淺談青藏鐵路格拉段凍土地區(qū)接觸網(wǎng)基礎施工注意事項

董喜峰 黨智剛

（中鐵建電氣化局集團西安電氣化制品有限公司， 710000）

0 引言

青藏鐵路格爾木至拉薩段凍土廣布、地質(zhì)環(huán)境復雜，接觸網(wǎng)施工面臨的技術難題的核心是凍土問題。凍土對溫度極為敏感，在冬季，凍土隨著溫度的降低體積會發(fā)生膨脹，對接觸網(wǎng)基礎施加擠壓和頂推作用，致使基礎上拔。而在夏季，凍土隨著溫度的上升而融化，體積縮小引接觸網(wǎng)基礎發(fā)生沉降。周而復始的凍融循環(huán)導致接觸網(wǎng)基礎嚴重影響接觸網(wǎng)基礎的穩(wěn)固和標準高程，影響列車運行安全。結(jié)合理論與樁基礎試驗，管樁基礎可有效的解決這一技術難題，但面臨青藏鐵路高寒氣候以及既有線施工條件，如何通過有效的措施應對凍土、高寒地區(qū)特殊氣候條件提高接觸網(wǎng)基礎施工效率，成為我們需要考慮的問題。

1 工程概況

1.1 環(huán)境條件

青藏鐵路格爾木至拉薩段部分地區(qū)平均海拔在4000m以上，屬于高原氣候，氣候特點為地高天寒，四季皆冬。夏、秋季降水較多，春、冬季降水相對較少，年降水量300mm左右。全年平均氣溫-5℃左右，沿線交通運輸不便。以本單位接觸網(wǎng)基礎試驗工程為例，試驗地點選在具有凍土區(qū)段代表性的北麓河附近，海拔為4650米，部分區(qū)段路基富含多年凍土層，凍土則是格拉段接觸網(wǎng)安裝需要解決的核心技術難題。根據(jù)工程經(jīng)驗和相關研究，凍土地區(qū)接觸網(wǎng)采用樁基礎，通過法蘭與接觸網(wǎng)支柱連接，可有效增大基礎的凍拔穩(wěn)定性，克服凍土對基礎的上拔力。

1.2 施工條件

青藏鐵路格爾木至拉薩段原有工程設計標準為國鐵I級、單線內(nèi)燃牽引，橋梁159.7km/676座，涵洞20.8座/37144橫延米，隧道及明洞951m/10座，車站58座，線路全長1136.34km。接觸網(wǎng)施工屬于營業(yè)線施工，需要封鎖線路施工，施工時間非常有限，工程進度比較緩慢。施工方案、安全防護方案要嚴格按照鐵路局相關營業(yè)線施工管理辦法執(zhí)行，防護、支護措施相對常規(guī)施工比較復雜。因此，如何利用高效的施工設備、施工方法保證施工安全、提高施工效率，是施工單位需要攻克的主要施工難題。

2 接觸網(wǎng)基礎施工注意事項及建議

2.1 施工準備注意事項

（1）施工作業(yè)人員不能患有脂肪肝、高血壓、高血脂、高血糖冠心病、各種呼吸系統(tǒng)疾病如支氣管擴張、哮喘、間質(zhì)性肺病、慢性阻塞性肺疾病及其他各種呼吸功能不全、活動性肺結(jié)核者、有癔病、癲癇、嚴重神經(jīng)衰弱、腦血管疾病者、重癥胃腸道疾病，如消化性潰瘍活動期、慢性活動性肝炎、腎功能不全等疾病。如果存在上述問題，在高原環(huán)境很容易誘發(fā)心律失常或缺氧。

