淺談用鋼筋混凝土灌注樁與H型鋼梁加固鐵路

付利紅

1 施工概況

河南某煤礦選煤廠塊精煤裝車倉改造工程，施工區(qū)域橫跨兩條鐵路線(即3道、4道，并影響 2道通車)。建設(shè)方要求:土建施工期間必須確保煤礦鐵路運(yùn)輸正常、安全。因此在該工程基坑開挖前必須對3道、4道軌道鐵線施工段部分和影響區(qū)段采取措施進(jìn)行加固。

鐵道加固方案依據(jù)地質(zhì)勘察報告、塊精煤倉圖紙和現(xiàn)場踏勘后編制，經(jīng)建設(shè)方、監(jiān)理方、施工方專家論證后實(shí)施。

2 總體施工方案

施工總體指導(dǎo)思想為:1)對本工程基礎(chǔ)所在區(qū)段采用鋼筋混凝土灌注樁做橋樁，重型H型鋼做橋梁，將3道、4道線軌道架空，并對邊坡進(jìn)行支護(hù)，從而解決鐵路正常通車與基礎(chǔ)交叉施工的矛盾;2)對施工影響區(qū)段(2號線)采用鋼筋混凝土倒掛井壁法對路基進(jìn)行加固，以確保2號線運(yùn)行的絕對安全。

鋼筋混凝土灌注樁采用φ 1 000混凝土鉆孔灌注樁，根據(jù)上部荷載，樁長采用26 m和20 m兩種，混凝土強(qiáng)度等級為C30，配筋14Φ 25，L=18 m，Φ 8@200，樁頂 9 m 范圍箍筋加密，Φ 8@100，加強(qiáng)環(huán)箍Φ 16@2 000，共12根，混凝土強(qiáng)度等級為C30。

H型鋼梁:樁頂安裝主承重H型鋼梁，根據(jù)火車載重及火車車頭自重進(jìn)行計算，主梁型號選為 Q235，H800×400×16×20，每根長度4.6 m，次梁安裝在主梁間，次梁為 Q235，H800×300×16×20，每根長度7.0 m，鋼軌安裝在次梁上。

鋼筋混凝土灌注樁完成后，挖出樁頭，鑿除浮漿，露出堅硬混凝土面，沖洗干凈后進(jìn)行樁頭處理，上接1 000 mm高樁頭，同時預(yù)埋H型鋼梁的主梁連接鋼板，尺寸為600 mm×600 mm×20 mm，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，安裝主承重H型鋼梁。

3 鋼筋混凝土灌注樁施工

1)每根樁的施工時間在07:00點(diǎn)～19:00點(diǎn)，在這 12 h內(nèi)必須施工完一根成品樁，鉆孔時間約為7 h～9 h，混凝土澆筑采用商品混凝土，每罐混凝土的運(yùn)輸時間約為40 min，因此，每根樁的施工都必須有計劃的進(jìn)行，嚴(yán)格杜絕成孔后隔夜?jié)仓炷连F(xiàn)象。2)鋼筋混凝土灌注樁施工順序:護(hù)筒埋設(shè)→鉆孔→清孔→二次清孔→鋼筋籠制作與吊放→灌注水下混凝土。3)護(hù)筒定位后及時復(fù)核護(hù)筒的位置，嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線偏差不大于50 mm，并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí)，以防鉆孔過程中發(fā)生漏漿現(xiàn)象。4)施工過程中自然地坪的標(biāo)高會發(fā)生一些變化，為準(zhǔn)確地控制鉆孔深度，在樁架就位后及時復(fù)核底梁是否水平和樁具的總長度并做好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上留出長度來校驗(yàn)成孔達(dá)到深度。如測繩的測深比鉆桿的鉆探小，就要重新下鉆桿復(fù)鉆并清孔。同時還要考慮在施工中常用的測繩遇水后縮水的問題，因其最大收縮率達(dá)1.2%，為提高測繩的測量精度，在使用前要預(yù)濕后重新標(biāo)定，并在使用中經(jīng)常復(fù)核。5)鋼筋籠制作前首先檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計標(biāo)高上，這是由于鋼筋吊籠吊放后是暫時固定在鉆架底梁上的，因此，吊環(huán)長度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長度，以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計要求。6)灌注樁成孔至設(shè)計標(biāo)高，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1.10～1.20，測得孔底沉渣厚度小于50 mm，即抓緊吊放鋼筋籠和沉放混凝土導(dǎo)管。沉放導(dǎo)管時檢查導(dǎo)管的連接是否牢固和密實(shí)，以防止漏氣漏漿而影響灌注。由于孔內(nèi)原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導(dǎo)管這段時間內(nèi)使處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，最終不能被混凝土沖擊反起而成為永久性沉渣，從而影響樁基工程的質(zhì)量。因此，必須在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。當(dāng)孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。7)鉆孔灌注樁的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝土的離析現(xiàn)象還會存在，但良好的配合比可減少離析程度。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在混凝土灌注時應(yīng)加強(qiáng)對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制，在灌注過程中必須每灌注2 m3左右測一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，并認(rèn)真記錄，這對發(fā)現(xiàn)問題樁和評價樁的質(zhì)量有很大作用。

