钢轨桩施工工法

1 前言

目前我国高速公路建设，由平原逐步转向山区，在山区施工中高填方、滑坡体比较常见。遇见村庄、河流不可避开时，为减少征地、保证河流畅通挡墙施工又是比较常见而有效施工方法，十房高速公路JT3合同段K89+710～K89+796段路堤挡土墙基础由于处在坡积体上，坡积体为新近堆积物，较松散，经试验，地基承载力不能满足设计要求，经省指领导、驻地办及施工单位现场踏勘，研究决定采用钢轨桩对地基进行处理。根据项目部做好钢轨桩实施的各项工作的要求，总结形成钢轨桩施工工法。

2 工法特点

1、施工快捷，该施工采用钻机为分体式，可拆性好、搬迁、安装方便。可远程操纵，一次搬迁可完成多孔，功效是普通钻机6倍以上。

2、占地少，无需常见钻孔桩所要的泥浆池、钢筋加工场地等问题。 3、施工安全，无需挖孔桩炸药、人工在井下操作等不安全因素。 4，施工工艺及条件简单，质量容易控制。 5、本工艺对附近河流、村庄，无污染、无噪音。 6、桩径小、成本低。

3 适应范围

本工法适应于公路、市政、铁路、房建等软基及各类滑坡体加固施工。

4 工艺原理

钢轨桩施工是通过大风量空压机送风到冲击器，采用YG-80型工程钻机带动特制钻锤进行冲击成孔。然后下入钢轨，再自下而上注入水泥砂浆，凝固后与钢轨成为桩体，桩体主要由钢轨来承受弯矩。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺的选择：从勘探资料显示，该段为古崩滑体，主要由碎、石块组成，

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粉土、砾石充填。常规钻进很难钻至设计孔深，沉渣不能完全排出导致钢轨无法下到底、钢轨桩无法达到嵌岩要求。所我部采用气动潜孔锤钻进法施工。

图5-1 地质情况

5.2 钢轨桩施工工艺流程图如下：

工艺选择 设备选择 施 工 准 备人员组织 材料准备 场地平整 钢轨进场 造 孔 清 孔 吊车就位 钢轨下放 砂浆材料准备 注浆 2

浇注设备就位 5.3 测量放线

根据设计图纸要求，测量人员放出孔桩的位置，安装钻机。开钻前对孔桩进行复测，报监理工程师检测，合格后开钻。

5.4 成孔

采用YG-80型潜孔钻机带动特制潜孔锤进行冲击成孔，通过大风量空压机送风到冲击器进行清孔，成孔应注意以下事项；

（1）、开钻前应将钻机底部调平，钻杆垂直与孔桩。

（2）、钻压：钻进过程中，钻压应保持平稳，不得随意增减压力。软弱、松散土层中钻进，钻压可适当选择偏高：破碎岩石则需降低钻压：完整基岩中采用高压力。

（3）、转速：正常钻进中保持中等转速或低转速，软弱、松散土层及碎岩石中采用低转速，完整基岩中适当提高转速。

（4）、风量：正常钻进中，在机械允许的前提下，尽可能加大风量，但风量不可太大，遇松散、易塌孔地层时可适当减小风量及风压，遇含水层时应加大风量和风压。

（5）、在钻进过程中，随时保证孔内排渣畅通，及时排出孔内岩渣。为防止钻进中排渣堵塞及卡钻，适当控制进尺速度。如遇排渣堵塞应停止钻进，采用来回活动的办法疏通排渣通道，保证钻进的顺利进行。

（6）、在钻进中在钻杆上安装定位圈（3米每道）以保证钻杆位于桩基中央，从而保证孔桩的垂直度。

（7）、单孔的成孔应连续进行，因停钻后孔容易造成孔内积水，对孔内排渣产生影响，严重可造成埋钻的后果。

（8）、清孔采用大风量空压机送风到冲击器进行反复返冲，直至孔底沉渣达到规范要求（孔内上返风速应不小于10m/s）。

（9）、施工时要经常检查钻头的磨损情况，在钻头磨小时要及时补焊，保证钻孔孔径要求。

5.5 钢轨制作及安装

钢轨要求堆放平整保证钢轨不变形，起吊有条件的地方可用吊车。无条件的地方可采用井字型塔架配置35kn卷杨机起吊，塔架高15m用50mm钢管连接，

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下部用工字钢做底座。

钢轨安装时应注意垂直度及保护层，需要连接的钢轨通常采用钢板连接，钢板长度为70cm先用螺丝连接再用电焊补强，焊缝长度为满焊。

图5-2 钢轨吊装

图5-3 钢轨桩连接

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图5-4 钢轨桩连接

5.6 注浆：

钢轨桩内浇注M30水泥砂浆，采用P.O42.5级水泥配制，水灰比为0.42，设计配合比为：水：水泥：砂:外加剂（水玻璃）=0.42:1:1:0.008，每立方米砼材料用量为357kg：850kg：850kg：6.8kg 。砂浆的搅拌采用立式搅拌机完成。搅拌机设置在路基上，在路基一侧形成一临时料场，堆存少量材料。砂浆严格按施工配合比拌制，拌制材料用磅秤过磅，水泥、水的重量误差控制在2%以内，砂控制在3%以内，确保配料准确。拌制好的砂浆通过注浆泵注入孔内，注浆管应插入孔底，采用孔底返浆的方式（特别是有较大地下水的孔)在灌注过程中应边注浆边拔管，整个注浆过程应一次完成。

