鲁南高铁曲阜东站邻近京沪高铁接轨段全套管全回转钻孔灌注桩施工技术研究

从世周

摘    要：新建鲁南高铁临沂至曲阜段在曲阜东站引入京沪高铁，在曲阜东站高铁场接轨，引入高铁场路基施工主要包括邻近京沪高铁路基基底处理（包括CFG桩、全套管全回转钻孔灌注桩、注浆钢管桩等）、垫层、轻质混凝土及路基防护工程等，其中既有京沪高铁正线路基拓宽地基基底采用全套管全回转C35钢筋混凝土灌注桩+0.05 m厚C25混凝土垫层+0.8m厚C35钢筋混凝土承载板施工。

关键词：高铁;邻近;全套管;全回转;钻孔灌注桩

1  工程概况

本工程处于既有京沪高铁曲阜东站站线范围内，既有京沪高铁曲阜东站（高铁场）设2台6线，且全部为无砟轨道，路基以填方为主，填高约6.5m，无砟轨道板1：1影响范围路基基底采用CFG桩筏结构加固，边坡采用浆砌石拱形骨架护坡，坡顶设置混凝土路肩。高铁场接轨路基上、下行联络线在既有京沪高铁曲阜东站分别利用到发线车挡、维修工区联络线进行接轨，需要对既有京沪高铁正线路基及I-9安全线路基进行拓宽，拓宽设计采用轻质混凝土帮填，京沪高铁正线路基拓宽基底处理采用全套管全回转C35钢筋混凝土灌注桩+混凝土垫层+钢筋混凝土承载板。路基帮填采用轻质混凝土和高强加筋轻质混凝土施工，边坡采用三维柔性生态护坡，施工之前该段路基工程对应京沪高铁范围设置沉降变形自动检测预警系统。

2  总体施工方案

在钻孔灌注桩施工前，布置沉降变形自动检测预警系统。钻孔灌注桩加固区采用由C35钢筋混凝土承载板和C35钢筋混凝土桩基组成的埋入式路基桩板结构，灌注桩桩径1.2m、桩长30m。

灌注桩加固拟采用XRT2000型全套管全回转钻机施工。作业顺序严格按照先施工靠近既有京沪高铁的第一排钻孔灌注桩，后续依次施工靠近京沪高铁营业线的第二排钻孔灌注桩，最后施工其余钻孔灌注桩，前两排桩采取隔桩跳打法施工。

全套管全回转钻孔灌注桩施工是利用钻机回转设备驱动钢套管护筒进行360°回转， 设备在钻进时产生下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强钻头对土体等障碍物进行切削，利用套管的护壁作用，然后用冲抓斗将钢护筒套管内渣土抓出，形成桩孔的成孔方式。

3  主要施工工艺及要求

3.1  布置沉降变形自动检测预警系统

（1）鲁南高铁曲阜东站邻近京沪高铁营业线高铁场接轨施工期间，为确保施工期间京沪高铁运营安全，在该段路基对应京沪高铁营业线范围设置沉降变形自动检测预警系统，为确保施工安全，路基拓宽基底地基处理采用全套管全回转钻孔灌注桩。通过在监测范围区域布设沉降变形自动监测预警系统对底座板变形进行自动监测，监测数据实时传输至数据平台中心，实现在新建鲁南铁路临近京沪高铁营业线施工期间对高铁的路基沉降变形的实时监控和预警。同时在路基坡脚布设水平位移自动监测预警系统实现新建鲁南铁路施工期间对既有京沪高铁路基水平位移进行实时监测预警。

（2）沉降自动监测系统预警。沉降变形监测预警值：根据设计单位曲阜东站监测要求，制定以下沉降量变化量预警等级划分表，见表1。

横向静态位移监测预警值：《高速铁路设计规范》（TB 10621-2014）规定，正线轨道及道岔静态水平铺设精度标准应控制在不大于2mm，根據此规定并结合设计单位曲阜东站监测要求，制定以下京沪高铁正线无砟轨道及道岔横向静态位移监测预警等级划分表，见表2。

（3）监测频次。监测频次施工前为：1次/2小时，邻近施工时为：1次/0.5小时，邻近施工结束后为1次/2小时，具体设定可根据现场施工情况通过数据平台进行调整设定。

（4）超出预警值应急措施。施工过程中，可能会出现监测指标超限的异常情况和险情，为了应对这些情况，并在紧急情况下能有条不紊的工作，确保京沪高铁的运营安全，制定超出预警值时的应急措施如下：

超出黄色预警限值情况处理：进行数据自查工作，校核监测数据，具体处理措施为检查监测数据，检查基准点是否有变动，并和人工监测数据进行复核，确定测量数据无误;观察现场情况，观察现场路基结构及设备等监测对象是否受到影响，比如是否有裂痕等情况，加以记录，采用数码相机进行拍照，及时反映给相关单位;分析原因，进行深入观察监测。

