張玲兵 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司合肥鐵路樞紐工程建設(shè)指揮部

樁板結(jié)構(gòu)作為一種地基處理的有效方法可以通過承臺板將上部荷載傳遞至樁體，再擴(kuò)散到土體和基底。采用樁板結(jié)構(gòu)通過下穿區(qū)域，可以有效避免新建鐵路的荷載對既有鐵路橋墩產(chǎn)生的不利影響。但是樁板結(jié)構(gòu)施工工序繁雜，施工難度較大。本文將介紹和探討樁板結(jié)構(gòu)在設(shè)計以及施工過程中的管理經(jīng)驗，為類似工程提供設(shè)計參考及施工管理經(jīng)驗。

1 工程概要

1.1 工程簡介

現(xiàn)有阜北聯(lián)絡(luò)線為是單線運營，后經(jīng)拆除改建為青阜上、下行正線。既有阜北聯(lián)絡(luò)線于鐵路里程K0+848處（見圖1）下穿既有京九下行正線。改建后的青阜線線路中線距離既有京九線橋墩承臺基礎(chǔ)邊緣的最小距離不足2 m，這對于線路的運行產(chǎn)生了一些安全隱患。為了避免阜北線在運營過程中產(chǎn)生的荷載傳遞至京九線橋墩處，從而給橋墩產(chǎn)生附加壓力，保證既有橋梁的安全使用，下穿橋梁處特別設(shè)計樁板結(jié)構(gòu)，使荷載壓力能夠直接通過板梁和樁基礎(chǔ)傳到地基深部，從而減少既有橋墩的壓力。

圖1 樁板結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場位置圖

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

樁板結(jié)構(gòu)全長18.3m，寬11.9m，其中跨徑組合2 m×8.0 m。采用C40鋼筋混凝土，板梁為π型梁，頂寬9.2 m，單肋底寬1.5 m，肋高1.0 m，兩肋中心距離4.23 m，挑臂厚0.4 m；橫梁為矩形梁長11.9 m，截面為2.3 m×2.0 m的矩形，橫梁1、3與板梁正交且關(guān)于板梁對稱，橫梁2與板梁斜角角度為98°。下部為直徑1.25 m的C35混凝土鉆孔灌注樁，樁長34 m，每片橫梁下設(shè)置2根，全橋共6根。鉆板結(jié)構(gòu)鉆孔樁基礎(chǔ)距離既有京九下行線32#橋墩異形承臺最近距離2.31 m，距離31#橋墩承臺最近距離2.06 m。設(shè)計如圖2、圖3所示。

圖2 樁板結(jié)構(gòu)平面圖

圖3 樁板結(jié)構(gòu)斷面圖

1.3 施工條件

1.3.1 交通

為了減小施工過程中會對交通運輸產(chǎn)生的影響，本次施工機(jī)械主要利用地方S202省道以及修建的施工便道進(jìn)入施工現(xiàn)場施工。在施工的過程中，安排專業(yè)的人員負(fù)責(zé)指揮挖掘機(jī)進(jìn)行施工便道的維修工作，盡最大的可能保證施工便道的通暢，維護(hù)正常交通。

1.3.2 施工用電

施工用電主要包括使用反循環(huán)鉆機(jī)、泥漿泵和電焊機(jī)，詳情可見表1。在施工過程中為保證正常安全施工，現(xiàn)場的電纜線鋪設(shè)以及用電均須滿足規(guī)范要求。

表1 施工用電儀器規(guī)范表

1.3.3 施工過程中用水

工程用水在施工過程中是不可避免的，而且水的質(zhì)量對施工質(zhì)量具有非常重要的影響，所以對于工程用水也具有一定要求，即在施工過程中工程用水均需使用井水直接作業(yè)。井水必須經(jīng)過相關(guān)檢測并達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，并且井水須每年檢驗一次。

