上海铁路局杭州房产建筑段大修车间
摘要：随着高速铁路建设的不断发展，越来越多地方公路项目与高速铁路交叉。本文研究了合理的公路下穿高铁桥梁的结构形式，以及以桥梁形式下穿高铁桥梁施工过程中的重难点，结合柯桥六座桥项目中的（湖中路）实际情况，对道路桥梁下穿客专桥梁在施工过程中桩基出现的三类桩的情形进行了分析，针对桩基施工中出现的意外情况探讨合理的应对的方法以及施工管理中的注意点。
1 概述
随着高速铁路建设的不断发展，越来越多的地方市政或公路项目需要与高速铁路交叉。根据铁路相关文件的要求，公路与铁路相交时，应选择公路下穿铁路方案，目前已经开通运营的高速铁路大部分采用了无砟轨道和高架桥结构，为保证高速铁路运营的安全和旅客乘车的舒适度，对下部结构的沉降要求非常严格。
1.1 结构形式研究
公路严禁下穿高铁路基地段，对于高架桥地段，有两种方式穿越：即公路以路基形式或桥梁形式下穿高铁。路基方式因为路基填方及车辆荷载直接传递到高铁桩基周围土体，易引发桥墩变形超限，而桥梁下穿方式使各类结构受力明确，可以很好地避免此类问题。这两种方案的优缺点比较如下。
1.1.1 常规路基穿越方式
优点：造价低，施工便捷；缺点：道路荷载易直接影响铁路桥墩基础，导致桥墩变形超限。
1.1.2 桥梁穿越方式
优点：施工期及运营期对高铁桥墩桩基影响较小；缺点：造价高，施工相对复杂。
因此如有条件，道路下穿高铁建议首选桥梁结构形式，公路桥墩基础应尽量远离高铁桥墩，同时在施工期间可采取一些有效的措施避免新建桩基对既有桩基的影响。若无条件采用桥梁形式下穿，建议采用封闭式路基结构，如常见的 U 型槽和明洞结构。为了使公路荷载产生的附加应力不对既有桥墩基础的受力产生影响，应使底板两端附加应力扩散线不深入铁路桩基范围，否则可能对桥墩基础受力产生不利影响。
可考虑底板设置桩基，将应力向下传递至深部地层，或者在 U 型槽或明洞两端设置隔离桩，阻止应力横向传递。
2 工程实例
2.1 设计条件
湖中路位于绍兴县北部片区（近老城片区），为区域内一条次干路。道路全长140.806 米，红线宽24 米，该连接线工程自杭甬客专柯桥特大桥 363#墩至364#墩之间下穿通过（公铁相对关系见图1），穿越铁路处为高架桥结构。道路下穿铁路桥梁处上部结构为32m 双线箱梁，下部为双柱式桥墩接承台，承台尺寸为11.1m×7.3m（横桥向×顺桥向），基础为10-Φ1.0m 钻孔桩，桩长60m，桩底持力层为强风化凝灰质粉砂岩，σ0＝300kPa。
湖中路新建桥梁为单幅空心板桥，全宽24m，结构采用16+20+16 后张法预应力混凝土简支空心板。桥梁平面位于直线上，右偏角90°，纵断面位于1.2%、-1.2%的直线R=3000m 的凸曲线上。桥梁起讫桩号分别为K0+040.940 和K0+092.940，桥梁长度52m。
.png)
图1、平面位置关系图（单位：m）
2.2施工技术难点
以桥梁形式下穿高铁桥梁施工过程中的重难点主要体现在两方面;
一:钻孔灌注桩施工
由于其施工工艺的多样性和复杂性、地基地质条件的差异以及钻孔灌注桩本身的沉桩效应，质量控制易出现偏差，钻孔灌注桩质量事故频繁发生。
钻孔灌注桩基础是造价昂贵的一种基础，一般基础造价要占总个土木木工程造价的1/5，甚至1/3。
由于钻孔灌注桩是地下隐蔽工程，成桩后，其质量好坏表面不易察觉，成桩后的桩基抽样检测、评价工作必不可少。
Iiv. 由于施工场地在邻近高铁线路30m内，有的桩位甚至离高铁桥墩只有6m，施工过程中对高铁桥梁的保护尤为重要。
二：预制梁架设施工
预制箱梁的架设一般采用架梁机架设，由于场地的局限，现浇盖梁顶到高铁梁底的高度不能满足架梁机的施工条件，只能采取汽车吊抬吊的方式施工。
汽车吊抬吊过程中下有高铁桥墩、上有27kv接触网线；一方面要保证梁片与高铁桥墩保持安全距离，另一方面也要保证汽车吊的吊臂与接触网线保持2m以上距离。