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图5-5 注浆

图5-6 成形后图片

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6 设备组织及人员机构设置

根据设计工程量情况，拟投入一台套钻机展开施工，投入人员约22人：钻孔作业人员8人，分两班二十四小时作业；灌浆4人，现场设置项目负责人、技术负责人各一名，组织现场施工。 主要施工人员见下表：

表6-1 人员设置表

岗位 人数 备注 施工负责人 1 施工总负责 空压机操作手 2 专职空压机操作员 技术员 1 负责现场技术负责 钻机操作员 2 负责钻孔技术操作 安全员 1 专职安全 质检员 1 负责质量检测 测量员 2 现场施工定位放线 电焊工 2 电工 1 压浆操作手 1 杂工 8 表6-2 主要机械设备： 序号 名称 规格及型号 单位 数量 备注 钢轨夹板连接处1 电焊机 BX1-500 台 1 焊接 2 高压水泵 扬程150 台 1 拌浆抽水 临时变压3 315KVA 台 1 设备供电 器 4 发电机 120KW 台 1 备用电力 5 全站仪 拓普康-752 台 1 测量定位 6 水准仪 苏一光 台 1 高程控制 7 空压机 寿力750 台 1 8 工程钻机 YG-80 台 2 钻孔 9 拌浆设备 套 1 拌水泥浆 10 压浆设备 套 1 安装钢轨及移动11 吊车 QY-25 辆 1 钻机 表6-3 YG-80型锚固钻机技术参数表 钻孔深度 90-80m 钻孔直径 110-300mm 钻孔倾角 0-120° 钻杆规格 ￠89×1500 动力头行程 1800mm 动力机功率 30Kw 钻机净重 1300Kg 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7

7 质量措施

7.1 该工艺执行的规范标准

《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000 《公路工程质量检验评定标准》第一册 F80/1-2004

7.2 施工质量保证措施

为全面提高全体员工的质量意识，狠抓质量管理制度、措施和质量责任的落实，加强质量通病治理，使工程管理法制化、规范化、制度化，推进精细化管理，创建优质工程，树立企业形象，现结合十房高速公路指挥部、驻地办的质量管理要求以及项目工程特点和实际情况，建立了“十房高速SFTJ-3标工程质量保证体系”，具体内容如下：

项目经理部成立“质量管理领导小组”,由项目经理牵头，项目总工、项目部各有关业务部门人员和各施工队队长、主管工程师和专业工程师参加。同时形成内外贯通、纵横到位的质量管理组织机构。坚持项目经理是工程质量第一责任人的方针,强化由总工程师和专职质检副经理领导,工程管理部牵头的试验、测量、质检三位一体的技术质量保证体系。以我们的管理方针“精心策划、精细管理、节点考核、每建必优。”为宗旨,坚持科学管理,用一流的技术和设备,建造高品质的工程产品,严格质量责任制,完善技术管理制度,确保工程质量达到优良标准,为全线优质工程打下良好的基础。

1、在项目部建立完善的质量管理体系，并将其纳入全公司质量管理体系中，实行全公司上下对本项施工的质量监督管理，以确保质量管理工作的始终贯穿于整个施工工作之中，实际我公司对本项施工承诺的质量目标。

2、严格执行有关规程规范，实施质量监督，设立专职监督、检查员。把总体质量目标分解到各分项工作中，进行施工过程质量跟踪控制，从源头抓起，及时发现隐患，及时消除隐患，杜绝质量事故发生。

3、实行从项目总负责人到基层作业班组的分级管理责任制，层层把关，明确责权利。项目总负责人为施工质量的第一责任人，对整个项目质量负责。各作业班组负责人对本班级作业质量负责，班组作业人员对自己所作工作负责，形成质量管理人人有责的局面，把质量隐患消灭在萌芽状态。

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土建工程 JTG

4、根据业主所提出的委托要求，作好全面质量管理的自检工作，并随时接受上级主管部门、业主及现场监理的监管。

5、项目部内组建以主要负责人为主的质量检查验收小组，行使内部各分项工序的质量检查和对完工工序的质量验收、等级评定。并以此为依据，考核班组和个人业绩，确定奖励或处罚力度，兑现质量管理责任制，每道勘查工序都要做到事前有布置，中间有检查，成果有审核，质量有评定。