（2）施工前要對施工作業(yè)人員進行高原反應教育或培訓，及時掌握應對方法、及時反應身體狀況，以便及時進行治療救治。施工隊伍配備熟練高原救治技能的醫(yī)護人員，提前做好應對高原反應的準備，攜帶高原安、西洋參含片、止痛、感冒等藥物，以便應對高原反應引起的反應，配備氧氣瓶或氧氣袋，注意避免過度疲勞，飲食起居有規(guī)律，以防缺氧。施工隊伍剛到施工現(xiàn)場，人員一般會有不同程度的氣短、胸悶、呼吸困難等缺氧癥狀，不要急于施工，給施工操作人員適應高原環(huán)境氣候的過程，一般需要2～4天。注意觀察人員身體狀況，一般進入高原區(qū)域1～4天內(nèi)高原反應最為明顯。高寒地區(qū)晝夜溫差大，施工作業(yè)人員除配備日常的安全設施外，還需要多帶衣物、保暖配套設施，以防凍傷。作業(yè)班組要準備好高壓鍋、取暖等設備，即使是夏天，溫度有時也在零下。

（3）施工組織設計要按照鐵路局臨近營業(yè)線相關管理辦法和規(guī)定進行編制，并嚴格執(zhí)行、落實。建立全面性的安全管理體系，做好施工防護、支護等措施，保證施工安全。

（4）格拉段夏季降雨頻繁，多為驟風驟雨，有時降雨量很大。施工人員搭建的生活區(qū)臨時帳篷一定要穩(wěn)固，做好防漏水和排水措施。

（5）接觸網(wǎng)基礎在既有路基上施工，管樁不建議采用打樁機打入的方式，如此容易損傷路基。應采用起重設備吊起插入的方式。樁插入孔內(nèi)需要調(diào)整至豎直狀態(tài)，建議管樁預制時帶錐形樁尖，減少樁尖與孔底的接觸面積，進一步減少摩擦力，以便于作業(yè)人員調(diào)整樁基礎的豎直度。

（6）鉆孔深度以及樁底墊砂厚度誤差不易控制，主要方法是作業(yè)人員記錄每個樁的高程，以便后期安裝接觸網(wǎng)時調(diào)整腕臂標高，保證接觸網(wǎng)導線保持在同一高度。還需要在樁基上端平面設置水平測量點，采用水準儀或水平尺的測量方法將管樁調(diào)直。

（7）施工作業(yè)設備主要有：鉆孔機、起重機、平板車、廢棄土、換填砂運輸車，車輛設備應根據(jù)實際工程情況合理安排，保證在封鎖線路施工時作業(yè)工序連續(xù)銜接，提高施工效率。

（8）施工便道盡量利用既有道路，限制人、車活動范圍，不亂行亂走破壞植被、草皮，移植的草皮進行覆蓋灑水養(yǎng)護。生活廢（污）水、生活垃圾，不得隨意潑灑，集中處理，生活垃圾用密閉容器分類集中收集，每天定時配專人將各類垃圾運至當?shù)乩幚韴觥?/p>

（9）要貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”方針，根據(jù)現(xiàn)場實際作業(yè)情況和危險源辨識和評價結(jié)果。樁基施工過程中，造成安全施工事故主要是人身安全、基礎塌方、行車安全、大型機械臨近營業(yè)線作業(yè)突發(fā)情況四個方面。針對這四個方面制定詳細的應急預案。事故應急處置要堅持“以人為本”的原則，首先采取應急措施，搶救傷員、疏散人群，劃出隔離帶和警戒線，保護好現(xiàn)場。事故現(xiàn)場應急領導小組應根據(jù)規(guī)程和現(xiàn)場情況提供技術支持，防止二次事故的發(fā)生。做到管施工必須管安全，做到安全工作與生產(chǎn)任務同時計劃、同時布置、同時查、同時總結(jié)、同時評比，在安全防護措施到位的前提下方可施工。

（10）施工前施工單位要與鐵路局電務段、工務段、通信段取得聯(lián)系，確定鉆孔位置是否有信號、通信等預埋線纜，以免挖斷或損傷。施工時施工隊伍要時刻與鐵路局調(diào)度中心聯(lián)絡員保持聯(lián)系，掌握施工現(xiàn)場和列車運行情況，嚴格執(zhí)行調(diào)度命令，保證施工人員與列車運行安全。

