临近既有线静压法PHC管桩施工探索

摘要：目前我国铁路客运专线建设中，为解决路基沉降问题采取了多种地基处理方案，尤其对临近既有线路基基地采用静压法施工PHC管桩法如何施工？如何避免对既有线产生水平位移和轨道高程变化，影响既有线行车安全，本文从施工工艺、施工顺序及方法、安全预控措施、技术措施、等方面做了探索。

关键词：临近既有线、静压法施工、PHC管桩、措施

1.工程概况

盘营客运专线PYTJ-2标段DK72+200～DK73+400段路基地基采用PHC预应力高强混凝土管桩加固处理，正方形布置间距为（2m×2m），桩顶标高3.0m，桩底标高-22m，桩长25m管桩的砼强度等级为C80，采用的型号为PHC-A-400（80），预应力主筋保护层厚度不小于30mm。

本段路基最内侧管桩中心线与既有路基坡角相距约1m，距外侧钢轨约8.5m，且既有沟海线路基地质条件较差，路基本身不稳定。所以本段路基PHC管桩施工安全压力较大，是施工的重点也是难点。

2.管桩施工方案

2.1试桩施工工艺

2.1.1原地面进行换填处理，并进行碾压，地基承载力达到100kPa,使其满足机械进场施工条件，桩位按PHC管桩路基设计图进行布置。

2.1.2设备选定：试桩选用TCZ360静压沉桩机具体施工参数如下表：

2.1.3桩前先放出定位轴线和控制点，对放出的轴线和桩位，经自检复核后，请监理工程师进行复核检查，并作好定位记录和技术复核记录。

2.1.4桩机器就位。压桩机就位后，对准桩位，启动平台支腿油缸，校正平台处于水平状态，启动门架支持油缸，使门架作15°倾斜，以便吊管桩。

2.1.5桩定位，调整垂直度。先栓好吊桩用的钢丝绳及索具，启动吊车吊桩。管桩在施工中起吊，采用一点法（位置距桩头0.3L处），使桩尖垂直对准桩位中心，微微启动压桩油缸，当桩入土至50cm后，启动压桩油缸进入压桩状态。此时，桩机驾驶人员在工班长的组织、指挥下，掌握好双方角度尺两个方向上都归零点，使桩机纵横方向保持水平，调校垂直在规范允许值以内才能沉桩。在沉桩过程中工班长随时观察桩的进尺变化，如遇地质层有障碍物、桩杆偏移时，分行程逐渐调直。

2.1.6送桩，沉桩时一般控制速率在1m/min左右（第一排桩沉桩速度不得大于0.8m/min），以“先施工毗邻既有线的一侧”的原则合理制定施工流水路线，施工时，单根桩要连续施打，一般一根桩不得停顿超过4h，以免产生浮桩现象。

2.1.7接桩

1、当管桩需要接长时，其入土部分桩身的桩头宜高出地面0.5～1m，以方便操作。

2、下节桩的接头处宜设导向箍或其他导向措施，以方便上节桩就位，接桩时上下对接偏差不宜大于2mm。

3、管桩对接前，应用钢丝刷清理上下桩节的端板，坡口处应刷至露出金属光泽。

4、焊接时宜先在坡口圆周上对称点焊4～6点，待上下桩节固定后拆除导向箍，再分层施焊，施焊宜对称进行。

5、焊接层数宜为3层，不得少于2层，内层焊渣必须清理后再施焊外一层。焊缝应连续饱满，其外观质量应符合二级焊缝要求。

6、焊接好的接头应自然冷却后，才可继续沉桩，自然冷却时间不应小于8min；手工电弧焊接的自然冷却时间不应少于5 min；二氧化碳气体保护焊的自然冷却时间不应少于3 min。严禁用水冷却和焊毕即沉。接桩时间约为三十分钟。

2.1.8移机，桩基施工完成后，对桩身进行复压1～2次后方可移机至下一桩位。

施工工艺框图见“预制管桩加固地基施工工艺框图”。

预制管桩加固地基施工工艺框图

2.2试桩施工顺序及方法

试桩采用TCZ360静压沉管桩机进行PHC管桩施工，首先施工靠近既有沟海线第一排桩，从DK72+200～DK72+300方向采取隔桩跳打，先施工（1、3、5……，后施工2、4、6……），同时对既有沟海线轨道进行沉降及水平位移的观测。

2.2.1当路基轨面高程变化大于2mm/d或累计高程变化大于6mm及水平位移超过10mm时必须停止施工，与监理和设备管理单位（工务部门）共同分析原因，制定补强措施；同时对试验段的线路、接触网杆、高柱信号机和打入第一排桩进行监测，确保设备参数满足要求。

2.2.2当水平位位移和高程变化很小时采用调整隔桩跳打的间距，或在桩间打应力释放孔，释放孔孔径为0.4m，孔深13m，释放孔间距根据现场释放处理效果调整，暂按5m间距（见附图）。