1.3.4 調(diào)查地下管線

正式施工之前，提前做好地下管線的調(diào)查工作，務(wù)必在路局工務(wù)段派出的工務(wù)防護(hù)人員的監(jiān)督下，方可進(jìn)行人工開挖。將深溝挖開間距為十米一處，然后對所開挖處進(jìn)行觀察，現(xiàn)場調(diào)查記錄地下管線位置，并對地下管線采取保護(hù)措施以后，方可進(jìn)行施工，并且一切施工都要在規(guī)范范圍內(nèi)。

1.4 工程中困難分析

1.4.1 可操作空間極小

根據(jù)現(xiàn)場實地測量得出，橫梁處樁中心距既有承臺間距最小距離為2.06 m，架設(shè)便梁后樁板結(jié)構(gòu)的頂面離軌枕低只有120 cm的空間，工人綁扎鋼筋困難，既有阜北聯(lián)絡(luò)線路肩標(biāo)高距既有京九下行正線梁底部凈空為7.35 m，鉆機(jī)可進(jìn)行操作的空間很小，給施工帶來很大難度。

1.4.2 施工安全

本次工程的施工地點位于既有橋跨下方，施工人員的行動會受接觸網(wǎng)和鄰近線路的影響，整個工程的操作空間極小，致使機(jī)器、灌樁、橫梁開挖、人員設(shè)備等均難以開展施工，特別對機(jī)器的使用極為不利，并且要保障營業(yè)線路的安全與正常運營，本次施工難度及施工安全壓力極大。

1.5 施工困難對策

1.5.1 增建便線

針對施工空間小，既有線線下施工難度大，考慮增加過渡工程在鄰近孔跨修建便線，既有下穿京九線孔跨為低高度梁，其他孔跨均為標(biāo)準(zhǔn)梁，凈空進(jìn)一步壓縮，為保證鐵路通行凈空，將降低路基標(biāo)高，形成一個低洼路段，對路基排水造成困難，路基標(biāo)高降低，也將造成土體開挖，計算得到墩頂縱向位移不滿足規(guī)范要求，既有線的運營存在安全風(fēng)險，且需增加1 000萬元（估算）投資，經(jīng)過綜合考慮，未采用該方案。

1.5.2 優(yōu)化設(shè)計

如上所述，增建便線方案不合理，考慮從結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）樁板結(jié)構(gòu)寬11.9 m，調(diào)整為寬12.7 m，進(jìn)一步加大樁基距離既有線的距離；

（2）橫梁2與板梁斜角角度為98°，調(diào)整為64°，加大橫梁2樁基距離承臺的距離。

（3）普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，避免普通鋼筋的綁扎，實現(xiàn)預(yù)制拼裝化的施工。

圖4 優(yōu)化后樁板結(jié)構(gòu)平面圖

圖5 優(yōu)化后樁板結(jié)構(gòu)斷面圖

以上設(shè)計優(yōu)化既可以解決鉆孔樁基礎(chǔ)與既有橋墩承臺的安全距離又可以解決工人綁扎鋼筋困難的問題，保證了既有線下狹小空間安全快速的施工。優(yōu)化后的設(shè)計如圖4、5所示。

1.5.3 施工管理

（1）施工過程中，將施工區(qū)域和營業(yè)區(qū)進(jìn)行物理隔離，在外側(cè)設(shè)置臨時防護(hù)欄，可以有效的對施工場地進(jìn)行防護(hù)，避免施工人員機(jī)具侵限，確保既有線行車安全。

（2）本工程施工地點的操作空間極小，因此在施工過程中，在確保行車安全的前提下，盡可能的充分利用既有線間空間作為作業(yè)平臺，最大程度上擴(kuò)大使用空間，所選作業(yè)平臺必須能夠滿足所有機(jī)械的承載力要求。

（3）施工過程中不能夠出現(xiàn)積水情況。因此要求技術(shù)人員要提前做好既有線間路基排水工作，設(shè)置臨時排水溝來保證正常排水，安排專職人員負(fù)責(zé)水溝清理，確保水溝的排水通暢。

（4）樁基施工過程中離既有線很近，為防止機(jī)械設(shè)備在施工過程中影響既有線安全，需設(shè)立專人進(jìn)行防護(hù)，采取一機(jī)一人，跟蹤防護(hù)的模式。施工過程中如有列車通過，必須停止任何施工作業(yè)，不能做任何的擺動動作。

