南京地铁建设有限责任公司 江苏南京 210000
摘要：临近京沪高铁与沪蓉铁路营业线桥梁的南京宁和轨道交通桥梁旋压法全套管跟进钻孔桩施工，介绍桥梁布置与桩基施工方案，为类似工程提供借鉴。
关键词：高速铁路；临近营业线；桩基施工；旋压法全套管跟进
1 工程概况：
随着国家大中城市轨道交通的蓬勃发展，轨道交通工程建设与高速铁路线网的交集日益增多，轨道交通市郊线采用高架型式下穿或临近高速铁路桥梁的情况较为多见。江苏某轨道交通高架线跨越长江，在长江南、北岸各下穿一次京沪高铁与沪蓉铁路，还在江南岸与京沪高铁、沪蓉铁路紧邻并行。本次主要介绍该并行段工程。
2 总体布置
轨道交通拟建的左、右两线分别跨越板桥河，左线位于沪蓉铁路上游侧，右线位于京沪高铁下游侧。板桥河为通江的行洪河道，河口宽约84m。京沪高铁与沪蓉铁路均为双线，跨河段采用32m、24m简支梁，各有3个墩位于河道中。平面关系如下图，红色部分为轨道交通桥梁，京沪高铁与沪蓉铁路在轨道交通两线中间。轨道交通左线与沪蓉铁路中线距离为12.3m，轨道交通右线与京沪高铁中线距离为10.5m，轨道交通桥梁与国铁桥面水平净距仅约1.6m。
由于水平间距小，轨道交通桥梁下部基础与国铁桥梁基础必须错墩布置，新建桩与国铁钻孔桩间距尽量按不小于6倍桩径考虑。经铁路与水利部门专项评估，为减小对水利行洪的影响并保证国铁安全，左、右线桥梁采用大跨钢桁梁跨越河道，主墩布置于河堤接近堤顶处，水中不设墩。轨道交通桥梁布置如下：
1）左线：2×33m砼梁 + 86m钢桁梁 + (33+40+30)m砼梁
2）右线：28m砼梁 + 96m钢桁梁 + 2×25m钢箱梁
3 工程地质
桥址处为长江漫滩区，岩层埋藏深，覆盖土层厚约60~70m。
场地表层为填土，松散，工程地质性质差；②-1b2-3粉质粘土，软-可塑，中压缩性，工程地质性质一般；②-2b4淤泥质粉质粘土，流塑，高压缩性，工程地质性能差；②-3d3粉砂，稍密，局部夹粉土，中压缩性，工程地质性能一般；②-3d1-2粉砂夹中粗砂，密实，局部中密，中压缩性，工程地质性能一般；②-4e细圆砾土：灰、灰褐色及浅灰色，饱和，密实，由粉质粘土、中细砂、粉土、砾石混合而成，土质不均，中压缩性，工程地质性能较好。③-2b3粉质粘土，软塑，中高压缩性，工程地质性能较差。
基岩主要为白垩系葛村组（K1g）陆相碎屑沉积泥质粉砂岩。K1g-1强风化泥质粉砂岩，风化强烈，砂土状夹碎块状，工程地质性能一般；K1g-2弱风化泥质粉砂岩，泥质结构，块状构造，岩芯较完整，工程地质性能较好。
4 基础布置
跨河段京沪高铁与沪蓉铁路桥墩较高，墩高约23～29m，群桩基础，桩径为1.5m与1.25m，按摩擦桩设计。
轨道交通桥梁受线路展线及两侧高压走廊控制，左线较低，右线稍高，墩高约6.5m～13m。大跨钢梁基础采用6Φ1.5m钻孔灌注桩，小跨混凝土梁采用4Φ1.5m钻孔灌注桩，按摩擦桩设计，行列式布置。右线桥式立面如下图，跨河钢桁梁桩长65m，上层约30m范围为软弱土层—淤泥质粉质粘土。
5 施工方案
5.1 施工工艺选型
轨道交通的桩基与国铁桩基中心距基本上大于9m。经专项评估，轨道交通桥梁施工及运营对国铁的影响风险处于可控范围。为进一步减小施工对国铁的影响，桩基施工拟采取钢套管跟进，以防止钻进过程中软弱土层塌孔。
钢套管压入土层中，常规可采用振动锤振动下沉。由于桥址处软弱土层厚，工程性能差，常规振动下沉将会引起较大的土体变形，对国铁的运营安全造成危害。
