人工挖孔灌注樁在鐵路路基防護(hù)施工中的應(yīng)用

趙德太

(山東濟(jì)鐵工程建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250001)

1 工程概況

青榮城際鐵路QXDK40+325.3處需接長(zhǎng)施工的涵洞帽石距離道碴1.1m，距離膠濟(jì)運(yùn)營(yíng)線鋼軌3.4m。鑒于該施工場(chǎng)地狹窄、線路上方有電牽設(shè)備、距離營(yíng)業(yè)線較近等條件的限制，涵洞接長(zhǎng)施工必須采取有效的安全防護(hù)技術(shù)措施，避免對(duì)既有線路基的影響，保持膠濟(jì)線運(yùn)營(yíng)設(shè)備的良好狀況，保證膠濟(jì)線大動(dòng)脈的運(yùn)營(yíng)安全。

為此，經(jīng)多方論證比選，采用了技術(shù)上可行、方案上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的人工挖孔樁進(jìn)行既有鐵路線路基防護(hù)的方案。其基本技術(shù)參數(shù)為既有涵洞帽石外每側(cè)斜向45度布置3根人工挖孔防護(hù)樁，樁長(zhǎng)13米，樁徑125cm，壁厚15cm的鋼筋砼護(hù)壁。樁身主筋為26根HRB335Φ25鋼筋，加強(qiáng)筋為Φ20的HRB335，間距2.0m；螺旋筋直徑10mm，間距15cm。灌注C30砼。樁中心距為1.6m。

2 施工工藝流程

平整場(chǎng)地→放線定樁位及高程→開挖首節(jié)樁孔土方→安護(hù)壁鋼?！鷿矒v首節(jié)護(hù)壁砼→檢查校準(zhǔn)樁位→安豎向運(yùn)輸架→安裝調(diào)試卷揚(yáng)機(jī)→安裝渣桶、低壓照明燈具、井口蓋板、抽水通風(fēng)裝置等→開挖次節(jié)樁孔土方→拆首節(jié)支次節(jié)護(hù)壁模板→澆搗次節(jié)護(hù)壁砼→檢查校準(zhǔn)樁位→依此向下循環(huán)施工→檢查驗(yàn)收→人工安裝鋼筋→澆筑樁身砼

3 施工工藝要點(diǎn)

3.1 場(chǎng)地平整

平整場(chǎng)地、清除雜物、夯打密實(shí)。樁位處地面高出原地面20cm左右，場(chǎng)地四周開挖排水溝，防止地表水流入孔內(nèi)。

3.2 測(cè)量放樣

在場(chǎng)地初平的基礎(chǔ)上，測(cè)量人員利用經(jīng)緯儀等測(cè)量工具確定好樁位中心，以中點(diǎn)為圓心，以樁身半徑加護(hù)壁厚度為半徑畫出上部(即第一步)的圓周，撒石灰線作為樁孔開挖尺寸線。技術(shù)人員認(rèn)真核實(shí)樁的測(cè)量數(shù)據(jù)，填寫《工程定位測(cè)量記錄》，相關(guān)人員簽認(rèn)。安裝每節(jié)護(hù)壁模板時(shí)必須用井口樁心點(diǎn)校正模板位置，并由專人負(fù)責(zé)，第一節(jié)井圈護(hù)壁的井圈中心線與設(shè)計(jì)軸線的偏差不大于50mm，且把井圈的中心點(diǎn)用十字線的形式標(biāo)在護(hù)壁頂面砼上，便于軸線復(fù)核。

開挖前把規(guī)劃確定的水準(zhǔn)點(diǎn)引到場(chǎng)地，設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，并加以妥善保護(hù)，作為控制樁底標(biāo)高的依據(jù)。

3.3 開挖第一節(jié)樁孔土方

開挖樁孔要從上到下逐層進(jìn)行，先挖中間部分的土方，然后擴(kuò)及周邊，有效地控制開挖樁孔的截面尺寸。棄土放入提土桶內(nèi)，用卷揚(yáng)機(jī)提升至孔口，放置孔邊1米以外。在地下水位以下施工時(shí)應(yīng)及時(shí)用吊桶將泥水吊出。當(dāng)遇大量滲水時(shí)，在孔底一側(cè)挖集水坑，用高揚(yáng)程潛水泵排出樁外。每節(jié)的挖土高度不超過1m。土層、砂卵石采用短鎬、鋤頭類工具挖掘，遇堅(jiān)硬狀障礙物或巖層時(shí)，用風(fēng)鎬掘進(jìn)施工。

