南廣鐵路路基地基預(yù)應(yīng)力砼管樁靜壓處理施工

張繼建

摘要： 高速鐵路在設(shè)計過程中，為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體“零沉降”，確保線路安全穩(wěn)定，高速鐵路路基軟基處理的方案選擇、施工質(zhì)量控制顯得尤為關(guān)鍵。在工程建設(shè)地基處理過程中，針對不同的地質(zhì)條件和現(xiàn)場施工環(huán)境采取合理的處理方法，可確保工程施工質(zhì)量，加快工程施工進(jìn)度，提高經(jīng)濟(jì)效益效。針對新建南廣鐵路跨越貴港市區(qū)DK54+951.63～DK55+254.652段路基軟基處理施工，介紹了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁定位、吊樁、喂樁、樁尖焊接、壓樁、接樁、截樁施工工藝，采用了全站儀控制樁位及垂直度，樁尖及接樁焊接關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制等。該工藝具有施工方便快捷、質(zhì)量可靠、造價相對便宜、應(yīng)用范圍廣、安全風(fēng)險小、環(huán)境污染少、無噪音等諸多優(yōu)點，對類似路基地基處理施工，具有一定的借鑒意義。

Abstract： In the design process of high-speed railway， in order to realize the "zero settlement" of the structure body and ensure the safety and stability of the railway line， the selection of the scheme for the soft foundation treatment of the subgrade of the high-speed railway and the construction quality control are particularly critical. In the process of foundation treatment of engineering construction， reasonable treatment methods are adopted for different geological conditions and on-site construction environment， which can ensure the construction quality of the project， accelerate the construction progress of the project， and improve the economic efficiency. In view of the soft foundation treatment construction of the DK54+951.63～DK55+254.652 section of the newly-built Nanning-Guangzhou High-speed Railway， this paper introduces the construction technology of prestressed concrete pipe positioning， hanging pile， feeding pile， welding pile tip， pressing pile， connecting pile， cutting pile， etc. The construction process adopts a total station to control the position and verticality of the pile， and the quality control of the key steps of the pile tip and the welding of piles. The process has many advantages such as convenient and quick construction， reliable quality， relatively cheap construction cost， wide application range， low safety risk， less environmental pollution and no noise， and has certain reference significance for similar base road base construction and construction.

關(guān)鍵詞： 南廣鐵路；路基地基；預(yù)應(yīng)力砼管樁；靜壓處理

Key words： Nanning-Guangzhou High-speed Railway；subgrade foundation；prestressed concrete pipe；static pressure treatment

中圖分類號：TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）19-0131-03

1 工程概況

新建南廣鐵路跨越貴港市區(qū)DK54+951.63～DK55+254.652段路基軟基處理，線路緊靠既有黎湛鐵路線與貴港市國際生活港。原設(shè)計為樁板墻，施工場地狹窄，距離房屋房角最小距離僅為3m，距離黎湛鐵路線路中心為8m，軟基礎(chǔ)深達(dá)18～66m，若采用樁板墻施工，存在施工工期長、難度大、樁井爆破開挖對既有鐵路和房屋的影響安全風(fēng)險大、對附近建筑和居民的干擾多、周圍環(huán)境污染重、不經(jīng)濟(jì)等諸多缺點。為此，經(jīng)方案比選研究決定變更采用懸臂式路肩擋土墻進(jìn)行收坡，擋墻的基礎(chǔ)使用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁（群樁）進(jìn)行地基加固處理。

2 工藝特點

①適用范圍廣，除了通常的交通工程軟基處理地段外，也適用于市政和房屋建筑工程軟基基礎(chǔ)，特別是在場地受干擾、有噪聲限制要求等的地點周圍施工，以及軟基厚度在20m以上深層軟基地段處理。

②預(yù)應(yīng)力管樁采用工廠化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量有效可控，強(qiáng)度高、單樁承載力高，沉樁質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定，檢測方便，預(yù)制快捷，壓樁施工用時短、速度快、效率高、工期短，綜合造價便宜、成本低，有較好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。

③文明施工程度高，現(xiàn)場整潔，對施工周邊環(huán)境影響小。克服了鉆孔樁或挖孔樁施工泥漿、棄土亂堆亂棄沾污現(xiàn)場，以及噪音對周圍環(huán)境影響、爆破飛石破壞周圍建筑和傷及人群現(xiàn)象等不足。

3 施工工藝

總體施工工藝順序：施工準(zhǔn)備→樁位定位測量放線→樁機(jī)就位→吊樁進(jìn)入夾樁器→對樁入位→調(diào)整樁機(jī)的垂直度和水平度→焊接樁尖→壓樁→接樁→繼續(xù)壓樁→承載力符合要求→停止沉樁→記錄沉樁數(shù)據(jù)→樁機(jī)移位。

3.1 施工準(zhǔn)備

①根據(jù)設(shè)計圖紙測量放線出施工場地，進(jìn)行地下管線的探測遷改及空中電線電纜的遷移，臨近既有線施工先提前與工務(wù)、電務(wù)部門聯(lián)系，做好既有線施工的安全防護(hù)工作。

