浅谈用钢筋混凝土灌注桩与H型钢梁加固铁路

付利红

1 施工概况

河南某煤矿选煤厂块精煤装车仓改造工程，施工区域横跨两条铁路线(即3道、4道，并影响 2道通车)。建设方要求:土建施工期间必须确保煤矿铁路运输正常、安全。因此在该工程基坑开挖前必须对3道、4道轨道铁线施工段部分和影响区段采取措施进行加固。

铁道加固方案依据地质勘察报告、块精煤仓图纸和现场踏勘后编制，经建设方、监理方、施工方专家论证后实施。

2 总体施工方案

施工总体指导思想为:1)对本工程基础所在区段采用钢筋混凝土灌注桩做桥桩，重型H型钢做桥梁，将3道、4道线轨道架空，并对边坡进行支护，从而解决铁路正常通车与基础交叉施工的矛盾;2)对施工影响区段(2号线)采用钢筋混凝土倒挂井壁法对路基进行加固，以确保2号线运行的绝对安全。

钢筋混凝土灌注桩采用φ 1 000混凝土钻孔灌注桩，根据上部荷载，桩长采用26 m和20 m两种，混凝土强度等级为C30，配筋14Φ 25，L=18 m，Φ 8@200，桩顶 9 m 范围箍筋加密，Φ 8@100，加强环箍Φ 16@2 000，共12根，混凝土强度等级为C30。

H型钢梁:桩顶安装主承重H型钢梁，根据火车载重及火车车头自重进行计算，主梁型号选为 Q235，H800×400×16×20，每根长度4.6 m，次梁安装在主梁间，次梁为 Q235，H800×300×16×20，每根长度7.0 m，钢轨安装在次梁上。

钢筋混凝土灌注桩完成后，挖出桩头，凿除浮浆，露出坚硬混凝土面，冲洗干净后进行桩头处理，上接1 000 mm高桩头，同时预埋H型钢梁的主梁连接钢板，尺寸为600 mm×600 mm×20 mm，待混凝土强度达到设计强度后，安装主承重H型钢梁。

3 钢筋混凝土灌注桩施工

1)每根桩的施工时间在07:00点～19:00点，在这 12 h内必须施工完一根成品桩，钻孔时间约为7 h～9 h，混凝土浇筑采用商品混凝土，每罐混凝土的运输时间约为40 min，因此，每根桩的施工都必须有计划的进行，严格杜绝成孔后隔夜浇筑混凝土现象。2)钢筋混凝土灌注桩施工顺序:护筒埋设→钻孔→清孔→二次清孔→钢筋笼制作与吊放→灌注水下混凝土。3)护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50 mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆现象。4)施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁是否水平和桩具的总长度并做好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上留出长度来校验成孔达到深度。如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。5)钢筋笼制作前首先检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。6)灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.10～1.20，测得孔底沉渣厚度小于50 mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。7)钻孔灌注桩的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制，在灌注过程中必须每灌注2 m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，并认真记录，这对发现问题桩和评价桩的质量有很大作用。

4 铁路加固

1)本次施工需要对3道、4道两条铁路线进行加固，施工顺序为:先对3道线加固，满足通车后再对4道线加固。2)工艺顺序:拆除轨道→放线→安装主钢梁→校正→安装次钢梁→校正、抄平→放线→安装轨道→质量验收→通车。3)拆除需要加固的轨道，然后挖除轨道处的矸石，直到露出桩头为止，在每个桩头上的预埋钢板上弹出中心线，分出钢梁安装的位置。4)严格按照设计的轨道加固钢梁图纸制作钢梁，验收合格后再吊装钢梁。吊装前把每条钢梁按照安装顺序编号，吊装时根据编号依次吊装主、次梁进行安装。为了减小安装偏差和焊接应力，主梁安装从一端向另一端逐次进行，第一次先安装一架主梁，第二次及以后每次安装两架次梁和一架主梁，至钢梁安装完成。用经纬仪校正钢梁位置，用水准仪找正钢梁上弦水平度和高度。钢梁与桩头预埋件的连接采用焊接，满焊高度8 mm，主梁与次梁先用M10.9级高强螺栓连接，然后焊接加固。5)主次钢梁安装完成后，通知铁运部门派专人监督钢轨的安装质量。为了减缓轨道在动载的情况下对钢梁的冲击应力，在钢梁上铺6 mm厚的橡胶皮垫缓冲层。6)首先进行一条钢轨的安装，在保证达到顺平的条件下，进行另一条钢轨的安装，安装完毕后用铁路专用轨尺校正，两边轨道应水平，轨距控制在-2 mm～+6 mm允许误差范围内，达到规范要求。7)轨道加固完毕后，对H型钢梁进行防腐处理(如果把主、次梁作为永久性承重结构时，必须做好主、次梁外表面的永久性防腐)，H型钢梁在制作前，表面应彻底除锈，除锈等级达到St2级，构件完成后涂两道灰防锈底漆，漆膜总厚度不小于50μ m。8)测量观测:通车前对轨道进行基准观测并作好记录，通车后必须长时间观测(30 d以上)，每天观测次数不少于两次，做好记录，以便计算加固桩的沉降量、H型钢梁的挠度，掌握在动载的状况下加固桩、H型钢梁的变化量，以便发现异常时及时采取措施，确保铁路行车安全(经连续30 d的观测无变化、无异常)。

5 基坑边坡支护

1)基坑东、南面采用护坡桩进行支护，基坑开挖后，为了防止两道通车产生振动使护坡桩发生位移，因此在东、南面的加固桩和与之对应的护坡桩之间设置支撑，具体做法为:在加固桩和与之对应的护坡桩-2.0 m处胶植6φ 16螺栓，在事先准备好的300 mm×300 mm的12块δ 12钢板上切割6个φ 18的眼，钢板上割眼的位置必须与胶植螺栓的位置一致，用2φ 63钢管把每对加固桩与护坡桩焊接起来。并且在基坑东、南面采用护坡桩与护坡桩之间设连梁一道，混凝土强度等级为C20，连梁采用 300 mm×400 mm，配筋3Ф 16;Ф 8@200。桩混凝土强度等级达到75%以上时开始凿桩头(以同条件试块为准)，将桩头浮浆凿掉500 mm，把护坡桩的钢筋锚入连梁内。护坡桩之间采用MU10黏土砖砌筑240砖墙，采用M7.5水泥砂浆砌筑，墙高同梁顶一平。2)基坑西、北面采用倒挂法:开挖一层施工一次混凝土倒挂，将Φ 20的钢筋锚入土内2 m，筋锚入混凝土内45 d。混凝土倒挂坡度为1∶0.75，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时进行修整，每3 m左右修一次坡，再统一进行一次修坡清底。3)测量观测:在施工基坑期间，必须及时掌握连梁、挡墙、混凝土倒挂、钢管支撑的变形情况，为此在基坑支护施工完毕后，在有效位置设置观测点，采用经纬仪、水准仪等进行观测，设专人观测，并做好记录，在基坑施工期间，每天早晚各一次，发现异常情况及时汇报和处理。

6 结语

采用钢筋混凝土灌注桩、H型钢梁架空加固铁路路基，倒挂法加固基坑边坡，缩短了土建工程的施工工期，有效的解决了在铁路线上进行深基坑施工导致铁路不能通车的矛盾，保证了场区铁路的正常通车;同时为基础施工提供了可靠的安全作业空间和环境，完全达到了预期目的，获建设方的高度好评。

[1] 蔡鸿洁，许翠霞，李 涛.基坑支护方案优化[J].山西建筑，2009，35(18):91-93.