邻近营业线构造破碎带桩基施工技术总结
徐向东
摘要：本文通过结合永安南跨鹰厦线大桥空间刚构桩基施工经验和体会，探讨了临近营业线桩基施工穿过构造破碎带复杂地质情况的成孔技术。
关键字：灌注桩 临近营业线 构造破碎带 处理办法
1. 工程概况
永安南跨鹰厦线大桥，桥长354.667m ，孔跨布置采用：3-32m 简支T 梁+1-75.516m空间刚构+1-24m+4-32m简支T 梁，其中，3#、4#桥台之间为1-75.516m 空间刚构跨越既有鹰厦铁路，其中3#台、4#台及空间刚构桩基施工为临近营业线施工，1-75.516m 空间刚构为上跨营业线施工。3#台桩基长为50米，3-4#桩基与铁路外侧钢轨边的距离为8.7米。4#墩桩基长为17米，4-3#桩基与铁路外侧钢轨边的距离为9米，距接触网杆6.4米，与既有营业线距离较近，施工难度尤其是安全风险较大。
空间刚构桩基设计为钻孔灌注桩，直径为1.25m ，共计63根（最长桩长52.5m ，最短桩为18m ），均为柱桩。空间刚构节段1因桩基础处于构造破碎带上，破碎带深达20多米，地层复杂，导致空间刚构节段1深桩基础（42m ～52.5m ）均钻进困难，坍孔严重，难以成孔。
2. 工程地质条件
2.1地质岩性
表层：粉质黏土，褐黄色~灰褐色，软塑~硬塑，成分以黏为主，粉粒次之，含约10%砾石，表层0.3m 多为耕植土，层厚0.6m~2.5m，普遍分布于谷地表层。
下伏基岩：
凝灰质砂砾岩，棕红色~深灰色，全~微风化，全风化层厚约1.90~11.60m，岩芯呈砂土状，强风化层厚约2.5~17m，砾状结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯破碎，其下为微风化，岩芯完整，全桥普遍分布。
钙质砂岩：浅灰色，强~微风化，强风化层6.5m ，砂质结构，节理裂隙发育，岩芯块状~短柱状。
构造破碎带：灰褐色、浅灰色，具碎裂结构，裂隙较发育，岩体破碎，受构造影响明显。
2.2构造
空间刚构节段1发育一组断层，凝灰质砂砾岩与钙质砂岩以断层形式接触，该构造破碎带厚度为12.5m~27.5m。
该构造破碎带，岩石破碎，岩质软硬不均，含方解石，构造挤压明显，节理、劈理、裂隙发育，岩样多为断层泥、断层角砾及碎裂岩等组成。其中全~强风化层为灰黄色~灰褐色，岩石破碎，且可见光滑面擦痕，断层含泥量较多，矿物成分复杂，节理裂隙发育，岩样成片状、角砾—碎石状，岩质软硬不均，破碎岩石及软微断层泥混合出现，破碎岩石易碎裂呈鳞片状，散粒状，厚度为2~5.8m。微风化层为灰褐色，有少量风化裂隙发育，岩芯以块~短柱为主，锤击声脆，岩质坚硬，需金刚石钻进，厚度大于4.6m 。
3. 施工中出现的问题
在大构造破碎带上的深桩基础的钻孔施工，在以前施工中几乎没遇到过，没有现成的经验可借鉴，故开始钻孔时沿用以前的桩基础施工经验，根据审批的施工方案，桩基采用成孔速度较快的XR280D 、XR360D 旋挖钻干式成孔，由于对于破碎带地质认识不足，施工过程中出现以下问题：
3.1在穿过全~强风化破碎带层的钻进过程中，由于裂隙发育，地下水活跃，风化程度较高的角砾—碎石风化层中含大量亲水性物质矿物，具有遇水轻微膨胀，易脱落等特点，孔
