承台钢轨桩基坑支护施工工法

2018-04-08 05:48田祥

城市建设理论研究（电子版） 2018年27期

田祥

中铁二十四集团有限公司吉林长春 130000

正文：

一、工法概况

近年来，我国铁路事业的建设，随着国家大力投资和发展取得了巨大的成就，为了减少对耕地的占用，铁路多以桥梁的方式穿越农田，桥梁基础埋深3-4m的浅基坑施工技术备受关注，其有工艺多样性，目的为减少造价投入、保证安全等。钢轨桩基坑支护作为浅基坑施工重要的临时性结构之一，由于其本身的许多优点，在桥梁基础及下部结构施工中将呈现很好的应用前景。

钢轨桩基坑支护支护主要由钢轨桩、钢板和工字钢围檩组成，钢板起防水、挡土的作用，钢轨桩基坑支护是使用钢轨逐根插打，导向装置采用双拼I40b工字钢围檩。

本工法以地下水较丰富，地质为粘土细砂、中粗砂层的浅基坑墩承台施工实践为前提，以钢轨桩配合钢板围堰施工技术为核心，运用科学的管理水平和先进的检验手段，综合考虑工程特点、施工环境、施工工期、安全保障、投资成本等因素，提高了施工效率，保证工程质量，降低工程造价，从而提高企业的施工能力和管理水平。

二、工法特点

本工法与传统的钢板桩围堰相比，具有以下优点：

(一) 采用钢轨桩、钢板和内撑型钢，材料单一标准，轻便、便于安装及施工控制等工序操作。

1、本工艺采用结构计算、分析手段，结合地质条件，根据常用的围堰支护材料（钢轨桩）的特性，与传统的重力式支护体系相比，钢轨桩加钢支撑体系具有材料简单标准、轻便、施工简便等优点；

2、普通施工设备即可满足使用，无需大型机械吊装设备，施工程序少，周转材料方便、快速，缩短和保证了施工工期，也节约了成本。例如钢板桩在施工起来，不仅设备要求特殊，而且施工控制较难、工期长、工序相对也复杂。

(二) 假如地质资料在实际施工操作时遇到困难时，可以先试打取得实际参数值来修正，遇孤石可改变围堰大小及形状避开，或采取其它合理措施，从而降低了风险和投资，和传统的钢板桩施工相比较，钢轨桩围堰施工的灵活性和机动性得到了发挥，也间接地降低风险成本，保证了工期和安全施工。

(三) 和其它施工措施相比，钢轨桩的回收率几乎为100%，材料周转效率大大提高，直接节约了成本。

三、适用范围

本工法适用于水深3～4m，地下水较丰富，桥梁基础承台下一定深度范围内地质为为砂土、粘土、砂粘土，不含大直径卵石或块石的桥梁基础工程。

四、工艺原理

水中墩承台钢轨桩围堰施工以钢轨桩围堰施工理论为指导，由单根钢轨桩和钢板组合而成，围堰形成后边基坑开挖边降水，基坑比设计基底深挖50cm，换填40上皮石，再施工10cm后C15混凝土垫层。形成一个满足施工承载及挡水需要的整体受力结构，为承台施工提供一个安全的作业平台，该种结构是解决水中基础施工中的关键技术问题之一。

五、施工工艺

(一) 工艺流程：

施工准备工作→测量放样→（沟槽开挖）→安装围檩→插打钢轨桩→插入钢板→钢支撑施工→基坑开挖→换填、垫层施工→钻孔桩桩头凿除→桩基无破损检验→绑扎钢筋→安装模板→浇筑混凝土→养生→围堰拆除。

(二) 工艺步骤：

1、打桩

（1）先由测量人员定出钢轨桩围堰的四角（基坑外放1.5m），安放围檩兼做钢轨桩导向。

（2）钢轨施工，间距50cm，钢轨桩施工完成后，打入钢板，钢板搭接不小于50cm，围檩与钢轨焊接成整体。

（3）基坑开挖，顺序从线路左侧向右侧开挖，边开挖，便控制标高，注意降水，钢板间隙用袋子堆码防止淤泥及流砂涌入。

（4）基底用山皮石换填，再垫层施工。

2、拔桩

承台模板拆除后就可拔桩。先拔除钢板之后再拔除钢轨，最后撤出围檩。

3、钢轨桩的施工中遇到的问题及处理办法

由于河床地质结构复杂，施工中常遇到一些难题，采用如下几点办法解决。

（1）支护形成以后，如果基坑水量很大，基坑深度较深的情况，可以把支护四周土挖除，减少土压力。

（2）钢板间隙，及钢板下方有流砂及淤泥的情况利用袋子堆码的方法组织砂和泥的涌入，注意控制水量。

4、基底换填、混凝土垫层施工

换填主要控制基坑水位，要将基坑水位降到垫层底以下。换填料要用山皮石严禁用土回填。垫层施工时候要保证垫层的厚度、平整度、及标高，保证承台施工尺寸。

六、质量控制

(一) 工艺流程控制

1、钢轨桩施工后，竖撑插打严格控制平面位置和垂直度，平面位置误差不超过5cm，倾斜度不超过0.5%。

2、完成顶层内撑后，堵漏止水；内填石粉、外侧抛砂袋与内侧基本平齐以防冲刷。

3、开挖后钢轨桩埋深不小于2.5m。

(二)、施工监控

施工监测及时的反应围堰支护体系的工作性状是否处于安全状态，并判别是否需启动应紧方案，是否要对下一步的施工方案进行相应的调整，设计所用的参数是否准确并需调节参数对设计进行调整等等。这些信息都需要通过监测进行获取，在掌握这些信息的基础上才能不断减弱甚至削除各种不稳定因素，逐步加强各种有利于稳定的因素，最后实现工程顺利竣工。

