铁路桥梁桩基施工技术的运用

摘 要：随着经济的飞速发展,我国交通事业也在不断的发展,铁路桥梁建设日益成为人们关系的问题之一.本文根据作者多年工作经验就铁路桥梁桩基施工技术的运用进行了简单的阐述.

关 键 词：铁路桥梁；桩基；施工技术

一、工程概况

新建石武客运专线确山特大桥中心里程DK934+653.10,全桥长3421.055m,共有104个墩台,桩基859根,最大桩长80m,最小桩长14米,其中0号～40号墩、99号～101号墩为嵌岩桩,位于复杂岩溶发育地区.桥址内地势较为平坦,水系纵横交错.全桥施工段处于岩溶发育地区,地下溶洞较多,桩基施工处理难度大.该大桥桥址内震旦系中统北,大尖组泥质砂岩、灰岩、云母片岩、石英岩成整体接触.下伏有东西向压性和南北向张性断层,受其影响,岩体较破碎、节理发育；溶洞范围广、深度发育不一,一般深度2～7m,最深溶洞达76米,基岩面相差悬殊,溶洞或为空溶洞,或为充填溶洞,填充物多为流塑状黏土；部分溶洞岩溶裂隙水发育,甚至形成大型的岩溶管道.大部分溶洞为糖葫芦串式,一个接一个.有的溶洞内填充物或有少量流塑状黏土,有的溶洞岩层斜面较大且有探头石,溶洞发育无规律性.有的又同时处于破碎带与溶洞上.

二、岩溶发育地区铁路桥梁桩基施工技术研究

1.施工技术方案

铁路桥梁钻孔桩施工设备以旋挖钻机、冲击钻机和套管钻机为主.基于该地区的地质情况和施工经验,该岩溶地区桥梁墩台钻孔桩基础皆为冲击钻机成孔.该岩溶地区桥梁桩基础施工技术包括：（1）厚覆砂层的处理就地表表层的淤泥层和粉砂层（特点：厚度一定；稍松散或松散等）及承载力不超过100kPa的地质层而言,工程施工阶段务必要做钢护筒跟进处理,需注意：钢护筒在承台下部的长度不得超过8m,若承台的厚度<8m,则应从台体穿过.（2）溶洞的处理针对溶洞及溶洞内存在填充物的情况,应该就溶洞做提前注浆处理,进而实现溶洞内填充物的固结.针对溶洞及溶洞内不存在填充物的情况,如果溶洞属串联溶洞或溶洞的垂直高度未超过2m,应该就此类溶洞做回填片石+黏土处理；如果溶洞的垂直高度超过了2m,应该就此类溶洞做钢护筒跟进处理,注意跟进的深度应该到达溶洞的最底端.（3）邻近敏感点的处理,若桩基础施工点与附近既有建筑物坡脚的间距<10m,则务必要就该施工点做钢护筒跟进处理,注意跟进的深度应经砂层到达不透水层.若岩层上部属砂层,钢护筒跟进的深度应该到达岩面；若岩面上部属不透水土层,钢护筒仅需经砂层到达土层以下1m深处.（4）斜孔及偏孔的处理据该工程地质勘探资料可知,该岩溶地区岩面平整度极低,则桩基础施工阶段易出现斜孔桩或偏孔桩.就斜孔桩或偏孔桩而言,后期冲孔阶段务必要就所遇斜孔桩和偏孔桩做回填片石的修孔处理.

2.施工管理措施

（1）坚持“一桩一表一图一方案”原则,即各桩基础均应有对应的施工方案.桩孔钻进之前,务必要就施工点的溶洞高度、深度、填充物及地质情况做详细地勘察,并基于勘察结果制定准确、科学的施工方案.其次,务必要就填充物做土工试验,通过对填充物物理力学特性的分析及含水量、容重、孔隙率等的检测,为计算注浆参数提供数据支持.基于各桩的地质资料,制定内容详细且有效的地质地层表及桩基础施工方案,进而明确各桩的施工工艺参数,以实现“一桩一表一图一方案”的目标.（2）强化隐患排查及监控,提高工程施工的信息化水平.在钻孔桩施工阶段,应实施信息化施工方法,即编制隐患测量监控方案,组建隐患监控团队,合理设定高程控制观测点,强化对钻孔桩作业平台和既有建筑物的高程测量控制,特别是在注浆加固施工阶段,强化对地面水平位移、冒浆点位置和地面变化间的观测记录,就测量监控数据予以分析,及时发现存在的问题并就问题做全面而系统地分析,并基于数据和原因的分析结果,制定出切实可行的应对措施,以排除对既有建筑物的威胁.针对分布在邻近桩基础施工点50m范围的工厂企业,务必要在钻进桩施工之前及时通知到位,并就工程施工阶段的隐患排查和场内检测进行动态控制,以保证发现和处理隐患的及时性.

