关键词：管桩挤土效应既有线防护

 

　　中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)01(b)-0096-02

 

　　1工程概况

 

　　沪宁城际铁路，是在中国上海与江苏省南京市之间建设联系区域内部交通的高速铁路，其设计速度目标值是每小时350km。其全长300km，其中江苏省境内268km，走向与现有沪宁铁路基本平行。而既有沪宁线的能力长期来一直处于饱和状态，在现有沪宁铁路上每日开行各类列车2007年已达到136对，其中旅客列车103对，最小行车间隔只有5min不能满足沿线社会、经济发展的需求，运输供需矛盾非常突出。并且在1997年至2007年间沪宁线共进行了六次提速改造，目前全线允许列车以每小时160km以上速度运行，其中1／2以上的区段可以200km时速运行。

 

　　2既有线旁管桩施工

 

　　预应力高强混凝土管桩，是由专业厂家生产，采用先张法预应力和掺加磨细料、高效减水剂等先进工艺，将混凝土经离心脱水密实成型，经常压、高压两次蒸汽养护而制成的一种细长空心等截面预制混凝土构件。与其它桩型相比，管桩具有桩身质量有保障，抗弯、抗震性能好的优点，而且在施工中具有施工速度快、成桩质量好、节省费用的优势。如今管桩已被广泛运用于建筑工程软土地基的处理当中。但是由于管桩产生的挤土效应会对临近管桩及建筑物产生一定的负面影响，限制其使用范围。

 

　　沪宁城际铁路在路基软土地基中大量使用管桩，而且离既有沪宁铁路路肩距离最近仅20m左右，不到一倍桩长，在管桩挤土效应的范围内，一般认为管桩的挤土效应的有效半径为1.5～2倍桩长，其施工对既有沪宁铁路构成极大威胁。一旦由于管桩施工造成沪宁铁路发生几个毫米的偏移，最小行车间隔5min以及时速200km每小时的动车组，可以同时导致多辆火车车毁人亡的惨痛悲剧。为了避免这种事情发生，故需采取有效可行的措施来确保沪宁铁路行车安全。

 

　　3挤土效应

 

　　管桩在压入土层时，会对土层进行挤压，造成附近土层变形、地面不同程度的拱起等现象，会对临近管桩及建筑物产生一定的负面影响，这就是管桩的挤土效应。

 

　　挤土效应产生的原因主要是由于沉桩施工中的挤土量和超静孔隙水压力。软土地基中，桩入土时将挤开相应体积的你体，多表现为地基土体向上隆起和侧向水平位移，包括地表、浅层和深层土体的变位。这必将影响桩的工程质量(变位、上浮)，危及邻近建筑物和地下管线的安全。在饱和软土中管桩，由于桩对土的挤压作用使图的结构性发生破坏，产生很大的超静孔隙水压力，导致土体强度降低，加快导致土层变形，引起挤土效应。

 

　　4挤土效应一般控制措施

 

　　根据挤土效应的产生原因分析，为了减小沉桩引起的地基土体变位的影响，必须有效地减少沉桩施工中的挤土量和超静孔隙水压力，或加快超静孔隙水压力的消散，或减小地基变位和超静孔隙水的危害影响范围。这样一来，就把挤土效应一般的控制措施归结为以下几点。

 

　　(1)合理安排沉桩施工顺序和进度，这也是最有效的、最简单的、最为经济的方法之一。根据施工场地周围环境和挤土程度，近距离先施工，远距离后施工，选择合理的施工工艺，如采用跳打、复压等，并控制每天压桩的数量。当然，怎样控制控制沉桩的顺序和沉桩的速度，这于布桩的密度和长度有关，同时还于地层的土的工程性质有关，于施工的经验也有一定的关系。跳打对控制桩的上浮有一定的作用，同时也对施工速度有所降低，都是对挤土效应的问题有一定的改善。不过跳打时不能形成封闭，否则适得其反。同时跳打也不是控制挤土效应的关键，主要还是要优化布桩，尽量少布桩，施工速度尽量慢。

