预应力混凝土管桩在铁路工程（特别是高速铁路）路基地基处理的应用日趋广泛。但管桩的压桩设备高大，且自重和配重都很大，在铁路既有线旁施工时，应科学地选择管桩的施工方法，并对管桩的施工工艺、安全质量进行严格的控制，以确保既有线的设备和行车安全。下面将结合南宁铁路枢纽工程预应力管桩工程的实例，试析在铁路既有线旁采用静压法施工预应力管桩的控制要点。

 

　　南宁铁路枢纽工程东站至南宁站区间设计行车速度为160km/h。区间内D1K783+230～D1K783+350段的线路与既有湘桂线叠交并行，新线开通使用前，湘桂线仍然使用。该段原设计的路基地基处理为高压旋喷桩加固，但由于地基表层主要分布主要由粉质黏土、碎砖块、碎石及少量垃圾等杂物组成松散状，0～7m厚的杂填土以及属于人工填筑土，厚0～8m的粉质黏土；以下为软塑状，厚0～5m松软土和硬塑状，厚0～10m粉质黏土；下伏基岩为泥岩、泥质粉砂岩互层夹少量薄层煤、粉砂岩。通过试桩施工，不能有效成桩。经变更，改为预应力管桩加固。

 

　　预应力管桩设计桩长10～12m，桩间距2.0m，采用矩形布置。管桩桩顶距离设计路肩高程不小于2.5m，要求管桩打入基岩的深度不小于4m。设计要求的单桩竖向容许承载力不小于600KN。管桩桩顶设置1.4×1.4×0.3m（厚）的钢筋混凝土桩帽，桩帽采用C40混凝土现浇。预应力管桩技术要求：采用PHC-A400（95）-a型，桩外径φ400mm，壁厚95mm，混凝土强度等级C80。

 

 

　　（1）配桩：本工程根据设计桩长，不超过2节桩组合，施工时按照"长桩管在下，短桩管在上"的顺序进行施工。配桩后管桩总长度宜大不宜小。

 

　　（2）吊取桩：利用桩机拖拉取桩时，应对桩的拖地端采用废旧轮胎等弹性材料衬垫加以保护。

 

　　（3）压桩：桩机应保持水平，当首节桩插入地基0.5～1.0m时，垂直度偏差控制在0.5%以内。压桩速度在本工程中根据试桩结果和确保施工安全质量的需要，有所限制，一般控制在2m/min左右为宜，当压桩垂直行程为1.2m时，即入桩深度为1.2m，松开箍桩器使之上移，再箍桩进行压入。压桩过程中，要经常通过两台经纬仪在不同方向观测桩身的垂直度，并及时加以校正。同时对桩身混凝土的完整性要经常观察。压桩要连续一次性将桩沉到设计标高，尽量缩短中间停顿时间，应避免在接近持力层时接桩。当桩下沉至接近标高时，不可过早停压，否则在补压时常会发生停止下沉或难以下沉至设计标高的现象。若桩尖标高未到达时，应继续压桩。压桩时，为了避免桩身爆裂，桩机必须要安装有“压桩自动记录仪”，以便对压入深度和压桩力进行监控。桩身允许抱压力值应满足以下要求：

 

　　PHC桩：Pmax≤0.45（fcn.k-σpc）A（5.3-1）

 

　　式中：

 

　　pmax---桩身允许抱压力值（KN）

 

　　fcn.k---边长为150mm的桩身混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa）

 

　　σpc---桩身截面混凝土有效预压应力（Mpa），按本工程采用桩型，取值为4.3Mpa

 

　　A---管桩桩身横截面面积（mm2），按本工程采用桩型，取值为91030mm2

 

　　经过计算，本工程的管桩桩身允许抱压力不能大于3100KN。

 

　　（4）接桩：接桩的焊条质量必须要通过检查验收。接桩采用焊接接桩法，下节桩桩头须设导向箍以保证上下桩节找平接直，垂直偏差不宜大于2mm，节点弯曲矢高不得大于桩段长的0.1%，不能用铁锤敲打来纠偏。上下节桩之间的间隙应用铁片全部填实焊牢，然后采用二氧化碳保护焊沿圆周对称点焊六处，待上下桩节固定后再拆除导向箍，继而分层对称施焊。施焊时须做除锈处理，每个接头的焊缝不得少于两层，每层焊缝的接头应错开，焊缝须饱满，不得出现夹渣或气孔等缺陷。根据设计要求，施焊完毕须自然冷却8分钟后进行接桩铁件做防腐处理，但结合本工程试桩结果与现场实践，8分钟无法满足自然冷却要求，需控制在不小于15分钟的自然冷却后，方可继续施作。桩尖的连接应在管桩横卧时焊接好，禁止将管桩吊起吊焊、点焊。

 

　　（5）送桩：需要送桩时，送桩器与桩之间应加设弹性衬垫，衬垫厚度应均匀，且经锤击压实后的厚度不宜小于120mm，在压桩期间应经常检查，并及时更换和补充。要检查好管桩的垂直度和桩头质量。禁止用工程桩作送桩器送桩，压、送桩要连续作业。

 

　　（6）截桩：要使用锯桩器截桩，严禁用铁锤敲断或用桩机行走压断。

 

　　（7）终压：终压控制以压桩力控制为主，桩长控制为辅。管桩进入持力层但不能达到设计深度时，可根据设计要求和试桩结果按最终压桩力进行控制。对发生“假极限”、“吸入”上浮、下沉现象和射水沉桩必须进行复压。终压控制标准为终孔前复压三次，累计沉降小于20mm，且最后一次沉降小于5mm。

 