（5）施工過程中要做好監(jiān)測工作，在既有線墩臺位置設(shè)置沉降位移觀測點，要安排專人每天觀測不少于4次并記錄，測得數(shù)據(jù)要進(jìn)行及時的分析，上報項目總工或者項目經(jīng)理進(jìn)行把關(guān)簽字，同時委托設(shè)備管理單位對既有京九線軌道幾何狀態(tài)進(jìn)行排查，以此來確保既有線路的行車安全。

2 施工之前所需準(zhǔn)備

相關(guān)人員必須要對設(shè)計圖紙進(jìn)行全面熟悉并且多次核對，充分了解設(shè)計意圖，對于地形以及地質(zhì)資料要進(jìn)行詳細(xì)檢查，尤其是樁板結(jié)構(gòu)位置、高程及與既有橋墩結(jié)構(gòu)的關(guān)系一定要進(jìn)行多次復(fù)核。工作開始之前，必須做好各項工作的技術(shù)交流，施工前在既有京九下行正線橋墩上設(shè)置沉降觀測樁，施工過程中對各部位的沉降變形工作進(jìn)行有效監(jiān)控。

（1）參與施工的技術(shù)人員要通過施工安全教育培訓(xùn)后方可上崗。

（2）組織全體施工人員對相關(guān)的施工規(guī)章制度以及知識進(jìn)行熟讀，必要時還要進(jìn)行知識培訓(xùn)教育，以此來普及全體施工人員既有線施工知識，一旦有員工知識培訓(xùn)不合格，均不允許上崗作業(yè)。

（3）聘請既有線設(shè)備管理單位經(jīng)驗豐富的專家對上崗員工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，通過專題知識講座等方式提高既有線施工人員的專業(yè)素質(zhì)。

3 樁板結(jié)構(gòu)在使用時的一般構(gòu)造要求

（1）承臺板和托梁的混凝土強(qiáng)度不能低于C35，樁基的混凝土強(qiáng)度不能低于C30，在施工過程中如發(fā)現(xiàn)地下水，需考慮地下水的侵蝕性，采用滿足結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計方案。

（2）承臺板和托梁與土接觸面最外層要有一層鋼筋保護(hù)，鋼筋的保護(hù)層厚度不能小于70 mm，如果有防墊層或者是保護(hù)層時，最外層的鋼筋凈保護(hù)層不能小于50 mm。鉆孔灌注樁主筋的保護(hù)層度不能小于60 mm，此外還要滿足鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計要求。

（3）工程施工條件允許情況下，托梁的底層應(yīng)設(shè)置一個10 cm厚的素混凝土墊層。

（4）為抵抗沖擊作用，防止局部受力集中，樁板結(jié)構(gòu)的承臺板與樁基的連接處應(yīng)設(shè)置一個鋼筋網(wǎng)片，或者加密箍筋等防護(hù)措施，保證樁板結(jié)構(gòu)的安全性。

（5）樁基的樁頂和托梁連接時，樁身進(jìn)入承臺板的長度不能小于10 cm。

4 結(jié)束語

（1）樁板結(jié)構(gòu)整體性能好、剛度大、變形小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

（2）樁板結(jié)構(gòu)的形式較為靈活，根據(jù)具體場地條件采用不同跨徑和結(jié)構(gòu)樣式。

（3）能夠有效的將荷載傳遞至樁基礎(chǔ)下方，確保鄰線的設(shè)備安全。

（4）使用周期長，實現(xiàn)零維修。

鑒于以上優(yōu)點，樁板結(jié)構(gòu)在新建或增建鐵路下穿既有橋梁工程中得到極大的推廣。本文從工程背景、施工準(zhǔn)備以及設(shè)計要求等三個方面探討了樁板結(jié)構(gòu)在下穿既有橋梁當(dāng)中的設(shè)計與工程施工重點，為日后新建或增建鐵路下穿既有橋梁工程提供參考。