緊鄰既有鐵路橋梁深基坑施工案例

張彥光

（中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司 河北涿州 07275）

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緊鄰既有鐵路橋梁深基坑施工案例

張彥光

（中鐵十八局集團(tuán)第一工程有限公司 河北涿州 07275）

摘要：鄭徐鐵路客運(yùn)專線開蘭特大橋跨隴海鐵路70+125+70連續(xù)梁，采用先平行于既有鐵路支架現(xiàn)澆123 m連續(xù)梁，再轉(zhuǎn)體合攏的施工方法，其中主墩1321#和1322#跨越隴海鐵路，1321#墩承臺(tái)邊緣距離隴海鐵路防護(hù)欄最近距離為5.5 m，1322#墩承臺(tái)距離防護(hù)欄僅為5.1 m。為防止承臺(tái)基坑在開挖過程中對(duì)既有鐵路運(yùn)輸?shù)母蓴_，對(duì)既有鐵路路基進(jìn)行了注漿加固，基坑開挖采用了鋼板樁加擋墻支護(hù)，同時(shí)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和既有鐵路路基進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，確保了施工和既有鐵路安全。

關(guān)鍵詞：深基坑 注漿 鋼板樁 基坑監(jiān)測(cè)

1　工程概況

開蘭特大橋跨隴海鐵路連續(xù)梁位于蘭考縣三義寨鄉(xiāng)，橋位起訖里程DK97+956.360～DK98+223.170，墩號(hào)為1320#～1323#墩，其中主墩1321#和1322#跨越隴海鐵路，與隴海鐵路相交里程為：K464+315，交角為23°。

圖1　1322#墩承臺(tái)位置與隴海鐵路的關(guān)系

1321#和1322#主墩承臺(tái)設(shè)計(jì)為八邊形，1321#承臺(tái)邊緣距離隴海鐵路防護(hù)欄最近距離為5.5 m，1322#承臺(tái)距離防護(hù)欄為5.1 m。1322#墩與隴海鐵路的關(guān)系見圖1。1321#和1322#主墩承臺(tái)為轉(zhuǎn)體梁承臺(tái)，承臺(tái)結(jié)構(gòu)由下承臺(tái)、轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)、上承臺(tái)組成，轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由下轉(zhuǎn)盤、球鉸、上轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)體牽引系統(tǒng)組成。下承臺(tái)高度4 m。上承臺(tái)為圓形，高度2.6 m，永久固結(jié)后直徑為12.5 m。

地質(zhì)條件為：地表層為飽和粉土，覆蓋層厚約4.5 m，地基承載力為120 KPa。以下為粉質(zhì)黏土，地基承載力為220 KPa，再往下是飽和細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、飽和粉土，地基承載力為170 KPa～250 KPa。

2　深基坑防護(hù)

1321#墩和1322#墩為跨線主墩，承臺(tái)開挖深度最大分別為5.0 m和5.0 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，結(jié)合橋墩位置的地質(zhì)條件，確定采用拉森Ⅵ型鋼板樁支護(hù)，同時(shí)對(duì)靠近鐵路一側(cè)的地基采用注漿加固處理。

2.1地基加固

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查和分析，確定采用注漿法對(duì)受基坑開挖影響的隴海鐵路路基進(jìn)行加固，注漿采用花管注漿法。漿液采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，注漿管采用鋼管，管徑50 mm，注漿孔采用梅花形布置，間距0.8 m。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，注漿加固有效影響半徑達(dá)到0.5 m以上。

2.1.1注漿孔布置

注漿孔布置見圖2?？侩]海鐵路路基坡腳位置設(shè)置1排，其他注漿孔靠近承臺(tái)基坑設(shè)置，共設(shè)置4排，注漿孔間距0.8 m，梅花形布置，每一排設(shè)置20孔。

圖2　地基加固注漿孔布置

圖3　注漿孔鉆孔深度布置

2.1.2鉆孔

采用潛孔鉆機(jī)造孔，套管跟進(jìn)成孔。鉆孔直徑100 mm，最大鉆孔深度8 m，鉆孔通過飽和細(xì)砂層時(shí)，由于鉆孔產(chǎn)生的振動(dòng)容易使砂土產(chǎn)生液化而產(chǎn)生塌孔，采用跳孔鉆進(jìn)的施工方法。

