临近既有线钻孔桩施工及安全防护技术

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吴恒凯 职务：中铁大桥局一公司象山港大桥及接线工程第1合同段项目经理部设备管理负责人职称：助理工程师邮编：315131

摘要：本文介绍宁波象山港大桥及接线工程云龙公铁立交桥临近既有线的钻孔桩施工，通过充足的开钻准备，严格的过程控制，实现开钻后快速成孔、快速灌注的成桩理念；并加强临近既有线钻孔桩施工中的安全控制，做好施工机械设备的安全使用和安全防护。

关键词：临近既有线钻孔桩施工机械设备 安全防护

中图分类号：F407.4文献标识码：A 文章编号：

1、 工程概况

宁波象山港公路大桥及接线工程云龙公铁立交桥双幅第二联位于4#墩～7#墩之间，该联处于半径2080m左偏圆曲线上，超高2%。上部结构采用预应力混凝土变截面连续刚构，桥跨布置为52.5m+95m+52.5m，中跨主墩为5#墩和6#墩，其基础为9根Ф1.8m摩擦桩设计，桩长均为74m。

该联呈左、右幅分幅错开布置，主跨跨越杭深铁路，经现场实际测量，铁路既有线与云龙公铁立交桥5#墩、6#墩之间的平均距离为28米，最小距离为23.3米，其中左幅6#墩临近河边，须填土扩大施工平台以满足钻孔施工。根据上海铁路局相关文件规定，距既有线线路中心30m范围内铁路营业线施工为临近营业线范围。第二联主跨平面图见下图：

杭深铁路为国家I级双线电气化铁路，是一条以客运为主、客货兼顾的国家一级铁路，时速为250千米／小时，铁路已经于2009年9月28日全线贯通，每天穿行客车46对，是中国现代化水平最高的铁路线路之一。

2、 钻机的选型

首先，根据业主要求，为了降低泥皮厚度，发挥钻孔桩基础的侧向摩擦阻力，禁止使用冲击钻。其次，施工区域地表为淤泥质粘土层，旋挖钻机自重大，施工时容易造成钻机下沉、倾斜、钻孔桩孔径收缩、甚至塌孔；旋挖钻结构高大，在临近既有线区域施工严重影响铁路客车的正常运行，不适合在临近既有线区域进行施工。最终，结合铁路部门和业主的具体要求，以及施工区域的实际情况，确定使用反循环旋转钻机。云龙公铁立交桥5#墩、6#墩钻孔桩桩底入砂岩2.7m—4.4m不等，且σmax=1400 Kpa，综合考虑钻机的钻盘功率、钻压以及泥浆循环量，决定采用25型泵吸反循环旋转钻机，配备滚刀和牙轮钻头。

3、 钻孔桩总体施工方案

5#墩、6#墩桩基均为9根Ф1.8m摩擦桩设计，横桥向、顺桥向相邻桩基间距均为4.8米，斜向桩基间距6.8米(＞3d)。为快速完成这四个墩子的钻孔桩桩基施工，减少在临近既有线区域的施工时间，保证既有线的安全运行，每个墩子布置两台钻机，两台钻机交叉布设，由邻近铁路至远离铁路方向（即由里至外）逐步推进。钻孔桩施工，采取正循环造浆、反循环进尺、牙轮钻头磨岩，每台钻机使用单独的泥浆池，保证清孔、钻进两不误。

4、 临近既有线钻孔桩施工安全控制要点

4.1 设置沉降观测点，定时观测，监控铁路既有线在钻孔桩施工期间的沉降情况，确保铁路既有线的运行安全。钻孔桩施工前，在墩位平台四周，每边设置两个沉降观测点，在铁路路基上设置4个沉降观测点。沉降观测桩应用15cm×15cm的水泥桩，中间预埋一根Ф16的钢筋，钢筋上口需做十字丝，以便观测X、Y、Z三向数据。在钻孔桩施工前开始沉降观测，钻孔桩施工过程中，每天早晚各进行一次沉降观测。如果在两次观测时沉降较大，必须立即采取补救措施，防止影响铁路路基整体稳定性。

4.2快速成孔、快速灌注、减少临近既有线桩基施工的时间。

4.2.1开钻前做好充分的准备，包括水封导管试压合格，钻机、钻头、钻杆等检查合格，对钻机机组人员进行钻孔桩技术交底和临近既有线施工安全交底。

4.2.2钻孔桩施工开始后，先使用正循环造浆，有效护住护筒刃角；在钻孔至护筒刃角以下2m以后，再使用泵吸反循环方式进尺，通过砂石泵将孔底钻渣及时吸出。钻孔桩施工时，采用大功率回旋钻机辅以泥浆分离器进行成孔。使用泥浆分离器，可以在钻进过程中将将绝大部分难于沉淀的粉砂、粉质粘土、粘土块滤除，极大的提高了清孔质量、减短了清孔时间。

4.2.3勤于测量孔深，辨别渣样，并做好相关记录。钻孔入岩以后，要及时更换滚刀钻头。如果在一段时间内发现滚刀钻头进尺困难、或无进尺，应将钻头提起来，检查磨损和损坏状况，及时修复或更换牙轮钻头。

4.2.4为保证孔内泥浆对孔壁的侧压力，在清孔的过程中要严格控制泥浆指标。一清泥浆比重不宜低于1.15，含砂率必须低于0.2％pa•s；二清要考虑泥浆对水封的影响，泥浆比重应介于1.10～1.15之间。

