高速铁路支挡结构桩板墙施工技术.pdf

Vol.49,No.9September,2023摘要：设计一种高速铁路支挡结构桩板墙施工技术，通过设置轻量化高速铁路桩板墙降低桩板后土体压力，通过安装高强度护壁进行桩基础保护，通过浇筑高性能桩板混凝土提供支撑，至此完成高速铁路桩板墙施工。施工结果表明，设计技术应用后，各点位的桩板结构承受土压力均高于施工要求承受的土压力，能够满足高速铁路路基边坡支挡结构施工需求。关键词：高速铁路；支挡结构；桩板墙；施工技术中图分类号：U416.1文献标志码：B文章编号：16 7 2-4 0 11(2 0 2 3)0 9-0 12 6-0 3D0I:10.3969/j.issn.1672-4011.2023.09.0490引 言支挡结构即用以防止土体崩塌而打设的连续板桩，其能够以锚杆的拉力和板桩下部的被动压力承受墙背后的土压力，是高速铁路建设中的一种重要结构，常被用作新型环保路基 。目前，支挡结构已经成为高速铁路结构中的一部分，支挡结构在保证行车安全和正常行车秩序方面发挥了重要作用，从支挡结构的重要地位来看，在施工过程中首先要确保支挡结构的稳定性，使支挡结构发挥出支挡作用，否则一旦失稳就会出现垮塌等现象，不仅会造成公路工程经济损失，而且严重时会造成行车安全事故。此外还需要将结构变形控制在一定范围之内，若变形比较严重，同样会对公路正常通行造成影响。支挡结构受到外界环境的影响较大，尤其是一些山区的地质非常不稳定，环境非常恶劣，使得支挡结构在施工过程中面临众多不确定因素,且受到当前工程施工技术的影响，在支挡结构全生命周期内的安全风险难以彻底清除，因此，使用阶段需要重点关注支挡结构的长期稳定性与结构变形等，保证支挡结构具备充足的安全韧性。研究表明,桩板墙的强度较高、组成结构可靠 2 ,因此,其应用稳定性较强。除此之外，桩板墙的施工过程较为简单,后续维护成本较低，能有效地阻止施工边坡土体崩塌，具有良好的应用价值 3 。但经过长期使用发现，在某些具有复杂地形的施工区域进行高速铁路支挡结构桩板墙施工时，经常会产生较大的桩板土压力,超出施工的实际允许范围 4 ,严重影响了高速铁路的施工稳定性。因此，本文结合高速铁路施工特性，从实际出发，设计了一种高速铁路支挡结构桩板墙施工技术，以期为后续的高速铁路建设提供一定参考。1工程概况及前期准备本文选取新建铁路铁力至伊春线先行工程DK101+400D K 10 2+6 3 0 范围的桩板墙工程为施工案例,该工程属于膨胀土地下水深路堑，路堑最大开挖深度为18.19 m，路堑分为三级边坡，不同边坡的高度不一致，三级边坡比值分别为1:2、1:1.7 5、1:1.7 5，整个工程两侧均使用C45钢筋混凝土收稿日期:2 0 2 2-11-2 1作者简介：佟秀文（19 7 3 一），男，黑龙江绥化人，本科，工程师，主要从事高铁建设工作。1265川建材SichuanBuildingMaterials高速铁路支挡结构桩板墙施工技术佟秀文（中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江哈尔滨154 0 0 7）作为施工材料进行施工，并采用人工挖孔成桩，共计2 4 8 根，总长4 2 4 0 m该工程的I型柱桩长18 19 m，总长17 4 4 m，共使用C45混凝土12 6 0 9.12 m,型柱桩桩长15 16 m,总长2298m，共使用C45混凝土17 2 7 2.3 2 m，钢筋2 3 2 1.7 1t,共计挖出石方4 4 58 7 m。该工程经过低山丘陵边缘及丘间冲积平原区,地势相对高差为10 3 0 m，多为林地，线路左侧为国道G222,右侧为高速G1111,周围乡道密集，交通便利。施工范围内桩板墙涉及4个地质层，即：细角砾土：杂色，稍密中密，饱和，砾石成分以砂岩、琦岩碎屑为主，磨圆度较差，砾石粒径2 2 0 mm的约占6 0%,其余为杂土填充，层厚2.8 6.6 m,级普通土，0。=3 0 0 k P a;泥岩：手捻易碎，层厚1.4 7.6 m,砂岩最大砾石粒径8 0 mm,结构已全部风化，呈碎石状、土状，层厚1.5 9m,级普通土，0。