備就地取材采用粘土，制備泥漿的粘土塑性指數(shù)不小于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50%，大于0.1mm的顆粒不超過6%，膠體率不低于95%，含砂率不高于4%，造漿能力不低于2.5L/Kg。為保證鐵路線路安全，防止坍孔，臨近鐵路鉆孔樁泥漿應選用高塑性粘土或膨潤土制備。泥漿制備在泥漿池內(nèi)進行，每立方米泥漿需膨潤土4-8kg，加入適量純堿（及少量CMC、FCI和PHP）等可提高泥漿的粘度，這樣的泥漿粘土顆粒懸浮均勻，沉淀少，性能穩(wěn)定，能夠滿足該地層成孔的需要。

泥漿儲備量要根據(jù)單孔成孔體積來確定制備數(shù)量，對于透水性強的漏水地層還要增大儲備量，并要在施工現(xiàn)場儲備一定的粘土，以應對裂隙發(fā)育的風化巖石地層可能出現(xiàn)的突發(fā)性漏水。施工現(xiàn)場設置泥漿箱，泥漿箱由1個制漿池和2個沉淀池組成，沉淀池和鋼護筒用循環(huán)槽連接。施工時采用泥漿泵將制漿池的泥漿送到樁孔內(nèi)。清孔時，樁孔內(nèi)的泥漿經(jīng)泥漿泵泵到沉淀池，沉淀池的泥漿經(jīng)凈化后流到孔內(nèi)，而凈化后的鉆渣和砂粒用車拉到指定地點。灌樁時，泥漿泵將溢出的泥漿泵送至制漿池，多于部分泥漿通過泥漿運輸車運送至場外。泥漿循環(huán)系統(tǒng)詳見圖“泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意圖”；

3.5 成孔施工與檢測

在成孔施工時隨時掌握地層對旋挖鉆機的影響情況，鉆進過程中應經(jīng)常注意土層變化，每進尺2m 或在土層變化處應對鉆碴定時做取樣分析，核對地質(zhì)資料，同時應控制好泥漿比重和粘度。在鉆進過程中，護筒內(nèi)泥漿面應高出地下水位2m 以上。在提鉆時，須及時向孔內(nèi)補漿，以保證孔壁的穩(wěn)定性。在鉆進過程中要經(jīng)常檢查鉆斗尺寸，以防過大磨損減小孔徑。鉆孔樁成孔后，委托第三方對成孔質(zhì)量進行檢測。

3.6 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠綁扎順序是將主筋間距等距離布置好，待固定住架立筋后，再按規(guī)定的間距設箍筋，架立筋與主筋用電焊焊好，并在鋼筋籠內(nèi)增設臨時十字支撐，以免鋼筋籠在運輸、安裝過程中變形。將鋼筋籠運至樁位處，用25t汽車吊起吊安放鋼筋籠，上、下兩節(jié)進行錯位搭接，接頭錯開35d以上，鋼筋采用10d單面焊，鋼筋籠下到標高后，用2根φ22mm鋼筋將鋼筋籠吊在橫槽鋼上。吊入鋼筋籠時應對準孔位輕放、慢放，若遇阻礙，可隨起隨落和正反旋轉(zhuǎn)使之下放鋼筋骨架的保護層按每2m 高間距設4 個環(huán)向定位鋼筋。

3.7 清孔及下放導管

鉆孔至設計深度經(jīng)過檢查后，應立即進行清孔作業(yè)。第一次清孔采用換漿的方法進行。使沉渣厚度在允許的設計要求<5cm。鋼筋籠下放完畢，立即下放導管。導管使用前應試拼裝、做水密性和抗拔試驗。導管下放前要檢查每根導管是否干凈、暢通以及止水“0”型密封圈是否完好，導管內(nèi)壁應光滑圓順，內(nèi)徑一致，直徑采用25cm，中間節(jié)長為2-2.5m，底節(jié)長為〉4m。導管要逐段吊裝接長，垂直下放至孔底300-500mm。初始灌注時要有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面不的小于1.0m。