鉆孔按照長(zhǎng)短相間的方式布置，靠近鐵路第一排和第三排的鉆孔深度按8 m設(shè)置，第二排和第四排按4 m設(shè)置。注漿孔鉆孔深度布置見圖3。

成孔后對(duì)鉆孔孔深及角度進(jìn)行檢查，合格后插入注漿花管?；ü懿捎娩摴?，管徑50 mm，注漿管開孔間距300 mm。插管過程中，為防止泥沙堵塞噴嘴，可以用較小的壓力邊下管邊射水。

2.1.3注漿

漿液采用純水泥漿，水泥為PO42.5普通硅酸鹽水泥。攪拌機(jī)采用葉式機(jī)械攪拌機(jī)，漿液攪拌均勻過篩后，再泵送注漿。注漿過程中漿液應(yīng)連續(xù)攪拌，攪拌時(shí)間大于120s。

水泥漿水灰比（重量比）為1︰0.8～1︰1（水泥：水），可根據(jù)注漿難易程度調(diào)節(jié)。

注漿開始后要連續(xù)進(jìn)行，避免中斷。注漿壓力控制在0.6 MPa～1.0 MPa，漿液流量為7～10L/min，注漿壓力穩(wěn)定后保持10 min。注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)下列情況綜合決定：

a、注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

b、注漿壓力超過試驗(yàn)確定值；

c、注漿口冒漿。

注漿芯管雙向密封，保證上下密封良好。待封殼料初凝后，插入雙向密封注漿芯管自下而上進(jìn)行注漿。

每次注漿完畢后用清水沖洗管中的殘留漿液，防止堵管。注漿過程中如出現(xiàn)地面冒漿或壓力突變，應(yīng)立即停止注漿，查明原因，采取措施。

2.2鋼板樁防護(hù)

承臺(tái)基坑開挖前，先進(jìn)行鋼板樁防護(hù)。下承臺(tái)為八邊形，外擴(kuò)1.5 m后設(shè)置鋼板樁，鋼板樁總長(zhǎng)度為（7.96+10.15）×4 m。選用長(zhǎng)度為12.0 m的拉森Ⅵ型鋼板樁。鋼板樁埋深8 m（基坑以下），在頂部設(shè)置1圈圍檁和并設(shè)置支撐，圍檁采用45a雙工字鋼。主支撐采用Φ40 cm無縫鋼管，輔撐采用直徑Φ20cm鋼管（雙支撐），對(duì)撐與圍檁卡接，鋼管交叉部分采用焊接。基坑底部采用C30混凝土封底，封底厚度為50 cm。鋼板樁支護(hù)平面布置見圖4。

圖4　鋼板樁支護(hù)平面布置

圖5　既有鐵路擋墻支護(hù)

3　深基坑開挖

采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)進(jìn)行基坑開挖，先撐后挖?；臃?層進(jìn)行開挖，每層開挖深度約1.8 m。開挖基坑前，先對(duì)既有線路基進(jìn)行防護(hù)。施工過程中，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)全程監(jiān)控既有鐵路路基邊坡的位移和變形?；油鈧?cè)土壓力通過圍檁傳遞到支撐，圍檁和支撐施工按以下要點(diǎn)進(jìn)行控制。

（1）圍檁托架安裝：為保證圍檁的安裝位置，托架定位必須準(zhǔn)確，托架頂面高差不超過2 mm。托架采用32 a雙槽鋼制作，焊接在鋼板樁壁上。

（2）圍檁安裝：基坑支護(hù)凈尺寸兩個(gè)方向均超過6 m，圍檁工字鋼需要接長(zhǎng)，滿焊后再采用15mm鋼板幫焊。順橋向和橫橋向圍檁接觸處采用雙層三角筋板固定，圍檁與鋼板樁之間的空隙采用鋼板楔塊楔牢。

（3）支撐安裝：主支撐采用φ40 cm鋼管，每根長(zhǎng)度為19.9 m，橫、縱向均布置2根，間距為6.0 m，中間采用φ20 cm鋼管作為輔撐斜撐在主鋼管上。支撐端部采用15 mm鋼板制作法蘭板，支撐與圍檁之間焊接連接。斜撐與圍檁采用型鋼制作端塊，端塊與圍檁間焊接雙層15 mm鋼板防滑塊。