=2 50 kPa;砾岩1:全风化砾岩磨圆度较差，多呈棱角状，最大砾石粒径8 0 mm，泥质胶结，结构已全部风化,呈碎石状、土状，局部有泥岩和砂岩的夹层，层厚4 2 1.8m,级硬土，。=2 50 kPa;砾岩2:杂色，以青灰、紫红为主,砾石成分以凝灰熔岩为主,砾石磨圆度较差，呈棱角状、泥质胶结，锤击易沿节理面破碎，局部有泥岩和砂岩的夹层，层厚 3.6 m,IV级软岩,。=4 50 kPa。土方路堑每开挖完成一层土方，紧随完成坡面支护，完成最后一层挖方及坡面防护后开始桩板墙开挖。桩板墙截面尺寸2.50 m2.75m，护壁厚度为3 0 cm，边护壁边开挖，成桩后进行钢筋笼吊装。2高速铁路支挡结构桩板墙施工过程2.1设置轻量化高速铁路支挡结构桩板墙若选取的桩板墙材料质量较高，无法进行轻量化安装，为防止高速铁路土质边坡土体崩塌，本文将轻量化材料应用到高速铁路地基处理桩板墙施工过程中，并完成安装，施工工艺如图1所示。场地平整及测量定位锁口施工、孔口吊架安装及防护等施工准备桩身开挖护壁钢筋、护壁模板制作及安装护壁混凝土浇筑桩体钢筋制作及安装桩体混凝土浇筑成桩检测桩前土开挖及外露护壁拆除及挡土板安装图1桩板墙施工工艺第4 9 卷第9 期2023年9 月第4 9 卷第9 期2023年9 月由图1可知，在施工准备阶段,要保证施工场地平整,再对施工区域进行测量定位，做好锁口施工及孔口吊架安装，防护后设置合理的桩位进行开挖，此时选取的桩板墙必须要注意不能给桩板造成过高压力以避免桩板墙被破坏的问题发生，在准备工作完成后，应进行护壁钢筋、护壁模板的制作及安装，在确定成孔验收合格后，制作并安装桩体钢，在浇筑桩体混凝土后进行成桩检测，确保桩板墙施工达到要求后，做好桩前土开挖、外露护壁拆除及挡土板安装等后续工作，以此完成桩板墙施工工艺的设计。在施工过程中，常规桩板墙施工技术往往忽视桩身开挖的重要性，导致土压力较大，为桩板墙的使用埋下隐患 5。为解决这一问题，本文使用尼康DTM-352C系列全站仪进行挖孔作业，并使用砂浆完成固定，在固定过程中一定要保证桩位稳定，避免带来较高的土压力，再根据各个桩位的位置,采用隔桩开挖法开挖，开挖示意如图2 所示。鼓风机锁口护壁风管A图2 桩板墙开挖由图2 可知,桩板墙的桩基均使用循环法进行开挖,将每个开挖土层高度控制在1m以下，可以在最大程度上提升桩板墙承载力，避免出现地基边坡崩塌的现象。2.2安装高强度护壁钢筋高强钢筋是国内近年来研制开发的新型细直径带肋钢筋,相比于普通钢筋,其具有强度高、延伸性强等优势。一般而言，若在桩板墙施工时未设置有效的护壁钢筋，则无法进行桩基础保护，而常规桩板墙施工技术通常使用普通钢筋，导致其强度达不到预期要求，很容易导致板桩墙出现失稳现象。一般而言,板桩墙失稳主要有两种模式，一种是桩墙绕着靠近墙脚处的一点发生转动，即转动破坏；另一种是墙体上的土压力或者外部施加的荷载超出了墙体能够承受的最大范围,导致桩板墙出现塑性破坏。而增加板桩墙的人土深度无法有效增加桩板墙的承载能力，为解决这一问题应提升桩板墙的承受力，因此,安装了高强度的护壁钢筋，即高强钢筋 6-7 。此时,将纵向护壁钢筋的间距调整至2 50 mm,横向护壁钢筋与纵向护壁钢筋的摆放差值不低于2 0 mm，两种高强度护壁钢筋使用竖向连接法进行连接，使板桩墙能够改善墙体水平位移和墙身弯矩，以提高护壁钢筋的强度 8 。为保证高强钢筋安装位置的偏移得到纠正，需要定制钢模板纠正桩位位置 9-10 1,保证桩位中心与实际施工要求相符。除此之外，护壁钢筋的安装锁口要高于出孔口2 0 cm，且需要结合桩孔开挖深度进行标记，确保护壁钢筋的安装位置与施工相符，为后续的桩板混凝土浇筑打下基础。2.3浇筑高性能桩板护壁混凝土由于板桩墙是保证墙体稳固性的重要支撑，必须保证其使用寿命，因此，需要以耐久性、适用性、强度以及稳定性等作为衡量标准以选择桩板护壁混凝土。高性能混凝土指的是一种使用常规材料及工艺进行生产并具有混凝土结构所要求的各项力学性能，稳定性强、耐久性好、工作性高以及价格较低的新型混凝土。