復(fù)雜陸域堆場(chǎng)樁承式軌道梁施工加固關(guān)鍵技術(shù)

楊 波，舒衛(wèi)榮，吳 雙

(浙江交工集團(tuán)股份有限公司港航工程分公司，浙江 杭州 310051)

0 引 言

樁承式軌道梁是港口碼頭及橋梁普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式，但在施工過程中存在工藝落后、地下隱蔽施工、質(zhì)量情況不容易直觀判斷等問題[1]。軌道梁是保證港機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，在港區(qū)運(yùn)行期間不得出現(xiàn)較大的沉降位移，因此軌道梁施工地基處理尤為重要，如處理不當(dāng)則嚴(yán)重影響到后期港區(qū)正常運(yùn)行，縮短港機(jī)設(shè)備的使用壽命[2]?；谀掣蹍^(qū)工程對(duì)復(fù)雜陸域堆場(chǎng)樁承式軌道梁施工加固關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行介紹，總結(jié)其施工要點(diǎn)，為現(xiàn)役海港碼頭類似環(huán)境下的軌道梁施工加固提供借鑒。

1 工程項(xiàng)目概況

某工程危險(xiǎn)品貨物集裝箱堆場(chǎng)布置在某地區(qū)的陸域堆場(chǎng)西北角，西側(cè)緊鄰一條江。箱區(qū)呈略不規(guī)則四邊形布置，沿緯一路方向?qū)捈s243 m，垂直緯一路方向長(zhǎng)約182.7 m，堆場(chǎng)區(qū)占地面積約4.42萬m2；配套建設(shè)有應(yīng)急處理場(chǎng)地、危廢應(yīng)急池、事故水池、回用水池等配套工程。場(chǎng)內(nèi)利用原6幅普通重箱堆場(chǎng)改造為6幅危險(xiǎn)貨物集裝箱堆場(chǎng)，由北往南編號(hào)分別為1#～6#箱區(qū)，箱區(qū)總體布置仍同原普通重箱堆場(chǎng)。堆場(chǎng)內(nèi)采用RTG裝卸作業(yè)，場(chǎng)橋跑道梁凈距為23.47 m，跨下可布置6列集裝箱及1條集裝箱牽引半掛車作業(yè)車道。前后箱區(qū)間有作業(yè)車道一側(cè)跑道梁之間距離6.5 m，無作業(yè)車道(盲道)一側(cè)跑道梁之間距離4 m，燈塔設(shè)置區(qū)寬度為8.0 m。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外有學(xué)者分析了軌道應(yīng)力、梁-軌道相對(duì)位移變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)減小縱向阻力可以有效降低連續(xù)梁的軌道應(yīng)力和墩臺(tái)應(yīng)力，增加梁-軌道相對(duì)位移；增加簡(jiǎn)支梁剛性墩剛度可以降低軌道制動(dòng)應(yīng)力、剛性墩縱向應(yīng)力和梁-軌道相對(duì)位移。還有學(xué)者根據(jù)熱傳導(dǎo)理論推導(dǎo)出了結(jié)合梁頂、梁底間最大溫差的近似方程。最后結(jié)合實(shí)測(cè)資料，假定溫度場(chǎng)在結(jié)構(gòu)內(nèi)是按照線性分布，據(jù)此假設(shè)分析了梁的溫度應(yīng)力，然而隨著學(xué)者們對(duì)溫度場(chǎng)理論研究的深入，他們一致意識(shí)到混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度場(chǎng)分布是非線性的。

我國(guó)最早于20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行混凝土疲勞的研究工作，對(duì)混凝土在變幅應(yīng)力作用下的疲勞性能進(jìn)行了初次研究，得出了應(yīng)力幅對(duì)混凝土疲勞性能有著顯著影響的結(jié)論[3]。這一影響具體體現(xiàn)在對(duì)于同一結(jié)構(gòu)應(yīng)力幅值越大，則加載相同次數(shù)后產(chǎn)生的疲勞損傷就愈大[4]。后來通過對(duì)11根高強(qiáng)混凝土梁進(jìn)行靜載和等幅疲勞試驗(yàn)將應(yīng)力幅作為唯一疲勞參數(shù)對(duì)鐵科院所做的對(duì)接焊鋼筋疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析，發(fā)現(xiàn)疲勞荷載的加載方式對(duì)梁的延性有一定影響，高周加載對(duì)增加梁延性有利[5，6]。

3 復(fù)雜陸域堆場(chǎng)樁承式軌道梁施工加固關(guān)鍵技術(shù)方法

3.1 施工難點(diǎn)

在復(fù)雜陸域堆場(chǎng)軌道梁施工會(huì)遇到以下問題。

(1)因復(fù)雜陸域堆場(chǎng)含有較深的砂礫層，開挖過程中容易造成基槽塌陷，容易造成二次開挖。

(2)軌道梁鋼筋下放不準(zhǔn)，標(biāo)高不易控制。

(3)軌道梁地基處理后沉降大且施工難度大。

3.2 施工技術(shù)方法及操作要點(diǎn)

