莊春雨
(中鐵十四局第四工程有限公司, 山東濟南 250002)
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某特大橋臨近鐵路營業(yè)線深基坑防護
莊春雨
(中鐵十四局第四工程有限公司, 山東濟南 250002)
文章綜合成綿樂客運專線成昆立交三線特大橋28#墩臨近既有遂成線深基坑防護工程實例,分析防護樁不同成孔方式的優(yōu)缺點,探討在總工期較短的前提下,鐵路營業(yè)線深基坑施工防護措施中機械成孔的可行性和優(yōu)越性。
臨近營業(yè)線; 深基坑; 鉆孔灌注樁
隨著我國鐵路運營里程的逐步增加,大量新線建設(shè)腳步加快,營業(yè)線施工明顯增加,且大多工期緊迫。在這樣的大環(huán)境下,針對臨近營業(yè)線深基坑防護施工中如何保障總工期,同時還要保障鐵路運輸安全與施工安全,對當前的工程建設(shè)安全來說,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#墩深基坑防護為例,探討臨近營業(yè)線深基坑防護安全技術(shù)措施[1],為施工企業(yè)在臨近營業(yè)線施工安全保障方面提供新的思路與實踐經(jīng)驗。
成昆立交三線特大橋起訖里程為DZ4DK4+233.890~DZ4DK7+026.901,區(qū)間長度為2 793.011 m,本橋為三線橋,含動走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#墩以門式墩形式跨越既有遂成線,28#墩距既有線最近,且基坑開挖最深。28#墩為動4線及東環(huán)雙線跨越賴家店規(guī)劃道路連續(xù)梁主墩, 28#承臺左邊沿距既有遂成線路肩僅有0.02 m,承臺底標高為501.133 m,對應(yīng)遂成線路肩標高為505.7 m,需緊鄰營業(yè)線開挖基坑,深度4.567 m。
為保證既有線運營安全,28#墩承臺基坑開挖時應(yīng)采取防護措施,可采用以下兩種方案:
(1)方案1,使用人工挖孔樁防護,防護樁施作完成后開挖基坑,施作承臺。
(2)方案2,使用鉆孔灌注樁防護,采用旋挖鉆機械成孔,防護樁施作完成后開挖基坑,施作承臺。
2.1 方案比選
(1)方案1投入小,需在天窗點內(nèi)作業(yè),預計工期40 d,孔壁暴露并受既有線行車擾動時間長,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,需在天窗點內(nèi)作業(yè),預計2~5 d,工期可大大縮短,施工作業(yè)集中,方便統(tǒng)一管理,可在一個天窗點內(nèi)成孔灌注,縮短孔壁暴露時間,減少行車及人員作業(yè)風險。
(3)綜合考慮現(xiàn)場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實施簡介
經(jīng)初步設(shè)計,防護樁計劃采用φ1 m鋼筋混凝土鉆孔樁(樁長10 m)對承臺基坑靠近既有線側(cè)施作防護,同時由于緊貼既有線,施工防護樁時需要進入既有線防護網(wǎng),防護樁施工采用天窗點內(nèi)施工(圖1、圖2)。
圖1 28#墩防護平面(單位:cm)
圖2 28#墩防護剖面(單位:cm)
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: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;計算方法:M法;土質(zhì)情況:見表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;樁前滑動土層厚:4.6 m;樁混凝土強度等級:C30;樁縱筋合力點到外緣距離:70 mm;樁主筋級別:HRB335;樁箍筋級別: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 土壓力計算(采用庫侖土壓力)
計算高度為4.600 m處的庫侖主動土壓力,第1破裂角49.590°,Ea=246.466,Ex=238.068,Ey=63.790 kN,作用點高度 Zy=1.783 m。
3.4 樁身內(nèi)應(yīng)力
計算方法為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 樁身配筋計算
鋼筋混凝土配筋根據(jù)GB 50010-2002《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》計算,樁身最大彎矩處為樁頂向下6.4 m處,經(jīng)計算[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,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]:場地準備→測定樁位→鉆機就位→鉆進→掏渣清孔→安裝鋼筋籠→砼灌注→拔出導管→下一根鉆孔樁施工。
(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行防護樁施工。施工完成后及時將管線回遷并恢復路肩。
(2)施工時先將有影響的既有線的防護網(wǎng)拆除,在施工結(jié)束后將現(xiàn)場路材路料全部清理完畢后將防護網(wǎng)進行恢復,并派1名防護員24 h進行看護。要特別注意確保每天進入防護網(wǎng)的路材路料必須登記清楚,封閉防護網(wǎng)時必須逐一進行核對路材路料,保證全部撤離現(xiàn)場。
(3)為保證既有線路基安全,防護樁施工采用跳樁法。
(4)為保證施工安全保證鉆機不傾覆,鉆機施工場地必須平整并碾壓密實。
(5)為防止泥漿對既有道砟和鋼軌的污染,在施工時采用彩條布進行覆蓋。
(6)施工時每一臺機具配備1名專職防護員,隨時檢查安全隱患并監(jiān)督鉆機正確操作,防止對既有線造成破壞。
(7)嚴格按照鐵路局有關(guān)要求,簽訂安全協(xié)議,提報施工計劃,所有施工內(nèi)容在天窗點內(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)場防護員2名,關(guān)門防護員2名,防護員及施工負責人配備對講機及手機兩種通訊設(shè)備,對講機至少每5 min進行一次通話確認通訊暢通。
綜上所述,在實際施工過程中,當防護樁埋深較大時,機械成孔作業(yè)速度遠超人工挖孔,從而大大縮短工期,減少孔壁暴露時間,降低對既有線路基的影響,減少作業(yè)人員孔底作業(yè)時間,有著安全快速的特點,為總工期的保證奠定堅實基礎(chǔ)。在筆者所在項目,多處臨近營業(yè)線深基坑均使用以上方法進行防護,實施順利,效果良好,為今后施工企業(yè)在應(yīng)對此種情況提供了寶貴經(jīng)驗。
[1] 雷鵬飛.人工挖孔樁在鐵路營業(yè)線施工防護中的應(yīng)用[J].科學之友,2010(3):45-47.
[2] 李正宇.鉆孔樁與D型鋼便梁在營業(yè)線施工中的應(yīng)用[J].科學之友,2012(6):54-57.
[3] 王東.臨近既有線深基坑開挖防護技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技:下旬刊,2011(1):131-132.
[4] 張家偉.挖孔樁在鐵路營業(yè)線防護中的應(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,主要研究方向為營業(yè)線施工安全管理。
U445.55+6
B
[定稿日期]2016-03-07