铁路站场路基侧向约束桩施工技术与应用

铁路站场路基侧向约束桩施工技术与应用

宋军红

中铁二十局集团第三工程有限公司重庆400000

摘要：在铁路工程建设中，因受地质构造、水文条件、人文活动和其他因素影响而引起的各种滑坡现象。整治中厚层滑坡通常都是采用各式挡土墙进行支挡。但对大范围的半挖半填高填方路基坡体，用挡土墙既不经济，也达不到预期效果。而采用大断面深层埋式钢筋混凝土侧向约束桩，是一种有效的整治方式。侧向约束桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用。适用于路基高填方与临近靠山侧坡度较陡半填段的滑坡，是一种路基稳定处理的主要措施。

关键词：侧向约束桩、半挖半填高填方路基、路基稳定

一、简介

重庆铁路枢纽东环线南彭站场HDK0+158~HDK0+308段，左侧为铁路15线半挖半填高填方路基，路堤填高为16~40m，路基填筑于靠山侧陡坡地段，路基线路左侧长150m，设一排侧向约束桩，共26根，桩间距（中~中）6m，桩长12m~20m，桩截面为1.5×2m~1.75×2.75m，桩靠线路侧边缘15线线路中心距离为18~55m。桩身采用C35砼灌注，约束桩桩井施工时，对土层及风化破碎的岩层均设置锁口、护壁、护壁采用C20钢筋混凝土浇筑。本段主要工程数量如下表所示：

二、施工工艺及方法

桩孔采用人工开挖并辅助小炮成孔，摇头扒杆提升出渣。护壁分节高度1.0m，采用跳桩施工，钢筋在孔外绑扎、焊接成钢筋笼，然后用汽车吊吊放入孔；混凝土采用搅拌机搅拌，混凝土搅拌运输车运输，泵送入模，分层浇筑一次浇筑到顶，中间不留施工缝。

1、施工工艺

平整场地→桩位测量放样→开挖孔口→锁口浇筑→护壁施工→桩孔开挖→钢筋笼制安→桩身混凝土浇筑

2、施工方法

1）施工准备：

测定桩位，平整场地。桩孔开挖前应先对施工场地进行清表，平整，对堑顶坡土清刷减载，并做好周边区域临时排水系统。孔开挖前需对桩位处靠山侧做好临时支护，采用钢管作为主支护，在主支撑间用木板作为临时挡土板，防止山坡滑落泥土及碎石块伤及施工人员。根据地形地貌整理出成片场地，以便于安装扒杆及铺设出渣车辆行走道路。为便于出渣，采用扒杆作孔架，并安设1台1t卷扬机作为提升牵引设备。备好各工序所需的机具器材和孔下排水、通风、照明设施，并设置观测岩体变形、位移的标志。搞好技术交底，使施工人员在按图施工过程中明确知道本道工序的设计与规范要求，杜绝盲目施工和随意施工。

2）测量放样：

开挖根据施工图和设计要求确定出约束桩每根桩的位置、大致高程。打好施工作业定位桩及附桩。并经监理测量工程师认可，才进行下道工序施工。用钢卷尺丈量各定位桩位间距，检查是否为桩断面尺寸。验证无误后进行桩孔开挖。

3）锁口施工：

锁口部分根据桩身孔口段土质情况将孔口挖至1～3m深时，立模浇筑壁厚25cm的第一节钢筋混凝土护壁，作为孔口地面以下加强衬砌。孔口地面上加筑50cm厚的钢筋混凝土桩井锁口。第一模锁口施工时混凝土应高出自然地面55cm，采用现场绑扎钢筋。锁口浇筑完成后用水准仪再次测出锁口标高，并做好标记，作为开挖控制的依据。

