1、工程概况

 

　　沪宁城际铁路站前Ⅲ标第七项目经理部管桩施工里程为DK95+404.36～DK95+619.54和DK95+656.56～DK95+692段，全长250.62m。平行于既有京沪铁路线沪宁段（距离＜20m，沪宁段为世界最繁忙的铁路线），管桩施工对既有线营运安全影响非常大。

 

　　该段路基主要地质土层为粉质粘土或淤泥质粉质粘土，软塑～流塑状，厚度一般为20m～35m，其地下水主要为孔隙潜水，埋深0～1.5m，主要受大气降水及地表水的补给。经沉降计算及技术经济比较分析，为确保工后沉降满足控制标准(一般不超过15mm，路桥交界处的差异沉降不应大于5mm)，该段地基采用PＣ-A500型，强度等级C60，壁厚为100mm预应力混凝土管桩加固处理，桩间距2.2m～2.4m，桩长24m～37m，管桩合计35430m，正方形布置。

 

　　2、管桩静压法施工工艺

 

　　2.1主要施工工艺流程：测量放线→桩机就位→首节桩起吊就位→复核桩位→桩端入土初步加压→检查校正桩身垂直度→正式沉桩→观测校正桩身垂直度→压至桩顶距地面0.5～1.0m时，吊入上一节桩→接桩→继续沉桩→成桩→移机到下一根桩位。

 

　　2.2测量放线：根据施工图设计，放样出路基中线控制点和管桩控制点，按照管桩平面布置图对桩纵横中心线相交的桩圆心点进行标识。桩位测量放线后执行复核报检程序。

 

　　2.3管桩堆放：管桩混凝土设计强度须达到100%后方可运输进场，堆放时据施工方案设计布置图按压桩顺序、不同规格及长度分别堆放，并做好标识，根据施工进度合理安排供桩。

 

　　2.4管桩起吊：管节吊运，采用二点法。管节的竖起采用一点吊法，吊点位置偏差不宜超过20cm，吊绳与管桩夹角应大于45°，起吊时捆绑应牢固，以防滑脱。

 

　　2.5管桩就位及初步加压：利用附设在桩机上的起重臂和吊钩将桩吊运到桩机中部的竖向圆形夹具中，用夹具的液压系统和与桩径相符的弧形夹片将桩嵌固在桩架上。对于首节桩可采用移动桩机，使桩中心点对准地面桩位的标识点，在桩端入土初压至桩身基本稳定后，采用2台经纬仪互成90。校正垂直度，并采用平稳、缓慢而连续的沉桩方法正式沉桩。

 

　　2.6接桩：当下一节桩施压到距地面0.5～1m，起吊上一节桩，与下一节桩对接好并复核其垂直度，上下桩节心的错位偏差不宜大于2mm，焊接前应清除端板坡口上的浮锈及污物，露出金属光泽，坡口根部间隙应小于2mm，采用二氧化碳保护焊对称同时开始施焊，待焊接符合要求及焊缝基本冷却，一般自然冷却时间不宜小于8min，再继续施压沉桩，直到施工完毕。整个沉桩、接桩、送桩过程宜连续进行，并应根据地质资料配好各节桩的长度，避免在桩端接近设计持力层时进行接桩。特别是。接桩就位时，下节桩头宜设导向箍以保证上下桩找正接直，如桩节间隙较大，可用铁片填实焊牢，结合面之间的间隙不得大于2mm。焊接质量应满足桩身设计质量要求。

 

　　2.7施工记录：沉桩施工记录包括管桩就位记录、垂直度、入土深度、每节桩长度、截桩长度或最终的桩顶标高及相应的压力值、贯入度等。在正式沉桩之前，应在有代表性的部位试沉桩，确定成桩的桩长、终压力、持荷时间、贯入度等参数，而后即可成桩。当需要用送桩器成桩时，应对准桩中心点，并保持垂直进行施压达到成桩参数为止；当未采用送桩器成桩时，高于地面的桩身应截除后，才能移机至下一根桩位。

 

　　当桩的压力值已达到设计的终压力时，而桩端尚未达到设计的持力层时，可适当加大压桩力，但压桩力不宜大于管桩桩身竖向极限承载力设计值的1.6倍，以避免压桩力太大发生桩身破裂或倾斜的质量问题。

 

　　沉桩挤土效应的安全控制

 

　　为保证既有线路运营安全和新建沪宁城际铁路建设保质保量保进度的施工，结合静压管桩施工工艺和技术措施要求。管桩施工坚持应力分散、实施对既有线动态监测的原则。严格执行既定管桩施工的各项技术措施并跟踪优化方案，确保既有京沪线的绝对安全。