②提前做好施工用電的準(zhǔn)備。壓樁機(jī)械進(jìn)場后由專業(yè)人員安裝調(diào)試，特殊工種操作證、上崗證齊全。

③預(yù)應(yīng)力管樁出廠合格證、混凝土抗壓強(qiáng)度報告等齊全，成品管樁外觀、樁徑、管壁厚度等必須相關(guān)符合規(guī)范要求，強(qiáng)度須滿足設(shè)計要求。

3.2 樁位定位測量放線

采用全站儀進(jìn)行樁位放樣，打木樁并在頂部釘上一小鐵釘做好標(biāo)識。預(yù)應(yīng)力管樁在壓樁過程中會擠壓周圍的土體，樁位放樣逐個進(jìn)行以減少施工誤差。

3.3 試樁試驗

施工前必須進(jìn)行現(xiàn)場試樁試驗，試樁不少于3根且在不同里程位置、不同地質(zhì)情況進(jìn)行試樁，以獲取有關(guān)可靠控制數(shù)據(jù)。依據(jù)試驗過程中單樁豎向承載力最大特征值、極限貫入度、壓樁機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)等資料進(jìn)行整理匯總，形成工藝性試驗報告報監(jiān)理、設(shè)計審核，審核通過后方可壓樁施工。

3.4 壓樁機(jī)就位

地面承載力檢測，確保樁機(jī)在施工和移動過程中不出現(xiàn)沉陷。樁機(jī)就位后調(diào)直調(diào)平。

3.5 吊樁

壓樁機(jī)自帶吊機(jī)，套管前工人在預(yù)應(yīng)力管樁距端頭1/4處用粉筆做標(biāo)記后人工配合鋼絲繩套牢管樁。起吊時吊機(jī)20m范圍內(nèi)嚴(yán)禁站人，吊機(jī)緩慢吊起管樁，吊起管樁底部高出地面后，慢慢平移靠近樁并送至樁機(jī)中心。

3.6 喂樁

吊機(jī)吊樁到樁機(jī)中心夾樁器的上空后，將管樁向下緩慢放入樁機(jī)夾樁器中，操作室主機(jī)手操控夾樁器的夾壓力度，一般為夾樁器壓樁時壓力的75%左右即可。夾樁穩(wěn)固后工人拆除鋼絲繩。

3.7 焊接樁尖

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，結(jié)合地質(zhì)情況選擇樁尖。操作室主機(jī)手在指揮人員的指揮下將管樁垂直往下移至管樁底端距離地面大概1.3m左右時焊接樁尖，樁尖焊接前清理樁尖和管樁底部接觸面的雜屑，使用CO2焊條焊接直到樁尖與管樁底部之間空隙被填飽滿。樁尖焊接時不能采取點焊了事，必須滿焊。設(shè)計配有樁尖的段落，若樁尖焊接不牢會發(fā)生脫落，影響管樁穿透土層的能力。

3.8 壓樁

①樁尖焊接完待冷卻后認(rèn)真調(diào)整樁身的垂直度，樁位偏差控制在不得大于20mm范圍。樁身垂直度偏差先用長條水準(zhǔn)尺大致校核，然后用兩臺經(jīng)緯儀或兩個吊線錘吊線在互為90°方向上進(jìn)行檢測，偏差不得大于0.5%。

②管樁在靜壓過程中，壓力缸、樁帽和樁身的中心線控制在同一條直線上，安排專人隨時檢查樁的垂直度。當(dāng)樁身垂直度偏差超過0.8%時，找出原因及時糾正。樁尖進(jìn)入硬土層后，嚴(yán)禁采取移動樁架強(qiáng)行回扳的方法糾正。

③根據(jù)具體點位的設(shè)計樁身長度進(jìn)行配樁，配樁時先壓長樁，后焊接短樁，單樁壓樁總深度小于等于24m時不宜超過3節(jié)管樁組合。壓樁順序為先中間后兩邊。靜壓沉樁速度不宜過快，一次壓樁行程控制在1m深度左右。

④技術(shù)人員、現(xiàn)場監(jiān)理全過程監(jiān)控，做好相應(yīng)施工記錄，遇到壓力突變、貫入度突變等特殊情況立即暫停施工，及時與監(jiān)理、設(shè)計人員溝通，查明具體原因，制定具體處理措施方后方可繼續(xù)施工。

3.9 接樁

①參照現(xiàn)場壓樁時樁機(jī)操作室反應(yīng)的壓力數(shù)值權(quán)衡考慮接樁的長度，配樁長度宜大不宜小。需要接樁時，下節(jié)樁身壓至剩余距地面0.5m高度左右為接樁節(jié)點。