4.2.5一清报检合格后，应立即提钻下放钢筋笼。钢筋笼分段加工，每段不长于9米；钢筋笼必须要有足够的刚度，确保在起吊、下放过程中的安全。下放钢筋笼过程中，注意钢筋笼中心和桩位设计中心保持一条竖向直线，吊车匀速缓慢松钩，施工人员辅助钢筋笼下放，减少钢筋笼对泥浆护壁的刮伤。

4.2.6二清报检合格后，应立即进行水下混凝土灌注。灌注前必须充分做好准备工作，如做好倒车平台，清空蓄浆池。

4.3 加强钻孔桩施工安全控制，杜绝塌方、塌孔现象

4.3.1采取措施，提高孔内水头，稳定孔内泥浆对孔壁侧压力。首先，在钻孔桩施工前，将地表淤泥质粘土进行换填，并部分筑高，提高孔内水头。其次，在护筒埋壁四周用粘土分层夯实，防止因水头高造成护筒刃角泥浆反窜。最后，泥浆池开挖采用浅挖筑坡的形式，使泥浆池内泥浆能够形成自流，在采取泵吸反循环方式钻进过程中，泥浆池内的泥浆自动回流到孔内，时刻保持孔内水头，稳定孔内泥浆对孔壁侧压。

4.3.2根据地质报告和现场钻渣取样，严格控制钻机转速。云龙公铁立交桥5#墩、6#墩所处位置地层复杂，从上到下依次经过淤泥、淤泥质粘土、粘土、圆砾、粉土、砾砂、粉质粘土、粉砂、中砂、砂岩，桩底入砂岩2.7m—4.4m不等。钻机转速与钻进速度成正比，但钻机转速越高，对孔壁冲刷就越大，容易造成扩孔，甚至坍孔。云龙公铁立交桥5#墩、6#墩钻孔施工，钻机转速应根据地层情况控制在0.38—0.75m/s之间，即4—8r/min。

5、 钻孔桩施工机械设备在临近既有线使用的安全防护措施

钻孔桩施工的主要机械设备包括钻机、挖掘机、汽车吊和砼搅拌车；在临近既有线钻孔桩施工过程中，要确保这些机械设备在作业时和移机、转场时不倾覆、不侵限，确保营业线运行安全。

5.1为确保临近既有线钻孔桩施工安全，施工便道和钻孔桩施工平台都要使用塘渣填筑，并使用压路机碾压密实，施工便道要拓宽，方便汽车吊吊装时的站位。泥浆池设置于远离既有线方向，确保泥浆池不能外泄侵入既有线道床或堵塞排水系统。

5.2钻机的安全防护

钻机进入钻孔桩施工平台，钻机下面要铺设20mm厚的钢板，保证钻孔桩平台均匀受压；同时在钻机四周插打4根6米得30型工钢作为地锚，利用缆风绳将钻机塔架牢固的链接在工钢上，确保钻机稳定，并且始终保持水平作业。钻孔桩钻进过程中安排专职安全员全程监控，随时观察钻机的稳定性，确保钻机不发生倾覆。钻机移机、转场前，作业队安全员、技术员、现场监理员和工地防护员必须到场，经确认各项安全措施到位，场地处理满足规定要求后方能移机，移机时要将钻机塔架放倒。

5.3挖掘机和汽车吊的安全防护

挖掘机、汽车吊必须经现场施工人员检查合格后，方能进入临近既有线区域作业；挖掘机、汽车吊作业时必须严格遵守安全操作规程，并派专职安全员监护，严格执行“一机一人一防护”原则；挖掘机、汽车吊作业时，其走行方向应设置为垂直既有线的方向，从而使其易倾覆方向为非既有线位置。当营业线上有列车通过时，挖掘机、汽车吊必须提前10分钟停止作业，并停放妥当。汽车吊支腿时，地面上要先铺设一米见方的钢板，然后在钢板上摆放枕木，支腿支撑在枕木上，监护人员要时刻观察汽车吊作业时的稳定性；汽车吊吊装时，起重大臂要背向既有线方向，并严禁大臂朝既有线方向转向超过90度；吊装长、大物件时，要绑遛绳，保证被吊物件的稳定性。挖掘机作业时，首先要保证挖掘机的稳定性，背向既有线方向作业，禁止大臂朝既有线方向转向超过90度，确保挖掘机大臂不侵限。

6、 结束语

临近铁路既有线进行钻孔桩施工，必须考虑在钻孔桩施工过程中，可能会对铁路运行造成的安全隐患，并采取积极有效的措施，杜绝安全、质量事故的发生。在钻孔桩施工前，对每个墩子的钻孔桩施工进行全面、细致的规划，制定科学的施工工艺、合理的施工工序，严格的施工过程控制，有效的应急措施，在施工中稳中求快，确保临近既有线钻孔桩施工安全。此次，在宁波象山港公路大桥及接线工程第1合同段云龙公铁立交桥临近既有线的钻孔桩施工过程中，积累了临近既有线钻孔桩施工及其安全防护的工作经验，在今后的类似环境下施工可以得到很好的借鉴和推广。

7、 参考文献

7.1《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)；

7.2《公路工程施工安全技术规程》(JTJ 076-95)；

7.3《既有线施工安全技术细则》

7.4《铁路营业线施工安全管理办法的通知》[铁办（2008）190号]

7.5 《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》

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