铁路工程框架桥钢管桩施工技术案例分析_李东东.pdf

第 卷第期 年 月浙江水利水电学院学报 ：铁路工程框架桥钢管桩施工技术案例分析李东东（中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 ）摘要：以新建京张铁路西杏园中桥为例，以钢管柱施工中存在的问题和重难点为出发点，分析钢管桩施工技术在铁路工程框架桥施工中的应用要点。分析得到，框架桥梁结构比较复杂，工程通过在既有线桥头锥坡位置布设排钢管桩，并做好打桩、接桩及贯入深度的把控，使基础的承载力、稳定性达到工程要求，符合框架桥梁对基础施工的全部要求，确保了基础施工质量，为后续施工奠定坚实基础，积累施工经验。关键词：铁路工程；框架桥；钢管桩；接桩中图分类号：文献标志码：文章编号：（）（，）：，：；收稿日期：作者简介：李东东（），男，河北承德人，工程师，研究方向为施工技术，：。在铁路工程框架桥施工中必须关注的工作要点是如何保证基础的稳定性，并让基础具有良好的承载力，避免在后期通车运行中发生不均匀沉降。此工作要点的关键在于选择合适的基础施工技术，现阶段可用于基础处理和加固的技术种类比较多，如钻孔灌注桩技术、换填技术、强夯技术、钢管桩施工技术等。和其他基础施工技术相比，钢管桩施工技术在施工效率、加固深度以及对周围环境造成的影响等方面有显著优势，而且具有良好的适用范围，几乎在任何地质条件下，都可以很好地应用。但在具体应用中依然存在很多问题亟待解决，如钢管柱的防护问题，运输和打桩问题，接桩问题，贯入深度和切割问题等。基于此，开展铁路工程框架桥钢管桩施工技术的分析研究就显得尤为必要。工程概述西杏园中桥位于康延下行联络线区间内，临近延庆火车站，桥址处地势平坦，交通便利，桥位右侧是既有康延线西杏园中桥，一座 框架桥。本桥设计采用 框架对孔接长，框架桥功能为交通。框架桥中心里程为 ，框架 桥 孔 跨 布 置 跨 ，桥 长 为 。框架位于区间内，与线路正交，本框架桥采用现浇施工，与既有线立面位置关系图如图 所示。图与既有线立面位置关系图（）框架桥钢管桩施工要点 钢管桩防护在铁路工程框架桥施工中，应用钢管桩施工技术时，如何有效解决钢管柱的防护技术问题是施工的重难点。案例工程受到既有线路的影响，一些防护技术无法顺利开展，需要合理布置钢管桩并加强注浆防护质量的控制，才能发挥出钢管桩施工技术的优势，为框架桥施工营造一个稳定的基础条件。工程在钢管桩布置时选择在既有线桥头锥坡位置布设排直径为 ，壁厚为的钢管，呈现梅花桩布置，单排钢管桩之间的中心距离控制在 左右，外露部分为埋入部分的二倍，埋入深度按照基础加固深度来确定（图）。图框架桥钢管桩平面布置图（）钢管桩打入到基础后及时进行注浆操作以稳定钢管柱，避免钢管桩发生位移和倾斜，注浆中要时刻注意泵压和流量。为降低对既有线路造成的不良影响，需要在既有线路端翼墙两侧各设置一根沉降观测桩，在钢管桩施工全过程中由专业的测量人员每隔观测一次，记录好观测数据，一旦发现异常，及时通知项目部制定有效的处理方案。利用钻机进行钻孔操作，成孔检验合格后，将加工好的钢管插入到孔位中，按照压浆工艺和相关的技术标准进行注浆操作。钢管底部需要进行封堵处理，为提升封堵的密实性和牢固性，工程选择用至少厚的钢板进行封堵。此外，为方便后期灌浆操作，还需要在钢板之上钻出一个孔洞，以便注浆管能够顺利穿过，穿过钢板钻孔的注浆管端头采用型钢架牢固地焊接在钢板之上，并在注浆口位置加装一个能够调节注浆量的控制阀，以便对注浆的压力，以及注浆量进行精确调控。注浆孔沿钢管圆周方向进行螺旋状布置，间距 ，注浆孔布置如图所示。第期李东东：铁路工程框架桥钢管桩施工技术案例分析图钢管桩打注浆眼布置图（）注浆压力控制在 ，注浆材料要采取纯水泥浆液，水灰比为 ，注浆时间不低于 ，注浆压力控制在 。当注浆孔进浆量明显减少时，可结束本孔注浆。钢管外露部分环向用 钢筋焊接为一个整体，上下各道。运输和打桩工程在钢管桩施工中，需要用到大量钢管桩，而且钢管桩的长度比较大，受到既有线路的影响，大型运输设备难以到达施工现场，这无疑会增加运输的难度。为解决这一问题，工程在钢管桩施工中采取平板拖车将加工好的钢管运输到施工现场，再通过汽车吊将钢管放在桩基一侧，按照打桩顺序堆放钢管，合理摆放钢管的方向。如果施工现场有足够的宽度，钢管在摆放时尽量采取单层排列。吊运和安装钢管时可采取一点绑扎起吊的方法，吊运到安装位置后再进行插桩、打桩操作。打桩也是钢管桩施工的主要难点，在打桩操作中，既要保证钢管不被破坏，又要能够打入设计的深度。因此，为保证打桩的有效性，避免破坏已经安装完成的钢管桩，需要在钢管顶部安装上桩帽，并在其上铺垫减震木桩。