3.4 鋼筋安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行護(hù)壁鋼筋安裝，在鋼筋籠兩側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，墊塊應(yīng)可靠地以等距離綁在鋼筋內(nèi)外周徑上，其間距豎向?yàn)?.3m，橫向圓周不得少于4處。

3.5 支護(hù)壁模板

護(hù)壁模板采用拆上節(jié)、支下節(jié)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。模板連接用卡具、扣件定型的工具相接并固定，模板的兩端設(shè)鋼圈增強(qiáng)內(nèi)側(cè)支撐能力，防止模板變形而影響砼質(zhì)量。

3.6 澆筑首節(jié)護(hù)壁砼

每節(jié)樁孔挖完了要盡快澆筑砼。護(hù)壁厚度為15cm,護(hù)壁砼在現(xiàn)場(chǎng)用滾筒拌和機(jī)拌合，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)配合比標(biāo)識(shí)牌，安放地磅，控制配合比，并準(zhǔn)備充足的拌合用水。首節(jié)護(hù)壁高出地坪30cm，避免雜物、地表水進(jìn)入樁孔，并起到鎖口的作用。選用坍落度為180～220mmC30級(jí)混凝土，使用人工作業(yè)澆搗方式，確?？妆诘膱?jiān)固穩(wěn)定。當(dāng)護(hù)壁砼達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行模板拆除作業(yè)，一般在常溫下約24小時(shí)可以拆除。護(hù)壁砼強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa后方可進(jìn)行下一節(jié)段開挖。

3.7 檢查校準(zhǔn)樁位

首節(jié)樁孔護(hù)壁做好以后，必須將樁位十字軸線和標(biāo)高測(cè)設(shè)結(jié)果引測(cè)到護(hù)壁上口，然后用十字線對(duì)中，吊線墜向井底投設(shè)，以半徑尺桿檢查孔壁的垂直平整度。隨之進(jìn)行校準(zhǔn)修整，井深以基準(zhǔn)點(diǎn)為依據(jù)，保證樁孔軸線位置、標(biāo)高、截面尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

3.8 架設(shè)垂直運(yùn)輸架（如圖1示）

圖1

首節(jié)樁孔成孔以后，在樁孔上方安設(shè)豎向運(yùn)輸架，架體角支設(shè)在堅(jiān)硬、搭設(shè)的土層上，確保其不移位。在豎向運(yùn)輸架上安裝可改變方向且穿好鋼絲繩的滑輪，選擇不影響施工的場(chǎng)所放置卷揚(yáng)機(jī)。

3.9 安裝渣桶、低壓照明燈、水泵、應(yīng)急爬梯

3.9.1 在安裝豎向運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)，注意使渣桶與樁孔中心在豎向垂線上，作為挖土施工過程中控制樁位的中心和支護(hù)壁模的中心控制線。

3.9.2 當(dāng)樁孔深大于10m時(shí)，要用空壓機(jī)向井下通風(fēng)，加強(qiáng)空氣對(duì)流。操作時(shí)上下人員輪換作業(yè)，樁孔上人員密切注視觀察樁孔下人員的情況，互相呼應(yīng)，預(yù)防意外事件的發(fā)生。

3.9.3 當(dāng)?shù)叵滤枯^少時(shí)，及時(shí)用渣桶將井內(nèi)泥水運(yùn)上地面。井內(nèi)滲水量較多且渣桶無法及時(shí)排水，影響作業(yè)效率時(shí)，在井筒的底部挖集水坑，用抽水裝置進(jìn)行排水，邊降低井內(nèi)水位邊開挖土方。

3.9.4 樁孔口的位置加裝水平防護(hù)裝置，樁孔內(nèi)有人施工作業(yè)時(shí)，水平防護(hù)裝置起到防止雜物掉下砸人的目的，無施工作業(yè)時(shí)，水平防護(hù)裝置起防止人員跌落井內(nèi)。非施工人員不得進(jìn)入挖樁孔作業(yè)區(qū)。吊運(yùn)土?xí)r，再打開安全蓋板。

3.10 挖孔樁砼護(hù)壁

列車產(chǎn)生的動(dòng)載為35kN/m2。為安全考慮，護(hù)壁厚度15cm，護(hù)壁內(nèi)配置鋼筋網(wǎng)片，水平箍筋采用Φ10的鋼筋，豎向采用Φ12鋼筋，網(wǎng)片鋼筋間距20cm。

