涉鐵橋梁樁基礎施工技術

【摘要】結合杭州蕭山機場公路改建工程市心路互通段橋梁施工實例，詳細的介紹了本工程涉鐵段橋梁樁基礎施工技術，為類似工程提供有益借鑒。

【關鍵詞】跨鐵路；橋梁；樁基礎施工；技術

1、工程概況

本工程主線高架橋13#-14#墩跨、NE匝道橋29#-30#墩跨及ES匝道橋3#-4#墩跨采用簡支組合小箱梁上跨滬昆鐵路，橋墩基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑主要有φ1.0m、φ1.2m和φ1.5m三種規格。鐵路營業線兩側30m施工范圍內全橋共有69根樁，其中主線橋45根、匝道橋24根。鉆孔樁樁長為50-55m不等，采用C30（水下）混凝土灌注。鉆孔樁均為摩擦樁，以圓礫層為持力層。

2、施工方案

根據本工程的特點，主線高架橋13#、14#、15#、16#、17#墩、NE匝道29#、30#、31#墩、ES 匝道1#、2#、3#、4#墩樁基擬采用GPS20型回旋鉆施工。供漿泵選用3PN泥漿泵，鋼筋籠吊放采用25T汽車吊。導管采用φ250mm絲扣接頭型導管，節長為2-2.5m，底節長大于4m。為避免樁基施工對既有高鐵橋墩及滬昆鐵路的影響，ES 匝道3#、4#墩、NE匝道29#、30#墩、主線高架橋13#、14#墩樁基采用全鋼護筒跟進。臨鐵路橋墩側設隔離防護措施以防施工機械的侵入性破壞。同時，委托第三方對高鐵橋墩進行變形安全監測，確保高鐵橋墩累計沉降小于1.0mm，累計位移小于1.0mm。

3、施工工藝流程及方法、步驟

鉆孔灌注樁施工工藝流程見“鉆孔灌注樁施工工藝流程圖”。

鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

3.1 測量放線

根據設計各墩位的座標，由測量組采用全站儀、水平儀對各個樁位進行定位放線，樁位標志準確牢固。自檢合格后報監理工程師復檢，合格后方可埋設護筒。

3.2 護筒埋設

鉆孔灌注樁護筒長4～6m，其內徑比樁徑大20-40cm，采用挖機埋設。埋設護筒時，護筒中心軸線對正測定的樁位中心，護筒與樁位中心線偏差不得大于2cm，傾斜度不大于1%，高度宜高出地面0.3-0.5m或高出地下水位2.0m，護筒固定在正確位置后用粘土分層回填窮實，以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落。如果護筒底土層不是粘性土應挖深或換土，在坑底回填窮實〉0.5m厚度的粘土后再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方。

3.3 鉆機就位

為了保證成孔垂直精度滿足設計要求，應經常校核鉆桿的垂直度。定位后，將適合本樁位地層的各種鉆頭有序地排列在主機回轉半徑上（約占1/3-1/2圓周），以利于快速更換鉆頭。同時排碴區（約1/3-2/5圓周）要考慮運碴設備駛入場地，并進行排碴對位試驗，以有效配合，減少干擾，提高鉆進效率，加快施工速度。

3.4 泥漿制作與外運

泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成穩定層，隔斷孔內外滲流，防止縮徑和擁孔的作用。泥漿制備就地取材采用粘土，制備泥漿的粘土塑性指數不小于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50%，大于0.1mm的顆粒不超過6%，膠體率不低于95%，含砂率不高于4%，造漿能力不低于2.5L/Kg。為保證鐵路線路安全，防止坍孔，臨近鐵路鉆孔樁泥漿應選用高塑性粘土或膨潤土制備。泥漿制備在泥漿池內進行，每立方米泥漿需膨潤土4-8kg，加入適量純堿（及少量CMC、FCI和PHP）等可提高泥漿的粘度，這樣的泥漿粘土顆粒懸浮均勻，沉淀少，性能穩定，能夠滿足該地層成孔的需要。

泥漿儲備量要根據單孔成孔體積來確定制備數量，對于透水性強的漏水地層還要增大儲備量，并要在施工現場儲備一定的粘土，以應對裂隙發育的風化巖石地層可能出現的突發性漏水。施工現場設置泥漿箱，泥漿箱由1個制漿池和2個沉淀池組成，沉淀池和鋼護筒用循環槽連接。施工時采用泥漿泵將制漿池的泥漿送到樁孔內。清孔時，樁孔內的泥漿經泥漿泵泵到沉淀池，沉淀池的泥漿經凈化后流到孔內，而凈化后的鉆渣和砂粒用車拉到指定地點。灌樁時，泥漿泵將溢出的泥漿泵送至制漿池，多于部分泥漿通過泥漿運輸車運送至場外。泥漿循環系統詳見圖“泥漿循環系統示意圖”；

3.5 成孔施工與檢測

在成孔施工時隨時掌握地層對旋挖鉆機的影響情況，鉆進過程中應經常注意土層變化，每進尺2m 或在土層變化處應對鉆碴定時做取樣分析，核對地質資料，同時應控制好泥漿比重和粘度。在鉆進過程中，護筒內泥漿面應高出地下水位2m 以上。在提鉆時，須及時向孔內補漿，以保證孔壁的穩定性。在鉆進過程中要經常檢查鉆斗尺寸，以防過大磨損減小孔徑。鉆孔樁成孔后，委托第三方對成孔質量進行檢測。

