跨座式单轨工程桩基柔度增加技术

曾昭武 宋鹏飞 王 竺 张 胥 白小兵

中建五局土木工程有限公司

1 工程概况

柳州某跨座式单轨工程，高架结构，由下至上依次为桩基、承台、墩柱、铸钢支座、PC轨道梁。该工程处于典型喀斯特地貌区域，岩层起伏大，局部岩层整体性好，强度60MPa～80MPa，埋深3m～5m，与承台底面基本处于同一标高。桩基施工完成后，桩身全部位于岩层中，桩顶刚度过大，柔性不足。

通过研究，提出采用桩顶包裹柔性层方法，在不改变基础形式、桩基参数、成孔方法的前提下解决该问题。

2 柔度增加原理

该桩基柔度增加原理是在桩基上部一定范围内包裹柔性层，模拟周边砂层地质，解决入土深度不足问题。桩基采用旋挖钻机成孔，先用直径d+30cm 钻头扩孔一定深度（d 代表桩基直径），然后埋设直径d+10cm 钢护筒，在护筒外填砂并用水浇密实，随后用直径为d的钻头成孔至设计标高，钻孔完成后，安放钢筋笼并灌注混凝土。混凝土灌注后，钢护筒不拔除，扩孔部分所填粗砂夯实以改善桩的受力条件，增加桩顶柔度，满足水平活载下桥梁桩基的安全性及耐久性。

图1 桩基柔度增加技术简图

该技术中，Ⅰ为桩基柔度增加结构体系，Ⅱ为浅覆盖完整岩层场地地质结构。

图中所示编号分别为：

1——地面钢护筒（用于钻头导向，维持孔口稳定）；

2——直径d+30cm 钻头成孔孔壁（扩孔部分加大成孔直径）；

3——扩孔钢护筒，d+10cm（作为成桩孔壁）；

4——粗砂（填充与大直径钻头成孔孔壁与扩孔钢护筒之间，用水浇密实，代替桩基入土作用，增加桩基柔度）；

5——桩基孔壁，直径为d；

6——桩基础（已完成混凝土灌注）；

7——填筑土；

8——红黏土（施工场地黏性土地层）；

9——完整岩层（埋深浅）。

3 施工流程

施工准备→测量放线→钻机就位→安放地面钢护筒→钻孔至扩孔底标高→安放扩孔钢护筒→护筒外填砂并浇水密实→二次钻孔至桩底标高→安放钢筋笼→浇筑水下混凝土。

4 施工方法

（1）扩孔深度范围内成孔。采用旋挖钻成孔，旋挖钻功率满足要求，能在坚硬岩层成孔。钻头直径d+30cm，直径可适当偏大，但不得小于改尺寸，成孔至扩孔底标高后，对垂直度进行复测，确保垂直度偏差≦1%。该成孔过程采用干钻法，以便准确安装扩孔钢护筒及填砂。

（2）安装扩孔钢护筒。扩孔钢护筒采用机械卷制加工制作，焊缝全部为双面坡口，每节制作长度为2m～5m，钢护筒壁厚≧12mm，具备足够的刚度，不变形。各节扩孔钢护筒的连接焊缝均采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的连接处施焊外，还需在接缝处焊接30cm×30cm、厚10mm的加强钢片，每个接口均匀、对称布置4 个加强钢片。扩孔钢护筒安装后，应高于地面钢护筒10cm，混凝土灌注后该钢护筒不拔除。钢护筒采用汽车吊进行安装，安装垂直度偏差≦1%，安装位置偏差≦3cm。

图2 扩孔及安装扩孔钢护筒

（3）回填粗砂并密实。扩孔钢护筒外侧扩孔部分回填粗砂，所填粗砂不得含有石块、泥块，沙粒均匀。要求粗砂岩护筒四周人工分层、均匀回填，四周回填高度应均匀上升，回填高差不得大于30cm，以防止护筒由于一侧受力过大，导致偏位，回填后水夯密实。

（4）成孔至设计标高。采用旋挖钻成孔，钻头直径为桩基设计直径d，成孔时，钻头应下落缓慢且位置准确，严禁触碰扩孔钢护筒。成孔后，检查孔壁垂直度与中心线偏差，与上部扩孔部分孔位中心线偏差≦1cm。

（5）桩基灌注。桩基成孔完毕后，安放钢筋笼并灌注混凝土，桩基施工完成。

图3 最终成孔并灌注混凝土

5 结束语

随着我国交通产业的高速发展，跨座式单轨有着强大的市场适应性，多个城市已经规划或开展了实际工程建设。该技术适用性强，不改变基础类型，避免与邻近桩基础产生不均匀沉降，影响成桥质量。同时避免采用扩大基础等基础形式，不需进行大量石方破除，可降低扬尘，减小噪声污染，减少占地，对交通影响程度小，最大限度实现绿色施工。