4　基坑監(jiān)測(cè)

基坑監(jiān)測(cè)是保證基坑施工安全和既有鐵路路基安全的重要內(nèi)容，在基坑施工過程中，要自始至終進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4.1監(jiān)測(cè)時(shí)間及范圍

監(jiān)測(cè)時(shí)間從地面加固注漿施工前一天至承臺(tái)基坑回填完成為止。觀測(cè)范圍為開蘭特大橋1321#、1322#墩臺(tái)，鄰近既有隴海線的兩個(gè)橋墩承臺(tái)基坑開挖施工，每個(gè)基坑設(shè)置6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共12個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

4.2觀測(cè)點(diǎn)布置

變形測(cè)量點(diǎn)分為基準(zhǔn)點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)二類，按下列要求布設(shè)。

基準(zhǔn)點(diǎn)：利用既有的GPS點(diǎn)所設(shè)置的加密點(diǎn)，并建立在沉降變形區(qū)以外的穩(wěn)定地區(qū)。

變形觀測(cè)點(diǎn)：埋設(shè)于既有鐵路路肩位置。

觀測(cè)斷面設(shè)置：在既有鐵路線方向護(hù)欄外50 cm路肩上布置，每3 m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。一個(gè)基坑設(shè)6個(gè)變形觀測(cè)樁，布置于路肩基坑開挖對(duì)應(yīng)中心和兩側(cè)。觀測(cè)點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離為80 m。變形觀測(cè)樁布置見圖6。

圖6　變形觀測(cè)樁布置圖

4.3觀測(cè)

采用全站儀測(cè)量距離，采用水準(zhǔn)儀測(cè)量變形觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。施工期間每天采集2次數(shù)據(jù)，如觀測(cè)樁沒有變化，每天采集1次數(shù)據(jù)，直到承臺(tái)施工完成。如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移和沉降達(dá)到8mm，應(yīng)立即報(bào)告既有線鐵路部門，如位移和沉降達(dá)到10 mm，立即停止施工，并采取有效的加固措施。待承臺(tái)基坑回填完成后，鐵路路基沉降和位移無變化時(shí)，觀測(cè)即可停止。

5　結(jié)語

緊鄰既有線基坑施工風(fēng)險(xiǎn)較大，尤其是深度超過5.0 m的深基坑施工，容易造成既有鐵路路基變形甚至產(chǎn)生坍塌，嚴(yán)重影響既有鐵路運(yùn)營(yíng)安全，本工程在承臺(tái)深基坑開挖施工中，采用了鋼板樁防護(hù)和對(duì)既有鐵路路基進(jìn)行注漿加固，同時(shí)設(shè)立路基邊坡?lián)跬翂?，并通過監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)控既有鐵路路基穩(wěn)定情況，保證了施工和隴海鐵路運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)類似工程有很好的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

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Construction of the Deep Foundation Pit of the Bridge Close to Existing Railway

ZHANG Yan-guang
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd Zhuozhou Hebei 072750 China）

Abstract：In Zhengzhou-Xuzhou railway passenger dedicated line, the continuous beams of Kailan bridge across Longhai railway uses the construction method that first build a cast-in-place 123 m continuous beams parallel to the existing railways support, then swivel for closure. Among the continuous beams, No. 1321 and No. 1322 main piers are across Longhai railway. The distance between the cap edge of the No. 1321 pier and the fence of Longhai Railway is only 5.5 meters. And the distance between the cap edge of the No. 1322 pier and the fence of Longhai Railway is only 5.1 meters. During the process of excavation of foundation pit cofferdam, in order to prevent the interference to existing railway transport, the existing railway roadbed is grouting reinforced, the pit foundation is supported by steel pile and retaining wall, and the existing railway roadbed are monitored, so as to ensure the safety of construction and the existing lines.

Key words：deep foundation slip casting steel sheet pile foundation monitoring

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：中國(guó)分類號(hào)：U445A

文章編號(hào)：1673-1816（2016）01-0042-05

收稿日期：2015-11-14

作者簡(jiǎn)介：張彥光（1965-），男，河北衡水人，高級(jí)工程師，研究方向建筑與土木工程。