时速250公里营业线PHC桩施工技术

1 工程概况

新建沪宁城际铁路工程全长301.8公里, 设计最高时速350公里。站前Ⅷ标段地处上海市境内, 线路采用高架桥通过南翔后, 以路基引入上海枢纽, 从江桥镇站起新建线路与营业线完全并行。线路毗邻既有京沪铁路高速区段, 动车组运行时速高达250公里, 高峰期运行密度达每5分钟一列。DK291+364~+595段路基, 设计为双线路堤, 线间距5.0m, 路基面宽度1 3.4 m, 路基高度0.3 m~3.8 m, 边坡坡率1:1.5。路基基床表层为0.7 m厚级配碎石, 基床底层和基床以下路堤为A、B组填料。DK291+364~+435段为无砟段, 设计预压土高度3.0m, 预压期不小于3个月, D K 2 9 1+4 3 5~+4 6 0为有砟与无砟过渡段, 其余为有砟地段。路基横断面示意图见图1。

由于无砟路基和过渡段路基对工后沉降要求高, 加上工期短, 设计对基础采用预应力管桩+钢筋砼筏板进行加固处理。管桩采用C60φ500mm预应力管桩, 呈正方形布置, 间距2.2~2.4m, 外侧边桩距新路基坡脚1.0m, 帮宽路基地段距营业线最近一排桩与营业线坡脚2.0m。设计桩长28m~35m。预应力管桩平面布置示意图见图2。

预应力管桩桩顶1.2m范围采用C30混凝土填芯, 单桩设计承载力623~978kN。筏板采用C25钢筋砼, 厚度50cm, 顶面与原地面平;筏板横向外边缘距最外侧的一排桩中心2.0m, 纵向节长15.28m。预应力管桩嵌入硬塑性粉质粘土层 (σo=180kPa) 深度1.5m~2.0 m。地质柱状示意图见图3。

2 施工方案

根据施工地段临近营业线且处于市区的特点, 为了防止打桩设备在移动过程中倾覆危及营业线行车安全, 以及减小市区噪声污染, 施工设备选用ZYJ600全液压静力压桩机。施工期间申请对营业线车辆按120km/h限速, 并在施工区域对应营业线地段设置线路及路基沉降位移观测桩。在靠近既有线最近一排管桩与既有路堤坡脚间沿线路纵向设置φ50cm应力释放孔。施工顺序由里向外逐排隔一压一, 以消减管桩对既有线路堤的挤压效应。

3 施工方法及工艺

3.1 施工准备

管桩施工前的准备工作包括:营业线施工知识培训, 测量放样, 地下电缆管线的探测和保护或迁改, 平整场地, 设置应力释放孔, 设置沉降位移观测桩, 管桩进场及验收, 营业线管桩施工专项方案的编制、审核和专家评审, 申报慢行施工计划、工艺性试桩等。

(1) 施工前由铁路局职教处对管桩施工人员进行营业线施工安全培训, 考核合格后持证上岗。

(2) 用全站仪测定加固区域并放样桩位, 水平仪测量原地面高程, 核对桩顶设计高程。

(3) 人工开挖网状探沟, 查找管桩加固区域的地下电缆和管线, 联系产权单位确认迁。

改或原位保护措施。当施工机械与接触网回流线之间的距离小于2m时, 对回流线进行绝缘包裹或落地。对纵向既有电缆线, 迁改至既有路肩上并砌槽保护;对不能迁移的横向电缆线, 探明后移至两排桩间, 并采用两块槽钢互扣保护。对已探明的电缆及管道走向作好明显标识, 施工前由专职安全员进行现场交底。

(4) 对局部软弱地段进行排水、清淤, 换填A、B组填料, 用压路机碾压密实, 压实顺序相对既有线由近及远。处理后的地基应满足: (1) 地基密实、平整, 无草皮、树根等杂物; (2) 地基承载力达到80kPa以上; (3) 坑穴处理彻底, 无安全隐患; (4) 路基面形成4%的横坡, 并作好临时排水沟, 无法自然排放的低洼地段要作好集水坑并进行抽排, 防止施工区域积水。

(5) 应力释放孔间距3m~5m, 孔深为桩长的2/3且不小于10m。采用长螺旋钻机取土成孔、PVC管插入孔内加固孔壁, 管壁每隔1.0m环向设4个φ10mm渗水孔, 管内填充洁净碎石, 以利预应力管桩压入过程中超静水压孔隙水顺利排出。

(6) 路基沉降位移观测桩设置在营业线两侧路肩及坡脚位置, 埋深2.0m以上, 形成稳固观测点, 用于观测施工过程中既有线路基沉降、位移变化情况。轨道线路变形观测委托工务段进行。

(7) 预应力管桩根据设计桩长进行分段配桩。单节桩长一般为7m~15m, 也可根据设计施工需要同生产厂家订购。预应力桩进场时按JGJ94-2008和GB13476-1999验收, 包括桩的产品合格证和外观质量 (长度、外径、壁厚、桩端部倾斜、桩身弯曲度、保护层厚度、漏浆长度、漏浆深度、裂缝宽度等项目) , 同时检查出厂日期、砼标号、浇筑日期、表观质量以及出厂合格证。