表7-1 钻孔成孔质量标准

项 目 孔的中心位置（mm） 孔径（㎜） 倾斜度 孔深 允 许 偏 差 群桩：100；单排桩：50 不小于设计桩径 钻孔：小于1%；挖孔：小于0.5% 摩擦桩：不小于设计规定 支撑桩:比设计深度超深不小于50㎜ 摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤300㎜；对桩径＞1.5m或桩长大于40m或土质较差的桩，≤500mm 支承桩：不大于设计规定 相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa.s；含砂率：＜2%；胶体率：＞98% 表7-2 钻孔灌注桩实测项目

项规定值或允许偏检查项目 检查方法和频率 次 差 1△ 混凝土强度（Mpa） 在合格标准内 按附录D检查 群桩 100 桩位2△ 50 全站仪或经纬仪：每桩检查 排架允许 （㎜） 桩 极值 100 3△ 孔深（m） 不小于设计 测绳量：每桩测量 4△ 孔径（㎜） 不小于设计 探孔器：每桩测量 1%桩长，且不大于用侧壁（斜）仪或钻杆垂线法：5 钻孔倾斜度（㎜） 500 每桩检查 符合设计规定，摩擦设计未规定时按桩 施工规范要求 6△ 沉淀厚度（㎜） 沉淀盒或标准测锤：每桩检查 支承不大于设计规定 桩 钢筋骨架底面高程水准仪：测每桩骨架顶面高程后7 ±50 （㎜） 反算 权值 3 2 3 3 1 沉淀厚度（㎜） 清孔后泥浆指标 2 1 9

8 安全措施

建立健全安全生产管理机构，成立以经理为第一责任人的安全管理领导小组,项目部设安全文明办公室,作业队成立以队长为首的安全生产组织,下专职安检员,工班设兼职安全员,自上而下形成安全生产监督、保证体系,对施工生产实施全过程安全监控。项目经理全面管理安全工作,具体制订落实安全措施;总工程师分管从技术方案角度来落实安全生产措施。经理部安全文明办公室主任专门负责项目的安全质量管理,并由他们去抓好各分部和兼职安全员,使安全生产落实到人,保证项目的顺利实施。

1、开工前进行安全生产教育，强调按程序施工，按规范操作，严格执行国家、部门生产条例，进行文明施工。

2、施工中加强安全生产检查，对事故隐患立即整改，对相关性责任人进行离岗培训。

3、做好安全生产防护，配齐安全生产设施及防护装备，不配戴安全防护装备者，严禁进入施工现场。

4、做好安全生产警戒，根据实际工况，设置警戒线，确定警戒联络方式，派专人进行警戒值班。

5、根据实际工况，制定安全生产措施，所有施工人员及进入现场的一切相关人员，必须严格执行安全产措施。

6、有电源的现场应安装总闸刀，选用合格的保险丝，全部电器设备均应有可靠的接地装置。

7、上班人员必须佩戴安全帽，不得酒后上班，上塔人员必须按要求系好安全带。

8、现场内不准采用明火照明或烘烤油料、预热机体等。

9、现场内不准堆放易燃物资，备用油料必须集中存放，离现场5m以外。 10、吊下钢轨作业施工中严格遵守吊车操作安全规程。 11、电源线应按要求架设，绝缘破损部位应随时包扎好。 12、现场和住地应配3－4个灭火器和不少于0.5m3的消防砂。

13、以上各项要求纳入作为机台奖罚办法的条件之一。

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9 环保措施

1、编制环境保护体系，成立环境保护小组，以项目经理为组长，项目总工为副组长，施工负责人、技术员、质检员等组员的组织机构。2、钢轨桩施工废弃物主要是粉尘，在钻机上安装捕尘装置，有效地减少污染。

3、在搅拌场地附近设置废料存放池、污水沉淀池，将搅拌机械清洗用水沉淀后排出。

4、做好生态保护，合理安排施工用地，尽最大可能保护天然植被，在不可避免时拆除后及时恢复。

5、加强环境监测与事故预防，避免污染事故发生。

10 资源节约

本段（K89+710-K89+796）路堤挡墙位于山腰上，紧邻村庄，坡体为堆积物，较松散且地势险要侠窄。该桩还需嵌入岩层3m，使用普通的冲击钻占地面积大，机械笨重不易搬运，泥浆污染，噪音大等不利因素。使用钢轨桩施工容易搬运，一次搬运可成形多孔，钻进清孔是普通钻机的6倍。

11 效益分析

本段共使用146根25m长钢轨桩，比计划缩短2个月，电费节约14.5万，人工费节约11万，累计节约25.5万。

12 工程实例

钢轨桩工法在湖北省十（十堰）至房（房县）高速公路第三合同段K89+710-K89+796段路堤挡墙基础处理中得到应用。工程从2010年11月15日开工，到2010年12月底全部结束。工法解决了路堤挡土墙基础施工过程中地基承载力不足的问题，取得了良好的效果和经济利益。

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