結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1、 結(jié)構(gòu)組成：板樁結(jié)構(gòu)路基下部的鋼筋混凝土樁基、路基與上部的鋼筋混凝土承載板組成，板樁固接，并與路基土共同組成一個承載結(jié)構(gòu)。它充分利用樁-板-土三者的共同作用來滿足無砟軌道的穩(wěn)定與變性要求。

2、 工作原理：

（1） 承載板承受軌道及列車荷載并傳遞至樁基，通過樁基傳遞給地基；

（2） 路基填土對樁-板結(jié)構(gòu)的約束作用，使板樁結(jié)構(gòu)路基具有較大的橫向和縱向剛度。1

分類1、 按樁基與承載板的連接方式分：獨立墩式、托梁式及復(fù)合式

（1）獨立墩式：樁基與承載板直接相連；

（2）托梁式：首先通過托梁橫向連接樁基，其上再與承載板相連；

（3）復(fù)合式：獨立墩式與托梁式的組合結(jié)構(gòu)，中跨采用獨立墩式，邊跨采用托梁式；

2、 按承載板與軌道板的連接方式分：上承式、埋入式

（1） 上承式：將軌道板直接鋪設(shè)在板樁結(jié)構(gòu)上面，處理方式與橋梁類似，承受了較大的溫度荷載，不利于做成較長的連接結(jié)構(gòu)；

（2） 埋入式：與上承式的不同之處有二。一是其承載板和軌道板之間還有級配碎石緩沖層和混凝土支撐層，二是其一聯(lián)的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于上承式。1

優(yōu)點和適用范圍1、 突出優(yōu)點：

（1） 結(jié)構(gòu)簡單、受力明確；

（2） 具有較高的縱向、橫向和豎向剛度，縱橫向穩(wěn)定性好，豎向變形??；

（3） 施工簡便；

（4） 與橋梁方案相比，工程造價低。

2、 適用范圍：

板樁結(jié)構(gòu)路基主要適用于新建客運專線無砟軌道鐵路中的工程地質(zhì)條件復(fù)雜的低路堤和路塹地段，以及兩橋（隧）之間短路基、道岔區(qū)路基等特殊地段軟弱地基加固，同時可以用于已建路堤的補強加固。2

破壞原因美國阿拉斯加四季公寓的倒塌，往往被認(rèn)為是板樁-抗震墻性能不好的一個例證。但從林同炎事務(wù)所的分析報告來看，該工程的設(shè)計按100%地震力由核心筒來承擔(dān)，在承載力方面也是足夠的，只因施工單位在鋼筋接頭上未按規(guī)定施工，才造成嚴(yán)重破壞。

阿爾及利亞的倒塌事故，是由于該工程為純板樁結(jié)構(gòu)（樓板為雙向密勒，無梁），層高較高，跨度也較大。此種結(jié)構(gòu)不能抵抗地震是不足為奇的，也不提倡此類結(jié)構(gòu)。

1985年墨西哥地震，板樁結(jié)構(gòu)遭受破壞，主要由于板樁節(jié)點抗沖切能力不足，如果按我國新的抗震規(guī)范的要求去設(shè)計，再在沖切方法上作改進(jìn)，并加強抗震墻的構(gòu)造，這類破壞是可以避免的。 綜上所述，

所以，板樁結(jié)構(gòu)的破壞主要是：

①未布置一定數(shù)量的抗震墻，因而地震作用全由板樁框架承受。由于未布置抗震墻，此種結(jié)構(gòu)的節(jié)點剛度又相對較弱，因此側(cè)向位移常較大。由于它延性差，抗彎和變形能力很弱，再加上P-⊿效應(yīng)，在強震時造成嚴(yán)重破壞甚至倒塌是很可能的。

② 板樁節(jié)點處，樓板抗沖切能力差。在柱子周邊板內(nèi)，未設(shè)置抗沖切的鋼筋，或設(shè)置得不恰當(dāng)，節(jié)點處不平衡彎矩對樓板造成的附加剪應(yīng)力未適當(dāng)考慮，柱周邊板的厚度不夠，使抗剪箍筋不易充分發(fā)揮作用，或柱子縱筋在節(jié)點處滑移。