高性能混凝土的配合比可以根据原5川建材SichuanBuildingMaterials材料品质、设计强度等级以及施工工艺等要求进行确定，从而更好地保证高性能混凝土的性能。在这种情况下，为保证墙体稳固性，本工程选择利用高性能桩板支撑护壁混凝土进行浇筑，以提供更好的施工支撑，提高板桩墙的耐久性及强度。选取C20混凝土作为护壁浇筑材料，浇筑前需要使用十字线法进行定位，确保其满足实际施工需求，此时需要控制高性能桩板的混凝土落度，最大程度上保证其支撑的稳定性。设定混凝土护壁的初始高度约为1m，此时使用溜槽浇筑法完成第一、二节浇筑，再使用人工法浇筑混凝土，用小型振捣棒振捣，为了保证浇筑的稳定性，还需要进行浇筑密实度测试，检查浇筑重心的状态,降低浇筑偏差。在浇筑后，待高性能桩板混凝土的强度达到2.5MPa时即可拆除浇筑模板,受实际浇筑环境影响,在浇筑过程中可能存在堵塞，导致护壁渗水,压力加剧，因此，还要使用导流法避免孔外水进入桩内，提高桩板结构支撑的有效性。针对土体压力较大的施提升架工环境，可恰当缩短开挖深度，及时进行浇筑支护，还可以沿着浇筑周围设置砂层，添加钢模板，并以螺栓和钢筋环进行原地面连接，保证桩板结构支撑面的完整度。在全部浇筑过程完成出渣桶后，要根据桩板的实际安装位置下放钢筋笼，使用声测管测混凝土护壁试法判断钢筋笼下放的深度，再向内部注水封闭，添加混凝土保护层，此时钢筋笼定位位置应与桩板安装中心重合，再在吊筋顶端插人强度较高的工字钢，从而完成高性能桩板混凝土的浇筑，提高混凝土浇筑的稳定性，增加其支撑力。完成高性能桩板护壁混凝土浇筑后，还需要进行桩板墙性能检测，确保合格后，进行桩前土开挖及外露护壁拆除，最后安装挡土板。至此，完成高速铁路支挡结构桩板墙施工技术的设计。3施工结果使用上述的高速铁路支挡结构桩板墙施工技术进行施工，施工现场如图3 所示。图3 桩板墙施工现场为有效检测施工各点位的桩板承载力，降低施工测量偏差，选取DYE-2000土压力试验机进行承受土压力检测，DYE-2000土压力试验机可以与计算机相连，实时上传压力检测信息，可提高桩板土压力检测精度，在开始检测前还需调整SM-PDT(F)高应变基桩土压力检测仪的参数,参数如下：主机工作电压DC12V,工作电流1.0 A，供电方式为高性能锂电池，通信方式为WIFI无线传输，线缆深度为专用无线通讯，测量范围为6 0 0 mm，探头直径为4 0 mm，测量精度为1.0mm,探头长度为1.2 m。结合以上基桩土压力检测仪参数，即可选取几个特殊的桩板结构施工点位进行施工，并使用上述选取的DYE-2000土压力试验机检测各个点位的承受土压力，将其与施工要求的承受土压力进行对比，施工结果如表1所示。.127.Vol.49,No.9September,2023Vol.49,No.9September,2023本文设计的高速铁路支挡施工结构桩板墙施工技术承受点位土压力a1300b1300C1 065d10491 531f10151585h1665i14301295由表1可知，在应用本文设计技术后，各个施工点位的桩板承受土压力均高于施工要求的承受土压力，证明设计技术的施工效果较好，具有一定的有效性，能够满足高速铁路支挡结构桩板墙施工需求。4结语随着交通运输经济的发展，我国高速铁路工程数量越来越多,其中部分线路存在着严重的路基建设问题，桩板墙施工是一种常见的路基施工方法，但常规的高速铁路支挡结构桩板墙施工技术往往忽视桩身开挖的重要性，在施工过程中使用普通钢筋导致其强度达不到预期要求，不符合目前的高速铁路支挡结构桩板墙施工需求，因此，本文通过采用隔桩开挖法开挖、安装高强度护壁钢筋等方法设计了一种新的高5川建材SichuanBuildingMaterials表1施工结果单位：kN高速铁路支挡结构桩板墙施工技术承受土压力1 0501 0501 0501 0001 0001 0501 0551 00010501 000第4 9 卷第9 期2023年9 月速铁路支挡结构桩板墙施工技术。施工结果表明，设计技术应用后，各个施工点位的桩板承受土压力均高于施工要求的承受土压力，符合实际施工需求，具有一定的应用价值。