2.2 基礎鉆孔施工注意事項

（1）因鉆孔施工為臨近營業(yè)線施工，施工時間受到限制，主要施工方式為機械施工，但因路基片石影響鉆孔時也需要人工下井清理，人工作業(yè)時孔壁需設置護筒，防止發(fā)生塌陷，保證作業(yè)人員人身安全。

（2）樁基鉆孔直徑700mm左右，誤差控制在±30mm之內(nèi)，鉆孔深度誤差控制在±60mm之內(nèi)。孔徑偏大會增加鉆孔難度、增加廢棄土和換填砂的用量，增加施工量，孔徑偏小則影響換填的密實度，從而影響基礎的穩(wěn)固性。

（3）凍土地區(qū)路基由上而下有不同程度的凍土，鉆孔施工方法宜采用直筒鉆孔和螺旋鉆孔分兩步進行。先用直筒式鉆頭在孔中心點取出土芯，再用長螺旋鉆頭旋挖鉆孔，這樣既可以通過直筒式鉆頭鉆孔觀察凍土層狀況，確定鉆孔深度（管樁至少三分之一嵌入至永凍層），又可以降低長螺旋鉆頭的鉆孔難度。以本單位試驗工程施工（夏季施工）8m深樁基礎為例，鉆孔取樣情況為：深度0.5-2.5m之間是普通微濕潤狀態(tài)砂石土層；2.5-3.5m之間是濕潤狀態(tài)普通黏土層；3.5-4.5m之間是濕潤狀態(tài)半凍融黏土層；4.5-5.5m之間是凍結(jié)狀態(tài)的凍土層；5.5-6.5m之間是少量可見冰的含冰凍土層；6.5-8.5m之間是較多可見冰的富冰凍土層；8.5-9.0m之間是少量可見冰的含冰凍土層。

（4）鉆孔設備應選用大功率鉆孔機，避免凍土層旋轉(zhuǎn)時功率不夠。而且鉆頭需有順逆時針旋轉(zhuǎn)抖動功能，以便鉆頭攜帶的泥土能快速甩下，提升鉆孔速度。鉆孔時鉆頭鉆桿必須嚴格處于垂直狀態(tài)，保證樁基的垂直度。需要人工配合清理泥土時注意作業(yè)方法并采取相應防護措施，保證作業(yè)人員人身安全。

（5）施工時時作業(yè)工具不得隨意擺放在路基上，取出的廢棄土不能灑落在路基邊坡和道砟上面，要及時清理。清理時用編織袋或鐵桶將廢棄土收納，利用路基下端的起重機吊離路基，保證施工現(xiàn)場平整清潔有條理。

（6）施工作業(yè)人員不得違規(guī)作業(yè)，人工進入孔內(nèi)作業(yè)前應做好各方面的檢查，包括防護設備、供氧設施、身體狀況，并檢查應急措施是否準備到位。

2.3 基礎插裝施工注意事項

（1）青藏高原部分地區(qū)的降水量比較多、地表水豐富，路基周圍容易臨時積水。鉆孔后幾個小時內(nèi)孔內(nèi)就會滲出水，建議鉆孔和插裝能夠連續(xù)進行，避免鉆孔后擱置時間較長，地表、地下水滲出，增加排水工序。而且，鉆孔后擱置較長時間不插裝，容易引起孔周圍凍土融化，破壞路基原有的土質(zhì)狀態(tài)與環(huán)境。雨水囤積及樁基孔內(nèi)滲入水現(xiàn)象見圖一。