由于這些原因，在強震時使墻板產(chǎn)生沖切破壞，隨之樓板墜落，造成巨大損失。2

作業(yè)準(zhǔn)備1、內(nèi)業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備

在開工前組織技術(shù)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)、閱讀熟悉規(guī)范施工圖紙及技術(shù)規(guī)范。制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案。對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，對參加施工人員進(jìn)行上崗前技術(shù)培訓(xùn)，考核合格后持證上崗。

2、外業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備

施工作業(yè)層中所涉及的各種外部技術(shù)數(shù)據(jù)收集。修建生活房屋，配齊生活、辦公設(shè)施，滿足主要管理、技術(shù)人員進(jìn)場生活、辦公需要。1

板樁施工1、總體施工順序：

填土至承臺板墊層底設(shè)計高程處→樁孔定位→埋設(shè)護筒→鉆孔→檢孔及清孔→下鋼筋籠→灌注混凝土樁→開挖托梁基坑→鑿除樁頭至樁頂設(shè)計高程→樁質(zhì)量檢測合格后→澆注托梁混凝土墊層、立模澆注托梁→澆注承臺板底墊層、立模澆注鋼筋混凝土承臺板→板兩側(cè)回填級配碎石摻5%水泥壓實。

2、灌注樁施工：

鉆孔灌注樁樁徑為1.0m，樁長32m～42.5m。樁頂伸入托梁0.1m。要求樁打入弱風(fēng)化泥巖不小于2m。樁身主筋與加勁箍筋務(wù)必焊牢，主筋與箍筋連接處宜點焊，若主筋較多時，可交錯點焊和綁扎。

為了固定樁位、保護孔口不致坍塌、隔離地面水以及保證孔內(nèi)泥漿面高出施工水位，鉆孔時應(yīng)根據(jù)實際情況選用鋼護筒對孔口段進(jìn)行防護。鉆孔時起落鉆頭速度宜均勻，不得過猛或驟然變速，以免碰撞孔壁或套筒，孔內(nèi)出土不得堆積在鉆孔周圍，應(yīng)及時運至設(shè)計指定的棄碴場。施工樁時，混凝土應(yīng)澆注至樁頂設(shè)計高程以上0.5m，并保證在鑿除樁頂浮漿后樁頂標(biāo)高和樁身質(zhì)量滿足設(shè)計要求。鋼筋混凝土樁施工完成且混凝土強度達(dá)到80%以上時，應(yīng)對樁頭進(jìn)行鑿除，距樁頂面20cm范圍內(nèi)的樁頭應(yīng)采用人工鑿除，確保樁頭質(zhì)量：樁頂設(shè)計高程以及樁頂以上露出鋼筋長度應(yīng)滿足設(shè)計要求?；炷凉嘧?yīng)連續(xù)灌注，中途不得停頓。

灌注樁質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工的全過程，施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照施工工藝對每根樁進(jìn)行質(zhì)量評定。檢查重點是：水泥用量、樁長、鋼筋用量、注漿處理方法等。2

3、 埋設(shè)護筒

施工前，根據(jù)控制網(wǎng)用坐標(biāo)放樣法精確測放樁位并做好放樁記錄。 根據(jù)放出的樁位中心點，過樁位中心點拉正交十字線在護筒外80-100cm處設(shè)臵控制樁，然后在樁位處挖比護筒外徑大20cm的圓坑，深度1.7m，在坑底填筑20cm的粘土，夯實。把護筒采用鋼絲繩吊放進(jìn)坑內(nèi)，在護筒上找出護筒的圓心（可采用拉正交十字線法），然后通過控制樁放樣，把樁位中心找出，移動護筒使護筒的圓心與樁位中心重合，平面允許誤差為20㎜，同時用水平尺（或吊線錘）校驗護筒豎直度，垂直線傾斜不大于0.5%，方可在護筒周圍回填最佳含水量的粘土，分層夯實，夯填時要防止護筒偏斜。護筒連接處要求筒內(nèi)無突出物，應(yīng)耐拉、壓、不漏水。