3.11 開挖

當(dāng)護(hù)壁砼強(qiáng)度達(dá)到2.5MP后方可進(jìn)行下一段的開挖，從第二節(jié)開始，利用垂直運(yùn)輸裝置運(yùn)土，孔內(nèi)施工人員必須戴安全帽，上部人員拴牢安全帶。渣桶離開樁口上方1.5m時(shí)，及時(shí)用水平防護(hù)裝置掩蔽孔口，防止上部雜物墜落井造成物體打擊。渣桶在地面上卸土后，打開水平防護(hù)裝置，下放渣桶裝土。樁孔施工到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用檢孔器檢查樁孔的孔徑、垂直度等參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

護(hù)壁的模板采用拆除上節(jié)安裝下節(jié)的方案，循環(huán)周轉(zhuǎn)安裝。模板上部留出10cm高的砼澆筑口，接口處要保證砼的澆注質(zhì)量。

3.12 澆筑第二節(jié)護(hù)壁砼

砼用吊桶吊送，人工澆筑，人工插搗密實(shí)。砼由試驗(yàn)室確定摻入早強(qiáng)劑，以加速砼的硬化。檢查樁位中心軸線及標(biāo)高以樁孔口的定位線為依據(jù)，對(duì)樁身直徑、孔底標(biāo)高、樁位中線、井壁垂直進(jìn)行全面測(cè)定，做好施工記錄，逐節(jié)校測(cè)。

3.13 逐層往下循環(huán)作業(yè)

將樁孔挖至設(shè)計(jì)深度，清除虛土、松渣、沉淀等軟層，并用砼進(jìn)行封底處理，樁底要支承在設(shè)計(jì)所規(guī)定的持力層上。

3.14 鋼筋籠制作與安裝

防護(hù)樁鋼筋按設(shè)計(jì)要求加工后，平板車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，人工孔內(nèi)綁扎。首先由工人從孔口往孔內(nèi)逐根下放主鋼筋，待下放4根主筋后，工人下去進(jìn)行主筋定位。再由孔口下放加強(qiáng)筋，孔內(nèi)工人自下向上進(jìn)行箍筋與4根主筋的連接，用十號(hào)粗鐵絲雙股綁扎牢固。待四根主筋與加強(qiáng)筋定位后，依次放入其他主筋。下放與安裝與四根主筋相同。待主筋安裝完成后，進(jìn)行安裝箍筋的施工。為便于下放，箍筋分段安裝，每十道一段進(jìn)行下放，自下往上依次綁扎，梅花形綁扎牢固。在鋼筋籠外側(cè)設(shè)置控制保護(hù)層厚度的墊塊，墊塊可靠地以等距離綁在鋼筋骨架周徑上，其間距豎向?yàn)?m，橫向圓周為4處。

3.15 砼澆注

3.15.1 樁身材料：樁身采用C30砼，澆筑之前現(xiàn)場(chǎng)做坍落度試驗(yàn)、含氣量、擴(kuò)展度等合格后方可投入使用，并留置試塊。

3.15.2 灌注前準(zhǔn)備工作：孔樁挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，井孔內(nèi)不得有積水或浮土沉渣，當(dāng)滲水量較大時(shí)要先將水排凈。要及時(shí)遮蓋井口并撤除多余的設(shè)備及零星構(gòu)件。灌注過程中由施工員及安全防護(hù)員全程監(jiān)控。

3.15.3 樁身砼采用罐車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，用串筒澆筑砼，澆筑過程中串筒分節(jié)拆卸，保證砼自由落差不大于2m，每澆筑2m人員下入孔中，采用插入式振搗棒振搗，灌注速度要盡可能加快。砼必須一次連續(xù)灌注完成。砼澆筑完畢后，用塑料布或草簾蓋好，防止砼發(fā)生收縮或干裂。

4 結(jié)語

青榮城際鐵路新建涵洞接長(zhǎng)施工過程中，經(jīng)濟(jì)南鐵路局工務(wù)部門對(duì)人孔挖孔樁的防護(hù)效果進(jìn)行檢測(cè)，膠濟(jì)鐵路運(yùn)營(yíng)線的水平、垂直位移均在規(guī)范的運(yùn)行范圍內(nèi)，有力保障了青榮城際鐵路與膠濟(jì)鐵路互連互通工程的進(jìn)展。

人工挖孔灌注樁施工方法，施工機(jī)具簡(jiǎn)單，人工操作，成孔質(zhì)量可靠，施工無噪音、無振動(dòng)、無積壓，適應(yīng)范圍廣，操作方便，受施工場(chǎng)地限制小，廣泛用于工程施工過程中。尤其在施工場(chǎng)地狹小，空間高度受制約，機(jī)械設(shè)備無法使用的情況下，易優(yōu)先選用人工挖孔樁的施工方法。