4）桩孔掘进：

约束桩应隔桩开挖桩孔施工桩身，待桩身砼达到设计强度的75﹪后，才能开挖相邻桩的桩孔。采取边挖边护的方法，每节挖深1～2m后，沿孔壁立模浇筑第一节钢筋混凝土护壁形成矩形框架。具体开挖深度视地质情况确定，每节开挖1m左右。如石质风化破碎或有地下水出露地段，孔壁容易发生坍方，分节应较短，开挖短分节后马上进行护壁防护。分节不应在土石层变化和滑床面处。为减轻开挖时对孔壁的震动，以风镐开挖为主，局部可配合风枪。石质较坚硬地段，使用风枪钻浅眼爆破。开挖顺序为先中间，后孔壁部分。孔内爆破宜采用松动爆破，严禁大爆破。开挖过程中做好作业人员的安全防护技术措施。孔下工作人员不宜超过2人，必须戴安全帽。随时测量孔下空气污染浓度，如超过规范规定的各项污染物的浓度限值三级标准时，应增设通风设施。孔下照明必须采用安全电压，井水抽水泵安装漏电保护装置。

5）孔内出渣：

孔内采用人工装渣，使用摇头扒杆做提升设备。渣土随出随运走，严禁长期堆积在桩孔外侧对地表土造成侧向压力影响桩孔稳定性。

6）护壁钢筋：

采用就地绑扎护壁钢筋，护壁纵向钢筋应采用焊接接长。对有地下水出露地段，孔壁容易发生坍方节段护壁，钢筋可适当增加。

7）护壁支撑：

为保证桩孔开挖的施工安全和护壁质量，桩孔采取边挖边护的方法施工，避免在土石层变化处和滑动面处分节。在立模浇筑每节钢筋混凝土前，清除岩壁上的浮土和松动石块，使护壁混凝土紧贴围岩。每节开挖在上节护壁混凝土终凝后进行，而且开挖不宜过深，以免上节护壁悬空过高。每节开挖1m左右进行护壁支护，如有地下水出露地段，孔壁容易发生坍方时开挖较短分节即进行护壁支护，分节深度视情况而定。短分节护壁厚度和护壁钢筋可适当增加。每节护壁间隔若有裸露段须用砂浆抹平，防止此处薄弱渗水塌落。护壁砼摸板的支架可于灌注后24小时拆除，开挖应在上一节护壁砼终凝以后进行。并注意观察其受力情况，及时进行加固。当发现横撑受力变形、破损而失效时，孔下施工人员必须立即撤离。桩孔挖至设计标高后，应由监理、设计、施工人员会同验孔，桩孔中心位置、断面尺寸、孔底高程、桩孔垂直度允许偏差及检验符合下表规定。

8）桩身钢筋笼制安：

制安前，应检查桩孔断面尺寸，凿毛护壁，做好安置钢筋的放样。钢筋在孔外绑扎、用钢套筒连接成钢筋笼。验孔后，用汽车吊吊放入孔。受力钢筋应安放在山坡方向一侧，桩身主筋采用HRB400钢筋，箍筋宜采用HRB400钢筋。纵向受力钢筋直径不应小于160mm，净距不宜小于120mm，困难情况下可适当减小，但不得小于80mm。当用束筋时，每束不宜多于3根。当配置单排钢筋有困难时，可设置2排或3排。受力钢筋混凝土保护层不应小于70mm。当桩身较长时，纵向构造钢筋和架立钢筋的直径应增大。具体布置应以设计图为准。所有钢筋应准确安设，当浇筑混凝土时，采用支承确保钢筋笼稳定。不允许在浇注砼时安设或插入钢筋。用于保证钢筋固定于正确位置的预制砼垫块，其形状大小应满足钢筋保护层厚度需要,并报监理工程师同意，同时，其设计应避免混凝土垫块在浇注砼时倾倒。垫块砼的骨料粒径不得大于10㎜，其强度应与相邻的砼一致。不得用卵石、碎石或碎砖、金属管及木块作为钢筋的垫块。安装桩孔内的钢筋，在浇注砼以前，须经监理工程师检查认可。桩基开挖施工完后，用清水刷净壁内泥土、岩粉等，并抽干孔内积水，方可吊装钢筋笼，然后浇筑混凝土。施工中按照各钢筋间的净距制作符合要求尺寸的卡子，定位钢筋时用该卡子逐一固定以保证钢筋间距的准确。约束桩钢筋骨架安装尺寸允许偏差及检验标准应符合下表规定。