4、安裝鉆機

根據(jù)工程的地質(zhì)情況，選用沖擊鉆機。鉆機底座下鋪設(shè)枕木、方木和木板，鉆機安裝就位后，底座必須平整穩(wěn)固，在鉆進(jìn)和運行過程中不產(chǎn)生位移和沉陷，鉆頭中心與鋼護筒頂面中心對位偏差不大于2cm。

5、 制漿土的選擇和要求

為了保證泥漿有良好的性能和技術(shù)指標(biāo)，能有效護壁和懸浮攜帶鉆渣，選擇制漿粘土一般選塑性指數(shù)大于25，小于0.05mm的粘粒含量大于50%的粘土。肉眼目測，具有下列特征的粘土均可采用：

自然風(fēng)干后，用手不易掰開捏碎。 干土破碎時，斷面有堅硬的尖銳棱角。 用刀切開時，切面光滑，顏色較深。

水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后容易搓成直徑小于1mm的細(xì)長泥條，用手指揉捻，感覺砂粒不多。

6、 鉆孔

開鉆時，先向孔內(nèi)加入泥漿和粘土，以小沖程穩(wěn)而準(zhǔn)地造漿和開孔，使初始成孔堅實、豎直、圓順，起導(dǎo)向作用，鉆進(jìn)深度超過鉆頭長度0.5米以后，方可進(jìn)行正常沖擊。鉆進(jìn)過程中，根據(jù)不同的地質(zhì)情況采取不同的鉆進(jìn)速度并及時排渣，并及時往孔內(nèi)注入泥漿，泥漿粘度控制在19～28S以內(nèi)，泥漿相對密度控制在1.2～1.45以內(nèi)。在鉆進(jìn)過程中遇到孤石或探頭石時，投入片石夾粘土，再繼續(xù)鉆進(jìn)，防止樁孔彎曲和傾斜。

鉆孔作業(yè)按兩班制連續(xù)進(jìn)行，及時填寫鉆孔施工記錄，交接班時，交待鉆進(jìn)情況及下一班應(yīng)注意事項。經(jīng)常對鉆孔泥漿進(jìn)行檢驗，不合符要求時及時調(diào)整。注意地質(zhì)變化，在地質(zhì)變化處撈取渣樣，判明地層并記入記錄表中，以便與地質(zhì)剖面圖核對。

7、成孔檢查

鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后，用鋼筋加工探孔器對成孔的孔徑、孔形、傾斜度及孔的中心偏差、孔深進(jìn)行全面檢查，探孔器的直徑比鋼筋籠直徑大100mm，長度不小于4米（4－6倍鋼籠直徑）， 如孔不直、孔壁不圓、孔徑減小等情況，應(yīng)采取相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理。成孔允許偏差如下：

孔的中心位臵偏移：

符合設(shè)計及規(guī)范要求并報監(jiān)理工程師檢查合格后，立即進(jìn)行清孔。

8、清孔

采用換漿法進(jìn)行清孔。清孔時，必須注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。清孔后泥漿的含砂率不大于2%，比重在1.03～1.10，粘度17～20s，孔底的沉渣厚度用開口鐵盒吊入孔底檢測，不大于設(shè)計規(guī)定。

9、鋼筋籠加工和安裝

鋼筋籠的主筋接頭采用滾單面搭接焊，搭接長度不小于10d。接頭經(jīng)外觀檢查和力學(xué)性能檢測合格后，才能正式進(jìn)行施工，配料時將接頭互相錯開，使同一截面的鋼筋接頭小于50%。骨架箍筋用鋼筋彎曲機彎制，均采用單面焊，焊接長度不小于10d，箍筋點焊或綁扎在主筋上，采用單面搭接焊，焊接長度不小于10d。鋼筋籠加工和安裝允許偏差如下：