七、材料与机具设备

材料与机械设备计划表

钢轨桩桩施工的顺利进行很大程度上取决于施工机械的选择，可考虑以下方面选择合理的机具施工。

(一) 工程规模：打拨钢轨桩的数量、尺寸、形状，特别是重量和长度这两个主要因素。

(二) 土质情况：结合土质情况，选择机具以利于板状的插打和回拨。

(三) 施工能力：选择机具必须符合工程进度要求。

(四) 施工环境：选择机具要满足噪音、居民区生活干扰等文明施工要求，同时也要结合实际现场场地条件、交通条件等情况来综合选取。

八、劳动组织

劳动力需求表:

施工劳动力根据施工进度、工点操作需要适时调配、合理组织、精心施工。

九、安全措施

(一)、对操作人员进行安全思想教育，提高操作人员安全意识，实行培训持证上岗制度，不经培训或无证者，不得进行上岗操作。

(二)、建立好钢轨桩安全管理制度，完善好安全管理体制，编制好钢轨桩安全施工应急方案。

(三)、钢轨桩插打前，检修所需机械设备、吊装设备。在插打过程中，随时对钢轨桩连接结构进行观测。如有异常情况，应立即停止作业，整修后再继续作业。并随时对吊装设备进行实时监控。

(四)、钢轨桩抽水安装内支撑的过程中，必须设专人全程监测，对钢轨桩的变形、位移、渗漏进行观察，填写监测记录。如发生变形、位移，对施工安全造成直接危险及安全隐患的，应立即停止抽水，加固钢轨桩，消除变形、位移后再继续抽水。

(五)、钢轨桩施工完毕后，应由专人对钢轨桩结构稳定性、焊接位置等进行检查，并定时进行监测，填写监测记录，有任何异常情况及时采取措施进行整改。在整个工程施工过程中，每天定时对钢轨桩进行监测，填写监测记录。

(六)、钢轨桩插打后，安全检查小组设专人对其进行监控,发生变形必须及时进行加固、水下焊接处理。如潮汐的侵害、地基的沉降等，应立即采取应急措施，同时基底清理过程中，随时对钢轨桩进行观测，发生异常情况，及时处理。

十、技术经济分析

地下水较丰富，地质为粘土细砂、中粗砂层的浅基坑施工的重点是围堰支护。对于该类工程施工方案，一般有：放坡开挖、钢板桩围堰及草袋围堰。结合场地、工期、经济优越性、地质情况，经多方比选，钢轨桩围堰较放坡开挖、钢板桩围堰及草袋围堰方案优越性有以下几个方面：

(一)、占用空间场地少，对设备要求相对较低，无须配置钢板桩插拔设备。

(二)、钢轨桩、钢板、工字钢周转次数多、施工安装速度较快，且节省预制时间，节省工期。

(三)、钢轨桩围堰基坑开挖、围堰拆除安全方便，对原河道恢复较容易，有效保护土地资源、降低河道污染。

综上所述，全面考虑，钢轨桩围堰在施工建设费用投入、施工工序复杂度、工期保证、环境保护方面、施工安全等方面均显示出经济效益、社会效益和环境效益的优越性。

十一、在高阳跨城庄铁路特大桥施工中的经验及教训

中铁九局登庄项目经理部二分部主要承担着登沙河至庄河段DZ2标段施工任务。施工地段地理环境复杂，管段河渠沟坎相连，高阳跨城庄铁路特大桥是全线的重点工程之一，也是我作业队的控制工程和难点工程，其中桥墩基坑施工作业是施工中的关键工程，能否顺利成，关系到整个项目的成败。

高阳跨城庄铁路特大桥位于高阳镇南部丘陵地带，桥长3985.76m，全桥孔跨布置形式为：80-32m简支梁+（32+48+32）m连续梁+38-32m简支梁，桥台采用T字型桥台，桥墩采用圆端形实体墩，采用钻孔桩基础主要为跨越三岔河(高阳河)、既有城庄线，一条沥青路及多条土路而设。DK143+048.60处跨越县道高后线沥青路，交叉角度93°22′44′，立交要求10×4.5m，现状路宽7m。DK145+567.8处80-83#墩连续梁跨越既有城庄线，交叉右角40°25′，跨越其余乡村道路，净宽4m至6m不等。本桥主要工程量钻孔桩1078根。桩长16.5～32m，桥台2个，桥墩121个。

高阳跨城庄铁路特大桥承台施工，钢轨桩采用60kg/m，其长度为6米。

在考虑承台埋深、底层变化等因素基础上，本桥以78＃墩为例，对钢轨桩围堰的施工具体布置作一展示，见下图。