壁易出现较严重的坍孔现象，桩基局部垮方成大肚形，导致覆盖层松动，而大面积坍坍，提钻如不及时，易引起埋钻事故。空间刚构节段1大里程侧Z1-4桩基坍孔严重，灌注时混凝土方量超出设计混凝土量多达65m2。
3.2在穿过破碎带微风化层的钻进过程中，岩层硬度较高，钻进过程中易引起钻机卡钻、跳钻、钻头脱落、钻杆扭脱、钻机摆动等现象，进尺困难。空间刚构节段1大里程侧Z1-5桩基钻至破碎带微风化层时，岩层硬度高，钻进困难，跳钻、钻机摆动剧烈，对机械设备的损毁较大，多次出现钻头开裂及钻杆扭裂等现象，损失严重。
3.3穿过破碎带的钻进过程中，因桩基础处在大构造破碎带上，岩石节理极其发育，岩石极其破碎，且软硬不均，导致出现钻头飘移而引起斜孔的现象。空间刚构节段1大里程侧Z1-3桩基在钻进通过破碎带时出现斜孔现象。
3.4在桩基施工中的初期阶段，由于地质条件过于复杂，地质资料描述不够准确，导致终孔判断失误，使桩基施工质量受到严重影响。0#台~空间刚构节段1的部分桩基均按设计标高成孔灌注后，经补勘发现桩基底部处在破碎带的微风化夹层中，厚度仅为1~2m，下部为溶洞或破碎带，桩基承载力不能达到设计要求。桩底为极破碎的灰岩及泥灰岩，间或夹有泥炭层。与地质资料严重不符，使桩基终孔难以判定。
4. 构造破碎带、岩溶地区桩基成孔难点
4.1极破碎岩层
因岩层极为破碎，裂隙十分发育，断层含泥量较多，矿物成分复杂，节理裂隙发育，岩样一般成片状、角砾-碎石状，易碎裂呈鳞片状，散粒状，导致钻孔时发生严重漏浆和大面积坍塌等事故。
4.2倾斜、软硬不均岩层
因岩层倾斜角度大，软硬不均，钻进时若进尺速度过快，钻头较轻，均可能导致成孔后的倾斜度超过规范要求，或偏锤无法钻进或卡钻等情况。
4.3破碎带中微风化岩层
中~微风化岩层硬度较高，岩层较厚，钻进困难，进尺较少。对机械设备的损毁较大，施工困难。
5. 邻近营业线施工难点
桩基成孔过程中会对邻近营业线产生一定的影响，并且稍有不慎将会威胁到铁路行车及人员的安全。
具体表现为机械车辆（如挖机、旋挖钻）侵线，刮碰列车；未明确施工范围内地下管线的具体位置，挖断电缆、刮碰接触网；邻近营业线路基水平位移变化和路基沉降变化的影响；桩基施工中出现塌孔现象影响既有线安全。
6. 既有线施工安全管理措施
6.1既有线施工安全“卡死”技术保证措施
（1）没有经建设单位或上级主管部门审查签认的施工组织设计或施工方案，没有制定安全技术措施，没有与工务、工电、电务签订好施工安全协议的项目不准开工。
（2）没有书面的技术交底，对施工现场的地下电缆、水管、光缆、通信信号等隐蔽设施，没有查明并采取保护措施不准动工。
（3）在既有线作业，与行车安全有直接影响的防护员、驻站联络员、施工员等，没有经过培训、考试并取得合格证者不准上岗。
（4）机动车辆和施工机械靠近既有线施工，没有埋好标志鲜明的安全防护限界桩，不得进场作业。
6.2既有线变形监测及安全防护
在鹰厦线（桥梁施工范围前后各30m ）既有线路路肩及接触网线杆基础上设置沉降、位
置观测点，施工期间及施工完毕后两周内对营业线线路进行全过程测量观测，观测频率为每天不少于2次，在基坑成型初期、雨后、抽排水量较大时应加大观测频次，密切监控沉降量和位移变化。一旦发现异常沉降和变形立即停止施工，同时向经理部和设备管理部门现场监管人员汇报。
（1）路肩及接触网线杆基础上设置的沉降、位置观测桩，观测桩应埋深1m 以上，间隔不大于20米。