受力鋼筋順長度方向加工后的全長：主筋間距±10㎜；箍筋間距±20㎜；骨架外徑±10㎜；骨架傾斜度±0.5%；保護層厚度：±20㎜。

鋼筋籠在鋼筋加工場統(tǒng)一制作，每節(jié)長12m，根據(jù)設(shè)計長度不夠12m的單獨制作，鋼筋籠制作完成后，用汽車吊車裝入平板汽車運到工地現(xiàn)場用汽車吊車吊裝入孔。當(dāng)加工成多節(jié)吊裝時，先將底節(jié)鋼筋籠采用汽車吊提升后，垂直入孔，用兩根Φ50mm鋼管穿入底節(jié)鋼筋籠放臵在孔口鋼護筒，再吊裝上節(jié)鋼筋籠與之對接，節(jié)與節(jié)之間用單面焊連接，焊縫長度不小于10d。在鋼筋籠上焊接鋼筋耳環(huán)，使鋼筋籠在孔內(nèi)居中，保證鋼筋保護層厚度達(dá)到要求。鋼筋籠頂面焊接4根與主筋直徑相同的定位鋼筋，對中調(diào)整，然后將定位鋼筋焊接在鋼護筒上，防止鋼筋籠的下沉或上浮。

10、 灌注水下砼

鋼筋籠吊裝就位后，立即安裝導(dǎo)管檢查孔底沉渣合格后進(jìn)行水下砼灌注，以防坍孔。對水下砼的性能要求：水下砼應(yīng)流動性好，不產(chǎn)生分層和離析現(xiàn)象，坍落度控制在16～22cm。水下砼采用級配良好的河砂，石子采用級配良好的卵石，石子的最大粒徑不大于35mm。

水下砼的灌注采用導(dǎo)管法灌注樁基水下砼，導(dǎo)管直徑300㎜，每節(jié)3米長，節(jié)與節(jié)之間用螺紋套筒連接并加密封圈，導(dǎo)管上口接上漏斗。

導(dǎo)管的接頭擰緊，不得漏氣和漏水。在使用前進(jìn)行密水壓力試驗，導(dǎo)管下口安裝在離孔底0.5m左右，上方用抱箍夾住安放在護筒口。2

質(zhì)量控制要點1、樁位測量準(zhǔn)確，護筒埋設(shè)中心線與樁中心線吻合，誤差小于5cm，護筒傾斜度小于1%。

2、反復(fù)清孔，直到沉碴厚度符合技術(shù)要求。清孔后泥漿濃度盡量降低，以減少泥漿沉淀量。

3、鋼筋籠同一截面鋼筋連接接頭不超過50%，應(yīng)間隔搭接，鋼筋接頭采用單面焊接。安放時應(yīng)設(shè)橫杠卡死，防止砼灌注過程中鋼筋籠上浮。

4、測量砼面標(biāo)高的測量繩必須經(jīng)過長鋼尺比長校核。

5、砼灌注前應(yīng)嚴(yán)格、認(rèn)真完善各種簽證。

6、灌注前，導(dǎo)管應(yīng)試拼、試壓，確認(rèn)不漏水、連接牢固導(dǎo)管的安裝應(yīng)密封不漏水（安裝前進(jìn)行水密試驗），灌注砼前將導(dǎo)管插入孔底，檢查導(dǎo)管實際長度與所劃刻度是否相符，然后將導(dǎo)管提離孔底50cm。

7、砼灌注前，應(yīng)充分準(zhǔn)備好砼供應(yīng)，做好一切防范措施，保證每根樁一氣呵成。封底砼灌注時，應(yīng)保證初始砼量能將導(dǎo)管底部埋入砼中不小于1m。樁身砼灌注時，保證孔內(nèi)水位高度，以免水位較低，樁內(nèi)裂隙水壓力增大，影響砼質(zhì)量。

8、灌注過程中，隨時測定砼灌注高度，及時調(diào)整導(dǎo)管埋入砼深度。拆除導(dǎo)管時，應(yīng)慢慢上提，不能過猛過速，防止發(fā)生斷樁，導(dǎo)管埋入深度控制在2.0m～4.0m。砼灌注應(yīng)連續(xù)不間斷，萬一發(fā)生砼灌注中斷事故，應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管埋深，不停地少量提升導(dǎo)管，并及時恢復(fù)灌注。2

