承臺(tái)鋼軌樁基坑支護(hù)施工工法

田 祥

中鐵二十四集團(tuán)有限公司 吉林 長(zhǎng)春 130000

正文：

一、工法概況

近年來，我國(guó)鐵路事業(yè)的建設(shè)，隨著國(guó)家大力投資和發(fā)展取得了巨大的成就，為了減少對(duì)耕地的占用，鐵路多以橋梁的方式穿越農(nóng)田，橋梁基礎(chǔ)埋深3-4m的淺基坑施工技術(shù)備受關(guān)注，其有工藝多樣性，目的為減少造價(jià)投入、保證安全等。鋼軌樁基坑支護(hù)作為淺基坑施工重要的臨時(shí)性結(jié)構(gòu)之一，由于其本身的許多優(yōu)點(diǎn)，在橋梁基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)施工中將呈現(xiàn)很好的應(yīng)用前景。

鋼軌樁基坑支護(hù)支護(hù)主要由鋼軌樁、鋼板和工字鋼圍檁組成，鋼板起防水、擋土的作用，鋼軌樁基坑支護(hù)是使用鋼軌逐根插打，導(dǎo)向裝置采用雙拼I40b工字鋼圍檁。

本工法以地下水較豐富，地質(zhì)為粘土細(xì)砂、中粗砂層的淺基坑墩承臺(tái)施工實(shí)踐為前提，以鋼軌樁配合鋼板圍堰施工技術(shù)為核心，運(yùn)用科學(xué)的管理水平和先進(jìn)的檢驗(yàn)手段，綜合考慮工程特點(diǎn)、施工環(huán)境、施工工期、安全保障、投資成本等因素，提高了施工效率，保證工程質(zhì)量，降低工程造價(jià)，從而提高企業(yè)的施工能力和管理水平。

二、工法特點(diǎn)

本工法與傳統(tǒng)的鋼板樁圍堰相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(一) 采用鋼軌樁、鋼板和內(nèi)撐型鋼，材料單一標(biāo)準(zhǔn)，輕便、便于安裝及施工控制等工序操作。

1、本工藝采用結(jié)構(gòu)計(jì)算、分析手段，結(jié)合地質(zhì)條件，根據(jù)常用的圍堰支護(hù)材料（鋼軌樁）的特性，與傳統(tǒng)的重力式支護(hù)體系相比，鋼軌樁加鋼支撐體系具有材料簡(jiǎn)單標(biāo)準(zhǔn)、輕便、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)；

2、普通施工設(shè)備即可滿足使用，無需大型機(jī)械吊裝設(shè)備，施工程序少，周轉(zhuǎn)材料方便、快速，縮短和保證了施工工期，也節(jié)約了成本。例如鋼板樁在施工起來，不僅設(shè)備要求特殊，而且施工控制較難、工期長(zhǎng)、工序相對(duì)也復(fù)雜。

(二) 假如地質(zhì)資料在實(shí)際施工操作時(shí)遇到困難時(shí)，可以先試打取得實(shí)際參數(shù)值來修正，遇孤石可改變圍堰大小及形狀避開，或采取其它合理措施，從而降低了風(fēng)險(xiǎn)和投資，和傳統(tǒng)的鋼板樁施工相比較，鋼軌樁圍堰施工的靈活性和機(jī)動(dòng)性得到了發(fā)揮，也間接地降低風(fēng)險(xiǎn)成本，保證了工期和安全施工。

(三) 和其它施工措施相比，鋼軌樁的回收率幾乎為100%，材料周轉(zhuǎn)效率大大提高，直接節(jié)約了成本。

三、適用范圍

本工法適用于水深3～4m，地下水較豐富，橋梁基礎(chǔ)承臺(tái)下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)為為砂土、粘土、砂粘土，不含大直徑卵石或塊石的橋梁基礎(chǔ)工程。

四、工藝原理

水中墩承臺(tái)鋼軌樁圍堰施工以鋼軌樁圍堰施工理論為指導(dǎo)，由單根鋼軌樁和鋼板組合而成，圍堰形成后邊基坑開挖邊降水，基坑比設(shè)計(jì)基底深挖50cm，換填40上皮石，再施工10cm后C15混凝土墊層。形成一個(gè)滿足施工承載及擋水需要的整體受力結(jié)構(gòu)，為承臺(tái)施工提供一個(gè)安全的作業(yè)平臺(tái)，該種結(jié)構(gòu)是解決水中基礎(chǔ)施工中的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

五、施工工藝

(一) 工藝流程：

施工準(zhǔn)備工作→測(cè)量放樣→（溝槽開挖）→安裝圍檁→插打鋼軌樁→插入鋼板→鋼支撐施工→基坑開挖→換填、墊層施工→鉆孔樁樁頭鑿除→樁基無破損檢驗(yàn)→綁扎鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土→養(yǎng)生→圍堰拆除。