超出橙色预警限值情况处理：加密监测频次，与铁路主管部门联动，校核轨面平顺度，如轨面平顺度发生异常，则上报铁路局管理部门，建议临时停工;分析原因后，由建设单位召集铁路局管理单位和工务段、设计、施工、监理、监测等各方召开现场研究会，结合监测分析数据，研究指标超限原因，确定处置方案后，可恢复施工。

超出红色预警限值情况处理：要求马上停工，监测单位加密监测频次，同时与铁路局主管部门联动，校核轨面平顺度，如轨面平顺度也发生异常，则上报管理部门，并由建设单位紧急召开专家会，结合监测分析数据，研究指标超限原因，确定处置方案后，可恢复施工。

3.2  施工准备

现场做到三通一平，满足施工机械及人员通行要求。

3.3  桩位放样

利用全站仪放样钻孔桩位置，并洒石灰线划出施工区域，用木桩标示出各桩的位置，同时沿桩中心拉十字线至2m以外并作好护桩标记。

3.4  桩机就位

场地平整碾压完成后，确保施工场地内的表层土承载力满足机械施工要求。按照打桩施工顺序，吊放全回转钻机底盘，底盘中心与测量放样木桩中心点重合。再吊放安装主机在底盘上，最后安装反力叉。

3.5  吊装安放钢套管

主机就位后，吊放安装钢套管，主机就位后，进行回转钻进，回转驱动套管的同时下压套管，实现套管快速钻入地层，钢套管钻进时，在XY两个方向使用线锤调整套管垂直度。

3.6  抓斗取土

套管钻入地层后，利用吊机沿套管内壁释放抓斗至孔底实现冲抓取土。抓土采用吊机起吊抓斗取土作业，渣土采用自卸车外运至指定地点。

抓土过程中实时检测地下土体标高，利用测绳量取地面套管高度（h上）以及套管内部深度（H），然后反算地下入土深度。计算式：H=h（上）+h（下）。

依次连接、旋转、压入套管，利用吊机吊起冲抓斗取土，消除套管内部杂物，清孔至设计标高位置。

3.7  钢筋笼制作安装

清孔至设计标高后经地勘、监理验收合格后，进行钢筋笼安装。

3.8  混凝土浇筑、拔套管、浇筑成桩

钢筋笼安装完毕后，安装垂直导管进行水下混凝土灌注，混凝土浇筑到设计高程后，起拔套管。

3.9  钻机移位

灌注完成后，利用履带吊移动钻机至下一桩位，按照隔二跳一方式进行移机。

4  安全质量控制要点

4.1  安全控制要点

在铁路营业线施工执行“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，并实行以下制度：（1）按照铁路营业线管理办法执行施工组织设计及施工方案的审查，与设备管理单位签订安全协议。（2）施工前调查地下管线及设备，探明后并采取防护措施后方可进行施工作业，防护员、驻站联络员、施工员需经培训合格后持证上岗。（3）施工地点预留施工通道门位置设看管房，专人看护，非作业时间，非施工相关人员、车辆严禁入内。（4）无计划、超范围、无登记、无防护、无经过营业线培训的正式职工配合严禁施工。（5）严格按铁路营业线施工安全管理规定，严格按审批的施工计划组织施工， 施工时设置防护人员及防护标志，同时保持与驻站联络员的通讯畅通，大型机械设备严格按“一机一人”防护。（7）在施工中认真贯彻落实铁总和当地劳动安全防范措施，同时针对本工程特点，重点防范列车伤害、触电伤害、起重伤害、机具伤害。

4.2  质量控制要点

（1）垂直度控制：垂直度偏差应小于1/300，由质监人员对垂直度进行复核确认，验收合格后进入后续施工。（2）平面位置：偏差值不大于5cm。（3）成孔過程中，必须随时进行钢护筒套管垂直度监测，特别是首节套管钻进时，监测可采用两台全站仪或两个锤球双向控制，确保垂直度误差小于1/300。（4）成孔过程中如产生偏差超过规范允许值，及时采取措施纠偏。

5  结束语

采用全套管全回转钻孔灌注桩在本项目的实施应用，为今后高铁正线路基拓宽地基基底加固提供了一种新的施工工艺及施工方法，通过本项目全套管全回转钻孔灌注桩的施工证明只要施工工艺可靠，管理措施到位，高铁营业线附近路基地基加固其施工质量及承载力还是能满足铁路验收标准相关要求。本文通过对曲阜东站邻近京沪高铁营业线接轨段全套管全回转钻孔桩施工技术的研究方面着手，为后续铁路营业线接轨路基基础加固遇到类似情况提供了一种可参照的施工工艺及方案。