施工質(zhì)量通病及預(yù)防措施1、塌孔

注意地質(zhì)變化，防止殘積砂質(zhì)粘土層局部含砂量過高呈現(xiàn)砂層特性，應(yīng)立即采取相應(yīng)措施緩慢成孔。鉆進(jìn)砂層遇到地下水時，應(yīng)投入適量粘土造漿提高泥漿濃度，以防止塌孔。

2、縮徑

認(rèn)真控制拔管速度。在拔管過程中應(yīng)采用浮標(biāo)觀測每500～1000mm高度混凝土用量，換算出樁的灌注直徑，如發(fā)現(xiàn)縮徑，及時處理。

3、鋼筋籠變形

鋼筋籠在制作過程中成形堆放、運輸、起吊、入孔等過程中，應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的技術(shù)措施和操作規(guī)定作業(yè)。

4、鋼筋下沉

將鋼筋或鋼筋籠放入樁孔后，應(yīng)在上部用鋼管將鋼筋籠架起固定，使相鄰樁振動時鋼筋籠不下沉。

5、鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮除了因為導(dǎo)管掛所致外，主要原因是由于砼表面接近鋼筋籠底口，導(dǎo)管底口在鋼筋籠底口以下3m至以上1m時，砼灌注的速度過快，使砼下落沖出導(dǎo)管底口向上反沖，其頂托力大于鋼筋籠的重力時所致。

為了防止鋼筋籠上浮，當(dāng)導(dǎo)管底口低于鋼筋籠底部3m至高于鋼筋籠底口1m之內(nèi)，且砼表面在鋼筋籠底部上、下1m之間時，應(yīng)放慢砼灌注速度，應(yīng)及時適當(dāng)提升導(dǎo)管，另外鋼筋籠上端將吊鉤鋼筋焊接于鋼護筒上。2

5、導(dǎo)管進(jìn)水

（1）主要原因

首批砼儲量不足，或雖然砼儲量已夠，但放料時未跟上導(dǎo)管內(nèi)砼的下落速度，或?qū)Ч艿卓诰嗫椎椎木嚯x過大，砼下落后不能埋設(shè)導(dǎo)管底口，以致泥水從底口進(jìn)入。導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，焊縫破裂，水從接頭或焊縫中灌入。導(dǎo)管提升過猛，或測深出錯，導(dǎo)管埋深不夠或超出原砼面，泥水從底口涌入。

（2）預(yù)防及處理措施

發(fā)生導(dǎo)管進(jìn)水事故后，因分析進(jìn)水原因及時進(jìn)行處理。

如為上述第一種原因引起，因立即停止灌注，拆除活門及灰盤，導(dǎo)管上連接彎管，將高壓風(fēng)管從導(dǎo)管中放入，利用空氣吸泥機將孔底砼吸出，如果來不及清除孔底砼，應(yīng)立即將鋼筋籠提出，重新安裝鉆機鉆孔。

若是第二、三種原因引起，應(yīng)視具體情況，換拔原管重下新管或用原導(dǎo)管插入續(xù)灌，但灌注前應(yīng)將導(dǎo)管內(nèi)的水和泥漿抽出。如果重下新管，新管須插入原砼內(nèi)2m左右，然后用潛水泵將導(dǎo)管內(nèi)的水抽干，再繼續(xù)灌注砼。灌入前將導(dǎo)管進(jìn)行小幅度抖動，使原砼損失的流動度得以彌補，以后灌的砼可恢復(fù)正常的配合比。

若砼面已進(jìn)入鋼護筒內(nèi)且已初凝，導(dǎo)管不能插入砼時，可停止灌注，待砼強度達(dá)到要求后將孔內(nèi)水抽干其砼面鑿毛進(jìn)行二次澆注或重新沖孔到設(shè)計高程重新灌注。

