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桩板墙施工工艺教材
铁路高路堤边坡桩板墙施工工法
一前言
某些区段山高坡陡施工区域位于既有贵昆线路基边坡上。
贵昆线客、货运输均非常繁忙，在该处施工如采用挡土墙方案，部分位置挡土墙的砌筑高度将达到20余米；地表覆盖层厚达10.50米，如采用明挖方法对既有铁路的安全将造成极大的影响；如采用桥梁方案通过，则投资费用将成倍增加，且建成后养护维修也将花费很大的人力、物力。
经比选，采用桩板墙方案通过，我们在施工中经过总结，形成本工法。
桩板墙是在锚固桩的基础上，增加支挡体（挡土板），以形成整体连续性的挡护体系来约束填料的一种新型结构。
目前，我国尚无具体的针对桩板墙的设计、施工、验收的规范和标准。
其中桩比照抗滑锚固桩，选用刚性桩作为力学模型，按悬壁梁设计。
锚固段按矩型截面设计，为减小混凝土的圬工量，支挡段采用变截面，从下到上按线性关系缩小。
板为槽型板，按简直梁设计。
本工法于1999年至2000年在内昆铁路桩板墙的施工中推广使用。
二工法特点
１、施工受场地影响小，桩的施工可以不设集中拌合站；挡土板可在预制场预制，亦可就地现场预制；施工受雨季影响小，便于争取工期。
２、桩身混凝土一次性灌注到项，没有施工缝，保证了混凝土的品质。
３、桩孔开挖时，能进一步探明地质情况，进而验证和修改设计。
４、桩板墙适用性强，可广泛地应用于铁路、公路、工业与民用建筑等工程的岩石地段。
５、结构组合新颖，现场造型美观。
６、工艺简单，操作方便，能保证工程质量，且易于掌握推广。
７、挡土板采用现场仰式预制，不搭设固定台座，预制速度快。
三适用范围
１、适用于一般地区岩石地基单、双线Ⅰ级重型铁路及公路、工民建、水利、场道等工程中，不适用于不良地质地段。
２、适用于墙高（即桩的锚固段以上高度）为10～16米。
３、桩的施工适用于滑坡整治。
四施工工艺
１、施工工艺流程（见图1）
合
不
格合
格
注：
当井内有集水时，用抽水机抽排
施工工艺流程图
２、桩的施工
2.1施工准备
2.1.1正式开工前，应进行现场调查，掌握既有线的运营情况、各列列车的通过时间，并取得铁路运营单位的支持。
爆破前一定要向铁路运输部门“请点”，以便封锁线路。
为确保施工人员和财产的安全及桩板墙的施工质量，必须对施工人员进行岗前培训，坚持持证上岗。
2.1.2测量放线、桩孔定位
按照设计要求，用经纬仪准确地定位出桩孔的开挖位置和开挖轮廓，并进行换手复测，确保各桩定位的准确，并校核挡土板的设计安装标高。
桩孔纵向为1.50m和1.75m两种尺寸，横向为2.00m～3.25m，按每0.25m进级，共计6种型号，桩中对中间距为7.00m。
2.1.3防护既有线边坡
桩孔开挖时必然破坏既有线边坡的初始形态和稳定，从而施工前应对既有线边坡及位于既有边坡上的设备（电化立柱、通信、信号电缆等）进行防护。
对覆盖层较厚自稳能力较弱的（如堆集碎石土、块石土、粉砂等）地段采用注浆加固，以防开挖过程中产生流砂，造成塌孔，不能迁改的设备，用抗滑木桩或钢管桩进行加强支撑。
2.1.4安设井口提升设备
为方便出碴依据测量所定的桩孔位置，在桩位处安设提升井架及出碴滑道（槽），提升井架用万能杆件或钢管脚手架拼装；按施工组织设计安设地锚、配置缆风绳，以确保井架不致倾覆和变形。
每孔桩配置一台3.5吨卷扬机作为牵引设备。
2.1.5备齐桩孔开挖各工序所需的机具，以及桩孔排水、通风、照明的设施；桩孔四周挖好截、排水沟，导引地表水流。