(8) 根据铁路局的管理规定, 营业线施工专项方案需成立专项施工方案编制审核小组。由负责现场施工的子公司项目部总工程师负责组织编制和复核, 局指挥部总工程师负责组织审核;局指挥部审核完成后上报监理公司和建设单位批复并由建设单位提请铁路局组织有关设备管理单位和设计院专家对专项施工方案进行审查。

(9) 根据审查通过的专项施工方案, 提报营业线慢行施工计划。限速范围为沿营业线施工范围两端各延伸100m。

(10) 在进行工艺试桩时, 结合临近营业线的施工特点, 合理选择压桩顺序、压桩速率、桩接头焊接工艺等参数, 确保工程质量和营业线行车安全。同时验证地质与设计是否相符, 单桩承载力是否满足设计要求。

3.2 管桩施工

静压管桩施工工艺流程为:桩位放样→静压桩机就位→选配桩节→管桩吊装就位→垂直度检测→压桩至余1.0m露出地面→第二根管桩吊装就位→焊接接桩→压桩……→压至设计标高。

(1) 由测量人员对每个桩位进行放样并用竹签或石灰线做好标记, 每班施工前进行复查, 确保桩位正确。

(2) 静压桩机就位并对中, 调整机架至水平, 确保管桩插入时平面位置准确、垂直度不超过1%。

(3) 根据设计桩长选配桩节, 桩节插入顺序按照先长后短, 用低速挡 (1.0m/min以内) 沉桩, 且单根管桩沉桩时间控制在1 50 m in以上。沉桩作业安排在白天进行以利对既有线安全状况进行监测。然后根据监测数据, 适时调整沉桩速率。

(4) 临近既有线施工, 由近至远逐排压桩, 先压靠近既有线第一排桩, 且隔一压一, 即先压1、3、5等单号桩, 后压2、4、6等双号桩。第一排桩中心距离营业线坡脚距离仅2m, 小于桩机底座宽度的一半, 使用边角桩压桩装置, 进行悬臂压桩。

(5) 首节管桩尚余1.0m未压入土中时, 停止压桩, 然后接下一节桩。

(6) 接头采用C O2气体保护焊, NBR-500送丝机焊接。焊接前, 先清除焊接面上铁锈、污物等, 再对桩身纵横向的垂直度以及焊接面密贴情况进行检查, 合格后施焊。焊接完毕, 待焊缝自然冷却8~10 min, 用防锈漆涂刷钢接头, 然后继续压桩。

(7) 在压桩过程中, 如遇坚硬夹层或孤石阻碍, 可逐渐增加机身配重, 直至打入设计深度。

(8) 在压桩过程中随时用经纬仪或垂球检查桩身垂直度, 确保桩身倾斜不超过1%。

4 既有线监测及变形消除

在临近营业线高速地段采用预应力管桩加固新建铁路地基, 必须申请对营业线进行限速, 同时加强位移和变形观测。施工前在既有铁路两侧路肩和坡脚每15m设置观测点。施工中由测量人员每2h对测点进行一次观测, 同时, 委托工务段全过程对轨道及线位变化进行监测, 及时消除变形量, 防止变形累积影响行车。施工结束后, 监测结果显示, 路基个别点位最大位移量为3.8mm/d, 高程变化量最大为5.8mm/d;路堤横向累计位移最大为37.6mm, 隆起量为31.14mm。

在限速条件下, 路基位移量大于8mm/d或累计变化大于20mm时, 须由工务部门对轨道线位调整后再施工;在不限速情况下, 当路基水平变化量大于2mm/d或累计变化大于10mm时立即停止施工, 经与监理和设备管理单位 (工务段) 共同分析原因并制定补强措施后再施工。

5 结语

临近营业线施工预应力管桩, 宜选用全液压静力压桩机。在施工区域与营业线路基间设置好应力释放孔或原位引孔 (2/3管桩直径, 2/3桩长) , 并通过工艺性试桩, 确定合理的打桩顺序 (横向由营业线侧向外逐排压桩、纵向隔一压一) 和压桩速率, 能有效减小管桩施工产生的超静水压孔隙水压力和挤土效应对营业线路堤造成挤压。施工期间申请对施工区域及前后各100m区段营业线进行限速, 并组织测量人员昼夜对轨道线路及路基进行沉降位移观测, 委托工务段及时整道消除轨道变形, 防止变形累积, 可以确保营业线行车及设备安全。

摘要：预应力高强度管桩 (PHC桩) 采用蒸养工艺, 成桩质量有保证, 抗弯性能好, 对周围的环境污染小, 效费比高, 在各类工程软土地基处理中已得到较广泛应用。但在临近铁路营业线的深层软土地区施工预应力管桩, 易对营业线造成挤压, 危及营业线行车和设备安全。本文通过沪宁城际铁路站前Ⅷ标250公里时速地段预应力管桩施工实践, 总结临近营业线预应力管桩施工技术, 对类似工程施工具有指导意义。

关键词：营业线,PHC桩,施工,技术

参考文献

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