某特大橋臨近鐵路營(yíng)業(yè)線深基坑防護(hù)

莊春雨

(中鐵十四局第四工程有限公司， 山東濟(jì)南 250002)

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某特大橋臨近鐵路營(yíng)業(yè)線深基坑防護(hù)

莊春雨

(中鐵十四局第四工程有限公司， 山東濟(jì)南 250002)

文章綜合成綿樂(lè)客運(yùn)專(zhuān)線成昆立交三線特大橋28#墩臨近既有遂成線深基坑防護(hù)工程實(shí)例，分析防護(hù)樁不同成孔方式的優(yōu)缺點(diǎn)，探討在總工期較短的前提下，鐵路營(yíng)業(yè)線深基坑施工防護(hù)措施中機(jī)械成孔的可行性和優(yōu)越性。

臨近營(yíng)業(yè)線； 深基坑； 鉆孔灌注樁

隨著我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)里程的逐步增加，大量新線建設(shè)腳步加快，營(yíng)業(yè)線施工明顯增加，且大多工期緊迫。在這樣的大環(huán)境下，針對(duì)臨近營(yíng)業(yè)線深基坑防護(hù)施工中如何保障總工期，同時(shí)還要保障鐵路運(yùn)輸安全與施工安全，對(duì)當(dāng)前的工程建設(shè)安全來(lái)說(shuō)，是大家普遍面臨的難題。本文主要以成昆立交三線特大橋28#墩深基坑防護(hù)為例，探討臨近營(yíng)業(yè)線深基坑防護(hù)安全技術(shù)措施[1]，為施工企業(yè)在臨近營(yíng)業(yè)線施工安全保障方面提供新的思路與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 成昆立交三線特大橋工程簡(jiǎn)介

成昆立交三線特大橋起訖里程為DZ4DK4+233.890～DZ4DK7+026.901，區(qū)間長(zhǎng)度為2 793.011 m，本橋?yàn)槿€橋，含動(dòng)走4線及東環(huán)左右線。其中27#、28#、40#、41#墩臨近既有遂成線，29#～39#墩以門(mén)式墩形式跨越既有遂成線，28#墩距既有線最近，且基坑開(kāi)挖最深。28#墩為動(dòng)4線及東環(huán)雙線跨越賴(lài)家店規(guī)劃道路連續(xù)梁主墩， 28#承臺(tái)左邊沿距既有遂成線路肩僅有0.02 m，承臺(tái)底標(biāo)高為501.133 m，對(duì)應(yīng)遂成線路肩標(biāo)高為505.7 m，需緊鄰營(yíng)業(yè)線開(kāi)挖基坑，深度4.567 m。

2 臨近營(yíng)業(yè)線深基坑開(kāi)挖安全技術(shù)措施

為保證既有線運(yùn)營(yíng)安全，28#墩承臺(tái)基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)采取防護(hù)措施，可采用以下兩種方案：

(1)方案1，使用人工挖孔樁防護(hù)，防護(hù)樁施作完成后開(kāi)挖基坑，施作承臺(tái)。

(2)方案2，使用鉆孔灌注樁防護(hù)，采用旋挖鉆機(jī)械成孔，防護(hù)樁施作完成后開(kāi)挖基坑，施作承臺(tái)。

2.1 方案比選

(1)方案1投入小，需在天窗點(diǎn)內(nèi)作業(yè)，預(yù)計(jì)工期40 d，孔壁暴露并受既有線行車(chē)擾動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，易發(fā)生塌孔，施工人員多，人員孔內(nèi)作業(yè)安全隱患大。

(2)方案2投入稍大，需在天窗點(diǎn)內(nèi)作業(yè)，預(yù)計(jì)2～5 d，工期可大大縮短，施工作業(yè)集中，方便統(tǒng)一管理，可在一個(gè)天窗點(diǎn)內(nèi)成孔灌注，縮短孔壁暴露時(shí)間，減少行車(chē)及人員作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

(3)綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)可配置施工資源及總工期要求，選用方案2可統(tǒng)一管理，縮短工期，故選用方案2。

2.2 方案2實(shí)施簡(jiǎn)介

經(jīng)初步設(shè)計(jì)，防護(hù)樁計(jì)劃采用φ1 m鋼筋混凝土鉆孔樁(樁長(zhǎng)10 m)對(duì)承臺(tái)基坑靠近既有線側(cè)施作防護(hù)，同時(shí)由于緊貼既有線，施工防護(hù)樁時(shí)需要進(jìn)入既有線防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)樁施工采用天窗點(diǎn)內(nèi)施工(圖1、圖2)。

圖1 28#墩防護(hù)平面(單位:cm)

圖2 28#墩防護(hù)剖面(單位:cm)

3 防護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 活載換算

考慮既有遂成線活載換算為土柱，根據(jù)規(guī)范，按照鐵路中活載特種活載軸重250 kN，間距為1.5 m，分布于寬2.5 m路基面上(圖3)。

圖3 既有遂成線活載換算(單位:m)

3.2 相關(guān)尺寸及參數(shù)

樁總長(zhǎng)：10 m；嵌入深度：5.4 m；截面形狀：圓樁；樁徑：1 m；樁中心間距：1.2 m；嵌入段土層數(shù)：2；樁底支承條件：自由；計(jì)算方法：M法；土質(zhì)情況：見(jiàn)表1。