2.2桩井开挖
桩井开挖应跳槽间隔进行。
2.2.1桩孔锁口护壁
根据桩身井口段的土质情况，应及时立模锁口，并将锁口标高定为挡土板的实测安装标高。
锁口的深度为2米，锁口混凝土厚度为50cm，每次施工锁口及护壁的高度根据现场土质自稳情况一般为0.60m～2.0m，土质情况越差，每次开挖的高度越小。
锁口顶面要求平整，并略高出原地面，以防地表水流入桩井。
桩井的锁口和护壁分段点应注意避免设在土质变化处。
为保证锁口护壁混凝土的施工质量及桩井的净空尺寸，锁口护壁混凝土的模板应加强支撑，预防变形，支模时应使净空尺寸略大于桩孔设计尺寸1～2厘米。
灌注混凝土前，应消除岩面上的松碎石块，以保证混凝土同围岩结合密贴。
在土石分界位置，应向基岩内打入一排@=20cm～50cm的φ16锚杆，同护壁钢筋连接。
当上节混凝土终凝后方可开挖下一节。
护壁的混凝土一般采用C18级，钢筋采用Ⅰ级钢筋，护壁的竖向钢筋应预制成180°的弯钩，以使施工下一节护壁时能同上一级护壁的钢筋搭接，使各桩孔的护壁混凝土形成一个统一的整体。
护壁混凝土采用梭槽或串筒，进行运输；当护壁深度较深时，亦可使用出碴的提升设备进行运输。
上、下两节护壁之间的空隙，待下节护壁混凝土终凝后，应立即用干硬性砂浆填塞密实。
2.2.2桩身的掘进
桩板墙的桩都要求必须嵌入基岩一定的深度，且对围岩的侧向允许应力和侧向地基系数均有较高的要求，从而桩井的掘进均需进行爆破施工。
通过现场实践，总结出桩孔开挖的各种爆破参数的经济参考值为：
桩孔开挖断面积：
S=5.2m2～8.2m2；
炮孔排距及间距：
a=b=40cm～60cm（桩孔中部设空眼2-3个）；
炮孔深度：
h=1.20m～1.50m；
单位炸药消耗量K如表1所示。
表1桩孔开挖单位炸药消耗量比较表（Kg/m3）
岩石类别
钻孔深度h（m）
1.00
1.20
1.50
2.00
2.50
坚石
1.46
1.58
1.72
2.23
2.92
次坚石
1.32
1.40
1.58
2.06
2.45
注：
坚石的代表为灰岩，次坚石的代表为砂石。
为减小对既有线边坡的震动，爆破网路分别采用段别相差较大的非电毫秒雷管。
2.2.3桩孔出碴
起爆后待烟尘排尽，用通风机吹入新鲜空气、检查护壁是否有被破坏或出现变形、松动等现象，确信没有任何隐患后，方可组织人员开始出碴。
桩孔内采用人工装碴，用井架做为提升设备，土斗提升出井口后，移入滑道（槽）将碴导入弃碴场或运输机械。
2.2.4桩井开挖防护
桩井四周应设置围栏，在无人时应用竹、木板覆盖井口，以防人员跌入孔内。
爆破前用布鲁克网覆盖孔口，以预防爆破产生的飞石危及既有线的安全。
2.2.5桩井排水
桩井内的渗水，采用离心式水泵或多级式水泵向外排水，引入到施工范围以外的排水系统内。
2.2.6桩井内通风
当桩井挖至一定深度后，为排出孔内有害气体保证井底有足够的新鲜空气，井口设置一台轴流式通风机，用胶（软）管向井下送风。
2.3桩身钢筋制作
2.3.1桩身钢筋的孔外预制
部分桩身钢筋笼重达11吨，且主筋的形状又各不一致，从而桩身钢筋笼的加工采用孔外预制，孔内安装成形的方法进行施工。
单根钢筋应提前在预制场预制完成，并以各桩为单位分类别存放，做好标识和防潮工作。
2.3.2桩身钢筋安装前的准备工作
⑴清孔：
用风镐检平孔底，同时检查孔壁是否还有松动的石块，并再次检查桩身的锚固长度是否满足设计要求，同时对护壁混凝土进行凿毛，清扫尽桩底石屑和碎碴。
⑵铺底：
