1、 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 摘 要:钻孔咬合桩作为一种成熟的支护围挡结构，在地铁车站等深基坑围护施工中应用广泛，但将咬合 桩应用于铁路桥梁基础防护却相对少见。文章援引巴图塔至准格尔铁路项目中的工程实践，介绍了在对既 有桥梁明挖基础的冲刷防护设计中，采用咬合桩进行防护的施工技术，该技术具有施工速度快，对周边环 境和既有线运营扰动小，防水效果明显等优点，同时文章还对钻孔咬合桩在桥梁基础冲刷防护施工中的基 本技术及施工要点作了简介。 关键词:咬合桩; 既有线桥梁; 明挖基础; 冲刷防护 1引言 钻孔咬合桩作为一种新型的地下工程围护结构，是由王振信教授在 20 世纪 70 年代引入国内
2、的。 由于相邻单桩之间相互重叠咬合，形成挡土、止水效果很好的钢筋混凝土“桩墙”，因此咬合桩也称为连续 桩墙。 目前，钻孔咬合桩施工技术已经相当成熟，国内钻孔桩多用于地铁、高层建筑等深基坑的防护工程 中，将咬合桩应用于既有桥梁基础防护上尚属少见。笔者结合工程实例，对咬合桩在既有线桥梁基础冲刷 防护中的应用进行介绍，为今后类似工程提供了可借鉴的宝贵经验。 2工程背景 巴图塔至准格尔铁路( 以下简称巴准铁路) 是由神华集团投资修建的一条运煤专用线，全线位于内 蒙古鄂尔多斯境内。巴准铁路正线于 DK 3 + 284. 5 DK 4 + 457. 755 之间设公涅尔盖沟特大桥，本桥 为单线桥。 公涅尔
3、盖沟与线路交叉右前角 40，沟底河槽由于挖沙、取土破坏比较严重。该沟上游距线位约 3 km 处为宝勒高水库，水库总库容为 754. 98 万 m3，工程规模为小一型水库，设计调洪库容为 53. 13 万 m3，设计洪水位1 242. 06 m，校核调洪库容为 69. 5 万 m3，校核洪水 位 1 43. 42 m。设计洪水为 30 年一遇 ( P =3. 33% ) ，校核洪水标准为 300 年一遇。水库溃坝流量为34 088. 3 m3/ s，桥址断面 流量为2 289. 0 m3/ s，桥址溃坝水位 H1/100 = 1 186. 40 m。本线于 DK 4 + 221. 8上跨既有包神
4、一线 的公涅尔盖沟大桥，于 DK 4 + 188上跨既有包神二线公涅尔盖沟大桥，包神一线、二线基本上平行走行， 与巴准新线交叉右前角为 133。交叉桥位处地层为第四系全新统风积细砂，冲洪积细 粗圆砾土; 第 四系上更新统冲积细砂，下伏侏罗系中统砂岩夹泥岩。本段地下水主要为第四系孔隙潜水，地下水位深度 为 2 10 m。桥址区地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀性，环境作用等级为 H2。 本桥与包神一、二线夹角较小，交叉处桥墩密布，严重压缩河道，造成对河床的冲刷加剧，桥墩处 局部冲刷尤为严重。根据内蒙古水利部门的防洪评估报告，此处一般冲刷深度为 3. 5 m，局部冲刷深度 达 9. 8 m。我们通过水
5、文计算进行复核，结果与水利部门基本一致。由于包神一线桥墩基础为八角形明 挖扩大基础，基底高程在冲刷线以上，这样就严重危及行车安全，如图 1、图 2 所示，因此必须对包神 一线桥墩基础加以改造或防护。 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 3方案比选 经过认真研究，提出 4 种处理方案: ( 1) 方案 将明挖扩大基础改造为桩基础，进行加固处理。 ( 2) 方案 对明挖基础周围土体采用旋喷注浆法进行加固处理，然后河床表面采用铺砌防护。 ( 3) 方案 采用地下连续墙对明挖基础进行围挡，围挡范围内的河床表面采用铺砌防护。 ( 4) 方案 采用咬合桩对明挖基础进行围挡，围挡范围内采用铺砌防护。