 

　　据该段地质资料可知，土层孔隙比为0.81～1.13，土体处于饱和状态，土颗粒和水都不具有压塑性。施工中需要解决的问题：挤土管桩施工，使土层内产生超孔隙水压力，为保证既有线路基稳定，需有超孔隙水压力消散的排水通道和充分应力释放时间。

 

　　通过前期管桩施工证明只有采用从靠近既有线一侧向背离侧施工的要求才能保证既有线路基稳定运营安全，经过对沉桩挤土效应成因、控制措施及既有线营运安全分析研究，确定了管桩施工安全控制技术措施。

 

　　3.1设置应力释放孔：应力释放孔布设在离既有线最近的管桩外1～2m处，平行于既有线，孔间距4.4m～4.8m，孔径0.5m，孔深不小于相邻桩长的一半，为12m～19m，采用碎石注浆桩机进行应力释放孔钻孔，成孔后立即用含泥量小于2%粒径16-31.5mm碎石填充及时平衡孔壁土压力，防止缩颈塌孔引起周边土体位移和地表下沉。静压管桩机压桩尾随应力释放孔之后，在没有应力释放孔的地段不进行管桩作业。应力释放孔的主要目的是为超孔隙水压力的消散提供空间。

 

　　3.2严格控制作业时间

 

　　临近既有线管桩施工作业在每日7：00—17：30进行(为满足既有线观测和超孔隙水压力的消散有充足时间的需要)，并严格执行工务段设备管理单位现场线路监测人员及施工单位观测人员全部到位方能施工的安全要求，其他时间严禁施工。且制定日计划，严格控制压桩速度，保证土体固结及超孔隙水压力的充分消散时间。每天压桩总延米数控制在600米以内。

 

　　3.3坚持分散施工的原则

 

　　先施工靠近既有线的第一排桩，并且采取同排跳打，即先施工1、3、5、7……，对观测桩进行水平、位移观测，并与设备管理单位负责线路轨面检测监控的工务人员每1小时联系一次。在路基观测、轨面观测无变化24小时后再施工2、4、6、8……。依此方法施工第二排桩、第三排桩。使靠既有线侧已施工管桩形成群桩围幕，抑制线既有侧的挤土效应。分散施工的主要目的是为超孔隙水压力提供充足的消散时间。

 

　　3.4观测措施

 

　　坚持五定原则“定人、定时、定点、定仪器、定方法”。

 

　　3.4.1观测桩的设置：观测桩设置在紧靠护栏外侧路基面上，为埋深2m的木桩（10cm，在桩顶打入水泥钉形成观测固定点，间距10m，测量3次取平均值为设计坐标与高程，之后每次观测对比该设计值算出变化量。

 

　　3.4.2观测频次：施工时间观测2小时一次，打桩处前后20m范围内1小时一次，有异常地段内为1小时一次。施打完后观测频次一天两次，持续3天。

 

　　3.4.3观测标准：在既有线不限速的情况下，路基水平变化量大于2mm/d或累计水平变化大于10mm时必须停止施工；在既有线限速的情况下，路基水平变化量大于8mm/d或累计水平变化大于20mm时必须停止施工，分析原因，制订补救措施。

 

　　3.4.4观测作业：采用苏一光DSZ2+FS1水准仪、索佳SET210全站仪控制竖直变化和水平变化，精确到0.1mm，观测工作由测量工程师专门负责，观测控制点为CPⅢ控制点。

 

　　3.5保证令行禁止、信息通畅

 

　　设专职安全员负责现场安全工作，并与设备管理单位随时联系，在既有线路基、轨面等变化时严格服从设备管理人员工作指令，采取拨道等措施使既有线恢复正常，并经设备管理单位的许可方可复工。

 

　　3.6现场设置专监办公室，监理工程师对管桩施工过程进行全程监督指导、现场把关，确保按章作业。

 

　　3.7制订应急补救措施，配备信号旗、信号灯、响墩、火炬、短路铜线等防护用品。

 

　　4、结束语

 

　　通过在管桩施工过程中对既有线轨顶，路肩位移变形动态监测分析证明采用应力释放孔、分散施工法有效的控制了管桩施工挤土效应对既有线的影响，得知在后续路基填筑及预压过程中同样需要对既有线进行水平位移和沉降观测，才能确保既有线安全运营和新建沪宁城际铁路建设的稳步推进，为类似工程安全施工提供参考。

 

　　参考文献

 

　　[1]《客运专线路基工程施工技术指南》中国铁道出版社2005

 

　　[2]《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》中国铁道出版社2006

 

　　[3]《预应力钢筋混凝土管桩施工技术规程》中国标准出版社1992