在桩底清扫干净后，浇筑C18铺底混凝土厚5cm以减少井内渗水，待铺底混凝土强度达到75%以上后，开始绑扎钢筋。
⑶搭设脚手架：
脚手架采用钢管脚手架或门形脚手架，搭设时根据预制场的位置及现场地形，在脚手架的某一侧预留一宽约1.0m上下贯通的空隙，用于作业人员运输钢筋和工具，同时用缆风绳对脚手架进行牵引固定以防倾覆。
2.3.3桩身钢筋孔内安装
锚固桩桩身钢筋密而且多，部分桩主筋多达60余根，长近28m，单根重量近150Kg，且种类较多。
安装钢筋时由专人负责指挥安装顺序，首先按要求放入孔内四周部分竖向钢筋，然后安设箍筋，并同竖向钢筋焊牢，以形成钢筋骨架。
箍筋安装至孔口平面后，再下放剩余的竖向钢筋，然后安设上部箍筋及辅助钢筋。
由于竖向钢筋太长，柔度极大，不具备整体刚度，从而在安装过程中，应使用绳索进行牵引，以防钢筋变形或向一侧倾倒，砸坏脚手架。
为方便作业人员下放，绑扎和焊接钢筋，在桩孔内根据需要每隔1.0～2.0米高度，随箍筋的制作搭设一个宽约30厘米的作业平台。
作业平台搭设在箍筋上，平台的前后两侧用短钢筋焊接牢固，卡做搭设平台上的木板，以防滑动。
2.4桩身模板的支立
桩身外露部分均采用厂制钢模。
模板一次性支立到顶，为减小串筒的悬挂高度，在支立模板过程中，视高度情况在桩侧预留2～3个小窗，以方便混凝土的灌注。
为防止模板的变形，在模板背面用钩头螺栓、蝴蝶卡、槽钢组成纵、横向的钢楞，以增强模板的钢度；最后用整体对拉式螺杆对拉。
对拉螺杆外套塑料管，以利螺杆从混凝土中拨出，重复使用。
对拉螺杆、槽钢的类型、尺寸及组合形式均应由计算确定。
2.5桩身混凝土的灌注
2.5.1桩身混凝土灌注前的准备工作
⑴灌注前重新检查各机械的性能，备用发电机和搅拌机保证桩身混凝土一次灌注到顶不留施工缝；
⑵灌注前用高压水清洗钢筋骨架及桩孔的四壁，抽干孔内积水，清除孔内所有杂物；
⑶检查串筒是否悬挂好，其悬挂高度离混凝土浇筑面应不大于1.50m；
⑷检查砂、石料、水泥、水是否准备充足；
⑸搭设混凝土提升设备及滑道。
2.5.2桩身混凝土的灌注
拌合站设在桩井附近，混凝土的施工必须连续进行，中途中断时间不能超过规范要求。
工序安排要紧凑和合理，并控制交接班时间。
混凝土每次的捣固厚度控制在25cm～35cm，不能太厚；入孔混凝土必须进行二次拌合，派专人摊铺。
桩间主筋在部分位置其净距只有75mm，捣固混凝土时以φ50（φ70）振动棒为主，用φ25单相振动棒捣固翼缘板及主筋等钢筋密集位置。
2.6桩身混凝土的养护
根据环境温度的变化，冬天温度低时采用暧棚加热养护，夏天温度高时采用薄膜覆盖浇水养护。
3挡土板及人行道板的预制
挡土板及人行道板均为钢筋混凝土槽形板，挡土板宽度分别为0.5m和1.0m两种，每种宽度分为四种型号。
为了加强挡土板及人行道板两肋的共同作用，挡土板每板设两条横隔板；人行道板每板设三条横隔板，并在距板两端各1/4板长处设直径6cm的吊装圆孔。
3.1预制场的搭建
根据实际情况，搭建适当规模的预制场。
预制场地内要求排水通畅，材料、机具设备堆放合理。
预制台座均用钢筋混凝土灌筑而成，灌注台座混凝土前，台座外露面各转角位置均预埋角钢，台座混凝土用砂轮打磨光滑。
在预制台座的两侧设置条形地锚，预埋钢筋同台座相连，同时在台座下适当位置预埋φ15套管。
3.2挡土板的预制场预制（俯式预制）
俯式预制速度慢，但质量易于控制。
将在加工厂内制作好的钢筋笼按主筋向下，安放在台座上；然后安装四周模板，挡土板两端的模板采用企口的方法同两侧模连接，两侧模下端用对拉螺杆穿过台座下部的预埋套管进行对拉；上部用卡子卡牢。