表1 成昆立交三線特大橋28#墩土質(zhì)情況

初始彈性系數(shù)A：0 MN/m3；初始彈性系數(shù)A1：0 MN/m3；樁前滑動(dòng)土層厚：4.6 m；樁混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30；樁縱筋合力點(diǎn)到外緣距離：70 mm；樁主筋級(jí)別：HRB335；樁箍筋級(jí)別：HPB235；樁箍筋間距：200 mm；樁配筋形式：縱筋均勻配筋；墻后填土內(nèi)摩擦角：15°；墻背與墻后填土摩擦角：15°；墻后填土容重：19 kN/m3；橫坡角以上填土的土摩阻力：60 kPa；橫坡角以下填土的土摩阻力：60 kPa。

3.3 土壓力計(jì)算(采用庫(kù)侖土壓力)

計(jì)算高度為4.600 m處的庫(kù)侖主動(dòng)土壓力，第1破裂角49.590°，Ea=246.466，Ex=238.068，Ey=63.790 kN，作用點(diǎn)高度 Zy=1.783 m。

3.4 樁身內(nèi)應(yīng)力

計(jì)算方法為m法，背側(cè)為擋土側(cè)，面?zhèn)葹榉菗跬羵?cè)。背側(cè)最大彎矩=847.887 kN·m，距離樁頂6.400 m。面?zhèn)茸畲髲澗?0.000 kN·m，距離樁頂10.000 m。最大剪力=356.813 kN，距離樁頂8.400 m。最大位移=58 mm。

3.5 樁身配筋計(jì)算

鋼筋混凝土配筋根據(jù)GB 50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算，樁身最大彎矩處為樁頂向下6.4 m處，經(jīng)計(jì)算[2]此處主筋截面積不小于6 947 mm2，如采用24根φ20 HRB335鋼筋(截面面積7 540 mm2)均勻布置，則滿足要求。箍筋不控制設(shè)計(jì)，擬采用φ10 HPB235鋼筋按間距200 mm布置。

3.6 施工順序

鉆孔樁施工工序[3]：場(chǎng)地準(zhǔn)備→測(cè)定樁位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→掏渣清孔→安裝鋼筋籠→砼灌注→拔出導(dǎo)管→下一根鉆孔樁施工。

4 既有線施工安全措施

(1)確保必須路肩下的既有管線、接觸網(wǎng)回流線、接觸網(wǎng)拉線基礎(chǔ)在遷改到位后方可進(jìn)行防護(hù)樁施工。施工完成后及時(shí)將管線回遷并恢復(fù)路肩。

(2)施工時(shí)先將有影響的既有線的防護(hù)網(wǎng)拆除，在施工結(jié)束后將現(xiàn)場(chǎng)路材路料全部清理完畢后將防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行恢復(fù)，并派1名防護(hù)員24 h進(jìn)行看護(hù)。要特別注意確保每天進(jìn)入防護(hù)網(wǎng)的路材路料必須登記清楚，封閉防護(hù)網(wǎng)時(shí)必須逐一進(jìn)行核對(duì)路材路料，保證全部撤離現(xiàn)場(chǎng)。

(3)為保證既有線路基安全，防護(hù)樁施工采用跳樁法。

(4)為保證施工安全保證鉆機(jī)不傾覆，鉆機(jī)施工場(chǎng)地必須平整并碾壓密實(shí)。

(5)為防止泥漿對(duì)既有道砟和鋼軌的污染，在施工時(shí)采用彩條布進(jìn)行覆蓋。

(6)施工時(shí)每一臺(tái)機(jī)具配備1名專(zhuān)職防護(hù)員，隨時(shí)檢查安全隱患并監(jiān)督鉆機(jī)正確操作，防止對(duì)既有線造成破壞。

(7)嚴(yán)格按照鐵路局有關(guān)要求，簽訂安全協(xié)議，提報(bào)施工計(jì)劃，所有施工內(nèi)容在天窗點(diǎn)內(nèi)完成作業(yè)。

(8)按要求設(shè)置駐站聯(lián)絡(luò)員1名[4]，現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員2名，關(guān)門(mén)防護(hù)員2名，防護(hù)員及施工負(fù)責(zé)人配備對(duì)講機(jī)及手機(jī)兩種通訊設(shè)備，對(duì)講機(jī)至少每5 min進(jìn)行一次通話確認(rèn)通訊暢通。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際施工過(guò)程中，當(dāng)防護(hù)樁埋深較大時(shí)，機(jī)械成孔作業(yè)速度遠(yuǎn)超人工挖孔，從而大大縮短工期，減少孔壁暴露時(shí)間，降低對(duì)既有線路基的影響，減少作業(yè)人員孔底作業(yè)時(shí)間，有著安全快速的特點(diǎn)，為總工期的保證奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在筆者所在項(xiàng)目，多處臨近營(yíng)業(yè)線深基坑均使用以上方法進(jìn)行防護(hù)，實(shí)施順利，效果良好，為今后施工企業(yè)在應(yīng)對(duì)此種情況提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1] 雷鵬飛.人工挖孔樁在鐵路營(yíng)業(yè)線施工防護(hù)中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2010(3):45-47.

[2] 李正宇.鉆孔樁與D型鋼便梁在營(yíng)業(yè)線施工中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2012(6):54-57.

[3] 王東.臨近既有線深基坑開(kāi)挖防護(hù)技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技:下旬刊,2011(1):131-132.

[4] 張家偉.挖孔樁在鐵路營(yíng)業(yè)線防護(hù)中的應(yīng)用[J].工程與建設(shè),2011(6):813-814.

莊春雨(1989～)，男，本科，助理工程師，主要研究方向?yàn)闋I(yíng)業(yè)線施工安全管理。

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[定稿日期]2016-03-07