大噸位履帶吊車復(fù)合式基礎(chǔ)施工技術(shù)研究

中鐵三局集團建筑安裝工程公司，山西 太原 030006

0 引言

近年來隨著國家鐵路的快速發(fā)展，列車通行量越來越大，原有站場已無法同時接收多輛列車?？浚九_數(shù)已無法滿足要求。為解決該問題，全國各站對原車站進行擴建，同時還要保證站場的正常運營。下跨多條鐵路營業(yè)線的人行天橋，由于下方鐵路交通流量大，周圍環(huán)境復(fù)雜，可選擇的墩柱位置少，因而往往選擇大跨度，同時，為確保鐵路列車的正常運營，所允許的跨營業(yè)線施工時間短，通常采用整體吊裝的方式。

鋼桁架天橋跨度大，截面高，重量大，吊車自重包含吊裝時吊車后配重大，對大噸位履帶吊車作用活動區(qū)域的地基承載力要求較高，尤其需要注意沉降對鐵路營業(yè)線的影響。鉆孔灌注樁因其對各種土層的適應(yīng)性強，無振害、低噪聲、承載力強等優(yōu)點，在建筑工程工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用［1-3］。對于鐵路營業(yè)線來說，用于大噸位履帶吊車作業(yè)的樁筏基礎(chǔ)大多為臨時結(jié)構(gòu)，吊裝技術(shù)后需要拆除［4-5］。目前針對鉆孔灌注樁截樁頭的技術(shù)相對較多，但對于鉆孔灌注樁樁筏基礎(chǔ)的整體拆除的技術(shù)仍未多見，尤其是考慮到震動、噪音等對鐵路營業(yè)線的不利影響。

因此，目亟需開展大噸位履帶吊車復(fù)合式基礎(chǔ)的施工技術(shù)研究，在確保履帶吊車工作安全性的前提下，盡可能減小對大噸位履帶吊車作用活動區(qū)域的地基沉降，確保施工的安全可靠，提高大噸位履帶吊車復(fù)合式基礎(chǔ)施工的效率和質(zhì)量，達到施工速度快、造價低、環(huán)境影響小的目的。

1 工程概況

新建滬通鐵路工程安亭西站位于上海市嘉定區(qū)，安亭北站對面，總建筑面積為 11909.2m2，其中站房建筑面積為 1992m2，站臺雨棚建筑面積為 9917.2m2。新建站內(nèi)天橋全長51.8m，寬9.45m（含天溝寬度10.55m），高度6.92m，兩端分別落在站臺四根混凝土柱上。天橋主體結(jié)構(gòu)為鋼桁架結(jié)構(gòu)，由于其跨度大，截面高，重量大，且節(jié)點為焊接節(jié)點，又為既有線施工，項目現(xiàn)場安裝難度極大。經(jīng)研究決定，考慮天橋整體在地面拼裝，利用大噸位吊車吊裝，減少既有線施工窗口申請時間，底層樓承板在吊裝前安裝到位，進而使上部施工變既有線為非既有線，以大大減少對運行線路的影響。

1.1 吊車所需的地基承載力

本工程采用750t 履帶吊車，其自重約1170t（吊車自重包括含吊裝時吊車后配重300t），在此次大型設(shè)備吊裝過程中，吊裝構(gòu)件重量為206.07t，吊裝選用鉤頭和索具重量為20t。750t履帶吊專用路基板規(guī)格為3m×6m×0.2m，每條履帶需要4 塊路基板（重約32t），對筏板總壓力為1450t。

一般情況下當臂桿方向與履帶方向平行且整車重心在外前后段時，認為支反力沿前半段履帶均布。當?shù)跹b設(shè)備時整車中心在回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)盤內(nèi)時（即前后平衡時）認為支反力沿整條履帶均布，按經(jīng)驗及保守計算，整體起吊時按半條履帶受力，則750 t 履帶吊吊裝吊裝天橋時的地基承載力要求為：

