复杂陆域堆场桩承式轨道梁施工加固关键技术

杨 波，舒卫荣，吴 双

(浙江交工集团股份有限公司港航工程分公司，浙江 杭州 310051)

0 引 言

桩承式轨道梁是港口码头及桥梁普遍采用的一种结构形式，但在施工过程中存在工艺落后、地下隐蔽施工、质量情况不容易直观判断等问题[1]。轨道梁是保证港机设备正常运行的关键结构，在港区运行期间不得出现较大的沉降位移，因此轨道梁施工地基处理尤为重要，如处理不当则严重影响到后期港区正常运行，缩短港机设备的使用寿命[2]。基于某港区工程对复杂陆域堆场桩承式轨道梁施工加固关键技术的特点及创新点进行介绍，总结其施工要点，为现役海港码头类似环境下的轨道梁施工加固提供借鉴。

1 工程项目概况

某工程危险品货物集装箱堆场布置在某地区的陆域堆场西北角，西侧紧邻一条江。箱区呈略不规则四边形布置，沿纬一路方向宽约243 m，垂直纬一路方向长约182.7 m，堆场区占地面积约4.42万m2；配套建设有应急处理场地、危废应急池、事故水池、回用水池等配套工程。场内利用原6幅普通重箱堆场改造为6幅危险货物集装箱堆场，由北往南编号分别为1#～6#箱区，箱区总体布置仍同原普通重箱堆场。堆场内采用RTG装卸作业，场桥跑道梁净距为23.47 m，跨下可布置6列集装箱及1条集装箱牵引半挂车作业车道。前后箱区间有作业车道一侧跑道梁之间距离6.5 m，无作业车道(盲道)一侧跑道梁之间距离4 m，灯塔设置区宽度为8.0 m。

2 国内外研究现状

国外有学者分析了轨道应力、梁-轨道相对位移变化规律，发现减小纵向阻力可以有效降低连续梁的轨道应力和墩台应力，增加梁-轨道相对位移；增加简支梁刚性墩刚度可以降低轨道制动应力、刚性墩纵向应力和梁-轨道相对位移。还有学者根据热传导理论推导出了结合梁顶、梁底间最大温差的近似方程。最后结合实测资料，假定温度场在结构内是按照线性分布，据此假设分析了梁的温度应力，然而随着学者们对温度场理论研究的深入，他们一致意识到混凝土结构内部的温度场分布是非线性的。

我国最早于20世纪80年代开始进行混凝土疲劳的研究工作，对混凝土在变幅应力作用下的疲劳性能进行了初次研究，得出了应力幅对混凝土疲劳性能有着显著影响的结论[3]。这一影响具体体现在对于同一结构应力幅值越大，则加载相同次数后产生的疲劳损伤就愈大[4]。后来通过对11根高强混凝土梁进行静载和等幅疲劳试验将应力幅作为唯一疲劳参数对铁科院所做的对接焊钢筋疲劳试验数据进行再分析，发现疲劳荷载的加载方式对梁的延性有一定影响，高周加载对增加梁延性有利[5，6]。

3 复杂陆域堆场桩承式轨道梁施工加固关键技术方法

3.1 施工难点

在复杂陆域堆场轨道梁施工会遇到以下问题。

(1)因复杂陆域堆场含有较深的砂砾层，开挖过程中容易造成基槽塌陷，容易造成二次开挖。

(2)轨道梁钢筋下放不准，标高不易控制。

(3)轨道梁地基处理后沉降大且施工难度大。

3.2 施工技术方法及操作要点

(1)施工准备

收集工程地质资料，领会设计图纸意图，结合现场周边状况，编制施工专项方案。组织管理人员学习有关图集、图纸、施工规范、技术标准以及技术文件，根据甲方提供的高程基准点测设出排水沟原始地面的标高，并作好记录，报监理复核，作为以后测算挖土量的依据。

(2)钻孔灌注桩施工平台

主塔基础的承台结构一部分位于岸上，部分位于水中，在灌注桩施工前需要修建维护结构。在现场先在邻水侧打入拉森桩，再加ϕ800 mm@500 mm水泥搅拌桩止水，最后填土，形成灌注桩施工平台。

(3)嵌岩灌注桩施工

综合分析本工程的建筑性质、周边环境条件及成桩的可行性，并结合地质勘探报告，最后采用旋挖钻机嵌岩成孔；钢筋笼在钢筋加工场加工成型；导管法灌注水下混凝土成桩。嵌岩灌注桩施工工艺流程见图1。

图1 嵌岩灌注桩施工工艺流程

(4)基槽开挖及桩头处理

根据设计图纸放出基槽开挖线，洒上石灰进行标记，基槽开挖采用1.0 m3液压反铲挖掘机与人工相配合的方法，开挖的弃土堆放在基槽2 m以外，防止堆载导致基槽坍塌同时也为了方便后续模板施工。基槽内有水时，挖集水坑用水泵及时将水抽排出基槽。

基槽开挖露出轨道梁底以上桩头混凝土及浮浆固结体后，根据该范围桩头混凝土及浮浆固结体需要凿除的高度，采用人工配合风镐破除桩头至轨道梁底标高。

(5)轨道梁垫层施工

浇筑C20素混凝土垫层，采用[10槽钢作为模板，钢钎固定。垫层比梁边线每边大出100 mm，垫层混凝土浇筑时预埋固定模板用铁件。

(6)轨道梁施工

钢筋笼在场外绑扎好后运送至施工现场，随后进行模板施工，当模板和钢筋笼报送至监理处得到合格标准后，用钢管翘起钢筋笼，钢管两端用之前填筑好的土石支撑。钢筋笼标高提调节见图2。