模板立好后重新检查各处混凝土保护层的设置措施是否符合要求，及吊装孔和吊环的设置是否正确；然后灌注混凝土，并记录好板型、灌注日期及板长等。
3.3挡土板及人行道板的现场预制（仰式预制）
仰式预制，在现场流动进行，速度快，不需搭设固定台座，但施工时质量控制困难。
仰式预制前，加工符合板内槽形形状的钢模，并制作卡于两侧模上的卡子，使槽形钢模的位置符合设计要求。
仰式预制亦可在预制场进行。
预制时槽口向上，底模用木模制作，板两端模及侧模的制作均同俯式预制。
浇筑混凝土时，先浇筑板底混凝土，待槽底混凝土浇筑完后，放入槽形钢模板，然后再浇筑两肋板混凝土。
为保证槽底混凝土不包气、不积水，在抖制混凝土时加入引气剂。
待混凝土初凝后，立即脱掉中间的槽形模板。
3.4挡土板的存放养护
挡土板灌注完后，应进行覆盖养护。
对于俯式预制当混凝土强度达到75%以上时，用自制的钢轨扁担穿过吊环搁置在千斤顶上，各千斤顶均衡用力从台座上脱离挡土板。
挡土板脱离台座后，用吊车移走槽口向下，在存板场内分类存放，进行继续养护；割断吊环，并在挡土板表面标识出预制日期、板型和尺寸以防混淆。
4板的搬运、吊装
按照挡土板上的标识，根据现场需要进行装车搬运，搬运时应保持槽口向下。
挡土板安装前，把最下一块挡土板安装范围内的地基表层浮碴、松散物清除干净并夯实，使达到一定的地基承截力（0.15MPa以上），然后再用M7.5浆砌片石找平凹凸处。
挡土板安装时按照Ⅳ型－Ⅲ型－Ⅱ型－Ⅰ型的顺序，槽口向外进行安装。
不许装错、装反，并使侧面水平，不平处用干硬性水泥砂浆找平。
每格每次安装的挡土板不能多于二块。
挡土板安装至距桩顶2～3块板时应接着吊装人行道板，人行道板与桩采用不少于4处，每处不少于2cm点焊联结，点焊的位置可根据方便施工的原则选取。
人行道板铺设后，预留吊装孔及人行道板与桩间的间隙用M7.5水泥砂浆填塞。
5挡土板后路基的回填
5.1填料：
填料采集前应按铁道部《铁路工程土工试验规程》的要求做好标准击实试验，尽量选取内摩擦角大、水稳性好的透水性材料。
5.2填料的摊铺：
板后路基填料的摊铺应符合《铁道部路基设计规范》（TBJ1-96）以及《铁路路基施工规范》（TBJ202-96）的规定。
5.3距挡土板后2m范围内，大型机械不得进入，填料应个别选取。
采用级配碎石或人工干砌片石进行回填，并用小型机具或人工进行夯实，以改善挡土板同板后内侧填料之间的受力条件。
5.4填料的压实
可选用18～25吨自行式振动压路机作为主要压实机械。
施工前应根据所用机械、填料性质、规定压实密度等，经试验确定摊铺厚度和碾压遍数。
5.4.1挡土板后内侧填料的压实
挡土板后内侧填料的压实，应符合《铁路路基施工规范》（TBJ202-96）的规定。
5.4.2挡土板后边部的压实
采用1.2t手扶式小型压路机或蛙式电动打夯机等小型机械作业，严禁采用大型机械。
在无小型机械时，可采用人工夯实的方法，但不得将夯直接打到挡土板上。
通过现场试验和观察，挡土板后1.5～2.0m范围内采用级配碎石或人工干码片石回填后，18t以下的振动压路机碾压是安全、可靠的。
6防排水及其它附属工程
6.1桩板墙施工现场应做好排水设施，以保证水流顺畅。
墙后填料为非渗水土时，应在墙后原地面至墙顶以下0.5m之间填筑厚度不小于0.3m的砂砾石反滤层，反滤层的设置方法同一般重力式挡土墙。
6.2桩板墙前应清刷成向外不缓于4%的斜坡以利排水，当有水流冲刷（如涵渠出口、冲沟等）时应固化地表，以防水流冲刷基底引起挡土板的下沉。
