鐵路下穿高鐵超低空間下樁板結構施工技術研究

盧小強

摘要：本文通過滬通鐵路下穿京滬高鐵和滬寧城際高鐵路基樁板結構施工，分析研究臨近高鐵樁板結構、以及超低空間下樁板結構全護筒鉆孔樁施工效果和對高鐵的影響，提出完善臨近高鐵樁板結構施工的技術方法和質量控制措施。

Abstract： In this paper， based on the construction of the pile-plate structure of Shanghai-Nantong Railway underpassing Beijing-Shanghai high-speed railway and Shanghai-Nanjing intercity high-speed railway， the construction effect of the pile-plate structure near the high-speed railway and the pile-plate structure under the low space is analyzed. The paper puts forward the technical methods and quality control measures for improving the construction of the adjacent high-speed railway pile-plate structure.

關鍵詞：樁板結構；臨近高鐵施工；超低空間施工

Key words： pile-plate structure；adjacent high-speed railway construction；ultra-low space construction

中圖分類號：U445.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0138-03

0 引言

樁板結構作為高速鐵路、客運專線及時速200km/h客貨共線鐵路軟土路基處理的一種結構形式，具有強度高、剛度大、穩定性好、承載能力強、施工工藝簡單等優點。從前期的鄭西客專到目前國內正在施工鐵路客運專線和高鐵幾乎均有設計。但是路基樁板結構臨近運營高鐵的施工案例較少，本文通過滬通鐵路下穿京滬高鐵和滬寧城際高鐵路基樁板結構施工，分析研究臨近高鐵樁板結構、以及超低空間（橋下凈空高度7.7m）下樁板結構全護筒鉆孔樁施工效果和對高鐵的影響，提出完善臨近高鐵樁板結構施工的技術方法和質量控制措施。

1 工程概況

滬通鐵路樁板結構路基結構形式下穿京滬高鐵及滬寧城際鐵路，下穿段中心里程為DK131+100.49（YDK131+077.44），上下行分孔下穿營業線，主要涉及6塊板施工，在板梁靠近既有橋墩側鉆孔樁采用全護筒跟進防護，設計全護筒跟進防護鉆孔樁共11根，鉆孔樁直徑80cm，全護筒跟進深度為40m。施工板梁距離營業線承臺最小距離為2.2m，鉆孔樁施工距離營業線樁基最小距離為4.9m。如圖1、圖2。

2 施工技術方案

2.1 施工機械改良

施工場地受限，在大型機械設備無法進場施工的情況下，單靠搓管機鉆壓鋼護筒至40m深度難度較大；搓管機利用環抱摩擦力實現鋼護筒的鉆進，搓管機對鋼護筒的環抱高度一般為1.0m左右，在橋下施工凈空受限、不能使用吊裝設備的情況下，常規搓管機使用移位較為困難；施工距離營業線橋墩近，必須最大限度減小對營業線橋梁基礎的擾動，確保高鐵營業線安全運營。

為解決上述技術問題，對搓管機進行了改良改造，具體方案是：按照全回轉鉆機的原理，設計開發了滿足超低空間、低擾動特殊施工要求、安裝和撤出方便、成本較低的HRD-2400液壓全回轉套管鉆機，用于內徑不大于89cm，壁厚2-3cm鋼護筒的鉆壓。同時采用改良型沖擊鉆（施工高度為7m）進行護筒內沖擊取土，配合全回轉套管鉆機順利鉆壓鋼護筒至設計深度。如圖3、圖4。

設備特點：①設備采用液壓油缸夾緊，液壓馬達減速機全回轉，液壓油缸同步下壓進鉆，施工擾動小。②設備總體高度低于2.5米以下，可適用于低凈空工作環境。③設備主體及夾緊回轉機構采用可開啟結構，用于在特殊情況下，可由一側水平移出。④設備采用模塊化設計，可在現場進行分塊拆卸和裝配，鉆機配置2噸懸臂吊機用于拆裝，便于現場運輸及安裝。⑤設備設有滾輪移動裝置，可手動將四個滾輪頂出，通過砼施工平臺或鋪墊鋼板移動至下一個工作面，滾輪可90度換向移動。⑥電氣控制系統采用PLC程序控制，并配置遙控操作系統，以方便現場施工。