　　在压桩过程中应由专职记录员做好施工记录，准确记录沉桩过程中的各种情况和变化，详细记录沉桩的压力读数、压桩时间和桩位编号及桩的质量情况等。

 

 

　　4.1管线迁改

 

　　本工程就位于铁路既有线旁，且在市区内，空中、地下管线众多，而且静压桩机体型高大，稍不注意，就会弄断管线，从而影响既有线设备和行车安全以及影响市区的用水、用电、通讯等的正常使用。因而施工前必须做好地上、地下的管线迁改工作。

 

　　4.2场地平整和预压

 

　　根据静压桩机性能及接地压力的要求，施工场地的地基承载力应不小于120kpa，且不小于桩机接地压强的1.2倍。因此，施工场地平整后，要经过压路机碾压，达到承载力要求后，方能使桩机进场安装使用。桩机要在远离铁路既有线一侧安装，安装完成经过试机检查、性能检验合格后方可移机至既有线一侧施工。当场地局部不能满足承载力要求时，特别在既有线路基坡脚处，则要采取有效措施，保证桩机的行走稳定及安全，避免桩机倾斜、倾覆，而影响既有线安全。

 

　　4.3监控观测点设置

 

　　为了确保铁路既有线路基及轨道的稳定，需要在靠近管桩施工场地一侧的既有线路肩及路堤边坡上各设置一排监控观测点，以随时观测路基轨道的稳定性。观测点按水泥砂浆包木桩或钢筋的方法，在路肩及路堤边坡上沿线路方向每10m一个设置。桩机在靠既有线一侧第1～3排桩压桩时，每天2小时一次通过全站仪检查观测点的水平及位移情况，与此同时，要有专人检查既有线轨道的方向、水平、高低和轨距的变化情况，并做好记录；在第4排桩及以外施工时，要每天对观测点进行2次监控检查，并做好记录。一旦发现异常情况，则要停止压桩作业，立即查找原因，并对既有线路基采取加固措施。

 

　　4.4压桩顺序安排

 

　　压桩顺序的安排也是影响既有线设备行车安全的重要因素之一。压桩顺序必须从靠近既有线一侧往远离既有线的方向施工，如果自外向里，中间土体被挤密，沉桩困难，另外会由于沉桩的挤土效应，进而影响既有线路基的稳定。

 

　　4.5吊取桩控制

 

　　管桩进场后，严禁堆放在靠近既有线一侧。桩机取桩时，要从外往里吊取，避免对既有线行车安全有影响。并采用两支点法（即两吊点位置距离桩端为0.21l，吊索与桩段水平夹角不得小于45°）吊装管桩。

 

　　4.6减少压桩挤土效应对铁路既有线路基的影响

 

　　为了有效的减少压桩产生的挤土效应对铁路既有线路基稳定的影响，采取以下两种措施施工：

 

　　措施一：开挖防挤沟。当管桩的布置离既有线路基边坡脚有一定距离，满足防挤沟的宽度要求时，压桩施工前，可在路基坡脚处开挖防挤沟来减少压桩的挤土效应。防挤沟的设置为宽1.0m～1.5m，深1.5m～2.0m。如果防挤沟靠既有线一侧离边坡脚的距离不足1.5m时，应在该侧打入至少3m长的木桩或钢轨桩加固，木桩或钢轨桩的埋深距防挤沟底不得少于1.5m，桩间距为1.5m～2.0m。

 

　　措施二：引孔压桩。当受既有线路基原有的密实度和含水饱和度影响，不能开挖防挤沟，而最靠近既有线的管桩位置让桩机的作业范围能满足既有线安全距离时，为了减少挤土对既有线路基的影响，可采用预先引孔，后压桩的方法施工。引孔采用干钻法作业，引孔的垂直度不能大于管桩的控制垂直度，引孔钻具的直径应比管桩直径小50mm，引孔作业和压桩作业应连续进行，间隔时间不宜超过12h，如既有线路基填筑质量较差时，不宜超过3h。

 

　　4.7临近既有线施工的其他注意事项

 

　　管桩施工在临近既有线进行，必须严格执行铁道部《铁路营业线施工及安全管理办法》（铁办[2008】190号）的规定。据此，需要强调以下注意事项：

 

　　（1）施工前要与铁路各设备管理单位签订的安全协议和划定的界限施工，严禁私自扩大施工范围。根据安全协议，设备管理单位派出的现场监控人员每天到场后，方可进行施工。

 

　　（2）施工前，应对现场作业人员进行既有线施工安全知识学习和安全教育，并做好相关记录，并对学习者进行考核，考试合格后方可进行既有线施工。

 

　　（3）施工期间，要设置经路局有关单位培训考试合格、责任心强的驻站联络员、现场防护人员。未有防护前提下严禁施工。

 

　　（4）施工现场与既有线间要设置防护隔离栏。

 

 

　　1.南宁铁路枢纽D1K783+230～D1K783+350预应力管桩工程通过对方案比选、施工工艺控制、质量安全控制的严格要求，其桩顶标高、平面位置、桩身完整性检测及单桩承载力均达到了质量验收标准，同时未发生一起既有线设备和行车的安全事故。

 

　　采用低应变法随机抽取50根桩进行检测，根据管桩实测反射波的时域信号特征，并结合地质条件、施工情况综合分析，受检的管桩桩身完整，均为Ⅰ类桩，为检测桩总数的100%，实测混凝土波速在4250m/s～4720m/s。

 

　　2.预应力管桩因在铁路既有线旁施工的特殊性，有别于其他地段或房建基础工程的管桩施工，其施工控制技术必须要与铁路既有线施工监控手段相结合，才能更好的确保管桩工程质量、施工安全和铁路既有线设备和行车安全。本工程对今后其他既有线旁施工预应力管桩提供了一定的借鉴经验。