经专项评估后，推荐采用旋压法工艺进行钢套管跟进施工。该工艺原理是通过设备传动，使得钢套管进行旋压切土下沉，具有微扰动特点，消除现有钻孔灌注桩施工方法对于近距离既有结构的影响。该工艺已在多处临近既有线桩基施工中成功运用，具体流程如下图。
旋压法套管跟进桩基施工工艺机械配置：
1）主要设备及构件
（1）钻机： JAR200H全回转钻机成孔，该机尺寸为：4.8m×3.285m×3.27m，回转扭矩2965kN.m，低速瞬时扭矩3391kN.m，压入力950kN，拉拔力3760kN，瞬时拉拔力4300kN。
（2）钢套管：护壁（壁厚2cm）
（3）动力站：提供全回转主机动力
（4）反力叉：提供反力，防止全回转转动中使主机移位；
（5）操作室：操作平台，人员操作场所。
2）辅助设备
（1）冲抓斗：取土、入岩、清孔；
（2）履带吊：吊运主机、动力站、反力叉等；给反力叉提供支撑；吊放钢筋笼、混凝土导管、进行冲抓取土等；
（3）挖掘机：平整场地、清运渣土等。
工艺现场示意图
5.2 重难点
1）钻孔过程中对既有高铁周围土层扰动的保护措施
在钻机钻孔过程中，必须加强对预埋在土体中的压力盒及位移尺进行观测和数据的读取频率，发现数据异常立刻停止施工，大型设备工作时对土侧压力同样会对存在风险，钻孔过程中对既有高铁周围土层扰动需试验研究。
2）全回转钻机钻进至流沙层防止管涌
全回转钻机在钻进过程中护筒底部始终预留一定厚度的土作为封底，防止钻进过程中因内外高差产生的管涌并引起高铁桥墩土体的沉降，具体为：一般土层或者岩层预留厚度为2m，粉砂层预留厚度为5m。
3）钻孔过程中钢套管的垂直度保证
全回转钻机使用的是高硬度钢板卷管，为防止钢套管变形，施工时不可在非垂直状态下钻进。一般影响垂直度的因素有3个，一是地层的承载力不够，二是套管埋入初期垂直度设置不准，三是钻进中地下障碍物的影响。
（1）底层耐力不足的对策
在地层耐力不足的软地层施工时，由于土质松软，而大型设备自重大，往往会造成地质下沉难以保证垂直度，因此在施工时对设备停放位置进行钢筋混凝土硬化。混凝土厚度为30cm，混凝土上铺5mm厚钢板。
（2）初期垂直度控制
初期垂直度控制非常重要，直接影响到桩的成孔质量，从而影响工程进度。目前在垂直度测定上采用人工经纬仪和自适应调节相结合的方法。全回转套管钻机上装有倾角传感器以及支腿油缸的位移传感器。自适应检测时保持支腿油缸在其行程一般位置。通过控制器自动调节钻机中盘的水平度以保证套管的垂直度。
（3）地中障碍物影响与对策
在钻进过程中地层往往含有障碍物，这时垂直度会突然变化，转矩增大，这多半是由于受到障碍物测压的影响。这时套管应稍向上拔除一点，然乎再缓缓旋转压入以保证硬岩被充分切割。
4）监测预、报警
针对监测数据设置不同级别的应急响应，预警及报警数值如下：
（1）国铁桥墩单日沉降0.8mm：预警
（2）国铁桥墩单日沉降1mm：报警
6 结语
桩基采用全回转钻进进行钢套管跟进施工，相比常规工艺取得了较理想的效果，对国铁桥墩基础的影响微小（累计桥墩最大沉降与横向变形不超过0.5mm）。本技术方案可为今后临近营业线近距离桩基施工或类似工程提供参考经验。
论文作者:殷德春
论文发表刊物:《江苏科技报》2016年12期
论文发表时间:2017/4/5
标签：套管论文; 桩基论文; 轨道交通论文; 钻孔论文; 钻机论文; 土层论文; 压缩性论文; 《江苏科技报》2016年12期论文;