下穿鐵路立交施工便梁支座下沉的分析和處理

吳月滿

1 工程概況

本工程為南京市棲霞經濟技術開發區七鄉河大道工程下穿京滬線下K277+071(該里程為舊里程,目前的新里程為京滬線下K1174+929)新建2-9 m×5 m箱形立交橋。立交橋軸向長度19.8 m,與京滬線法線夾角14.09°;道路等級為城市次干路,規劃路幅寬度為18 m,設計行車時速40 km/h;列車荷載為JQS標準活載;框架橋內凈空為混合車道7.5 m(寬)×5.0 m(高),人行道1.5 m(寬)×3.5 m(高)。場地內地形局部起伏較大,自南向北跨越長江一級階地、丘崗兩類地貌單元,微地貌單元較發育,土層變化較大,其場地土層自上而下分布為:①-1填筑土;①-2亞黏土夾亞砂土;①-3強風化閃長巖。新建的箱身基底標高為4.05 m,落于②層亞黏土夾亞砂土層上。橋位處既有的京滬鐵路上下行正線為直線地段,P75鋼軌,無縫線路,線間距4.2 m。

2 施工概況

根據設計單位的指導性施工組織設計及施工單位報經路局審批通過的施工組織設計,箱身頂進時采用D16便梁加固線路,頂進時加固線路用D16便梁的支座采用挖孔樁深支座,頂進時該D16便梁兩端再各拖架一孔D16便梁。挖孔樁深支座沿線路橫向設置三排,每排三根(中間一根共用),共9根挖孔樁,每排樁相鄰的兩根樁頂采用鋼筋混凝土連梁連接,連梁截面為100 cm×80 cm。為減少慢行時間并滿足業主工期要求,施工時京滬上下行線同時分別連續架設了三孔D16施工便梁(其支座采用枕木臨時支座,兩線間相鄰兩孔便梁考慮到荷載較大而采用了1.5 m×2.5 m×0.5 m的混凝土臨時支墩)、三排挖孔樁同時施工。

3 便梁支座下沉情況

2006年7月26日,該立交橋工程項目部施工人員在挖孔樁施工中發現:南京方向相鄰兩孔便梁兩線間支座出現下沉現象,下沉量為3 cm,第二天該支座又繼續下沉了2 cm。7月28日晚上海方向南側一孔挖孔樁挖孔時遇到流砂層(層厚約2 m)。此后,便梁支座連續下沉,南京方向相鄰兩孔便梁兩線間支座下沉累計最大達60 cm。后經果斷采取措施緊急處理,便梁支座的沉降才得以穩定。

4 原因分析

1)該工程施工方案中為加快工程施工進度,特別是考慮到盡量減少施工對鐵路運輸的影響,采用了每條線同時連續架設三孔D16施工便梁、三排(每排3根)挖孔樁同時開挖的施工方案。根據該方案,南京方向相鄰的兩排挖孔樁拉槽后基坑邊緣間距約為7 m,造成該部分土體較為孤立,加之路基土質較差,相鄰兩孔便梁兩線間支座在列車荷載集中作用下產生沉降。2)施工單位根據箱身預制工作坑的開挖情況判斷,施工區域內未見流砂層。故挖孔樁施工前,路基兩側未采取井點降水措施降低地下水位,導致挖孔樁挖孔遇到流砂層時由于水流的作用將流砂帶至挖孔樁內,相鄰兩排挖孔樁間路基土體內產生“管涌”后出現空隙,在荷載作用下產生沉降。3)施工單位在最初發現支座出現下沉現象后,思想上沒有引起足夠重視,未及時分析原因,且未按要求做好降低地下水位、回填等工作,導致支座的下沉沒有及時得到有效控制。4)施工單位對營業線特別是京滬線施工安全的重視程度不夠,營業線施工安全意識淡薄。5)施工單位缺乏營業線施工經驗和對此類土質情況的認識,項目部管理較為混亂,施工方案、安全措施無上級領導組織落實到位。6)監理單位的現場監督不嚴、不細,在最初發現支座出現下沉現象后未及時組織有關人員進行分析、處理、研究對策,對施工單位的相關施工工序沒有及時掌握、問題沒有及時指出、行為沒有及時制止、情況沒有及時匯報。7)設備管理單位安全監督員的職責未有效地履行,現場監控不到位,在便梁支座出現連續下沉現象后未及時制止施工單位進行后續施工、未按規定給施工單位下發營業線施工安全整改通知書。