3.安全预控措施

3.1施工期间至施工结束后15天内限速60km/h，并请既有铁路工务段对施工段既有线轨面进行监测。

3.2长螺旋钻机移位过程中, 缆风绳必须与地锚连接牢固,防护员、安全员现场指挥,跟班作业；静压桩机在吊桩过程中，管桩底部也要采用缆风绳系住并与地锚可靠连接，防止吊桩时管桩侵限或碰到既有线接触网。地锚尺寸选择1×1×1m的正方体混凝土地锚，可以满足机械抗倾覆要求。

3.3参建职工由建设处进行《铁路技术管理规程》、《铁路行车线上施工技术安全规则》、《铁路行车组织规则》、《铁路工务安全规则》等相关内容的培训。

3.4施工作业前，检查机械设备是否处正常状态，防护人员跟班检查风缆绳是否牢固。收工前工地负责人组织专人对本工地进行一次详细检查，确认无事故隐患，才准撤除防护收工。

3.5管桩起吊过程中必须专人指挥，吊点稳固。

3.6在铁路保护区内（坡角以外十五米内，临近既有线八排桩）当风力达到六级以上时以及夜间和列车经过时停止施工作业。

4.技术措施

4.1分散施打的原则

首先打入临近既有线一侧第一排管桩，再从靠近既有线一侧由内往外、平行既有铁路方向逐根跳桩静压（先施工1、3、5…，后施工2、4、6…）。第一排桩施工期间测量班必须做好路基观测桩水平位移观测，并联系路局工务相关单位进行线路轨面检测监控。经路基观测、轨面检测无变化，方可按上述方法静压第二排桩。临近既有线一侧三排桩施工结束后，经观测既有线路基和轨道几何状态无异常变化后方可施工其它桩位管桩。施工时控制管桩静压速度和压桩压力，严禁过快及压力过大。并严格按设计要求和施工规范进行施工。

4.2设置应力释放孔

管桩施工前先设置应力释放孔，应力释放孔采用CFG桩长螺旋机具（我项目部正积极联系争取采用其它高度较低的机具施工以提高既有线施工安全系数）取土，直径40cm，要求平行既有铁路布设，孔深13m，间距5m。钻孔完毕后及时采用碎石回填。对重点地段的应力释放孔要加密布置。应力释放孔中设压力传感器进行压力观测，一旦出现异常状况立即停止施工。

应力释放孔施工时设置揽风绳，风缆必须与地锚连接牢固,防护员、安全员现场指挥,跟班作业。地锚尺寸选择1×1×1m的正方体混凝土地锚，可以满足机械抗倾覆要求。

4.3桩位的调整布置

根据路基设计说明DK72+200～DK72+300段路基最外侧一排管桩桩间距可扩大至2～2.4m。为降低施工时对既有线路基的影响，采用2.4m布置。

4.4桩尖的选择

管桩施工时采用开口型，不选用桩尖。将部分施工时土体产生的压力释放到管桩空腔中，从而降低施工时对既有线路基的影响。

4.5观测既有线路基水平位移，高程变化。

4.5.1观测桩设置：观测桩设置在距外侧钢轨2m以上路肩上，观测桩埋深为2m，间距20m，自DK72+150~ DK72+350范围内设置。采用直径16mm以上圆钢埋深不小于550mm，上部采用尺寸300*300*300mm的C20混凝土砌护，混凝土面与路肩平齐，钢筋高出混凝土面20mm以上，形成固定观测点，用以观测管桩施工过程中既有线路基水平位移变化情况，同时由辽阳工务段负责观测检查轨面高程和轨距、轨向的变化。

4.5.2观测频次：施工时间内观测频次2小时一次，如有异常变形时观测频次提高到1小时一次，同时在列车通过前后需各测一次，主要由辽阳工务段测量既有线钢轨的轨距和轨向；试验段施工完后观测频次一天二次，观测时间3天。

4.5.3观测控制标准：当路基轨面高程变化大于2mm/d或累计高程变化大于6mm及水平位移超过10mm时必须停止施工，同时在辽阳工务段检测时如发现轨距变化超出2mm-1mm，以及轨向超出±5mm时也要停止施工，并通知工务部门负责人按沈阳铁路局相关要求采取相应措施（限速或拦停列车），与监理和设备管理单位（工务部门）共同分析原因，制定补强措施或改用其它施工方案。

4.5.4观测作业要求：路基观测的仪器、观测方法、观测精度符合《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》（铁建设[2006]189号）的有关规定。

4.5.5观测记录和资料整理：每个点的观测记录必须反映出观测序次、观测时间、相隔时间、观测标高（位移）、本次变化量、累计变化量、变化率等基本要素，用以进行现场施工控制。观测发现超出控制标准值及时通知施工负责人立即停止施工。管桩施工期间，测量班每天对既有线路基观测记录、分析要形成电子文件的形式，以便进行统计分析，全面指导临近既有线管桩施工，确保临近既有线管桩施工的安全。

结束语：本文通过对静压法施工PHC管桩从施工工艺、施工顺序及方法、安全预控措施、技术措施、管理措施等方面的控制，有效地解决了采用静压法施工PHC管桩对临近铁路线产生水平位移和轨道高程变化问题，既保证了既有线行车安全，又收集和整理具体数据，总结经验，为以后施工管桩施工提供技术参数。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。