6.3安装栏杆，并与两端路肩式挡土墙顺接。
安装时应保证线性顺适、美观，符合设计要求。
五机具设备
本工法所使用的机具设备见表2，表3
六劳动力组织
1、桩身劳动力组织见表4
2、挡土板预制、吊装劳动力组织见表5
表2单根桩所需主要机具设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
压风机
12~20m3/min
台
1
2
风枪
支
2
3
搅拌机
400L
台
2
4
卷扬机
3~3.5吨
台
2
5
风镐
支
2
6
弯筋机
4.0KW
台
1
7
切筋机
2.6KW
台
1
8
潜水泵
多级
台
1
9
发电机
20KW
台
1
10
刚模板
组合式
吨
1.6
11
提升井架
自制
台
1
12
振动棒
φ50（φ25）
台
2
（1）
13
料斗
自制
个
2
14
脚手架
φ38
吨
12
15
通风机
5.5KW
台
1
16
木材
松木
M3
0.8
17
电焊机
40KVA
台
2
18
刨木机
2.5KW
台
1
表3挡土板预制、吊装所需主要机具设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
1
拌合机
200L
台
1
2
弯筋机
2.8KW
台
1
3
切筋机
2.6KW
台
1
4
千斤顶
2.5吨
台
4
5
汽车吊
5吨
台
1
6
电焊机
40KVA
台
1
7
振动棒
φ50
台
2
8
发电机
15KW
台
1
9
汽车
10吨
台
1
表4桩身劳动力组织表
序号
工作内容
人数（人）
桩孔开挖
桩身混凝土浇筑
1
指挥协调
1
1
2
桩孔掘进
3
3
桩孔出渣
4
4
立模
2
6
5
混凝土灌筑
2
48/3班
6
钢筋制安
1
5
7
搅拌机司机
1
3/3班
8
卷扬机司机
1
3/3班
9
抽水机司机
1
10
电工
1
3/3班
11
安全员
1
3/3班
12
工班长
1
1
13
测工
1
1
14
试验员
1
1
15
普工
5
6
表5挡土板预制、吊装劳动力组织表
序号
工作内容
人数（人）
预制
吊装
1
混凝土灌筑
5
2
钢筋制安
4
3
搅拌机司机
1
4
吊车司机
1
1
5
电工
1
6
安全员
1
1
7
工班长
1
1
8
测工
1
9
试验员
1
10
普工
4
6
七质量控制
桩板墙的施工过程中在桩孔开挖、桩身混凝土浇筑、挡土板预制、安装及挡土板背后回填等方面均成立了TQC小组，实行全面质量管理，其质量应符合以下规范规定：
⑴《铁路路基设计规范》TBJ1-96
⑵《铁路路基施工规范》TB202-96
⑶《铁路路基工程质量检验评定标准》TB10414-98
⑷《铁路混凝土与砌体工程施工及验收规范》TB10210-97
1、桩孔检测项目及允许误差见表6
表6桩孔检测项目及允许误差
序号
检测项目
允许偏差
1
中心位置（以路基中线为基线）
纵向±100mm；横向+100mm，-50mm
2
孔底高程
±50mm
3
桩孔净空尺寸
-50mm
4
壁面垂直度
H≤5m，50mm；H>5m1%H但不得大于250mm
5
桩顶中心位移（以路基中线为基线）
纵向±100mm；横向+100mm，-50mm
6
桩顶高程
±50mm
7
桩身断面尺寸
±50mm
8
预埋件中心位置
3mm
注：
H为护壁高度（M）
2、挡土板预制允许误差见表7
表7挡土板预制允许误差
序号
检测项目
允许偏差（mm）
1
挡土板长度
+10，-5
2
挡土板宽度
+3，-5