5 出現沉降后采取的處理措施

1)7月31日,建設單位得到駐地監理關于便梁支座連續下沉的報告后即組織相關人員趕到工地,在對現場進行調查了解后會同設計、監理、施工單位有關人員共同商定采取了以下措施:a.挖孔樁拉槽兩側邊坡增加縱橫向支撐,確保路基的穩定;b.立即在所有挖孔樁孔內排水并回填黏土,其回填深度以超過流砂層1.5 m～2 m為宜;c.將路基兩側地表水抽干,并設置井點降水降低地下水位;d.在所有挖孔樁孔內采用鉆孔壓密注漿(適量摻入水玻璃以加快水泥漿凝結速度)固結硬化流砂層及路基土體;e.待壓密注漿的水泥漿凝固后重新開挖挖孔樁及挖孔樁的后續施工;f.加強現場支座的沉降觀測,組織線路工班上道增加養護維修的頻率;g.盡快備齊應急材料、機具、設備并細化應急預案。2)8月1日施工單位即按上述方案組織實施,但在施工中發現因現場場地及樁架高度所限,壓密注漿無法進行。故8月3日建設單位又組織相關人員在現場對施工方案再次進行了變更,并于8月4日上午召開了由設計、監理、施工單位有關人員共同參加的該工程施工方案研討會,確定了以下變更施工方案:a.原長樁基承載方案變更為短樁基加條形擴大基礎共同承載方案;b.加強人工挖孔樁開槽邊坡的支護,確保便梁支座下土體的穩定;c.目前開挖的9根挖孔樁清孔后以鋼筋混凝土作填料進行回填,形成短挖孔樁;d.挖孔樁鋼筋混凝土澆筑前在孔內預埋4根注漿管,管長以穿過流砂層為宜,在挖孔樁完成后對樁底流砂層予以加固;e.增加鋼筋混凝土條形擴大基礎:利用既有的拉槽寬度和高度,將原樁間100 cm×80 cm的連梁變更為上寬150 cm、下寬250 cm、高200 cm的承臺,并在承臺頂面預埋鋼板用于便梁縱橫向的限位;f.線路路基邊坡兩側增加井點降水管數量和深井,繼續做好基坑的降、排水工作,將地下水位降至流砂層以下;g.箱身頂進施工前在箱身兩側邊墻上設置好鋼刃腳,并嚴格按帶土頂進的方案進行箱身的頂進施工,頂進前在路基兩側挖深井以探明水位是否降到預期的效果。3)督促施工單位立即增加施工人員、材料、設備、機具,延長作業時間,加快施工進度,盡快控制住便梁支座的連續沉降,確保既有線施工安全。

6 結語

上述便梁支座沉降現象的發生,雖經所有參與施工人員的共同努力,有效的控制了事態的發展,但若采取的措施不當、處理不及時、果斷,其所產生的后果將不堪設想。為此,對于類似的營業線工程,參建單位應重點做好以下幾方面工作,確保營業線工程施工的絕對安全:1)參與營業線工程管理、施工的相關單位、人員應充分認識到營業線施工安全無小事,要加強對鐵道部、鐵路局有關營業線工程施工安全規章、制度、文件等的學習和宣傳工作,不斷增強營業線施工安全意識。2)按照營業線施工有關規定嚴格審查工程施工方案,落實營業線施工安全措施和應急預案,施工中不得隨意變更、取消或替換。3)工程開工前按照營業線施工有關規定并結合每一工程的自身特點制定具有針對性和可操作性的安全、質量、進度等方面的監督、把關和檢查措施。4)加大對工程監理、設備管理單位安全監督員的檢查、督促力度,充分發揮他們在工程施工中的作用,共同把好營業線施工安全關。5)加強信息的溝通工作,確保信息渠道的暢通,防止因信息通報的不及時而延誤戰機。

[1]呂劍盛.云西站跨進礦公路立交橋拆建技術[J].山西建筑,2008,34(3):335-336.