图2 钢筋笼标高提调节示意图

轨道梁单段长按设计分段长施工，每侧模板采用2片定型钢模板，外设横、竖槽钢2[10钢楞，组装成大片模板，且大片模板顶口设水平桁架，保证轨道梁混凝土顶边线顺直、美观，模板支立采用25 t汽车吊配合施工。

轨道梁浇筑用汽车泵泵送或挖机输送混凝土，要合理安排施工线路，由一端到另一端分层浇筑，分层厚度以30～50 cm为宜，同时避免出现施工冷缝而影响整体结构质量。

(7)混凝土养护及模板拆除

混凝土浇筑完毕及时覆盖并按规范要求进行洒水潮湿养护。混凝土强度满足要求时进行模板拆除，模板拆除采用25 t汽车吊机配合作业，拆除模板时注意成品保护。

(8)梁侧回填

当混凝土达到设计强度后，沿着轨道梁方向对梁侧进行回填，回填采用对称回填，防止回填中受到挤压。

(9)轨道梁钢轨安装

轨道槽清理完毕后，测放钢垫板标高进行钢垫板的安装；根据测放的标高，将钢垫板安装在预埋螺栓上，利用水平尺配合调校螺栓对钢垫板进行调整，并根据图纸要求调整到所需的水平位置，然后用螺帽压紧；对所有压紧螺丝及钢垫板再一次进行复测，确保在规定尺寸范围内，然后焊连接钢板。

3.3 工艺原理

针对复杂陆域堆场桩承式轨道梁施工遇到的问题。由于陆域堆场复杂砂砾层地质特性，研发了轨道梁地基加固体系，在轨道梁下部打设嵌岩桩，通过顶部浇筑轨道梁将嵌岩桩联合成整体，从而形成轨道梁地基加固体系。提出了轨道梁钢筋标高定位工艺，每隔一段距离用钢管穿入主筋下部并与主筋垂直，钢管两端用垫块支撑，通过调节各垫块的高度来保证轨道梁钢筋标高的平顺。提出了砂砾层基槽开挖边坡防塌方法，通过叠加的吨袋形成一定的坡度，从而对基槽侧壁形成防塌压力。

3.4 技术特点

(1)施工工艺简单，针对陆域堆场复杂砂砾层地质特性，研发了轨道梁施工加固体系，在轨道梁下部打设嵌岩桩，通过顶部浇筑条形基础将嵌岩桩形成整体，从而形成轨道梁加固体系。

(2)钢筋标高可控，提出了轨道梁钢筋标高定位工艺，每隔一段距离用钢管穿入主筋下部并与主筋垂直，钢管两端用垫块支撑，通过调节各垫块的高度来保证轨道梁钢筋标高的平顺。

(3)基槽开挖效果佳，提出了砂砾层基槽开挖边坡防塌方法，通过叠加的吨袋形成一定的坡度，从而对基槽侧壁形成防塌压力。

(4)工艺流程清楚，设备简单，操作方便，工期能够得到保证。

(5)施工安全、质量易于控制。

4 质量控制措施

(1)为了保证护筒的垂直度，护筒下沉方法采用HD508-105 m履带式陆上打桩机配备D80柴油锤下沉，钢护筒的下沉精度要求：平面位置偏差≤50 mm，倾斜度<1%。

(2)钢护筒用10 mm钢板卷制而成，护筒上下两端0.5 m范围内加12 mm厚钢板作外加劲箍，以利护筒下沉。每根护筒一次制作，每根护筒两端加型钢或钢管米字撑固定，以防护筒在起吊、运输过程中变形。

(3)成孔时及时填写施工记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图核对，桩身成孔进入持力层后，每钻进100～300 mm，清孔分段取样分析，确保入岩深度。

(4)钢筋接头：钢筋的接头采用单面焊接接头，焊缝长度≥10 d，同一截面内焊接数量不超过50%，顶部钢筋应在跨中焊接，底部钢筋在支座处焊接。

(5)桩头凿除过程中严格控制桩顶标高，并不得使桩受破坏。桩头凿除完成后将桩顶清洗干净，凿除废弃的混凝土清出基坑。桩顶清洗干净后按要求进行桩检。

(6)每批钢筋进行接头工艺检验，试验人员做好原材料进场复验工作。

(7)组装模板时轻起轻放，不准碰撞已安装好的模板和其他硬物。用撬棍调整模板时，要注意保护模板下口双面胶。严格控制拆模时间，拆模时按程序进行，禁止用大锤敲击或撬棍硬撬，以免损伤混凝土表面和棱角。拆模时要注意对成品加以保护，严禁破坏。

5 总 结

针对复杂陆域堆场桩承式轨道梁施工加固关键技术及应用的施工流程及技术要点进行了分析、总结，得到其施工技术创新点及主要结论如下。

(1)针对陆域堆场复杂砂砾层地质特性，研发了轨道梁施工加固体系，在轨道梁下部打设嵌岩桩，通过顶部浇筑条形基础将嵌岩桩形成整体，从而形成轨道梁加固体系。

(2)提出了轨道梁钢筋标高定位工艺，每隔一段距离用钢管穿入主筋下部并与主筋垂直，钢管两端用垫块支撑，通过调节各垫块的高度来保证轨道梁钢筋标高的平顺。

(3)提出了砂砾层基槽开挖边坡防塌方法，开挖的基槽两侧通过叠加一定高度的吨袋，从而使吨袋与砂砾层之间形成土压力，防止砂砾层基槽塌陷。