魯南高鐵曲阜東站鄰近京滬高鐵接軌段全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

從世周

摘? ? 要：新建魯南高鐵臨沂至曲阜段在曲阜東站引入京滬高鐵，在曲阜東站高鐵場(chǎng)接軌，引入高鐵場(chǎng)路基施工主要包括鄰近京滬高鐵路基基底處理（包括CFG樁、全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁、注漿鋼管樁等）、墊層、輕質(zhì)混凝土及路基防護(hù)工程等，其中既有京滬高鐵正線路基拓寬地基基底采用全套管全回轉(zhuǎn)C35鋼筋混凝土灌注樁+0.05 m厚C25混凝土墊層+0.8m厚C35鋼筋混凝土承載板施工。

關(guān)鍵詞：高鐵;鄰近;全套管;全回轉(zhuǎn);鉆孔灌注樁

1? 工程概況

本工程處于既有京滬高鐵曲阜東站站線范圍內(nèi)，既有京滬高鐵曲阜東站（高鐵場(chǎng)）設(shè)2臺(tái)6線，且全部為無砟軌道，路基以填方為主，填高約6.5m，無砟軌道板1：1影響范圍路基基底采用CFG樁筏結(jié)構(gòu)加固，邊坡采用漿砌石拱形骨架護(hù)坡，坡頂設(shè)置混凝土路肩。高鐵場(chǎng)接軌路基上、下行聯(lián)絡(luò)線在既有京滬高鐵曲阜東站分別利用到發(fā)線車擋、維修工區(qū)聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行接軌，需要對(duì)既有京滬高鐵正線路基及I-9安全線路基進(jìn)行拓寬，拓寬設(shè)計(jì)采用輕質(zhì)混凝土幫填，京滬高鐵正線路基拓寬基底處理采用全套管全回轉(zhuǎn)C35鋼筋混凝土灌注樁+混凝土墊層+鋼筋混凝土承載板。路基幫填采用輕質(zhì)混凝土和高強(qiáng)加筋輕質(zhì)混凝土施工，邊坡采用三維柔性生態(tài)護(hù)坡，施工之前該段路基工程對(duì)應(yīng)京滬高鐵范圍設(shè)置沉降變形自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

2? 總體施工方案

在鉆孔灌注樁施工前，布置沉降變形自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。鉆孔灌注樁加固區(qū)采用由C35鋼筋混凝土承載板和C35鋼筋混凝土樁基組成的埋入式路基樁板結(jié)構(gòu)，灌注樁樁徑1.2m、樁長30m。

灌注樁加固擬采用XRT2000型全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工。作業(yè)順序嚴(yán)格按照先施工靠近既有京滬高鐵的第一排鉆孔灌注樁，后續(xù)依次施工靠近京滬高鐵營業(yè)線的第二排鉆孔灌注樁，最后施工其余鉆孔灌注樁，前兩排樁采取隔樁跳打法施工。

全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工是利用鉆機(jī)回轉(zhuǎn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)鋼套管護(hù)筒進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)， 設(shè)備在鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)，利用管口的高強(qiáng)鉆頭對(duì)土體等障礙物進(jìn)行切削，利用套管的護(hù)壁作用，然后用沖抓斗將鋼護(hù)筒套管內(nèi)渣土抓出，形成樁孔的成孔方式。

3? 主要施工工藝及要求

3.1? 布置沉降變形自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

（1）魯南高鐵曲阜東站鄰近京滬高鐵營業(yè)線高鐵場(chǎng)接軌施工期間，為確保施工期間京滬高鐵運(yùn)營安全，在該段路基對(duì)應(yīng)京滬高鐵營業(yè)線范圍設(shè)置沉降變形自動(dòng)檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，為確保施工安全，路基拓寬基底地基處理采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁。通過在監(jiān)測(cè)范圍區(qū)域布設(shè)沉降變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)底座板變形進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)平臺(tái)中心，實(shí)現(xiàn)在新建魯南鐵路臨近京滬高鐵營業(yè)線施工期間對(duì)高鐵的路基沉降變形的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警。同時(shí)在路基坡腳布設(shè)水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新建魯南鐵路施工期間對(duì)既有京滬高鐵路基水平位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