3
挡土板高度
+5，-3
4
挡土板厚度
+4，-2
5
挡土板侧向弯曲
L/1000
6
板对角线差
10
7
外露面平整度
5
8
预埋件中心位置
3
注：
L为预制挡土板的长度（mm）
3、附属设施允许误差见表8
表8附属设施允许误差
序号
检测项目
允许偏差（mm）
1
安装构件的断面尺寸
±5%设计尺寸
2
安装尺寸
±20mm
3
栏杆立柱垂直度
0.5%柱高
4
检查梯宽度
±50mm
5
检查梯尺寸
±30mm
八安全措施
除应遵守国家颁发的《建筑安装工程技术规程》、国务院、劳动部、国家建委、铁道部颁发的有关施工安全制度及规定外，应特别注意：
1桩孔开挖前一定要与运营部门取得联系，调查清既有线列车的运营情况，爆破一定要在点内作业，派专人监控既有线边坡的稳定及既有构筑物和设备的安全，遇不良情况要及时向运输部门汇报，采取措施进行处理。
2挡土板安装时，摆放吊车的临时台座必须牢固，操作人员必须系安全带禁止双层作业。
3对机械操作人员必须进行岗前培训，考试合格后方可上岗操作。
4所有电器均必须有接地装置，防止漏电；桩孔内照明必须使用安全电压。
5挡土板的安装必须随填土循环进行，每次安装的挡土板高度不能超过一米。
6各牵引设备的钢丝绳以及缆风绳必须经检算后方可选用，并随时检查其磨耗是否符合要求。
九效益分析
1节约成本在高陡边坡岩石地段设计桩板墙以取代放坡填筑可以大量节约投资。
我局五处承担施工的马嘎车站三段桩板墙：
如采用放坡填土方案，将多借用土石18万立方米，多占用土地近35亩，拆迁构筑物1500余平方米，而采用桩板墙方案，圬工总量仅为4900立方米。
2工程质量好六盘水枢纽内昆引入线所修筑的四段桩板墙，在本工法的指导下，单位工程合格率100%，优良率83.6%。
外观墙面平顺、对缝整体，多次受到建设单位、监理单位的好评。
3适应性强施工干忧小，能形成流水作业，节约周转材料；挡土板采用现场预制，侧翻脱模技术，既节约了成本，又能争取工期。
4结构安全可靠不会危及邻近建筑物的安全，运营隐患少，养护维修费用低。
十工程实例
六盘水枢纽内昆引入线马嘎至葡萄箐区间增建Ⅱ线工程，共计有4段桩板墙，位于既有线左侧，同既有路基净宽度为13.50米，分别为K253+683～+760、K253+823～+900、K254+020～+125及K255+140～+196，共计49根桩，累计桩长1215.5延长米，最长达26米，最短16米。
锚固段最大长度10米，最大开挖深度达19.80米，自由段最大长度16米。
挡土板按长度分为5.10米、4.975米和4.85米三种，共计1132块。
该四段桩板墙均地处既有线边坡，高而陡，坡高35～60余米，既有坡度为1:
0.6～1:
1.05。
施工区内部分基岩出露，大部分位置表层均为既有线弃碴，约0～12.5米的松散堆集体；下伏0.20～1.30米的粘土；基岩为灰岩、白云岩夹灰岩及部分砂岩。
侧向允许压应力RH＞3000KPa（灰岩）及RH＞2500KPa（砂岩）。
该工程从1998年10月开工，2000年五月竣工，历时19个月。
开挖土石4100立方米、浇筑混凝土4895立方米、制安钢筋482吨、预制安装挡土板1132块、土石方填筑25500立方米。
在本工法的指导下，由于措施得力，加上施工组织严密，确保了工程质量；并比成本预算节约材料费21.23万元，节约人工费8.63万元，节约成本5.3%。
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