开始打桩前，要用两台高精度经纬仪相互联合的方法，测量钢管桩插打的位置是否准确，如果误差偏大，要先校正，再继续打桩操作，以保证桩体下沉的垂直度符合设计要求。本工程在打桩操作中采取分阶段打桩法，先空打，对偏斜情况进行校正处理，此后，每打入就要校正一次。钢管桩即将打入到设计深度，距离地面约 时，停止打桩，为接桩操作留出足够的空间。接桩完成后继续插打。如果在打桩中发现桩位偏移，要立即停止打桩，校正后再继续插打。如果偏移量比较大，无法校正，或者校正难度大，可直接拔出钢管桩重新插打。接桩接桩也是钢管桩施工的主要难点，如果接桩质量不达标，就无法发挥出钢管桩在承载力方面的作用。工程施工中选择分节安装的方法，为降低接桩的难度，每节钢管桩的长度不超过，边打桩，边焊接接长。为提升焊接速度，保证焊接质量，可采用 型半自动气体保护焊机进行焊接，实现钢管柱接桩的全位置焊接。焊接前，检查桩顶是否存在损坏，如果存在损坏就要及时修补，若有油污、水等杂物要全部清理干净后再进行焊接操作。有铁锈要用角磨机磨出金属光泽，并施作焊接坡口，内衬箍合理放置在下节桩内侧的挡土块上，具体的钢管柱接头焊接示意图如图所示。图钢管柱接头焊接示意图（）在焊接操作中上下节钢管对口位置的间隙控制在，并用经纬仪测量接长后钢管桩的垂直度。若垂直度超过允许偏差要及时校正，垂直度达标后在下节钢管桩顶部外周上安装箍筋，再进行焊接操作。焊接时要对称焊接，如果钢管壁厚小于 只焊接两层，超过 时至少焊接三层。在整个焊接操作中，每焊接完成一层后要及时清渣，再进行第二层焊接，并且每层焊缝的接头需要错开。焊接时要保证内衬箍充分熔化，根部不能存在未焊透、未熔合等问题。如果施工现场风力超过四级要加装挡风板。气温低于 时，需要对焊缝 的范围进行预热，焊接完成自然冷却浙江水利水电学院学报第 卷 后才能继续锤击打桩。贯入深度和切割在进行钢管桩施工中通常情况不需要设置桩帽，直接开口打入即可，因为沉管施工中土体会进入到管桩，达到钢管柱贯入深度的 时会自动闭塞封死，可起到和闭口桩相似的作用。钢管桩灌入深度是衡量钢管桩施工质量的主要指标，因此，在具体施工中必须控制好贯入深度。如果持力层的厚度比较小，钢管桩打入到持力层的位置即可。如果持力层的厚度大，需要以最后十次锤击，每击灌入量 为限。如果持力层又厚又紧固，为提升桩体的强度，可打入倍桩径的深度。持力层不坚固时，需要打入桩径 倍的深度。此外，在进行钢管桩顶部锤击时，对钢管桩产生的锤击应力不能超过钢管柱的允许应力，通常按照 来确定。一般情况下，要限制最后 的锤击数在 击以下。钢管桩打入到地下后，为方便基坑机械化开挖，基底之上的钢管需要进行切除处理。但案例工程钢管桩打入后，会被地下水、土层、浆液包围，只能在钢管桩的管内地下切割。为保证切口的平齐性，选择等离子体切桩机进行切割。和传统氧气乙炔切割方式相比，等离子切割机能够吊放到钢管柱内任何位置及深度进行切割。切割出短桩头后，选择图所示的内胀式拔桩设备拔出。可拔出地面以下 深度的钢管桩，拔出的短桩需要进行焊接，接长后再使用。图内胀式拔管装置示意图施工效果分析在工程基础施工中，采取了钢管桩施工技术，施工完成后，为验证钢管桩施工技术对基础加固的效果，对地基基础的承载力进行验证分析。案例工程基底立杆最大的受力为 ，单根立杆承担的支架体系自重最大为 ，立杆下铺 的木板，因此立杆和地基接触的面积为 。此 时，立 杆 对 基 底 的 压 强 为 ，钢管柱所具有的强度远远大于 （）（），并且立杆支设在框架桥的底板之上，底板由 混凝土浇筑而成，因此，地基的承载力满足要求。结语综上所述，结合西杏园中桥的实际情况，分析了钢管桩施工技术在铁路工程框架桥中的应用，结果表明，在框架桥施工中最重要的是保证基础的强度、承载力等满足设计要求。采用钢管桩施工技术能够很好地解决这一问题，且在具体应用中，需结合工程项目所在区域的实际情况，做好钢管桩防护、打桩、接桩，以及贯入深度和切割各要点控制，才能提升基础质量，保证地基的承载力能够满足框架桥架体施工的要求。参考文献：李小鹏复杂环境深水软基钢管桩临时支护结构应用探微广东水利电力职业技术学院学报，（）：冯栋栋支撑受限区钢管桩施工技术探讨长江工程职业技术学院学报，（）：孙喜朋超长钢管桩在富水深厚淤泥地质区域作深基坑支护桩的应用研究广东土木与建筑，（）：耿庆祥 硬岩地质中钢管桩支架施工技术探讨 工程建设与设计，（）：张俊松铁路工程钢便桥拔桩的理论分析和实践：以马来西亚某铁路工程为例工程技术研究，（）：李倩 房建基坑支护工程的钢管桩结合土钉墙施工技术浙江水利水电学院学报，（）：陈鹰桥梁深水基础钢管桩围堰受力特性分析铁道建筑，（）：倪立建，林万青，赵礼钱塘江强涌潮地区水下桩基承台施工技术浙江水利水电学院学报，（）：第期李东东：铁路工程框架桥钢管桩施工技术案例分析