(1)施工準(zhǔn)備

收集工程地質(zhì)資料，領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)圖紙意圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)周邊狀況，編制施工專項(xiàng)方案。組織管理人員學(xué)習(xí)有關(guān)圖集、圖紙、施工規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及技術(shù)文件，根據(jù)甲方提供的高程基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)設(shè)出排水溝原始地面的標(biāo)高，并作好記錄，報(bào)監(jiān)理復(fù)核，作為以后測(cè)算挖土量的依據(jù)。

(2)鉆孔灌注樁施工平臺(tái)

主塔基礎(chǔ)的承臺(tái)結(jié)構(gòu)一部分位于岸上，部分位于水中，在灌注樁施工前需要修建維護(hù)結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)先在鄰水側(cè)打入拉森樁，再加?800 mm@500 mm水泥攪拌樁止水，最后填土，形成灌注樁施工平臺(tái)。

(3)嵌巖灌注樁施工

綜合分析本工程的建筑性質(zhì)、周邊環(huán)境條件及成樁的可行性，并結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告，最后采用旋挖鉆機(jī)嵌巖成孔；鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)加工成型；導(dǎo)管法灌注水下混凝土成樁。嵌巖灌注樁施工工藝流程見圖1。

圖1 嵌巖灌注樁施工工藝流程

(4)基槽開挖及樁頭處理

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放出基槽開挖線，灑上石灰進(jìn)行標(biāo)記，基槽開挖采用1.0 m3液壓反鏟挖掘機(jī)與人工相配合的方法，開挖的棄土堆放在基槽2 m以外，防止堆載導(dǎo)致基槽坍塌同時(shí)也為了方便后續(xù)模板施工。基槽內(nèi)有水時(shí)，挖集水坑用水泵及時(shí)將水抽排出基槽。

基槽開挖露出軌道梁底以上樁頭混凝土及浮漿固結(jié)體后，根據(jù)該范圍樁頭混凝土及浮漿固結(jié)體需要鑿除的高度，采用人工配合風(fēng)鎬破除樁頭至軌道梁底標(biāo)高。

(5)軌道梁墊層施工

澆筑C20素混凝土墊層，采用[10槽鋼作為模板，鋼釬固定。墊層比梁邊線每邊大出100 mm，墊層混凝土澆筑時(shí)預(yù)埋固定模板用鐵件。

(6)軌道梁施工

鋼筋籠在場(chǎng)外綁扎好后運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，隨后進(jìn)行模板施工，當(dāng)模板和鋼筋籠報(bào)送至監(jiān)理處得到合格標(biāo)準(zhǔn)后，用鋼管翹起鋼筋籠，鋼管兩端用之前填筑好的土石支撐。鋼筋籠標(biāo)高提調(diào)節(jié)見圖2。

圖2 鋼筋籠標(biāo)高提調(diào)節(jié)示意圖

軌道梁?jiǎn)味伍L(zhǎng)按設(shè)計(jì)分段長(zhǎng)施工，每側(cè)模板采用2片定型鋼模板，外設(shè)橫、豎槽鋼2[10鋼楞，組裝成大片模板，且大片模板頂口設(shè)水平桁架，保證軌道梁混凝土頂邊線順直、美觀，模板支立采用25 t汽車吊配合施工。

軌道梁澆筑用汽車泵泵送或挖機(jī)輸送混凝土，要合理安排施工線路，由一端到另一端分層澆筑，分層厚度以30～50 cm為宜，同時(shí)避免出現(xiàn)施工冷縫而影響整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

(7)混凝土養(yǎng)護(hù)及模板拆除

混凝土澆筑完畢及時(shí)覆蓋并按規(guī)范要求進(jìn)行灑水潮濕養(yǎng)護(hù)。混凝土強(qiáng)度滿足要求時(shí)進(jìn)行模板拆除，模板拆除采用25 t汽車吊機(jī)配合作業(yè)，拆除模板時(shí)注意成品保護(hù)。

(8)梁側(cè)回填

當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，沿著軌道梁方向?qū)α簜?cè)進(jìn)行回填，回填采用對(duì)稱回填，防止回填中受到擠壓。

(9)軌道梁鋼軌安裝

軌道槽清理完畢后，測(cè)放鋼墊板標(biāo)高進(jìn)行鋼墊板的安裝；根據(jù)測(cè)放的標(biāo)高，將鋼墊板安裝在預(yù)埋螺栓上，利用水平尺配合調(diào)校螺栓對(duì)鋼墊板進(jìn)行調(diào)整，并根據(jù)圖紙要求調(diào)整到所需的水平位置，然后用螺帽壓緊；對(duì)所有壓緊螺絲及鋼墊板再一次進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保在規(guī)定尺寸范圍內(nèi)，然后焊連接鋼板。