 

　　(2)开挖防挤沟，设置应力释放孔，以减小地基土体的变位值。

 

　　(3)采用螺旋钻机预钻孔辅助沉桩法来减少桩的排土量，减小沉桩时对地基土体的挤土影响程度，以达到降低超静孔隙压力的目的。

 

　　(4)压桩施工前应先清理表层杂填土，这样可增加管桩中土塞的高度，减少施工时的挤土效应。同时管桩内侧摩阻力加大，提高了管桩的单桩承载力。

 

　　(5)采用排土量大的薄壁大口径空心管桩。根据建筑物上部荷载情况，同一建筑物的桩可选用不同桩径的管桩，来减少桩数，扩大桩距。

 

　　(6)加强施工过程中挤土位移监测，边监测边施工。

 

　　5施工防护措施

 

　　通过考虑到施工现场的实际情况和经济情况并结合挤土效应的几点防护措施，我们便制定了如下几点管桩施工防护措施。

 

　　(1)临近既有线(≤20m，下同)管桩施工，应坚持分散进行的原则，具体要求先打靠近既有线第一排桩，并且必须沿纵向(和既有线平行)隔一打一，施工期间施工单位必须做好路基观测桩水平(路基拱起)和位移观测，并联系公务单位进行线路轨面检测监控。经路基观测、轨面检测无变化，24h后方可按上述方法打第二排桩。

 

　　(2)在软土路基施工，桥涵基坑施工期间每天观测一次，在沉降量突变的情况下，每天观测2～3次，当两次施工间隔时间较长时，前2天每天观测一次，以后每3天观测一次。

 

　　(3)临近既有线管桩施工作业应在每日7：00～17：30进行。

 

　　(4)临近既有线管桩施工，监理应旁站管桩施工全过程，对管桩施工安全进行监控，尤其要监督路基观测工作，见证观测、记录过程。

 

　　(5)距离既有线20m以外的管桩施工也应坚持分散进行的原则，并严格按设计要求和施工规范进行施工。

 

　　(6)施工期间一旦发现异常必须立即停工并组织相关单位和人员进行检查分析，采取防范措施后复工。

 

　　6监控数据分析

 

　　根据软土路基管桩施工的危险性和施工特点，对沪宁既有铁路进行路肩沉降监测，由于新线与既有线紧邻，加之既有线全线封闭，考虑到安全施工，也应尽可能在保留原有围墙的情况下施工，因此既有线的观测桩布置在距离既有线最近的围墙或栅栏外侧0.5m～1m处，或离既有线较远的可采用路基右侧坡脚外10m处的水平位移观测桩作为既有线沉降观测桩。如方便进入既有铁路则对既有线地段相邻的既有线路肩设观测桩，纵向间距50m。在软土路基施工施工期间施工期间观测桩测量1次／2h，打桩地段测量1次／h。

 

　　现取其中DKlll+885，67的观测点进行说明。(图1，图2)

 

 

　　图2中①表示既有线路肩观测桩，②③④⑤均为路基外观测桩，②至③之间的距离为d，④至⑤之间的距离为d，(表1)

 

　　通过数据观察可以发现在管桩的施工过程中线路左侧挤土现象明显，而线路右侧则怎么没有影响，这说明挤土的方向是可以控制的，对既有铁路的安全稳定行车进行了有效的保护。

 

　　7结语

 

　　在既有铁路旁进行管桩施工施工危险性极高，但是新建沪宁城际铁路路基软土地基处理管桩施工由于采取了有效的合理的防护措施未对既有沪宁铁路行车造成任何影响。这充分说明只要采取合理的防护措施管桩施工说产生的挤土效应会减小到最低，达到允许的要求范围，管桩施工在以后的施工中会得到更为广泛的运用。