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，施工區域橫跨兩條鐵路線(即3道、4道，并影響 2道通車)。建設方要求:土建施工期間必須確保煤礦鐵路運輸正常、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段采取措施進行加固。

鐵道加固方案依據地質勘察報告、塊精煤倉圖紙和現場踏勘后編制，經建設方、監理方、施工方專家論證后實施。

2 總體施工方案

施工總體指導思想為:1)對本工程基礎所在區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，并對邊坡進行支護，從而解決鐵路正常通車與基礎交叉施工的矛盾;2)對施工影響區段(2號線)采用鋼筋混凝土倒掛井壁法對路基進行加固，以確保2號線運行的絕對安全。

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

H型鋼梁:樁頂安裝主承重H型鋼梁，根據火車載重及火車車頭自重進行計算，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，沖洗干凈后進行樁頭處理，上接1 000 mm高樁頭，同時預埋H型鋼梁的主梁連接鋼板，尺寸為600 mm×600 mm×20 mm，待混凝土強度達到設計強度后，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～19:00點，在這 12 h內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，每罐混凝土的運輸時間約為40 min，因此，每根樁的施工都必須有計劃的進行，嚴格杜絕成孔后隔夜澆筑混凝土現象。2)鋼筋混凝土灌注樁施工順序:護筒埋設→鉆孔→清孔→二次清孔→鋼筋籠制作與吊放→灌注水下混凝土。3)護筒定位后及時復核護筒的位置，嚴格控制護筒中心與樁位中心線偏差不大于50 mm，并認真檢查回填土是否密實，以防鉆孔過程中發生漏漿現象。4)施工過程中自然地坪的標高會發生一些變化，為準確地控制鉆孔深度，在樁架就位后及時復核底梁是否水平和樁具的總長度并做好記錄，以便在成孔后根據鉆桿在鉆機上留出長度來校驗成孔達到深度。如測繩的測深比鉆桿的鉆探小，就要重新下鉆桿復鉆并清孔。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1.2%，為提高測繩的測量精度，在使用前要預濕后重新標定，并在使用中經常復核。5)鋼筋籠制作前首先檢查鋼材的質保資料，檢查合格后再按設計和施工規范要求驗收鋼筋的直徑、長度、規格、數量和制作質量。在驗收中還要特別注意鋼筋籠吊環長度能否使鋼筋準確地吊放在設計標高上，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，吊環長度是根據底梁標高的變化而改變，所以應根據底梁標高逐根復核吊環長度，以確保鋼筋的埋入標高滿足設計要求。6)灌注樁成孔至設計標高，應充分利用鉆桿在原位進行第一次清孔，直到孔口返漿比重持續小于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管。沉放導管時檢查導管的連接是否牢固和密實，以防止漏氣漏漿而影響灌注。由于孔內原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導管這段時間內使處于懸浮狀態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量。因此，必須在混凝土灌注前利用導管進行第二次清孔。當孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規范要求后，應立即進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管灌注，混凝土的離析現象還會存在，但良好的配合比可減少離析程度。為防止發生斷樁、夾泥、堵管等現象，在混凝土灌注時應加強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，并認真記錄，這對發現問題樁和評價樁的質量有很大作用。

4 鐵路加固

1)本次施工需要對3道、4道兩條鐵路線進行加固，施工順序為: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→質量驗收→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，在每個樁頭上的預埋鋼板上彈出中心線，分出鋼梁安裝的位置。4)嚴格按照設計的軌道加固鋼梁圖紙制作鋼梁，驗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，吊裝時根據編號依次吊裝主、次梁進行安裝。為了減小安裝偏差和焊接應力，主梁安裝從一端向另一端逐次進行，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。用經緯儀校正鋼梁位置，用水準儀找正鋼梁上弦水平度和高度。鋼梁與樁頭預埋件的連接采用焊接，滿焊高度8 mm，主梁與次梁先用M10.9級高強螺栓連接，然后焊接加固。5)主次鋼梁安裝完成后，通知鐵運部門派專人監督鋼軌的安裝質量。為了減緩軌道在動載的情況下對鋼梁的沖擊應力，在鋼梁上鋪6 mm厚的橡膠皮墊緩沖層。6)首先進行一條鋼軌的安裝，在保證達到順平的條件下，進行另一條鋼軌的安裝，安裝完畢后用鐵路專用軌尺校正，兩邊軌道應水平，軌距控制在-2 mm～+6 mm允許誤差范圍內，達到規范要求。7)軌道加固完畢后，對H型鋼梁進行防腐處理(如果把主、次梁作為永久性承重結構時，必須做好主、次梁外表面的永久性防腐)，H型鋼梁在制作前，表面應徹底除銹，除銹等級達到St2級，構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:通車前對軌道進行基準觀測并作好記錄，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，以便發現異常時及時采取措施，確保鐵路行車安全(經連續30 d的觀測無變化、無異常)。

5 基坑邊坡支護

1)基坑東、南面采用護坡樁進行支護，基坑開挖后，為了防止兩道通車產生振動使護坡樁發生位移，因此在東、南面的加固樁和與之對應的護坡樁之間設置支撐，具體做法為:在加固樁和與之對應的護坡樁-2.0 m處膠植6φ 16螺栓，在事先準備好的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坡樁焊接起來。并且在基坑東、南面采用護坡樁與護坡樁之間設連梁一道，混凝土強度等級為C20，連梁采用 300 mm×400 mm，配筋3Ф 16;Ф 8@200。樁混凝土強度等級達到75%以上時開始鑿樁頭(以同條件試塊為準)，將樁頭浮漿鑿掉500 mm，把護坡樁的鋼筋錨入連梁內。護坡樁之間采用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2 m，筋錨入混凝土內45 d。混凝土倒掛坡度為1∶0.75，邊挖邊檢查坑底寬度及坡度，不夠時及時進行修整，每3 m左右修一次坡，再統一進行一次修坡清底。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，為此在基坑支護施工完畢后，在有效位置設置觀測點，采用經緯儀、水準儀等進行觀測，設專人觀測，并做好記錄，在基坑施工期間，每天早晚各一次，發現異常情況及時匯報和處理。

6 結語

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行深基坑施工導致鐵路不能通車的矛盾，保證了場區鐵路的正常通車;同時為基礎施工提供了可靠的安全作業空間和環境，完全達到了預期目的，獲建設方的高度好評。

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