(二) 工藝步驟：

1、打樁

（1）先由測(cè)量人員定出鋼軌樁圍堰的四角（基坑外放1.5m），安放圍檁兼做鋼軌樁導(dǎo)向。

（2）鋼軌施工，間距50cm，鋼軌樁施工完成后，打入鋼板，鋼板搭接不小于50cm，圍檁與鋼軌焊接成整體。

（3）基坑開挖，順序從線路左側(cè)向右側(cè)開挖，邊開挖，便控制標(biāo)高，注意降水，鋼板間隙用袋子堆碼防止淤泥及流砂涌入。

（4）基底用山皮石換填，再墊層施工。

2、拔樁

承臺(tái)模板拆除后就可拔樁。先拔除鋼板之后再拔除鋼軌，最后撤出圍檁。

3、鋼軌樁的施工中遇到的問題及處理辦法

由于河床地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工中常遇到一些難題，采用如下幾點(diǎn)辦法解決 。

（1）支護(hù)形成以后，如果基坑水量很大，基坑深度較深的情況，可以把支護(hù)四周土挖除，減少土壓力。

（2）鋼板間隙，及鋼板下方有流砂及淤泥的情況利用袋子堆碼的方法組織砂和泥的涌入，注意控制水量。

4、基底換填、混凝土墊層施工

換填主要控制基坑水位，要將基坑水位降到墊層底以下。換填料要用山皮石嚴(yán)禁用土回填。墊層施工時(shí)候要保證墊層的厚度、平整度、及標(biāo)高，保證承臺(tái)施工尺寸。

六、質(zhì)量控制

(一) 工藝流程控制

1、鋼軌樁施工后，豎撐插打嚴(yán)格控制平面位置和垂直度，平面位置誤差不超過5cm，傾斜度不超過0.5%。

2、完成頂層內(nèi)撐后，堵漏止水；內(nèi)填石粉、外側(cè)拋砂袋與內(nèi)側(cè)基本平齊以防沖刷。

3、開挖后鋼軌樁埋深不小于2.5m。

(二)、施工監(jiān)控

施工監(jiān)測(cè)及時(shí)的反應(yīng)圍堰支護(hù)體系的工作性狀是否處于安全狀態(tài)，并判別是否需啟動(dòng)應(yīng)緊方案，是否要對(duì)下一步的施工方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，設(shè)計(jì)所用的參數(shù)是否準(zhǔn)確并需調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整等等。這些信息都需要通過監(jiān)測(cè)進(jìn)行獲取，在掌握這些信息的基礎(chǔ)上才能不斷減弱甚至削除各種不穩(wěn)定因素，逐步加強(qiáng)各種有利于穩(wěn)定的因素，最后實(shí)現(xiàn)工程順利竣工。

七、材料與機(jī)具設(shè)備

材料與機(jī)械設(shè)備計(jì)劃表

鋼軌樁樁施工的順利進(jìn)行很大程度上取決于施工機(jī)械的選擇，可考慮以下方面選擇合理的機(jī)具施工。

(一) 工程規(guī)模：打撥鋼軌樁的數(shù)量、尺寸、形狀，特別是重量和長(zhǎng)度這兩個(gè)主要因素。

(二) 土質(zhì)情況：結(jié)合土質(zhì)情況，選擇機(jī)具以利于板狀的插打和回?fù)堋?/p>

(三) 施工能力：選擇機(jī)具必須符合工程進(jìn)度要求。

(四) 施工環(huán)境：選擇機(jī)具要滿足噪音、居民區(qū)生活干擾等文明施工要求，同時(shí)也要結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件、交通條件等情況來綜合選取。

八、勞動(dòng)組織

勞動(dòng)力需求表:

施工勞動(dòng)力根據(jù)施工進(jìn)度、工點(diǎn)操作需要適時(shí)調(diào)配、合理組織、精心施工。

九、安全措施

(一)、對(duì)操作人員進(jìn)行安全思想教育，提高操作人員安全意識(shí)，實(shí)行培訓(xùn)持證上崗制度，不經(jīng)培訓(xùn)或無證者，不得進(jìn)行上崗操作。

(二)、建立好鋼軌樁安全管理制度，完善好安全管理體制，編制好鋼軌樁安全施工應(yīng)急方案。

(三)、鋼軌樁插打前，檢修所需機(jī)械設(shè)備、吊裝設(shè)備。在插打過程中，隨時(shí)對(duì)鋼軌樁連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)。如有異常情況，應(yīng)立即停止作業(yè)，整修后再繼續(xù)作業(yè)。并隨時(shí)對(duì)吊裝設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(四)、鋼軌樁抽水安裝內(nèi)支撐的過程中，必須設(shè)專人全程監(jiān)測(cè)，對(duì)鋼軌樁的變形、位移、滲漏進(jìn)行觀察，填寫監(jiān)測(cè)記錄。如發(fā)生變形、位移，對(duì)施工安全造成直接危險(xiǎn)及安全隱患的，應(yīng)立即停止抽水，加固鋼軌樁，消除變形、位移后再繼續(xù)抽水。

