臨近既有鐵路營業線深基坑大體積混凝土承臺施工

摘要：本文提出通過鎖扣咬合樁基坑支護完成臨近鐵路既有線深基坑大體積混凝土承臺施工。

關鍵詞：深基 支護 鐵路線

1 工程概況

鄭州市中心區鐵路跨線橋工程主橋為雙塔單索面三跨預應力混凝土斜拉橋，跨度為106+248+106m，全長460m。主橋共6個橋墩，其中2#、3#墩為臨近既有鐵路的主墩，本文已3號主墩進行論述。

3號主墩承臺為八邊形，平面尺寸為28.68m×21.8m，平面面積約526.4m2；承臺底標高96.186m，承臺頂標高103.486m，高度4.3m。理論砼方量2264m3（未扣除球鉸安裝預留凹槽體積），鋼筋約240t。

2 施工方案

2.1 承臺施工方案簡述 承臺采用先支護后分層開挖，然后通過溜槽和汽車泵同時一次性整體澆注完成，采用大體積施工的方法進行施工，內設四層冷卻水管不間斷通水循環，降低水化熱的危害，保證砼內外溫差不超過25℃。

主要施工步驟：支護體系施工→分層開挖→施工墊層和樁頭處理→測量放線→鋼筋和冷卻水管施工→模板施工→混凝土施工→養生、拆模

2.2 支護方案比選 方案一 靠鐵路側基坑壁采用鉆孔灌注支護樁加預應力錨索形式防護，遠離鐵路側放坡。

方案二 基坑靠鐵路線側采用鉆孔樁和挖孔樁及咬合樁支護形式，遠離鐵路側放坡。

比選：方案一為常用方案，投入大，工期長，且施工錨索位置為既有鐵路線正下方，無法保證對其施工時鐵路運營的安全，不適合本工程；方案二通過鎖扣咬合樁形成板結構對鐵路側鉆孔支護樁起到支撐作用形成支撐結構滿足鐵路安全運營的安全需要，且投入少，施工速度快，可行。

根據施工現狀對工期、造價以及安全等諸多方面的要求，通過多次專家組及現場施工人員的討論確定方案二為本工程最優實施方案。

2.3 施工步驟、方法及要點

2.3.1 支護體系施工 基坑支護樁包括鋼筋混凝土鉆孔樁、鋼筋混凝土挖孔樁、素混凝土挖孔樁。各類樁的布置情況詳見附圖1。

支護樁需分批施工，具體施工順序詳見支護樁施工順序圖。

①鉆孔施工 平整場地，開挖埋設鋼護筒，然后定位和固定鉆機，拌制泥漿鉆進，終孔后采用垂直導管法水封混凝土施工。

②挖孔樁施工 本工程由于來往列車振動大，考慮地質條件好，水位較低等因素，為確保快速施工采取磚砌護壁進行挖孔樁施工，終孔后采用采用垂直導管法干封混凝土。

基坑支護樁施工時由于樁距離承臺凈距離為5cm，故在施工過程中嚴格控制樁位的偏差和樁的斜率，確保其不影響承臺主體的施工。

2.3.2 分層開挖 所有的基坑防護樁施工完畢且砼強度達到設計值的90%以上，開始從非鐵路線側向靠鐵路側逐步推進分三層開挖，機械開挖兩層為深度3m和至承臺底0.2m左右，第三層采用人工開挖保證了不擾動底部原狀土，開挖放坡坡度位1：0.5。

基坑開挖前基坑頂部設置了30cm×30cm排水溝，并在基坑頂四周設置阻水坎。基坑開挖至設計標高后，沿基坑周圍設排水溝和集水井，確保基坑內不積水。

分層開挖過程對支護體系進行觀察，若有異常及時停止開挖進行支護加固，本工程觀察變形量如下表。

各觀測點的最大變形值一覽表

注：表中數據單位以mm計，通過表中數據說明基坑開挖時基坑壁是穩定的。

2.3.3 施工墊層和樁頭處理 基坑開挖完畢后，清理、平整坑底，澆注10cm厚的C15混凝土墊層，表面收光抹平，灑水覆蓋養護，墊層的標高及尺寸均滿足設計要求。

樁頭采用機械加人工進行破除，距離設計樁頂20cm以上范圍采用人工配合機械整體鑿除，距離樁頂設計標高20cm范圍內采用人工鑿除，并預留設計要求的嵌入承臺長度（15cm）。采用人工將樁頭清理平整，整理樁基伸入承臺部分的鋼筋，樁頭處理完成后及時進行樁位竣工測量。并報請監理工程師批準后進入下一道工序施工。

2.3.4 鋼筋和冷卻水管施工 鋼筋采用加工車間加工現場連接安裝，鋼筋連接分為兩種，一種為剝肋滾扎直螺紋連接，用于Φ25、Φ32鋼筋連接，用扭矩扳手進行驗收；一種為搭接焊接，焊接長度位雙面不小于5d，單面焊不小于10d（其中d為鋼筋直徑）。

冷卻水管為普通鋼管，鋼管接頭為焊接，且用膠帶進行纏裹，混凝土澆筑前灌水檢驗其密閉性和保護管子的通暢。

鋼筋安裝時采用φ48的鋼管腳手架作為上下層鋼筋的臨時支撐，冷卻管通過吊筋等與主體鋼筋固定牢靠。

2.3.5 模板施工

模板采用鋼模板，模板背帶采用2［20組，設置3層，支撐采用∠100的角鋼橫向每米布置一道，豎向與背帶對應布置四層；用枕木靠住基坑壁做支撐點。

2.3.6 大體積混凝土施工

承臺為C50混凝土，為滿足混凝土澆注要求，混凝土入模坍落度控制在16～20cm，初凝時間不小于16h。

承臺混凝土采用商品混凝土，一次性整體澆注到位，澆注采用分層澆筑，分層厚度30cm，混凝土澆注采用溜槽配合汽車泵進行布料，布料間距不大于4m。

混凝土澆筑采用插入式振動器進行振搗，振搗時通過在表層標示冷卻管位置來避免振搗棒碰撞冷卻水管。鋼筋網片密集的位置采用φ30mm振搗棒其余部位采用φ50mm振搗棒。

混凝土澆注完畢初凝前采用3次收面，減少水分蒸發，控制表面收縮裂紋。

2.3.7 大體積混凝土養護

承臺砼澆注完成后，有專職養護人員用棉氈和塑料布進行兩層覆蓋、灑水養生，保證砼表面濕潤，對澆注承臺覆蓋養生時間為14天，以減少表面溫度裂紋的發生。

冷卻水管在混凝土澆注開始后約12小時時開始通水，連續通水14天，出水口流量維持在13～20L/min。進水水溫與砼內部溫度差≤20℃，冷卻水管內進出口水溫差≤10℃。冷卻水管使用完畢后，采用C50灌漿封孔，灌漿結束后將伸出承臺頂面部分切除。

3 結束語

本工程施工方案是通過理論計算，提出鎖扣咬合樁形成支撐體系的新型基坑支護體系，并克服施工中場地受限以及鐵路營業線運營安全的高要求等施工現狀的成功實例。

參考文獻：

[1]TB10401-2003.鐵路工程施工安全技術規程.

[2]JTJ041-2000.JTJ041-2000.

[3]交通部第一公路工程局、橋涵、人民交通出版社、1985年.