（2）沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)預(yù)警。沉降變形監(jiān)測(cè)預(yù)警值：根據(jù)設(shè)計(jì)單位曲阜東站監(jiān)測(cè)要求，制定以下沉降量變化量預(yù)警等級(jí)劃分表，見表1。

橫向靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)預(yù)警值：《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10621-2014）規(guī)定，正線軌道及道岔靜態(tài)水平鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)控制在不大于2mm，根據(jù)此規(guī)定并結(jié)合設(shè)計(jì)單位曲阜東站監(jiān)測(cè)要求，制定以下京滬高鐵正線無砟軌道及道岔橫向靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)預(yù)警等級(jí)劃分表，見表2。

（3）監(jiān)測(cè)頻次。監(jiān)測(cè)頻次施工前為：1次/2小時(shí)，鄰近施工時(shí)為：1次/0.5小時(shí)，鄰近施工結(jié)束后為1次/2小時(shí)，具體設(shè)定可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況通過數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行調(diào)整設(shè)定。

（4）超出預(yù)警值應(yīng)急措施。施工過程中，可能會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)超限的異常情況和險(xiǎn)情，為了應(yīng)對(duì)這些情況，并在緊急情況下能有條不紊的工作，確保京滬高鐵的運(yùn)營安全，制定超出預(yù)警值時(shí)的應(yīng)急措施如下：

超出黃色預(yù)警限值情況處理：進(jìn)行數(shù)據(jù)自查工作，校核監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，具體處理措施為檢查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，檢查基準(zhǔn)點(diǎn)是否有變動(dòng)，并和人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確定測(cè)量數(shù)據(jù)無誤;觀察現(xiàn)場(chǎng)情況，觀察現(xiàn)場(chǎng)路基結(jié)構(gòu)及設(shè)備等監(jiān)測(cè)對(duì)象是否受到影響，比如是否有裂痕等情況，加以記錄，采用數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍照，及時(shí)反映給相關(guān)單位;分析原因，進(jìn)行深入觀察監(jiān)測(cè)。

超出橙色預(yù)警限值情況處理：加密監(jiān)測(cè)頻次，與鐵路主管部門聯(lián)動(dòng)，校核軌面平順度，如軌面平順度發(fā)生異常，則上報(bào)鐵路局管理部門，建議臨時(shí)停工;分析原因后，由建設(shè)單位召集鐵路局管理單位和工務(wù)段、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)等各方召開現(xiàn)場(chǎng)研究會(huì)，結(jié)合監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)，研究指標(biāo)超限原因，確定處置方案后，可恢復(fù)施工。

超出紅色預(yù)警限值情況處理：要求馬上停工，監(jiān)測(cè)單位加密監(jiān)測(cè)頻次，同時(shí)與鐵路局主管部門聯(lián)動(dòng)，校核軌面平順度，如軌面平順度也發(fā)生異常，則上報(bào)管理部門，并由建設(shè)單位緊急召開專家會(huì)，結(jié)合監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)，研究指標(biāo)超限原因，確定處置方案后，可恢復(fù)施工。

3.2? 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)做到三通一平，滿足施工機(jī)械及人員通行要求。

3.3? 樁位放樣

利用全站儀放樣鉆孔樁位置，并灑石灰線劃出施工區(qū)域，用木樁標(biāo)示出各樁的位置，同時(shí)沿樁中心拉十字線至2m以外并作好護(hù)樁標(biāo)記。

3.4? 樁機(jī)就位

場(chǎng)地平整碾壓完成后，確保施工場(chǎng)地內(nèi)的表層土承載力滿足機(jī)械施工要求。按照打樁施工順序，吊放全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)底盤，底盤中心與測(cè)量放樣木樁中心點(diǎn)重合。再吊放安裝主機(jī)在底盤上，最后安裝反力叉。

3.5? 吊裝安放鋼套管

主機(jī)就位后，吊放安裝鋼套管，主機(jī)就位后，進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套管的同時(shí)下壓套管，實(shí)現(xiàn)套管快速鉆入地層，鋼套管鉆進(jìn)時(shí)，在XY兩個(gè)方向使用線錘調(diào)整套管垂直度。

3.6? 抓斗取土

套管鉆入地層后，利用吊機(jī)沿套管內(nèi)壁釋放抓斗至孔底實(shí)現(xiàn)沖抓取土。抓土采用吊機(jī)起吊抓斗取土作業(yè)，渣土采用自卸車外運(yùn)至指定地點(diǎn)。