6、经过反复比选，我们最终确定了方案。理由如下:方案实施难度较大，造价较高，且对铁路运 营影响较大，根据以往工程实例，加固效果并不理想。方案相对造价低，但由于此处地下水较丰富，不 易控制浆液在地下扩散的方向和范围，使得固结体的质量难以保证，因此也不推荐采用。方案防护效果 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 较好，但由于此处冲刷较深，连续墙底需位于冲刷线以下，这就使得开挖土方量较大，且易对邻近桥墩基 础造成扰动，因此也不推荐。方案采用咬合桩具有开挖土方量少，对邻近墩基础扰动小，止水效果好， 防护质量易保证等优势，故推荐采用此方案。 在采用方案进行防护时，在平面图上所标示的 ABCD 范围内如图
7、 3 所示，首先沿 AB、CD 2 条 直线方向布设直径为1. 25 m 的 C30 咬合桩，然后将界限内地表 0. 5 m 厚的浮土清除，再用 C20 混 凝土浇筑至原地面高度。其中 A 桩( 钢筋混凝土桩) 与 B 桩( 钢筋混凝土桩) 间隔布置，相互咬合，桩 间中心距 1. 05 m，桩长13 m，嵌入弱风化泥岩夹砂岩层。桩顶与 C20 混凝土板相连，连接处采用高、 宽均为 0. 5 m 的倒角进行过渡，桩身主筋弯折后伸入混凝土板内，并与倒角边平行，且伸入板内长度不 小于 1 m。顶板混凝土块按 5 m 5 m 进行浇筑，块间设置 3 cm 宽伸缩缝，缝内嵌填聚氨酯弹性胶。 此处若对明挖
8、基础逐墩单独防护存在以下问题: 若咬合桩距基础较近，则冲刷后易形成“孤岛”，危及行车 安全; 防护范围若适当放大，经过比较，逐墩单独防护采用桩数反而较带状成片防护多，故此处采用成片 防护，以确保防护效果。 4咬合桩简介 钻孔咬合桩是采用全套管钻机钻孔施工，在相邻单桩之间形成相互咬合排列的桩墙围护结构。为了 便于桩身的切割，桩的排列形式采用素混凝土桩( A 桩)和钢筋混凝土桩 ( B 桩) 间隔交错布置。施工顺序 为先施工 A 桩，在 A 桩混凝土初凝之前完成 B 桩的施工。其中，A 桩采用超缓凝混凝土，B 桩采用普 通钢筋混凝土，并在施工时采用全套管钻机，将相邻 A 桩相交部分的混凝土切割掉，
9、实现桩身咬合，如 图 4 所示。 施工要点如下: ( 1) 为了保证钻孔咬合桩定位的精确度并提高施工效率，在桩顶以上设置混凝土导墙进行辅助定位， 从而对孔口的定位误差进行严格控制。 ( 2) 咬合桩开钻时，为保证桩底部分仍有足够的咬合量，需严格控制套管的垂直度。可在地面上选 择相互垂直的 2 个方向，采用经纬仪或线锤来监测地面以上部分套管的垂直度。每节套管下压施工完， 下一节套管安装之前，需用线锤检查孔内套管的垂直度，发现偏差应及时纠正，合格后方能进行下一节套 管施工。 ( 3) 钻孔咬合桩施工时，由于 B 桩必须切割 A 桩，若 A 桩混凝土过早凝固，将导致 B 桩无法 成桩或垂直度无法保证
10、，从而增加施工难度，故需将 A 桩混凝土的初凝时间进行适当延长。通常采用掺 加 SP 型缓凝减水剂，将混凝土的初凝时间延缓到55 60 h，从而确保施工方案实施的可操作性。 5结语 本次防护采用咬合桩对明挖基础进行包围式防护，且对防护范围内地表进行铺砌防护，形成一个立 体的“ 防护罩 ”，确保明挖扩大基础附近的土体不被扰动，保证了桥梁运营的安全。通过本次加固处理，包 专业知识分享版 使命：加速中国职业化进程 神一线明挖基础被洪水冲刷掏空的安全隐患得以彻底消除。 咬合桩作为一项十分成熟的施工技术，已经普遍应用于地铁和隧道的深基坑临时支护，特别适用于 有淤泥、流砂、地下水富集等不良地基，但将咬合桩应用于铁路桥梁基础防护却相对少见。通过本例可以 看到: 采用咬合桩防护具有施工速度快，对周边环境和既有线运营扰动小，防水效果明显等优点，取得了 不错的效果，对类似工程的设计具有很好的借鉴作用。