（2）当路基及接触网立柱变形量大于2mm/天，或累计变化量大于10mm 时，必须停止施工，并同时报告车站行车室。立即与工务部门联系，对线路轨面进行检查，根据检查结果采取相应措施。
6.3既有线施工技术控制要点
（1）认真核对设计图纸中提供的地质资料，对特殊的地质条件要提前掌握，提前与设计沟通，慎重制定施工方法，防止一切可能发生的事故。
（2）对既有铁路进行安全隔离防护（防护高度2m ，防护位置在接触网杆外侧不小于2m 处），采用钢筋混凝土基础+钢管、竹胶板的隔离形式。在没有对行车安全造成不利影响的情况下进行桩基施工，桩基施工时跳桩施工（间隔两根桩）。
（3）开钻前，场地要用25T 的压路机压实，保证钻机钻进过程中的稳定，钻机下履带铺设2cm 钢板，增加钻机的稳定性。同时用两根φ18.5的钢丝绳作缆风索锚固在附近已经浇注的桩基上。作业时始终保持位于远离既有线方向侧，机车通过时严禁作业。旋挖钻机钻进过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s。当钻至特殊土层时，其升降速度应更加缓慢，防止造成孔壁颈缩、坍塌现象。
（4）为防止钻孔桩施工对既有线路基稳定性的影响，护筒的埋设深度不小于4米。为避免钢筋笼吊装时侵线，钢筋笼的加工长度为6米，吊装时用两根绳子控制钢筋笼的摆动，6级风以上严禁施工。
（5）旋挖钻钻孔过程中，若构造破碎带中软微夹层较短时，继续采用旋挖钻配合旋挖钻聚合物泥浆进行护壁，并增加扫孔次数，减压慢速钻进，可以保证成孔质量，空间刚构大里程侧Z1-5桩基软微夹层有2.5m ，采用旋挖钻钻进，旋挖钻聚合物泥浆护壁的方式钻进，4天成孔，保证桩基质量的同时节约了工期。
（6）构造破碎带深桩基钻孔时，由于地层破碎，松散，裂隙发育，地下水活跃，软微夹层较长，很容易引起坍孔现象，Z1-3桩基使用280旋挖钻钻进困难，坍孔严重，未能成孔，由于为临近营业线桩基施工，为保证铁路运营安全，先期回填C25混凝土，填充塌腔，支撑孔壁，待混凝土强度达到50%以上时，改用护壁效果较好的冲击钻进行冲孔，并在破碎岩层冲孔全过程中，均采用膨润土拌制优质泥浆护壁，严格控制泥浆指标，防止坍孔，最终成功成孔灌注。
（7）钻机钻孔过程中遇到破碎带中~微风化层时，由于岩层硬度较高，现场采用旋挖钻双底捞砂钻头和牙轮筒钻相结合的工艺，并配合高强度合金钢锥形截齿，Y1b-5桩基设计桩长，入岩15米，采用此工艺顺利成孔，成孔速度较快，保证了工期，但对机械设备的损毁较大，合金钢截齿耗用量较大。
在施工过程中通过严格落实施工方案，狠抓过程控制，牢记“营业线安全无小事”的原则，最终顺利的完成了邻近营业线桩基的施工，为以后的施工过程中降低邻近营业线的安全风险积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]王昕宇. 桩基工程施工特点及具体施工工艺的若干思考[J].价值工程，2010年12期.
[2]舒跃飞. 桥梁工程基础钻孔灌注桩的施工技术分析[J].经营管理者，2013（26）.
[3]铁运〔2012〕280号, 《铁路营业线施工安全管理办法》.
[4]TZ203-2008,《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》.