圖一 雨水囤積、樁孔滲入水現(xiàn)象

（2）插裝施工采用“先檢查，再墊砂，后入樁”的施工方法。插樁前，應檢查樁孔內(nèi)部情況，主要檢查是否有塌陷、滲入淤水現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)有此類情況，應清理干凈后再布置接地裝置、吊樁、插裝。樁孔底部需人工換填厚度為300mm的干砂，干砂流動性較好，樁落下之后可保證樁底落實、平整。根據(jù)理論計算，墊砂方量=3.14×0.35×0.35×0.3=0.12m3。以實際裝砂器具或編織袋為標準，計算實際墊砂量，保證墊砂厚度達到設計要求。起重機吊樁時需要的作業(yè)半徑較大，因此插樁時采用20噸的起重機不間歇的吊運與插裝。

（3）管樁插入孔內(nèi)，需要對其校正。起吊并插入孔內(nèi)后先不拆卸起重機連接設施，使管樁處于半落實狀態(tài)。施工作業(yè)人員利用水平測量工具、高程測量工具不斷測量調(diào)整管樁至完全處于垂直狀態(tài)，并使管樁法蘭盤上表面標高達到設定值時開始填干細砂。填至樁孔深度的二分之一后方可拆卸起吊連接設施。

（4）吊車應停靠在路肩以外區(qū)域，作業(yè)時本身及作業(yè)半徑不侵入車行車限界范圍，需設置明顯標志讓列車司機知道能安全通過。措施為：在行限界以外20～50cm處沿線路掛設鮮艷彩帶（綠色），一方面作為施工機械不能侵入的明顯標線，另一方面向列車司機表達施工現(xiàn)場已畫定作業(yè)范圍情況，使其知道能安全通過。吊車作業(yè)平臺必須設置在遠離既有線一側(cè)，不得站在墩臺與營業(yè)線鐵路之間，對影響營業(yè)線行車安全的被吊物設纜風繩，纜風繩拉設角度大于60度。

（5）鉆孔機、吊車、汽車等大型機械設備進場作業(yè)時，必須實行“一機一人”盯崗作業(yè)，特殊工種必須持證上崗，施工人員嚴格按照相應大型機械設備作業(yè)安全規(guī)定管理現(xiàn)場作業(yè)人員，保證人身安全。

2.4 基礎換填施工注意事項

（1）管樁與孔壁間環(huán)狀間隙采用干細砂換填，因為細砂在受凍脹作用時對樁基礎施加的比較均勻的擠壓荷載，可避免凍脹作用導致管樁出現(xiàn)凍裂的現(xiàn)象。同時細砂比泥土粗糙，可以增加管樁與路基的摩擦力，減小凍脹作用形成的上拔力。

（2）管樁調(diào)直并達到設定高程后，開始周圍干砂換填施工，換填砂應選取干細砂，干細砂具有良好的流動性，在換填時可順利流入孔內(nèi)且能提高換填區(qū)域的密實度。此外，還有利于減少凍脹力對管樁的影響。換填施工采用“環(huán)周填砂，邊填邊搗”的施工方法，為了避免單一方向換填導致?lián)Q填沙土的重力側(cè)向應力導致管樁發(fā)生位移，不豎直，施工人員在換填時繞孔壁均勻填砂、填土，同時邊填邊用鋼管人工搗實。避免換填不密實后期發(fā)生沉降引起的接觸網(wǎng)基礎不穩(wěn)固現(xiàn)象。

（3）接觸網(wǎng)基礎換填用的干砂必須做防雨措施，保證其干燥。潮濕或含水量較大的砂子容易結(jié)塊、流動性差，造成換填不密實，使管樁基礎后期發(fā)生沉降。樁基換填的干砂量不能以理論計算量為準，因鉆機鉆頭上下來回鉆孔，會擴大鉆孔直徑，尤其是樁孔上端，孔徑實際比預設值大。根據(jù)試驗工程實際，每個樁基礎換填干砂的實際用量盡量控制在理論用量的1.2倍左右。

3 結(jié)束語

綜上所述，高寒、凍土地區(qū)接觸網(wǎng)樁基礎施工環(huán)境條件特殊，在做好施工準備工作、保證施工質(zhì)量、提高施工效率的同時，更應該加強施工安全管理，對施工中預測不到的情況，要以科學的方法進行控制和解決，保證施工安全。