抓土過程中實(shí)時(shí)檢測(cè)地下土體標(biāo)高，利用測(cè)繩量取地面套管高度（h上）以及套管內(nèi)部深度（H），然后反算地下入土深度。計(jì)算式：H=h（上）+h（下）。

依次連接、旋轉(zhuǎn)、壓入套管，利用吊機(jī)吊起沖抓斗取土，消除套管內(nèi)部雜物，清孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。

3.7? 鋼筋籠制作安裝

清孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后經(jīng)地勘、監(jiān)理驗(yàn)收合格后，進(jìn)行鋼筋籠安裝。

3.8? 混凝土澆筑、拔套管、澆筑成樁

鋼筋籠安裝完畢后，安裝垂直導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注，混凝土澆筑到設(shè)計(jì)高程后，起拔套管。

3.9? 鉆機(jī)移位

灌注完成后，利用履帶吊移動(dòng)鉆機(jī)至下一樁位，按照隔二跳一方式進(jìn)行移機(jī)。

4? 安全質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1? 安全控制要點(diǎn)

在鐵路營業(yè)線施工執(zhí)行“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”的原則，并實(shí)行以下制度：（1）按照鐵路營業(yè)線管理辦法執(zhí)行施工組織設(shè)計(jì)及施工方案的審查，與設(shè)備管理單位簽訂安全協(xié)議。（2）施工前調(diào)查地下管線及設(shè)備，探明后并采取防護(hù)措施后方可進(jìn)行施工作業(yè)，防護(hù)員、駐站聯(lián)絡(luò)員、施工員需經(jīng)培訓(xùn)合格后持證上崗。（3）施工地點(diǎn)預(yù)留施工通道門位置設(shè)看管房，專人看護(hù)，非作業(yè)時(shí)間，非施工相關(guān)人員、車輛嚴(yán)禁入內(nèi)。（4）無計(jì)劃、超范圍、無登記、無防護(hù)、無經(jīng)過營業(yè)線培訓(xùn)的正式職工配合嚴(yán)禁施工。（5）嚴(yán)格按鐵路營業(yè)線施工安全管理規(guī)定，嚴(yán)格按審批的施工計(jì)劃組織施工， 施工時(shí)設(shè)置防護(hù)人員及防護(hù)標(biāo)志，同時(shí)保持與駐站聯(lián)絡(luò)員的通訊暢通，大型機(jī)械設(shè)備嚴(yán)格按“一機(jī)一人”防護(hù)。（7）在施工中認(rèn)真貫徹落實(shí)鐵總和當(dāng)?shù)貏趧?dòng)安全防范措施，同時(shí)針對(duì)本工程特點(diǎn)，重點(diǎn)防范列車傷害、觸電傷害、起重傷害、機(jī)具傷害。

4.2? 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）垂直度控制：垂直度偏差應(yīng)小于1/300，由質(zhì)監(jiān)人員對(duì)垂直度進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)，驗(yàn)收合格后進(jìn)入后續(xù)施工。（2）平面位置：偏差值不大于5cm。（3）成孔過程中，必須隨時(shí)進(jìn)行鋼護(hù)筒套管垂直度監(jiān)測(cè)，特別是首節(jié)套管鉆進(jìn)時(shí)，監(jiān)測(cè)可采用兩臺(tái)全站儀或兩個(gè)錘球雙向控制，確保垂直度誤差小于1/300。（4）成孔過程中如產(chǎn)生偏差超過規(guī)范允許值，及時(shí)采取措施糾偏。

5? 結(jié)束語

采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁在本項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)用，為今后高鐵正線路基拓寬地基基底加固提供了一種新的施工工藝及施工方法，通過本項(xiàng)目全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁的施工證明只要施工工藝可靠，管理措施到位，高鐵營業(yè)線附近路基地基加固其施工質(zhì)量及承載力還是能滿足鐵路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。本文通過對(duì)曲阜東站鄰近京滬高鐵營業(yè)線接軌段全套管全回轉(zhuǎn)鉆孔樁施工技術(shù)的研究方面著手，為后續(xù)鐵路營業(yè)線接軌路基基礎(chǔ)加固遇到類似情況提供了一種可參照的施工工藝及方案。