6、導(dǎo)管堵塞

由于砼本身的原因，如坍落度過小，流動性差，夾有大石塊或其它物件，拌合不均勻，以及砼產(chǎn)生離析，導(dǎo)管接縫處漏水，粗集料集中而造成堵管。

預(yù)防措施：嚴(yán)格執(zhí)行《泵送砼施工工藝》，拌合站試驗室值班人員嚴(yán)格控制砼質(zhì)量，前臺值班技術(shù)經(jīng)常檢查砼的質(zhì)量。

處理方法：反復(fù)快速提升抖動導(dǎo)管或用長桿沖搗導(dǎo)管內(nèi)砼，有可能使導(dǎo)管疏通。如仍不能使砼下落，則需將導(dǎo)管提出，疏通后重新灌注（可按前述方法處理）。

機械發(fā)生故障或其它原因使砼在導(dǎo)管內(nèi)停留時間過久，或灌注時間過長，最初灌注砼已經(jīng)初凝，增大了導(dǎo)管內(nèi)砼下落的阻力，導(dǎo)致堵管。

預(yù)防措施：灌注前應(yīng)仔細(xì)檢修灌注機械，并準(zhǔn)備備用機械，墩旁及拌合機工廠旁應(yīng)備有發(fā)電機，同時采取措施，加速砼灌注速度。

7、短樁

產(chǎn)生原因主要有：灌注近結(jié)束時，漿渣過稠，用測深錘探測難于判斷漿渣或砼面；或由于測錘太輕，沉不到砼表面，發(fā)生誤測，以致拔出導(dǎo)管終止灌注造成；孔壁發(fā)生坍方，未被發(fā)覺，測錘無法測量到砼表面。

預(yù)防措施：

在灌注過程中必須注意孔內(nèi)水頭情況以及根據(jù)砼灌注數(shù)量而推算砼而上升速度，砼面上漲是否正常，以判斷孔內(nèi)是否產(chǎn)生坍孔，如發(fā)生了應(yīng)采取措施處理后續(xù)灌。

測錘嚴(yán)格按照規(guī)范要求的形狀尺寸及比重進(jìn)行制作。 孔內(nèi)泥漿過濃時，預(yù)留樁頭高度應(yīng)適當(dāng)增加。

8、樁身夾泥斷樁

大都是以上各種事故引發(fā)的次生結(jié)果。此外，由于清孔不徹底或灌注時間過長，首批砼已初凝，流動性降低，灌注的砼沖破頂層而上升，在兩層砼中夾有泥漿渣土，嚴(yán)重的甚至全樁身夾有泥漿渣土形成斷樁。

對已發(fā)生的斷樁（通過超聲波檢測即可發(fā)現(xiàn)），除下列情況之一可采取壓漿補強方法處理外，應(yīng)重鉆。

樁底與基巖之內(nèi)的夾泥（清孔不徹底引起）。 樁身砼有夾泥斷樁或局部砼松散。

取巖芯率小于95%，并有群窩、松散、裹漿等情況。2

質(zhì)量檢測1、鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工完成28d后，13～18#樁采用聲波透射法，其余樁采用低應(yīng)變法，對全部樁基進(jìn)行成樁質(zhì)量檢測，對質(zhì)量有懷疑的，應(yīng)鉆取樁芯鑒定，檢查樁身強度，不允許出現(xiàn)不合格樁?；鶚堵暅y管埋設(shè)三根，正三角形布臵，采用內(nèi)徑不小于40mm壁厚不小于3mm的金屬管埋設(shè)，聲測管下端封閉、上端采用木塞封閉，管內(nèi)無異物，連接處應(yīng)光滑過渡，不漏水。管口高出樁頂100mm以上，且各聲測管管口高度保持一致。

2、鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工完成28d后應(yīng)采用單樁荷載試驗進(jìn)行地基加固效果檢測。單樁荷載試驗應(yīng)符合以下要求：

單樁荷載試驗的樁數(shù)至少為1根。 單樁豎向承載力特征值為2900KN。1