邻近营业线构造破碎带桩基施工技术总结
徐向东
摘要：本文通过结合永安南跨鹰厦线大桥空间刚构桩基施工经验和体会，探讨了临近营业线桩基施工穿过构造破碎带复杂地质情况的成孔技术。
关键字：灌注桩 临近营业线 构造破碎带 处理办法
1. 工程概况
永安南跨鹰厦线大桥，桥长354.667m ，孔跨布置采用：3-32m 简支T 梁+1-75.516m空间刚构+1-24m+4-32m简支T 梁，其中，3#、4#桥台之间为1-75.516m 空间刚构跨越既有鹰厦铁路，其中3#台、4#台及空间刚构桩基施工为临近营业线施工，1-75.516m 空间刚构为上跨营业线施工。3#台桩基长为50米，3-4#桩基与铁路外侧钢轨边的距离为8.7米。4#墩桩基长为17米，4-3#桩基与铁路外侧钢轨边的距离为9米，距接触网杆6.4米，与既有营业线距离较近，施工难度尤其是安全风险较大。
空间刚构桩基设计为钻孔灌注桩，直径为1.25m ，共计63根（最长桩长52.5m ，最短桩为18m ），均为柱桩。空间刚构节段1因桩基础处于构造破碎带上，破碎带深达20多米，地层复杂，导致空间刚构节段1深桩基础（42m ～52.5m ）均钻进困难，坍孔严重，难以成孔。
2. 工程地质条件
2.1地质岩性
表层：粉质黏土，褐黄色~灰褐色，软塑~硬塑，成分以黏为主，粉粒次之，含约10%砾石，表层0.3m 多为耕植土，层厚0.6m~2.5m，普遍分布于谷地表层。
下伏基岩：
凝灰质砂砾岩，棕红色~深灰色，全~微风化，全风化层厚约1.90~11.60m，岩芯呈砂土状，强风化层厚约2.5~17m，砾状结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯破碎，其下为微风化，岩芯完整，全桥普遍分布。
钙质砂岩：浅灰色，强~微风化，强风化层6.5m ，砂质结构，节理裂隙发育，岩芯块状~短柱状。
构造破碎带：灰褐色、浅灰色，具碎裂结构，裂隙较发育，岩体破碎，受构造影响明显。
2.2构造
空间刚构节段1发育一组断层，凝灰质砂砾岩与钙质砂岩以断层形式接触，该构造破碎带厚度为12.5m~27.5m。
该构造破碎带，岩石破碎，岩质软硬不均，含方解石，构造挤压明显，节理、劈理、裂隙发育，岩样多为断层泥、断层角砾及碎裂岩等组成。其中全~强风化层为灰黄色~灰褐色，岩石破碎，且可见光滑面擦痕，断层含泥量较多，矿物成分复杂，节理裂隙发育，岩样成片状、角砾—碎石状，岩质软硬不均，破碎岩石及软微断层泥混合出现，破碎岩石易碎裂呈鳞片状，散粒状，厚度为2~5.8m。微风化层为灰褐色，有少量风化裂隙发育，岩芯以块~短柱为主，锤击声脆，岩质坚硬，需金刚石钻进，厚度大于4.6m 。
3. 施工中出现的问题
在大构造破碎带上的深桩基础的钻孔施工，在以前施工中几乎没遇到过，没有现成的经验可借鉴，故开始钻孔时沿用以前的桩基础施工经验，根据审批的施工方案，桩基采用成孔速度较快的XR280D 、XR360D 旋挖钻干式成孔，由于对于破碎带地质认识不足，施工过程中出现以下问题：
3.1在穿过全~强风化破碎带层的钻进过程中，由于裂隙发育，地下水活跃，风化程度较高的角砾—碎石风化层中含大量亲水性物质矿物，具有遇水轻微膨胀，易脱落等特点，孔