三、溶洞的处理方法

对于单层溶洞,垂直高度在3m以下的宜用此法.施工时为防止护筒下沉,岩溶地区的钢护筒比一般地区的护筒略长,不得<3m,是否还需加长穿过易塌土层,应视该桩的地质复杂程度决定.施工前应准备好回填材料.石料应选用硬质岩石,强度为20～40MPa,节理裂隙不发育,尺寸≤40cm的自然级配.黏土应选用优质黏土,含沙率≤5%,塑性指数以17%～25%为宜,并将黏土装入编织袋备用.

按正常钻孔桩施工方法施工,在钻头穿过护筒前,在护筒内口填入小碎石,用钻头冲击使小碎石挤入护筒底口,对护筒底口进行加固.

钻进过程中应按地质图中的溶洞位置,在将要钻进至溶洞顶板高程时应减小冲程,防止溶洞顶板的突然破裂导致卡钻、塌孔等事件.当击穿溶洞顶板导致漏浆（孔内水位下降）时,应立即组织人员（机械）进行回填,按土石比例0.5∶1～1∶1（体积比）填入孔内,回填至溶洞顶板以上1～2m（再高则效果下降）；并同时向孔内补水,保持孔内水位,用小冲程冲进,让黏土和片石充分挤入溶洞,每钻进0.5m,回填一次,直到孔内水位不再下降为止.若漏浆同时发生塌孔现象,应立即抛填片石和黏土,下部以抛片石为主,上部按比例抛片石和黏土,回填到塌方部位以上1.0～1.5m.以上步骤重复使用,直至成孔.

此方法使用以纯水泥浆为主的单液注浆,适用于多层、串珠型溶洞.注浆前应仔细阅读分析地质柱状图,了解各层溶洞所在高程、溶洞间岩层高度、填充物等信息,确定注浆钻孔深度.注浆钻孔深度应达到最深一层溶洞底板以下50cm.测量放出需注浆的桩位,在桩位范围内钻孔.钻孔完毕后插入压浆用PVC管,PVC管采用50多孔花管,确保从上到下各高程溶洞均能注入水泥浆.水泥采用P.O42.5水泥,水泥浆水灰比在0.6∶1～1∶1之间.连接压浆PVC管与压浆泵之间的输送软管,安装压力表,注浆压力应控制在0.2～0.4MPa,不得大于0.5MPa.终注压力0.5MPa.制（拌）浆时,先加水,开动制（拌）浆机,再加水泥.搅拌完成后,为防止堵管,应在将水泥浆放入存浆池之前加过筛处理.制（拌）浆的速度应满足压浆泵的工作需求.注浆过程中,要有防止堵管措施,在间隔时间段内需及时清理管道.注浆过程中,应设间隔时间停止压浆,让水泥浆有凝固时间,若有速凝剂,则可减少间隔时间.对于大溶洞,可在水泥浆中掺入一定量的粉土或粉煤灰,粉土掺入量不大于水泥重量的10%,粉煤灰掺入量为水泥重量的20%～50%.在终注压力下连续注浆10min的注入率不大于5L/min时,可终止注浆.注浆完成待水泥浆强度达到一定程度后,按正常桩基施工方法冲孔,施工过程中偶尔会出现少量漏浆状况,配合抛填片石和黏土法,钻进成孔.

四、结语

综上所述,基于工程施工经验可得,岩溶地区铁路桥梁桩基础处理方案均应考虑岩溶的发育程度、岩溶的类型、岩溶水及地下水的情况等,以确保铁路桥梁桩基础施工安全、施工进度及施工质量均满足工程设计要求及国家有关规范标准.