1.2 吊裝位置地基處理方案

表1 樁側(cè)極限摩阻力標準值fs 與樁端極限端阻力標準值fp

吊裝位置地基采用復(fù)合樁基礎(chǔ)，分別采用（1）800mm 預(yù)應(yīng)力管樁；（2）800mm 鉆孔灌注樁；（3）100mm 厚C15 墊層、550mm 厚C30 筏板基礎(chǔ)（配筋C25@200 雙層雙向），桁架拼裝場地采用200mm 厚C25 筏板基礎(chǔ)進行硬化。工程場地的土層分布及樁側(cè)極限摩阻力標準值fs與樁端極限端阻力標準值fp如表1 所示。

經(jīng)驗算，采用該方案后的地基承載力滿足吊裝要求。

2 施工技術(shù)

吊車行走區(qū)域采用復(fù)合樁基礎(chǔ)，利用站房原有27 根Φ800預(yù)應(yīng)力管樁（樁長46m）和新增的58 根Φ800 鉆孔灌注樁（長度41.5m），100mm 厚墊層，550mm 厚C30 筏板基礎(chǔ)，雙層雙向布置Φ25@200 配筋，吊車行走區(qū)域需要在地面標識，方便后續(xù)施工。

吊車行走區(qū)域內(nèi)樁基施工步驟如圖1 所示：

圖1 樁基施工步驟流程圖

2.1 場地平整

平整場地（修建便道），為鉆機擺放、混凝土運輸、鋼筋籠吊裝、導(dǎo)管安裝等工作提供場所。積極與設(shè)備管理單位進行溝通，對不明確部位進行人工挖探溝的方法進行確認地下管線位置，在設(shè)備單位管理確認情況下進行開挖探溝。

（1）根據(jù)相關(guān)材料來確定管線的具體范圍和走向，需在探溝開挖四周設(shè)置安全警示標志。

（2）確定地下管線類型和深度后再進行探溝開挖，開挖深度大于 2m 時須設(shè)邊坡（1：0.5），底部土質(zhì)不良須設(shè)臺階。

（3）在開挖過程中，當接近管線區(qū)域時應(yīng)減速并觀察開挖區(qū)域其他管線情況。

（4）及時清理棄土，基槽邊堆土高度應(yīng)小于1m，堆放位置保持基槽外 1m 以外。

（5）開挖過程中嚴禁使用尖銳的工具。

（6）管線位置探明后，留置影像資料，做好明顯標記后進行回填。

2.2 測量放樣

布設(shè)測量控制網(wǎng)和水準點后進行施工放樣測量。平整場地后再準確放樣樁位，放樣完成后須對樁位進行校核，復(fù)核無誤報監(jiān)理負責人檢查驗收且依照相關(guān)規(guī)定報測量中心復(fù)核合格后及時測量放線定樁位，并放出樁基的十字線（如圖2）。吊車行走區(qū)域內(nèi)最南側(cè)鉆孔樁機中心距離 5 道距離為 9.014m。

圖2 現(xiàn)場護樁示意圖

2.3 埋設(shè)護筒

護筒由鋼板卷制而成，厚度4～6mm，內(nèi)徑比樁徑大200～400mm，埋置深度依據(jù)具體情況而定，一般埋置深度2～4m，護筒頂須高過地面0.3m，護筒底和護筒壁須用粘土分層擊實，傾斜控制在1%以內(nèi)，保持護筒穩(wěn)定不發(fā)生傾覆。

2.4 泥漿制備

泥漿制備按此要求控制：比重 1.1～1.3，粘度 18～22s，含砂率 4%～8%，膠體大于90%。通過不斷補充泥漿來維持泥漿頂部高出地下水位1.5～2.0m。泥漿池設(shè)置在距離線路中心線 20米外，采用成品泥漿池。為了避免鉆孔泥漿污染既有線路及既有設(shè)備管線。留存夠調(diào)配的泥漿后，我方采用泥漿罐車外運，現(xiàn)造現(xiàn)拉，不在站臺范圍內(nèi)積留泥漿。

①設(shè)置專員來合理配置泥漿及相關(guān)試驗來確保其質(zhì)量合格。

②現(xiàn)場設(shè)置專用鋼制泥漿池 1 座，位置布置在站臺外側(cè)，利用泥漿泵及時將產(chǎn)生泥漿抽進泥漿池內(nèi)，防止泥漿流淌，并及時清理池內(nèi)泥渣。