3.8 二次清孔

清孔的目的是換取孔內(nèi)泥漿使其達到澆灌混凝土所要求的泥漿比重，同時清除鉆渣和沉淀物，確保樁孔的質(zhì)量指標符合樁孔質(zhì)量要求。此外，清孔還為灌注水下混凝土創(chuàng)造良好條件，使探測正確，灌注順利清孔是鉆孔灌注樁施工、保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)。清孔后泥漿指標要達到設計要求，相對密度：1.03～1.10，粘度：17～20s，含砂率：<0.5%，膠體率：>95%。孔底沉渣小于5cm。

3.9 混凝土灌注

混凝土灌注前，要先將混凝土料車上的混凝土進行坍落度測試，要求達到20±2cm時方可使用。首批混凝土灌入孔底后，立刻測探孔內(nèi)混凝土面高度，計算導管內(nèi)埋置深度，如符合要求即可繼續(xù)灌注。在灌注過程中要防止混凝土從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底。導管埋深宜為3-6m（當樁身較長時，導管埋入混凝土中的深度可適當加大），過多則影響灌注速度或造成堵管，過少則造成浮漿或泥漿夾層。導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。當導管提升到絲扣接頭處露孔口以上有一定高度，可拆除1節(jié)或2節(jié)導管。此時暫停灌注，先取走料斗，重新系牢井口的導管，并掛上升降設備，然后松動導管的接頭，同時將起導管用的吊勾掛上待拆的導管上，待接頭拆除后吊起待拆的導管，徐徐放在地上，然后將料斗重新放在井口的導管上，校正好位置，繼續(xù)灌注。灌注過程中，當導管內(nèi)混凝土不滿、含有空氣時，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，不可整斗的灌入，以避免導管內(nèi)形成高壓氣囊，擠出管節(jié)間的橡皮墊，而使導管漏水。當混凝土面升至鋼筋骨架下端時，為防止鋼筋骨架被混凝土頂托上升，可采取以下措施：

①盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時，混凝土的流動性小，建議使用緩凝劑、粉煤灰等增加混凝土的流動性；

②當混凝土面接近或初進鋼筋骨架時，應保持較深埋管，并徐徐灌入混凝土，以減少混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力；

③當孔內(nèi)混凝土面進入鋼筋骨架4-5m時以后，適當提升導管，減小導管埋置深度，以增加骨架在導管底口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設計標高以上應加灌一定高度，加灌的高度，可按設計或孔深、成孔方法、清孔方法確定。在灌注將近結束時，導管內(nèi)混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導管內(nèi)的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大。如出現(xiàn)混凝土頂升困難時，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。在拔除最后一節(jié)長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管下形成泥心。

4、樁基施工技術措施

靠近杭甬高鐵橋墩及滬昆鐵路側(cè)設置硬隔離，防止施工機械設備危及杭甬高鐵橋墩和滬昆鐵路的行車安全。施工機械不得侵入既有杭甬高鐵和滬昆鐵路線路限界范圍，汽車泵、吊機、挖機等大型機械必須一機一人進行防護。樁孔土方不得堆放在杭甬高鐵橋墩和滬昆線路旁，應及時組織車輛外運。臨近滬昆鐵路（杭甬高鐵）兩側(cè)橋墩的樁基選用不分散、低密度、低固相、高黏度的PHP 泥漿，泥漿比重控制在1.03-1.10。鋼筋籠吊裝時必須拉攬風繩，防止侵入高鐵限界。

5、結束語

通過對本工程主線高架橋樁基施工的實踐，保證樁基施工質(zhì)量的同時較好的解決了涉鐵施工期間鐵路行車及高架橋的安全，給涉鐵橋梁樁基礎施工提供了一個較好的思路和方法，為今后類似的工程積累了寶貴的經(jīng)驗。

參考文獻

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