ID:015559参考文献：1于英丽，王显斌，吕洁.大跨度钢结构空间管桁架梁滑移法施工技术 J.科技信息，2 0 12,2 9（13）：3 2 7-3 2 9.2廖超.高速铁路陡坡路基h型桩板墙关键设计参数分析J.铁道标准设计,2 0 2 1,6 5（2）：3 6-4 1.3卢清强.山区高速公路顺层滑坡桩板墙施工关键技术研究J.科技创新导报,2 0 2 1,18（6）：19-2 2,3 6.4尹华松，王志强.富水地层基坑悬臂式桩板墙砂石反滤防渗漏施工技术 J.建筑施工，2 0 2 2,4 4（6)：110-113.5张启学.复杂地质条件下预应力锚索桩板墙施工技术 J.山西建筑,2 0 2 1,4 7(19):9 3-9 4,10 3.6李菊芳.锚索桩板墙施工工序类型和技术经济分析 J.甘肃科技,2 0 2 1,3 7(9):10 9-111,155.7雷子恒，韩高孝，郭智斌.组合支挡作用下桩板墙与悬臂式挡墙协同作用分析研究 J.土木工程2 0 2 2，11（3）：2 8 5-2 8 6.8李梅，刘校.桩板墙加固边坡作用效果及结构受力影响试验研究 J.金属矿山，2 0 2 0,55（10）：19 0-19 6.9罗江波.高边坡桩板墙预制模板施工技术研究 J.广东土木与建筑,2 0 2 1,4 9(10):58-6 0.10 冯志文.浅析桩板墙在路堑边坡滑坡中的应用 J.四川建材，2020,46(1):161,167.（上接第12 5页）5裂缝预防措施裂缝产生的原因主要是变形作用，此类裂缝几乎占全部裂缝的8 0%以上 4 。根据本工程项目的施工经验，主要总结得到预防因变形作用所导致混凝土裂缝产生的措施，具体内容如下：将扶壁柱优化为暗柱，弱化截面刚度突变的现象，减轻节点部位的应力集中现象；在应力集中部位增设正交钢筋网片，用以抵抗混凝土早期应力不均衡现象；加强混凝土保温、保湿措施，确保在标准养护龄期内混凝土表面持续湿润；合理优化仓块长度，确保混凝土一次性浇筑长度适中，避免形成冷缝，相邻仓块交接部位需设置止水钢板，并处理好混凝土交接部位的凿毛工作，浇筑间隔不宜小于7 d;通过大量试验确定膨胀剂的最佳掺量，并正确使用掺合料和外加剂，降低水泥用量和水化热，改善混凝土工作性能；高温季节及冬季施工时，不宜采用钢模板，应选用质量可靠的木模板，并充分湿润后用以加强保湿和散热；及时完成土方回填，减少外墙直接暴露在空气中的时间,避免太阳直晒和受热不均；对混凝土强度等级进行优化，避免因混凝土拦截措施所导致的施工质量问题 5-8 6结束语本工程采用从背水面灌注水溶性聚氨酯堵漏剂，并涂刷:128一层水泥基渗透结晶型防水涂料,再在迎水面涂刷高粘抗滑移水性橡胶沥青防水涂料和铺贴自粘卷材，并在细部构造等薄弱部位添加附加层补强处理的裂缝治理措施，减少了外墙渗漏隐患，大大提高了地下室外墙裂缝缺陷部位的防水、止水能力。经长时间淋水试验，未发现渗漏透水现象，证明满足地下室防水性能要求，值得推广使用。ID:015570参考文献：1蒋凤昌，周桂香，奚友方，等.某地下室外墙混凝土裂缝防治技术措施 J.建筑技术开发，2 0 14,4 1（7）：4 4-4 6.2叶林标，曹征富.注浆与涂层技术在地下室渗漏治理中的应用J.施工技术,2 0 11,4 1(7):8 8-9 0,3中华人民共和国住房和城乡建设部.地下防水工程质量验收规范：GB502082011S.北京：中国建筑工业出版社,2 0 11.4王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法 J.施工技术，2 0 0 0，30(5):5-9.5刘亚磊.地下室防渗漏施工技术及裂缝处理措施研究 J.房地产导刊,2 0 2 0,2 1(3 6）：4 8.6杨清海.房建施工中防渗漏施工技术的应用分析 J.百科论坛,2 0 2 1,11(2):158 -159.7许东秀.基于建筑防渗漏施工的新技术及新方法的研究 J.居舍,2 0 2 0,4 0(8):9 3.8毛程伟.浅谈房屋建筑施工中防渗漏施工技术 J.装饰装修天地,2 0 2 1,2 8(3):10 8.