壁易出现较严重的坍孔现象，桩基局部垮方成大肚形，导致覆盖层松动，而大面积坍坍，提钻如不及时，易引起埋钻事故。空间刚构节段1大里程侧Z1-4桩基坍孔严重，灌注时混凝土方量超出设计混凝土量多达65m2。
3.2在穿过破碎带微风化层的钻进过程中，岩层硬度较高，钻进过程中易引起钻机卡钻、跳钻、钻头脱落、钻杆扭脱、钻机摆动等现象，进尺困难。空间刚构节段1大里程侧Z1-5桩基钻至破碎带微风化层时，岩层硬度高，钻进困难，跳钻、钻机摆动剧烈，对机械设备的损毁较大，多次出现钻头开裂及钻杆扭裂等现象，损失严重。
3.3穿过破碎带的钻进过程中，因桩基础处在大构造破碎带上，岩石节理极其发育，岩石极其破碎，且软硬不均，导致出现钻头飘移而引起斜孔的现象。空间刚构节段1大里程侧Z1-3桩基在钻进通过破碎带时出现斜孔现象。
3.4在桩基施工中的初期阶段，由于地质条件过于复杂，地质资料描述不够准确，导致终孔判断失误，使桩基施工质量受到严重影响。0#台~空间刚构节段1的部分桩基均按设计标高成孔灌注后，经补勘发现桩基底部处在破碎带的微风化夹层中，厚度仅为1~2m，下部为溶洞或破碎带，桩基承载力不能达到设计要求。桩底为极破碎的灰岩及泥灰岩，间或夹有泥炭层。与地质资料严重不符，使桩基终孔难以判定。
4. 构造破碎带、岩溶地区桩基成孔难点
4.1极破碎岩层
因岩层极为破碎，裂隙十分发育，断层含泥量较多，矿物成分复杂，节理裂隙发育，岩样一般成片状、角砾-碎石状，易碎裂呈鳞片状，散粒状，导致钻孔时发生严重漏浆和大面积坍塌等事故。
4.2倾斜、软硬不均岩层
因岩层倾斜角度大，软硬不均，钻进时若进尺速度过快，钻头较轻，均可能导致成孔后的倾斜度超过规范要求，或偏锤无法钻进或卡钻等情况。
4.3破碎带中微风化岩层
中~微风化岩层硬度较高，岩层较厚，钻进困难，进尺较少。对机械设备的损毁较大，施工困难。
5. 邻近营业线施工难点
桩基成孔过程中会对邻近营业线产生一定的影响，并且稍有不慎将会威胁到铁路行车及人员的安全。
具体表现为机械车辆（如挖机、旋挖钻）侵线，刮碰列车；未明确施工范围内地下管线的具体位置，挖断电缆、刮碰接触网；邻近营业线路基水平位移变化和路基沉降变化的影响；桩基施工中出现塌孔现象影响既有线安全。
6. 既有线施工安全管理措施
6.1既有线施工安全“卡死”技术保证措施
（1）没有经建设单位或上级主管部门审查签认的施工组织设计或施工方案，没有制定安全技术措施，没有与工务、工电、电务签订好施工安全协议的项目不准开工。
（2）没有书面的技术交底，对施工现场的地下电缆、水管、光缆、通信信号等隐蔽设施，没有查明并采取保护措施不准动工。
（3）在既有线作业，与行车安全有直接影响的防护员、驻站联络员、施工员等，没有经过培训、考试并取得合格证者不准上岗。
（4）机动车辆和施工机械靠近既有线施工，没有埋好标志鲜明的安全防护限界桩，不得进场作业。
6.2既有线变形监测及安全防护
在鹰厦线（桥梁施工范围前后各30m ）既有线路路肩及接触网线杆基础上设置沉降、位
置观测点，施工期间及施工完毕后两周内对营业线线路进行全过程测量观测，观测频率为每天不少于2次，在基坑成型初期、雨后、抽排水量较大时应加大观测频次，密切监控沉降量和位移变化。一旦发现异常沉降和变形立即停止施工，同时向经理部和设备管理部门现场监管人员汇报。