同時對施工鉆機進行改造，使鉆機施工高度不大于7米，適應橋下低凈空施工條件，共改造正循環回轉鉆機2臺，沖擊鉆1臺，沖擊鉆底座上設置轉盤，可實現360度轉動，方便護筒吊裝。

2.2 全回轉套管鉆機就位

液壓全回轉套管鉆機采用裝載機拖拉就位，通過千斤頂微調對中，對中就位后四角配重點與平臺預埋鋼板進行焊接固定，通過四角的壓進油缸調整回轉驅動部分水平，確保護筒跟進時垂直。

2.3 護筒加工

設計全護筒防護樁基護筒采用20mm厚鋼板在廠家定制，護筒單節長度為3.0m，內徑為85cm，護筒采用坡口焊接接長，第一節護筒下端加工成齒口形狀，便于全護筒旋轉下沉。

2.4 全護筒跟進

鋼護筒采用沖擊鉆吊裝就位（沖擊鉆改裝后可360度旋轉），套管鉆機夾緊護筒，旋轉下沉。

2.5 鋼護筒連接

鋼護筒采用坡口焊連接，采用兩臺二氧化碳氣體保護焊機兩側同時對稱進行，焊接完成后割除連接定位鋼板。

2.6 輔助鉆孔施工

待鋼護筒旋轉下沉困難時，采用沖擊鉆鉆孔。

2.7 鋼筋籠加工及安裝

鋼筋籠加工、安裝同常規方法施工。

2.8 成樁檢測

樁板結構全護筒跟進防護鉆孔樁設計樁長均為40米，樁基采用超聲波檢測。樁基檢測全部合格。

2.9 板梁結構施工

3 安全控制措施

3.1 既有橋墩防護

施工前對既有京滬高鐵452#、453#、454#橋墩及滬寧城際184#、185#、186#橋墩四周采取防撞墩及鋼管進行防護，防護高度為4.0m，防撞墩尺寸為50cm×50cm×100cm，周身刷黑黃條形油漆警示，鋼管粘貼反光膠帶，確保施工安全。

3.2 既有橋墩監控

既有橋墩監控觀測工作由具有甲級測繪資質的第三方單位承擔，成立專業的沉降觀測小組，配合工務段實施觀測。

①觀測頻度。在下穿的樁板結構鉆孔樁施工期間，每2個小時觀測一次，得出“時間-沉降量”關系曲線圖；承載板施工期間按規定的頻次檢測。②觀測記錄和資料整理。據觀測結果整理繪制“時間-沉降量”關系曲線圖，分析監測對象的變形及其發展趨勢，判斷既有鐵路橋墩的穩定性，并將沉降觀測資料提供給建設及運管等相關單位，作為監測對象變形評估的依據。③控制標準。上跨的鐵路變形標準要滿足上海鐵路局運營線管理有關規程的要求，觀測變形標準以軌面觀測數據為主。

經現場第三方監控數據統計，在全護筒跟進防護鉆孔樁施工期間，鄰近橋墩的最大垂直位移為-0.37mm，最大水平位移為-0.42mm，均在預警值1mm范圍之內，滿足規范和設計要求。

3.3 既有橋梁梁底限高防護

對所有施工機械根據下穿鐵路橋下最小凈空進行限高，即所有進入橋下施工機械通過選型及改良后高度不超過7m（吊車在既有線30m范圍以外施工）。嚴格按鐵路總公司和上海鐵路局營業線施工相關管理辦法實施防護管理和施工。

3.4 鄰近營業線施工安全防護

根據鐵路總公司和上海鐵路局臨近營業線相關管理辦法進行安全防護，施工過程安全受控。

4 結論

板樁結構路基下穿高鐵營業線施工，鉆孔樁與承載板施工工藝成熟，下穿高鐵樁板少數鉆孔樁距離高鐵營業線橋梁橋墩較近，設計采用全護筒跟進防護成孔，板樁結構路基設計對既有橋墩的影響小，工后沉降小、整體剛度大的優點，最大限度的減小新建線路對高鐵營業線橋墩偏壓位移的影響，確保營業線安全運營，得到建設單位和路局管理單位的認可和好評。通過施工實例證明由于下穿段施工凈高受限，采用改造的沖擊鉆配合全回轉鉆機施工，既保證高鐵橋梁安全不受施工影響，又按設計要求完成樁板施工且質量符合設計要求，同時對同類工程具有切實的指導意義。

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