9）浇筑混凝土：

桩身采用混凝土浇筑，混凝土的浇筑要求一次到顶，中间不留施工缝。纵向钢筋混凝土保护层不得小于70mm。混凝土从孔口经串筒送入孔底，串筒严格按照规范要求制作，安装时呈“S”型布置，增加混凝土的下行阻力，降低混凝土下行速度，以减轻对已浇筑混凝土的冲击震荡，防止造成离析现象，浇筑过程中串筒出口离孔内混凝土面高差不得大于2.0m，串筒出口应垂直向下。必须有备用发电机及搅拌机，以防施工意外中止。混凝土捣固以直径50mm振动棒为主，直径30mm单相振动棒为辅（捣固主筋等钢筋密集位置），确保振捣质量。在灌注桩身混凝土时，相邻10m范围内的挖孔作业应停止，并不得在孔底留人。

三、桩施工注意事项：

1、桩井必须隔桩开挖、及时设置锁口，然后分节开挖桩井，每节开挖长度不宜大于2m，在风化破碎岩层中及时设置护壁，并不得在图示变化处和滑动面分节，开挖一节立即支护一节，待上一节护壁混凝土终凝后方可进行下一节开挖，护壁模板待护壁灌注24小时后方可拆除。开挖过程中应核实地质情况（尤其是岩层产状情况）及地下水情况，当开挖揭示地质情况与施工图出入较大时，应及时通知有关单位进行处理。

2、绑扎钢筋笼时应同时于四个角上的主筋或者架立钢筋处各绑扎一根直径为40mm的金属检测管，作为桩检测用，检测方法采用声波投射法。吊装钢筋笼并一次性连续灌注桩身砼，不得形成水平施工缝。

3、桩井爆破采用浅眼爆破法，严格控制用药量。桩井施工时，及时是做锁口护壁，在四周设置施工警戒线等安全警示措施，同时加强对地基和边坡的变形及周边环境观测，以免发生孔壁坍塌等事故；注意地下水活动情况，以免发生涌水事故；桩井开挖时，注意井下排水通风，注意人身及财产安全。每次下井施工前应检查井内有害气体的含量，当二氧化碳浓度超过0.3%或发现有害气体时，应及时增加通风设备加强通风。在桩井施工间隙期，桩井顶部应设置安全可靠的临时防护盖板，以免发生人员、设备坠落等安全事故。

4、桩井挖基土石及时运至弃渣场集中堆放，严禁乱堆，避免坡体失稳。

5、桩施工完成后应进行位移观测，发现异常立即通知有关单位进行处理。

6、各桩必须做好施工记录，施工期间若发现地形、地质（尤其是岩层产状，土石分界面）与施工图不符时，应及时通知有关单位。

7、桩身粗骨料粒径不得大于5cm。灌注混凝土应分层振捣，分层振捣深度不得大于50cm。桩身混凝土必须连续灌注，不得形成水平施工缝。

8、当天挖孔、当天浇筑护壁，人离开施工现场，要把孔口盖好，要设立明显警戒标志。

9、施工中抽水、照明、通风等所配电器设备应一机一闸一漏电保护器，供电线路要用四芯橡皮线，电线要架空，不得拖拽在地上。并经常检查电线和漏电保护器是否完好。

结论

约束桩加固对于高填方在半填陡坡地区及挖方地区是一种行之有效的加固措施。目前，在我国已得到广泛应用，在地质灾害中，预防滑坡是一项技术复杂、施工危险且艰巨的抗灾工程，而目前来说，约束桩设计灵活，可操作性强，其应用较为广泛。施工过程中必须加强技术和质量控制，及时有效做好安全防护措施，使施工达到预期效果。虽然本段路基地质条件比较复杂，约束桩严格按上述施工方法施工，能有效抑制半挖半填高填方路基边坡变形失稳，保证了路基施工安全，达到预期的效果。

参考文献

[1]《重庆铁路枢纽东环线车站路基工点设计图DHZQ-2标》.

[2]《铁路路基支挡结构设计规范》TB10025-2006.

[3]《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414-2003.

[4]《铁路路基工程施工安全技术规程》TB10302-2009.

[5]《铁路工程基本作业施工安全技术规程》TB10301-2009.