3.3 工藝原理

針對(duì)復(fù)雜陸域堆場(chǎng)樁承式軌道梁施工遇到的問題。由于陸域堆場(chǎng)復(fù)雜砂礫層地質(zhì)特性，研發(fā)了軌道梁地基加固體系，在軌道梁下部打設(shè)嵌巖樁，通過頂部澆筑軌道梁將嵌巖樁聯(lián)合成整體，從而形成軌道梁地基加固體系。提出了軌道梁鋼筋標(biāo)高定位工藝，每隔一段距離用鋼管穿入主筋下部并與主筋垂直，鋼管兩端用墊塊支撐，通過調(diào)節(jié)各墊塊的高度來保證軌道梁鋼筋標(biāo)高的平順。提出了砂礫層基槽開挖邊坡防塌方法，通過疊加的噸袋形成一定的坡度，從而對(duì)基槽側(cè)壁形成防塌壓力。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)

(1)施工工藝簡(jiǎn)單，針對(duì)陸域堆場(chǎng)復(fù)雜砂礫層地質(zhì)特性，研發(fā)了軌道梁施工加固體系，在軌道梁下部打設(shè)嵌巖樁，通過頂部澆筑條形基礎(chǔ)將嵌巖樁形成整體，從而形成軌道梁加固體系。

(2)鋼筋標(biāo)高可控，提出了軌道梁鋼筋標(biāo)高定位工藝，每隔一段距離用鋼管穿入主筋下部并與主筋垂直，鋼管兩端用墊塊支撐，通過調(diào)節(jié)各墊塊的高度來保證軌道梁鋼筋標(biāo)高的平順。

(3)基槽開挖效果佳，提出了砂礫層基槽開挖邊坡防塌方法，通過疊加的噸袋形成一定的坡度，從而對(duì)基槽側(cè)壁形成防塌壓力。

(4)工藝流程清楚，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，工期能夠得到保證。

(5)施工安全、質(zhì)量易于控制。

4 質(zhì)量控制措施

(1)為了保證護(hù)筒的垂直度，護(hù)筒下沉方法采用HD508-105 m履帶式陸上打樁機(jī)配備D80柴油錘下沉，鋼護(hù)筒的下沉精度要求：平面位置偏差≤50 mm，傾斜度<1%。

(2)鋼護(hù)筒用10 mm鋼板卷制而成，護(hù)筒上下兩端0.5 m范圍內(nèi)加12 mm厚鋼板作外加勁箍，以利護(hù)筒下沉。每根護(hù)筒一次制作，每根護(hù)筒兩端加型鋼或鋼管米字撐固定，以防護(hù)筒在起吊、運(yùn)輸過程中變形。

(3)成孔時(shí)及時(shí)填寫施工記錄，在土層變化處撈取渣樣，判明土層，以便與地質(zhì)剖面圖核對(duì)，樁身成孔進(jìn)入持力層后，每鉆進(jìn)100～300 mm，清孔分段取樣分析，確保入巖深度。

(4)鋼筋接頭：鋼筋的接頭采用單面焊接接頭，焊縫長(zhǎng)度≥10 d，同一截面內(nèi)焊接數(shù)量不超過50%，頂部鋼筋應(yīng)在跨中焊接，底部鋼筋在支座處焊接。

(5)樁頭鑿除過程中嚴(yán)格控制樁頂標(biāo)高，并不得使樁受破壞。樁頭鑿除完成后將樁頂清洗干凈，鑿除廢棄的混凝土清出基坑。樁頂清洗干凈后按要求進(jìn)行樁檢。

(6)每批鋼筋進(jìn)行接頭工藝檢驗(yàn)，試驗(yàn)人員做好原材料進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)工作。

(7)組裝模板時(shí)輕起輕放，不準(zhǔn)碰撞已安裝好的模板和其他硬物。用撬棍調(diào)整模板時(shí)，要注意保護(hù)模板下口雙面膠。嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，拆模時(shí)按程序進(jìn)行，禁止用大錘敲擊或撬棍硬撬，以免損傷混凝土表面和棱角。拆模時(shí)要注意對(duì)成品加以保護(hù)，嚴(yán)禁破壞。

5 總 結(jié)

針對(duì)復(fù)雜陸域堆場(chǎng)樁承式軌道梁施工加固關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的施工流程及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析、總結(jié)，得到其施工技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及主要結(jié)論如下。

(1)針對(duì)陸域堆場(chǎng)復(fù)雜砂礫層地質(zhì)特性，研發(fā)了軌道梁施工加固體系，在軌道梁下部打設(shè)嵌巖樁，通過頂部澆筑條形基礎(chǔ)將嵌巖樁形成整體，從而形成軌道梁加固體系。

(2)提出了軌道梁鋼筋標(biāo)高定位工藝，每隔一段距離用鋼管穿入主筋下部并與主筋垂直，鋼管兩端用墊塊支撐，通過調(diào)節(jié)各墊塊的高度來保證軌道梁鋼筋標(biāo)高的平順。

(3)提出了砂礫層基槽開挖邊坡防塌方法，開挖的基槽兩側(cè)通過疊加一定高度的噸袋，從而使噸袋與砂礫層之間形成土壓力，防止砂礫層基槽塌陷。