总的来说难度主要在于既要控制好钻孔灌注桩的施工质量，同时更要保证高铁线路运营安全。
2.3湖西路三类桩分析
湖西路下跨桥共计有16根桩长为60m，桩径为1.2m的钻孔灌注桩。经过30多天的紧张施工后桩基施工完成，对桩基进行检测，首先采用超声波检测，发现其中2C-4、3C-3两根有质量缺陷，后经钻心取样确认。
由于2根桩发生的问题类似，现对其中一根3C-3桩进行详细说明。该桩在桩顶下42.8~45.2m处明显缺陷（超声波检测图及桩配筋图如图2、图3）。判定为Ⅲ类桩。对施工过程进行回溯，发现架子队在灌注水下混凝土的过程中导管脱落3节（混凝土浇筑约15m）。其后对掉落的导管进行打捞用时2h，导致最终混凝土未能够连续浇筑，致使该桩存在严重缺陷。超声波检测报告中出现缺陷处与实际施工中导管掉落位置相符。
.png)
图2、 3C-3桩超声波检测图
图3、3C-3桩配筋图
2.4常规的桩基处理方法
国内外在实践上常用的桩基处理方法有接桩法、补加桩法、压浆法、置换法等。
接桩法主要适用于断桩处理，夹泥或严重离析，出现问题的位置在松散层内，地下水位低于问题位置或透水性较差的地层中，埋深不大，一般小于12m。
压浆法适用广泛，适用各类地层中的断桩、夹泥、离析及蜂窝、麻面及露筋的处理。同时，也适用于处理桩端土的承载力的不足。
补加桩法只要场地允许，均可使用该法，缺点是费用较高。
置换法适用于桩基局部夹泥、沉渣过厚、蜂窝等，桩身横截面强度不能满足设计要求的质量缺陷。
经与设计方、业主方沟通明确处理方案为在3-C3东侧离原桩80cm处补加一根桩，桩径、配筋与原设计相同，桩长加深1m。同时设计对原墩台配筋进行调整。
2.5总结经验
有的设计把加劲箍筋放在钢筋笼主筋内侧，这对于直径较小的桩，采用导
管法水下灌注砼时很容易发生挂笼事故，使笼上串，特别是对于法兰式导管，尤应注意，不小心法兰边缘就会挂住加劲箍筋，若砼埋笼较深，导管埋深较大，砼流动性差，挂笼后导管上下活动受限或干脆无法活动，处理不好，严重的会使导管拔不出来，掉在孔内，造成断桩， 因此，在施工前要认真查阅图纸，如果桩径较小，加劲箍筋设计在钢筋笼主筋内侧，就应向甲方、设计方建议进设计变更，把加劲箍筋放在钢筋笼主筋外侧，消除施工事故隐患，保证施工质量。
对于分段制作的钢筋笼，连接时相邻的主筋接头应互相错开，错开距离大于500mm，保证同一截面内接头数不大于主筋根数的50%，吊放入孔时，两段笼的连接应垂直，特别是一段笼吊着在孔口和已入孔的另一段笼焊接，要用吊锤测量垂直度，避免连接不垂直，下入孔内时碰挂孔壁，入孔困难，强行入孔后，造成孔壁坍塌，或造成成桩后钢筋出露，没有保护层。另外，使用法兰式导管时，应注意使主筋接头沿笼的圆周排列，避免每段笼的下接头向笼内突出台阶，灌注砼起拔导管时挂卡法兰盘，一旦挂住，若处理不好，或挂起钢筋笼或起拔不动导管，酿成事故。
在灌注过程中当砼下落不畅时要上下活动提拉导管，当起拔导管时要提拉导管，这时应注意如果导管的提拉速度过快、幅度过大，有时会埋进空气，造成桩身局部砼松，出现蜂窝、空洞等，特别是灌注至桩顶部时，灌注时间过长、砼搅拌质量不好等，都会造成砼流动性变差，上下活动提拉导管，管外砼面上升，管内砼面高差到一定程度，管外砼面不再上升，若放下导管速度过快、幅度过大，管内砼流动性又差，有时会形成管外砼面高于管内砼面，提拉拔出导管后，管外流动性差的砼坍落相对慢，水泥砂浆、泥浆、沉碴混杂迅速进入拔出导后形成的空间，和砼、空气混合，造成桩身中部粗骨料少、杂质多，埋进的空气不易逸出，砼松、强度低，特别严重即形成所谓“空心桩”。
论文作者:赖邢剑
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/9
标签：导管论文; 桩基论文; 桥梁论文; 桥墩论文; 高铁论文; 钻孔论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第36期论文;