(五)、鋼軌樁施工完畢后，應(yīng)由專人對(duì)鋼軌樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、焊接位置等進(jìn)行檢查，并定時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，填寫監(jiān)測(cè)記錄，有任何異常情況及時(shí)采取措施進(jìn)行整改。在整個(gè)工程施工過程中，每天定時(shí)對(duì)鋼軌樁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，填寫監(jiān)測(cè)記錄。

(六)、鋼軌樁插打后，安全檢查小組設(shè)專人對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)生變形必須及時(shí)進(jìn)行加固、水下焊接處理。如潮汐的侵害、地基的沉降等，應(yīng)立即采取應(yīng)急措施，同時(shí)基底清理過程中，隨時(shí)對(duì)鋼軌樁進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)生異常情況，及時(shí)處理。

十、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

地下水較豐富，地質(zhì)為粘土細(xì)砂、中粗砂層的淺基坑施工的重點(diǎn)是圍堰支護(hù)。對(duì)于該類工程施工方案，一般有：放坡開挖、鋼板樁圍堰及草袋圍堰。結(jié)合場(chǎng)地、工期、經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性、地質(zhì)情況，經(jīng)多方比選，鋼軌樁圍堰較放坡開挖、鋼板樁圍堰及草袋圍堰方案優(yōu)越性有以下幾個(gè)方面：

(一)、占用空間場(chǎng)地少，對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低，無須配置鋼板樁插拔設(shè)備。

(二)、鋼軌樁、鋼板、工字鋼周轉(zhuǎn)次數(shù)多、施工安裝速度較快，且節(jié)省預(yù)制時(shí)間，節(jié)省工期。

(三)、鋼軌樁圍堰基坑開挖、圍堰拆除安全方便，對(duì)原河道恢復(fù)較容易，有效保護(hù)土地資源、降低河道污染。

綜上所述，全面考慮，鋼軌樁圍堰在施工建設(shè)費(fèi)用投入、施工工序復(fù)雜度、工期保證、環(huán)境保護(hù)方面、施工安全等方面均顯示出經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的優(yōu)越性。

十一 、在高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋施工中的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)

中鐵九局登莊項(xiàng)目經(jīng)理部二分部主要承擔(dān)著登沙河至莊河段DZ2標(biāo)段施工任務(wù)。施工地段地理環(huán)境復(fù)雜，管段河渠溝坎相連，高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋是全線的重點(diǎn)工程之一，也是我作業(yè)隊(duì)的控制工程和難點(diǎn)工程，其中橋墩基坑施工作業(yè)是施工中的關(guān)鍵工程，能否順利成，關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的成敗。

高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋位于高陽(yáng)鎮(zhèn)南部丘陵地帶，橋長(zhǎng)3985.76m，全橋孔跨布置形式為：80-32m簡(jiǎn)支梁+（32+48+32）m連續(xù)梁+38-32m簡(jiǎn)支梁，橋臺(tái)采用T字型橋臺(tái)，橋墩采用圓端形實(shí)體墩，采用鉆孔樁基礎(chǔ)主要為跨越三岔河(高陽(yáng)河)、既有城莊線，一條瀝青路及多條土路而設(shè)。DK143+048.60處跨越縣道高后線瀝青路，交叉角度93°22′44′，立交要求10×4.5m，現(xiàn)狀路寬7m。DK145+567.8處80-83#墩連續(xù)梁跨越既有城莊線，交叉右角40°25′，跨越其余鄉(xiāng)村道路，凈寬4m至6m不等。本橋主要工程量鉆孔樁1078根。樁長(zhǎng)16.5～32m，橋臺(tái)2個(gè)，橋墩121個(gè)。

高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋承臺(tái)施工，鋼軌樁采用60kg/m，其長(zhǎng)度為6米。

在考慮承臺(tái)埋深、底層變化等因素基礎(chǔ)上，本橋以78＃墩為例，對(duì)鋼軌樁圍堰的施工具體布置作一展示，見下圖。

圖1 高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋78＃墩圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平面圖

綜上，該施工工法將在高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋承臺(tái)施工中得到很好的實(shí)踐應(yīng)用，保證施工的進(jìn)度和質(zhì)量，取得良好的技術(shù)可靠性效果，經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和社會(huì)效益。

附件1：現(xiàn)場(chǎng)施工相片

1、圍檁支護(hù)

2、鋼軌樁施工

3、鋼板施工

4、基坑開挖

5、基坑開挖完成

6、樁頭鑿出及基底換填

7、承臺(tái)模板及鋼筋綁扎

8、承臺(tái)混凝土施工完成

附件2：高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋地質(zhì)圖

高陽(yáng)跨城莊鐵路特大橋地質(zhì)圖