②一般采用焊接或者法蘭盤接樁。采用焊接接樁時，下節(jié)樁樁頭設(shè)置導(dǎo)向箍以保證上下節(jié)樁節(jié)找平垂直，上下樁節(jié)固定后再拆除導(dǎo)向箍，繼而分層對稱施焊。接樁焊接質(zhì)量為管樁施工質(zhì)量控制的一個重點環(huán)節(jié)，焊縫接頭錯開，焊縫飽滿，不得出現(xiàn)夾渣或氣孔等缺陷。焊接完畢須自然冷卻5分鐘后在樁頭連接部分涂刷防腐瀝青漆方可繼續(xù)壓樁。若采用法蘭盤接樁時，上、下節(jié)樁之間宜用石棉或紙板襯墊，擰緊螺帽，經(jīng)靜壓后再次進(jìn)行擰緊，點焊固定螺帽。

3.10 截樁

預(yù)應(yīng)力管樁在施壓到滿足設(shè)計要求的終壓條件后，利用專用截樁器將高出管樁頂面設(shè)計標(biāo)高的部分樁身割開，不得隨意人工切割破除。

3.11 檢測

管樁靜壓施工結(jié)束后，依據(jù)設(shè)計及《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2003）要求進(jìn)行檢測，采用靜載荷試驗檢測單樁豎向承載力。管樁施工完成后，由于單樁承載力沒有完全達(dá)到設(shè)計承載力要求，需經(jīng)7天以上的嵌固期，單樁承載力宜在成樁10天后進(jìn)行檢測。

3.12 管樁與地梁連接

將預(yù)先制作好的鋼筋籠套入管樁內(nèi)，鋼筋籠底部焊接3cm厚圓薄鋼板托盤，鋼筋籠露出管樁頂面部分的分部彎筋與地梁縱橫向通長鋼筋及箍筋采用鐵絲綁扎連成一體。管樁頂面以下120cm管樁內(nèi)灌充C35混凝土，再立模澆筑地梁筑混凝土，管樁與地梁剛性連接形成群樁效果。

4 安全措施

①設(shè)備進(jìn)場前探明地下管線情況，完成各種管線的遷移后進(jìn)行場地平整碾壓，防止施工過程中發(fā)生樁機(jī)傾斜危及周圍建筑物及人員安全。②樁機(jī)操作手必須持證上崗，施工前必須進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，考試合格后方可上崗。③管樁運(yùn)至現(xiàn)場后，吊卸堆碼及起吊喂樁時，要有專人指揮和防護(hù)，設(shè)置隔離欄，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)出施工場地。④為避免擠土效應(yīng)對周圍建筑物的影響，需在建筑物邊開挖排溝。

5 方案效果分析

①施工中使用的預(yù)應(yīng)力砼管樁為預(yù)制廠家集中批量預(yù)制生產(chǎn)、運(yùn)輸及裝卸，比最初設(shè)計的樁板墻挖孔灌注澆筑樁很大程度上節(jié)約了人力、物力和、機(jī)械設(shè)備臺班等資源，減少了施工投入。

②利用預(yù)應(yīng)力砼管樁進(jìn)行深層軟土地基處理相比挖除換填法有著十分明顯的節(jié)約資源優(yōu)勢，在換填施工中要使用挖掘機(jī)、推土機(jī)、運(yùn)輸車、壓路機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備，同時需要大量換填材料，挖除后廢棄軟土需要征用棄土場，而預(yù)應(yīng)力砼管樁軟基處理不需要以上所有資源，很大程度上節(jié)約了機(jī)械設(shè)備、回填材料、棄土場土地等資源。

③通過預(yù)應(yīng)力砼靜壓管樁施工的工程實踐表明，相比樁板墻及挖除軟基換填處理施工，有效縮短了工期，對貴港國際生活港兩側(cè)公路的車流、行人堵塞起到了緩解作用；靜壓施工無噪聲，減少了對周邊環(huán)境的污染，減少了對市區(qū)居民生活的影響，優(yōu)勢非常明顯。

④預(yù)應(yīng)力管樁工程與樁板墻及軟基換填工程相比，縮短了工期，減少了棄土場用地費用、換填材料費和既有鐵路線、周圍房屋建筑安全防護(hù)措施費，減少管理費和其它各項人工臺班成本費，管樁處理軟土地基節(jié)約了大量資金，綜合成本降低了40%左右，產(chǎn)生了較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語

目前，在高速鐵路建設(shè)中，軟基處理的通常主要施工方法有：換填法、振動擠密砂樁、CFG樁法、打入預(yù)制樁法、粉噴樁法等，預(yù)應(yīng)力管樁法采用較少，尤其在城區(qū)內(nèi)因受場地限制。新建南廣鐵路DK54+951.63～DK55+254.652段路基采用懸臂式路肩擋土墻進(jìn)行收坡，擋墻的基礎(chǔ)使用預(yù)應(yīng)力砼管樁（群樁）進(jìn)行地基加固處理。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜壓法沉樁施工工藝簡捷，操作方便，進(jìn)度快，施工安全、質(zhì)量得到保證，贏得了業(yè)主的一致好評，同時施工過程噪音小，環(huán)境污染少，得到了附近居民的認(rèn)同和贊揚(yáng)，產(chǎn)生了較大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，可為今后類似工程的施工提供參考和借鑒。

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