3.6 鋼筋籠的制作與安裝

鋼筋籠綁扎順序是將主筋間距等距離布置好，待固定住架立筋后，再按規定的間距設箍筋，架立筋與主筋用電焊焊好，并在鋼筋籠內增設臨時十字支撐，以免鋼筋籠在運輸、安裝過程中變形。將鋼筋籠運至樁位處，用25t汽車吊起吊安放鋼筋籠，上、下兩節進行錯位搭接，接頭錯開35d以上，鋼筋采用10d單面焊，鋼筋籠下到標高后，用2根φ22mm鋼筋將鋼筋籠吊在橫槽鋼上。吊入鋼筋籠時應對準孔位輕放、慢放，若遇阻礙，可隨起隨落和正反旋轉使之下放鋼筋骨架的保護層按每2m 高間距設4 個環向定位鋼筋。

3.7 清孔及下放導管

鉆孔至設計深度經過檢查后，應立即進行清孔作業。第一次清孔采用換漿的方法進行。使沉渣厚度在允許的設計要求<5cm。鋼筋籠下放完畢，立即下放導管。導管使用前應試拼裝、做水密性和抗拔試驗。導管下放前要檢查每根導管是否干凈、暢通以及止水“0”型密封圈是否完好，導管內壁應光滑圓順，內徑一致，直徑采用25cm，中間節長為2-2.5m，底節長為〉4m。導管要逐段吊裝接長，垂直下放至孔底300-500mm。初始灌注時要有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面不的小于1.0m。

3.8 二次清孔

清孔的目的是換取孔內泥漿使其達到澆灌混凝土所要求的泥漿比重，同時清除鉆渣和沉淀物，確保樁孔的質量指標符合樁孔質量要求。此外，清孔還為灌注水下混凝土創造良好條件，使探測正確，灌注順利清孔是鉆孔灌注樁施工、保證成樁質量的重要一環。清孔后泥漿指標要達到設計要求，相對密度：1.03～1.10，粘度：17～20s，含砂率：<0.5%，膠體率：>95%。孔底沉渣小于5cm。

3.9 混凝土灌注

混凝土灌注前，要先將混凝土料車上的混凝土進行坍落度測試，要求達到20±2cm時方可使用。首批混凝土灌入孔底后，立刻測探孔內混凝土面高度，計算導管內埋置深度，如符合要求即可繼續灌注。在灌注過程中要防止混凝土從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底。導管埋深宜為3-6m（當樁身較長時，導管埋入混凝土中的深度可適當加大），過多則影響灌注速度或造成堵管，過少則造成浮漿或泥漿夾層。導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升。當導管提升到絲扣接頭處露孔口以上有一定高度，可拆除1節或2節導管。此時暫停灌注，先取走料斗，重新系牢井口的導管，并掛上升降設備，然后松動導管的接頭，同時將起導管用的吊勾掛上待拆的導管上，待接頭拆除后吊起待拆的導管，徐徐放在地上，然后將料斗重新放在井口的導管上，校正好位置，繼續灌注。灌注過程中，當導管內混凝土不滿、含有空氣時，后續混凝土要徐徐灌入，不可整斗的灌入，以避免導管內形成高壓氣囊，擠出管節間的橡皮墊，而使導管漏水。當混凝土面升至鋼筋骨架下端時，為防止鋼筋骨架被混凝土頂托上升，可采取以下措施：

①盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時，混凝土的流動性小，建議使用緩凝劑、粉煤灰等增加混凝土的流動性；

②當混凝土面接近或初進鋼筋骨架時，應保持較深埋管，并徐徐灌入混凝土，以減少混凝土從導管底口出來后向上的沖擊力；

③當孔內混凝土面進入鋼筋骨架4-5m時以后，適當提升導管，減小導管埋置深度，以增加骨架在導管底口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上應加灌一定高度，加灌的高度，可按設計或孔深、成孔方法、清孔方法確定。在灌注將近結束時，導管內混凝土柱高度減小，超壓力降低，而導管內的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大。如出現混凝土頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使灌注工作順利進行。在拔除最后一節長導管時，拔管速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入導管下形成泥心。

4、樁基施工技術措施

靠近杭甬高鐵橋墩及滬昆鐵路側設置硬隔離，防止施工機械設備危及杭甬高鐵橋墩和滬昆鐵路的行車安全。施工機械不得侵入既有杭甬高鐵和滬昆鐵路線路限界范圍，汽車泵、吊機、挖機等大型機械必須一機一人進行防護。樁孔土方不得堆放在杭甬高鐵橋墩和滬昆線路旁，應及時組織車輛外運。臨近滬昆鐵路（杭甬高鐵）兩側橋墩的樁基選用不分散、低密度、低固相、高黏度的PHP 泥漿，泥漿比重控制在1.03-1.10。鋼筋籠吊裝時必須拉攬風繩，防止侵入高鐵限界。

5、結束語

通過對本工程主線高架橋樁基施工的實踐，保證樁基施工質量的同時較好的解決了涉鐵施工期間鐵路行車及高架橋的安全，給涉鐵橋梁樁基礎施工提供了一個較好的思路和方法，為今后類似的工程積累了寶貴的經驗。

參考文獻

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