2.5 鉆機就位

用枕木來支撐鉆機使之維持平穩(wěn)并檢查其各部分的穩(wěn)固性，確保其正常工作時不發(fā)生位移。為了減小對營業(yè)線路影響，鉆機位置應(yīng)選在每根鉆孔樁遠離營業(yè)線一側(cè)，并且鉆機的行走軌道要與線路平行。鉆機就位前將鉆機停放位置平整夯實，并布置好纜風繩，防止鉆機傾斜。

2.6 鉆孔

全程減壓鉆進，初始應(yīng)以較慢的速度鉆進，當鉆頭全部鉆入土層后可以較快的速度進行鉆進。為符合鉆機成孔質(zhì)量標準應(yīng)對泥漿性能指標和成孔質(zhì)量進行檢測（每鉆進 3～5m），做好記錄，在地層變化處需進行取樣并相應(yīng)調(diào)整泥漿［3］。

2.7 第一次清孔

應(yīng)對成孔的深度、孔徑、垂直度進行檢測，若檢測合格方可清孔（換漿、抽漿、掏渣）。換漿清孔法常用于正循環(huán)，循環(huán)直至達到成孔質(zhì)量。

2.8 安裝鋼筋籠

按標準制作鋼筋籠。視情況可整體入孔，亦可分節(jié)制作（各節(jié)的軸線需保持在同一直線上），雙面焊縫長度應(yīng)大于 5d，單面應(yīng)大于10d，應(yīng)快速焊接兩節(jié)鋼筋籠增加其連續(xù)性。

2.9 安全措施

（1）下放鋼筋籠過程中，樁機站位在鉆孔樁遠離營業(yè)線一側(cè)，并且平行于線路方向擺放。

（2）鋼筋籠起吊前在鋼筋籠上設(shè)置溜繩，安排兩個人牽引，起吊下放過程中進行斜拉控制調(diào)整。

（3）列車經(jīng)過站臺施工范圍時，鋼筋籠下放施工需停止施工，直至列車完全駛出站臺施工范圍。

2.10 二次清孔

由于清孔間隙較長會使底部產(chǎn)生新的沉渣，所以需要第二次清孔，通過泥漿置換沉渣清孔。沉渣高度達到標準后（高度＜50mm）立即灌注。比重 1.1～1.3，粘度 16～18s，含砂率 4%～8%，膠體＞ 90%。

2.11 混凝土灌注

商品混凝土輸送到施工場地后運用導(dǎo)管法進行灌注。將防水塞放入漏斗后灌注首批混凝土，確?；炷脸渥愫蠹魯噼F絲用混凝土排凈導(dǎo)管內(nèi)泥漿。首次灌注需要短管在混凝土中至少2.0m，確保一切正常后繼續(xù)灌注，通過測錘測探來計算短管需要上提高度并做好相關(guān)記錄。為防止污染需要將孔內(nèi)溢出的泥漿在沉淀池內(nèi)進行處理。當混凝土液面標高達到設(shè)計要求后停灌拔管。

正循環(huán)鉆鉆機長度約 5m、寬度約 2.6m、地面至桅桿頂高度約 10.8m，采取增設(shè) 2 根纜風繩防止鉆機向線路側(cè)傾斜，防止樁機傾覆。

吊車行走區(qū)域內(nèi)筏板基礎(chǔ)施工流程如圖3 所示。

圖3 筏板基礎(chǔ)施工流程圖

3 結(jié)語

以安亭西站旅客天橋營業(yè)線工程建設(shè)為工程背景，提出采用復(fù)合式基礎(chǔ)作為吊車行走區(qū)域的地基處理方案，通過在原有預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)上通過新增鉆孔灌注樁、混凝土墊層和筏板基礎(chǔ)來提高地基承載力，以滿足履帶吊車整體吊裝大跨度鋼桁架天橋的施工要求。系統(tǒng)介紹了大噸位履帶吊車復(fù)合式基礎(chǔ)施工技術(shù)，并闡明了其施工流程及關(guān)鍵技術(shù)，可為同類工程施工提供參考和借鑒。