4 鐵路加固

1)本次施工需要對3道、4道兩條鐵路線進(jìn)行加固，施工順序?yàn)?先對3道線加固，滿足通車后再對4道線加固。2)工藝順序:拆除軌道→放線→安裝主鋼梁→校正→安裝次鋼梁→校正、抄平→放線→安裝軌道→質(zhì)量驗(yàn)收→通車。3)拆除需要加固的軌道，然后挖除軌道處的矸石，直到露出樁頭為止，在每個樁頭上的預(yù)埋鋼板上彈出中心線，分出鋼梁安裝的位置。4)嚴(yán)格按照設(shè)計的軌道加固鋼梁圖紙制作鋼梁，驗(yàn)收合格后再吊裝鋼梁。吊裝前把每條鋼梁按照安裝順序編號，吊裝時根據(jù)編號依次吊裝主、次梁進(jìn)行安裝。為了減小安裝偏差和焊接應(yīng)力，主梁安裝從一端向另一端逐次進(jìn)行，第一次先安裝一架主梁，第二次及以后每次安裝兩架次梁和一架主梁，至鋼梁安裝完成。用經(jīng)緯儀校正鋼梁位置，用水準(zhǔn)儀找正鋼梁上弦水平度和高度。鋼梁與樁頭預(yù)埋件的連接采用焊接，滿焊高度8 mm，主梁與次梁先用M10.9級高強(qiáng)螺栓連接，然后焊接加固。5)主次鋼梁安裝完成后，通知鐵運(yùn)部門派專人監(jiān)督鋼軌的安裝質(zhì)量。為了減緩軌道在動載的情況下對鋼梁的沖擊應(yīng)力，在鋼梁上鋪6 mm厚的橡膠皮墊緩沖層。6)首先進(jìn)行一條鋼軌的安裝，在保證達(dá)到順平的條件下，進(jìn)行另一條鋼軌的安裝，安裝完畢后用鐵路專用軌尺校正，兩邊軌道應(yīng)水平，軌距控制在-2 mm～+6 mm允許誤差范圍內(nèi)，達(dá)到規(guī)范要求。7)軌道加固完畢后，對H型鋼梁進(jìn)行防腐處理(如果把主、次梁作為永久性承重結(jié)構(gòu)時，必須做好主、次梁外表面的永久性防腐)，H型鋼梁在制作前，表面應(yīng)徹底除銹，除銹等級達(dá)到St2級，構(gòu)件完成后涂兩道灰防銹底漆，漆膜總厚度不小于50μ m。8)測量觀測:通車前對軌道進(jìn)行基準(zhǔn)觀測并作好記錄，通車后必須長時間觀測(30 d以上)，每天觀測次數(shù)不少于兩次，做好記錄，以便計算加固樁的沉降量、H型鋼梁的撓度，掌握在動載的狀況下加固樁、H型鋼梁的變化量，以便發(fā)現(xiàn)異常時及時采取措施，確保鐵路行車安全(經(jīng)連續(xù)30 d的觀測無變化、無異常)。

5 基坑邊坡支護(hù)

1)基坑?xùn)|、南面采用護(hù)坡樁進(jìn)行支護(hù)，基坑開挖后，為了防止兩道通車產(chǎn)生振動使護(hù)坡樁發(fā)生位移，因此在東、南面的加固樁和與之對應(yīng)的護(hù)坡樁之間設(shè)置支撐，具體做法為:在加固樁和與之對應(yīng)的護(hù)坡樁-2.0 m處膠植6φ 16螺栓，在事先準(zhǔn)備好的300 mm×300 mm的12塊δ 12鋼板上切割6個φ 18的眼，鋼板上割眼的位置必須與膠植螺栓的位置一致，用2φ 63鋼管把每對加固樁與護(hù)坡樁焊接起來。并且在基坑?xùn)|、南面采用護(hù)坡樁與護(hù)坡樁之間設(shè)連梁一道，混凝土強(qiáng)度等級為C20，連梁采用 300 mm×400 mm，配筋3Ф 16;Ф 8@200。樁混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到75%以上時開始鑿樁頭(以同條件試塊為準(zhǔn))，將樁頭浮漿鑿掉500 mm，把護(hù)坡樁的鋼筋錨入連梁內(nèi)。護(hù)坡樁之間采用MU10黏土磚砌筑240磚墻，采用M7.5水泥砂漿砌筑，墻高同梁頂一平。2)基坑西、北面采用倒掛法:開挖一層施工一次混凝土倒掛，將Φ 20的鋼筋錨入土內(nèi)2 m，筋錨入混凝土內(nèi)45 d?；炷恋箳炱露葹?∶0.75，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，不夠時及時進(jìn)行修整，每3 m左右修一次坡，再統(tǒng)一進(jìn)行一次修坡清底。3)測量觀測:在施工基坑期間，必須及時掌握連梁、擋墻、混凝土倒掛、鋼管支撐的變形情況，為此在基坑支護(hù)施工完畢后，在有效位置設(shè)置觀測點(diǎn)，采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等進(jìn)行觀測，設(shè)專人觀測，并做好記錄，在基坑施工期間，每天早晚各一次，發(fā)現(xiàn)異常情況及時匯報和處理。

6 結(jié)語

采用鋼筋混凝土灌注樁、H型鋼梁架空加固鐵路路基，倒掛法加固基坑邊坡，縮短了土建工程的施工工期，有效的解決了在鐵路線上進(jìn)行深基坑施工導(dǎo)致鐵路不能通車的矛盾，保證了場區(qū)鐵路的正常通車;同時為基礎(chǔ)施工提供了可靠的安全作業(yè)空間和環(huán)境，完全達(dá)到了預(yù)期目的，獲建設(shè)方的高度好評。

[1] 蔡鴻潔，許翠霞，李 濤.基坑支護(hù)方案優(yōu)化[J].山西建筑，2009，35(18):91-93.