臨近既有線基坑開挖安全距離分析及實例應用

曾陜華

摘 要:臨近既有線基坑開挖對既有線營運安全的影響因素較多,風險較大。本文結合工程實例對臨近既有線基坑開挖過程中的安全影響因素進行研究、分析及測算,為類似工程提供一定的借鑒。

關鍵詞:既有線基坑開挖安全

中圖分類號:TU7 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0097-01

1 工程概況

哈齊客運專線某特大橋位于黑龍江省大慶市,全橋長10743.17m,墩臺基礎采用鉆孔灌注樁基礎,橋墩均采用雙線圓端型實體橋墩,橋臺采用雙線一字形橋臺,全橋處于沖積平原,主要巖性為黏土、粉土、粉質黏土、淤泥質土、軟黏性土及砂類土,以黃褐色、灰褐色、黑綠色為主,厚度0.3～10m,地下水較豐富,地下水類型主要為第四系孔隙潛水,局部為基巖裂隙水及承壓水,地下水埋深0～16.30m,主要含水層為砂類土,主要靠大氣降水和地表水補給,水位變幅1.0～3.0m。全橋共377個墩,設計橋墩基坑開挖線距既有濱洲鐵路線路基坡腳距離3～70m不等,絕大部分屬臨近既有線施工范圍,基坑開挖深度為3～5m,既有鐵路路基平均高約為2m。

2 臨近既有線基坑開挖施工安全影響因素分析

臨近既有路施工其字面含義即靠近既有鐵路開展各類工程作業。根據《鐵路運輸安全保護條例》第十條規定,鐵路線路安全保護區的范圍,從鐵路線路路堤坡腳、路塹坡頂或者鐵路橋梁外側起向外的距離分別為:城市市區,不少于8m;城市郊區居民居住區,不少于10m;村鎮居民居住區,不少于12m;其他地區,不少于15m。成都鐵路局規定,臨近營業線20m內為鐵路安全保護區。哈爾濱鐵路局規定臨近營業線50m內為鐵路安全保護區。雖然各鐵路局的營業線安全保護區距離規定各不一樣,但臨近既有線進行基坑開挖施工與鐵路營運相互間造成的影響因素是一樣的,根據分析可知,臨近既有線基坑開挖主要有三種安全影響因素:列車運行動載對基坑穩定性的影響;基坑土石方開挖對既有鐵路營運造成的直接影響;基坑開挖前降水對鐵路路基的間接影響。針對分析得出的安全影響因素,合理確定臨近既有線基坑開挖安全距離及施工方案是確保營業線施工安全的前提。

3 臨近既有線基坑開挖安全距離計算

針對分析確定的臨近既有線基坑開挖中主要的安全影響因素情況,結合相關資料,分別對三種安全影響因素距離進行確認與計算,以確定相對準確的安全距離如下:

(1)參照《列車振動對鐵路沿線結構物影響的動力分析》可知,列車振動隨距鋼軌距離的增加而衰減,在距鋼軌25m處,振動幾乎衰減到零,在此距離之外,列車振動對建筑物已無明顯影響,確認列車運行動載對基坑開挖過程中的穩定性影響重點在距鐵路25m以內,在此之內的基坑開挖在施工過程中應考慮相應的安全防護措施。(2)基坑直接開挖對臨近既有線的影響距離。基坑直接開挖對臨近既有線的影響距離可根據《改建既有線和增建第二線鐵路工程施工技術暫行規定》內容“臨近既有線施工的橋涵和其他建筑物基礎,應自基坑底邊,按1:1.5向上推算,確定開挖對既有線影響程度”的要求,進行計算臨近既有鐵路進行基坑開挖安全距離,進而確定開挖過程中的安全距離。設定既有鐵路路堤高度為h1=(2m),開挖深度為h2(h21=3m、h22=5m),既有線路中心到承臺邊的距離為L1(L11=10.3m、L12=77.3m),接觸網立柱外邊到承臺邊的距離為L2(L21=7m、L22=74m),承臺邊到既有線路中心的安全距離為L3。若基坑上口無接觸網立柱L3=1.5*(h1+h21)+5(路肩距離)+1(坑內的工作距離)=13.3m,L3=1.5*(h1+h22)+5(路肩距離)+1(坑內的工作距離)=16.5m,根據計算數據可知,在基坑上口無接觸網立柱,開挖深度等于3m時,承臺邊到既有線路中心的安全距離不應小于13.3m;開挖深度等于5m時,承臺邊到既有線路中心的安全距離不應小于16.5m。若基坑上口有接觸網立柱,且接觸網立柱外邊到線路中心距離大于等于3.3m。L3=1.5*(h1+h21)+(L1-L2)(接觸網立柱外邊到線路中心距離)+1(路肩距離)+1(坑內的工作距離)=12.8m,L3=1.5*(h1+h22)+(L1-L2)(接觸網立柱外邊到線路中心距離)+1(路肩距離)+1(坑內的工作距離)=15.8m,根據計算數據可知,在基坑上口有接觸網立柱,開挖深度等于3m時,承臺邊到既有線路中心的安全距離不應小于11.8m;開挖深度等于5m時,承臺邊到既有線路中心的安全距離不應小于15.8m。根據以上計算依據,L3取最小值做為安全值,開挖深度≤5m時,直接進行臨近既有線基坑開挖,當承臺邊到既有線路路基坡腳大于10.2m時,不會對既有鐵路營運造成影響,但應對開挖基坑采取一定的安全防護措施后再進行基坑開挖施工。在有水地段的臨近既有線基坑開挖施工前,必須要采取相應措施進行降水,因庫薩金經驗公式中降水影響半徑隨抽水孔水位降深變化而變化,適合降水影響半徑計算,因此在計算有水地段基坑開挖前降水影響距離時采用庫薩金經驗公式進行確定,R=15.6m(滲透系數取0.4m/d,經過計算可確定,在有水地段基坑開挖前降水對既有線影響距離為15.6m。

4 實例應用

哈齊客運專線某特大橋全線共377個墩,其中我公司負責施工344個墩。在距離既有線10m內無水地段及16m內有水地段,共41個墩的基坑開挖采用鋼板樁防護進行組織開挖施工;在距離既有線10～25m范圍內無水地段,共80個墩的基坑開挖采用加大放坡防護措施直接組織開挖施工;在距離既有線16～25m范圍內有水地段共29個墩的基坑開挖采用輕型井點降水設備進行降水后組織開挖施工;在距離既有線25m范圍外,共194個墩的基坑開挖未按臨近既有線施工進行考慮。整個施工過程未發生任何影響既有線營運的安全問題,全部達到預期目標。

5 結語

通過對臨近既有線施工情況進行研究、分析及測算,較好的完成了臨近既有線基坑開挖施工,沒有發生相關安全問題,為臨近既有線基坑開挖施工提供了一定的經驗借鑒。但由于臨近既有線基坑開挖施工安全受到的影響因素不斷變化,本文僅是對一般地質條件下的一般情況進行一個總結,在具體的施工過程中應根據不同的環境,不同的地質條件,采取不同的參數進行計算,切實保證臨近既有線基坑開挖過程中的施工安全。

參考文獻

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