（1）路肩及接触网线杆基础上设置的沉降、位置观测桩，观测桩应埋深1m 以上，间隔不大于20米。
（2）当路基及接触网立柱变形量大于2mm/天，或累计变化量大于10mm 时，必须停止施工，并同时报告车站行车室。立即与工务部门联系，对线路轨面进行检查，根据检查结果采取相应措施。
6.3既有线施工技术控制要点
（1）认真核对设计图纸中提供的地质资料，对特殊的地质条件要提前掌握，提前与设计沟通，慎重制定施工方法，防止一切可能发生的事故。
（2）对既有铁路进行安全隔离防护（防护高度2m ，防护位置在接触网杆外侧不小于2m 处），采用钢筋混凝土基础+钢管、竹胶板的隔离形式。在没有对行车安全造成不利影响的情况下进行桩基施工，桩基施工时跳桩施工（间隔两根桩）。
（3）开钻前，场地要用25T 的压路机压实，保证钻机钻进过程中的稳定，钻机下履带铺设2cm 钢板，增加钻机的稳定性。同时用两根φ18.5的钢丝绳作缆风索锚固在附近已经浇注的桩基上。作业时始终保持位于远离既有线方向侧，机车通过时严禁作业。旋挖钻机钻进过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s。当钻至特殊土层时，其升降速度应更加缓慢，防止造成孔壁颈缩、坍塌现象。
（4）为防止钻孔桩施工对既有线路基稳定性的影响，护筒的埋设深度不小于4米。为避免钢筋笼吊装时侵线，钢筋笼的加工长度为6米，吊装时用两根绳子控制钢筋笼的摆动，6级风以上严禁施工。
（5）旋挖钻钻孔过程中，若构造破碎带中软微夹层较短时，继续采用旋挖钻配合旋挖钻聚合物泥浆进行护壁，并增加扫孔次数，减压慢速钻进，可以保证成孔质量，空间刚构大里程侧Z1-5桩基软微夹层有2.5m ，采用旋挖钻钻进，旋挖钻聚合物泥浆护壁的方式钻进，4天成孔，保证桩基质量的同时节约了工期。
（6）构造破碎带深桩基钻孔时，由于地层破碎，松散，裂隙发育，地下水活跃，软微夹层较长，很容易引起坍孔现象，Z1-3桩基使用280旋挖钻钻进困难，坍孔严重，未能成孔，由于为临近营业线桩基施工，为保证铁路运营安全，先期回填C25混凝土，填充塌腔，支撑孔壁，待混凝土强度达到50%以上时，改用护壁效果较好的冲击钻进行冲孔，并在破碎岩层冲孔全过程中，均采用膨润土拌制优质泥浆护壁，严格控制泥浆指标，防止坍孔，最终成功成孔灌注。
（7）钻机钻孔过程中遇到破碎带中~微风化层时，由于岩层硬度较高，现场采用旋挖钻双底捞砂钻头和牙轮筒钻相结合的工艺，并配合高强度合金钢锥形截齿，Y1b-5桩基设计桩长，入岩15米，采用此工艺顺利成孔，成孔速度较快，保证了工期，但对机械设备的损毁较大，合金钢截齿耗用量较大。
在施工过程中通过严格落实施工方案，狠抓过程控制，牢记“营业线安全无小事”的原则，最终顺利的完成了邻近营业线桩基的施工，为以后的施工过程中降低邻近营业线的安全风险积累了宝贵的经验。
参考文献：
[1]王昕宇. 桩基工程施工特点及具体施工工艺的若干思考[J].价值工程，2010年12期.
[2]舒跃飞. 桥梁工程基础钻孔灌注桩的施工技术分析[J].经营管理者，2013（26）.
[3]铁运〔2012〕280号, 《铁路营业线施工安全管理办法》.
[4]TZ203-2008,《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》.