鄰近鐵路營業線深基坑防護施工技術

李 鵬 （安徽上鐵地方鐵路開發有限公司，安徽 合肥 230068）

0 引 述

鄰近營業線施工主要是指新建鐵路工程、既有線改造工程及地方工程等與既有線平行、交叉、接入，在既有線兩側一定范圍內（距既有線路中心線30m內，包括上跨和下穿既有鐵路）涉及營業線安全和正常使用的施工。徐州銅山新區快速通道立交橋附屬倒虹吸工程深基坑鄰近營業線施工，嚴重影響既有京滬鐵路的安全，因此，采取切實可行的深基坑防護施工技術是保證鐵路行車安全的重要措施。

坑基防護斷面圖

1 工程慨況

徐州銅山新區快速通道立交橋工程下穿京滬鐵路中心里程為K814+041，鐵路軌頂高程34.42m。框架橋主體采用4座并列等高框架結構，總寬度為40.3m。鐵路東側緊臨焦山引河，該河道為場地南部山區山洪水排入奎河的主要通道。為保持河道暢通，在道路下面修建倒虹吸，倒虹吸基坑邊距鐵路中心28.4m，屬于鄰近營業線施工。倒虹吸總長134.4m，平行于線路方向，基坑深度14.63m，屬于深基坑施工，倒虹吸為5孔鋼筋混凝土箱涵，孔徑為4m×3.5m。為保證在倒虹吸施工過程中既有京滬鐵路路基邊坡穩定，確保鐵路行車安全，本工程鐵路側邊坡支護采用兩道支護，一是在距鐵路路肩12.76m處打直徑φ60cm深15m的高壓旋噴樁進行開挖放坡的第一道支護兼作止水帷幕，支護長度100m；二是在距高壓旋噴樁中心9.5m位置打深10m的φ100cm鉆孔灌注樁進行第二道防護，防護長度100m；三是高壓旋噴樁至鉆孔樁之間的坡面采用掛網噴錨護坡，防護長度100m。

2 施工準備

①在支護和基坑施工前項目部在施工范圍內挖探溝，配合管線單位查明地下管線，采取保護措施后方可施工。

②基坑開挖前先進行筑土圍堰，將既有河水斷流，并設臨時排水溝將河水引入奎河。

③圍堰施工完畢后進行降水，清除河道底淤泥，使河道底部干燥，具備施工條件。

3 深基坑防護施工

3.1 高壓旋噴樁施工

基坑開挖至27.0m時，在距鐵路路基坡頂邊緣水平距離12.76m處打直徑φ60cm深15m（間距50cm）的高壓旋噴咬合樁進行鐵路路基的第一道防護（兼作止水帷幕）。

3.1.1 施工工藝及方法

施工工序：平整場地→孔位放樣→鉆機就位→造孔→鉆機移位→成孔檢驗→噴射裝置就位→地面試噴→下噴射管→地下試噴→噴射注漿作業→噴射注漿結束→下管靜壓回填注漿→沖洗機具→高噴臺車移位→間隙性回填注漿。

旋噴樁樁徑φ60cm，固化劑采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥含量約225～250kg/m，水灰比以試驗獲得的最佳水灰比為準，一般在0.7～1.0，樁長以樁底高程落于粉砂層底高程以下1.0m計算。

3.1.1.1 施工準備

正式開工前，首先要按照施工設計核實設計孔位處有無妨礙施工和影響安全的障礙物，檢修機械設備；平整場地，按設計要求，布置施工孔位；機具設備就位；接通電源和水路，進行機械運轉；備足注漿所需材料。

3.1.1.2 鉆機就位

移動鉆機至設計孔位，使鉆頭對準旋噴樁孔位中心。

3.1.1.3 射水試驗

鉆機就位后，首選進行低壓（0.5MPa）射水試驗，用以檢查噴嘴是否暢通，壓力是否正常。

3.1.1.4 鉆進

射水試驗后，即可開鉆，射水壓力由0.5MPa增至1MPa，目的是減小摩擦阻力，防止噴嘴被堵，直到鉆至樁底設計標高。

3.1.1.5 漿液制備

在鉆孔的同時，即可配制漿液，水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥；水要清潔，酸堿度適中，PH值在5～8；漿液的配比選定后，首先將水加入攪拌桶內，再將水泥和氯化鈣倒入，開動攪拌機10～20min，然后擰開攪拌桶底部閥門，放入第一道過濾篩，進行第二次過濾后，流入泥漿桶備用。

3.1.1.6 漿液加壓

泥漿桶的漿液通過高壓泵加壓至14～24MPa后經高壓管送至鉆機用于噴射。

3.1.1.7 旋噴

接通高壓管、水泥漿管，開動高壓泵、泥漿泵、空壓機和旋噴鉆機，自下而上進行噴射作業，用儀表控制壓力、流量、風量，當分別達到預定數量值時開始提升，邊提升邊旋轉噴漿。施工過程中要時刻注意檢查漿液初凝時間，注意注漿流量、壓力、提升速度等參數是否符合設計要求，并隨時做好記錄。

噴射作業完成后應將注漿管和軟管內的漿液全部排除，防止殘存的水泥漿堵塞管路。

3.1.1.8 移動機具

將鉆機等機具移動到孔位上，進行下一位置的施工。

3.2 鉆孔樁施工

當基坑開挖至23.0m時，在距高壓旋噴樁中心9.5m位置打10m深的鉆孔灌注樁，進行基坑防護施工，順序從北向南。

基坑支護鉆孔樁采用間隔跳打施工，并在本樁灌混凝土24h后方可進行鄰樁施工。

鉆孔樁施工工序：埋設護筒→鉆機就位→鉆孔→第一次清孔→下鋼筋籠→下導管→第二次清孔→水下混凝土灌注→樁頭處理→成樁質量檢驗。

3.2.1 護筒埋設

護筒用6mm厚鐵板卷制焊接。根據護筒埋設的深度不同，護筒內徑應比鉆頭直徑大20mm～40mm，頂部焊加強筋和吊耳，并設出漿口。護筒頂端高度應高于地下水位或護筒內穩定承壓水位2m。護筒埋置深度為2m。護筒埋設采用人工挖埋護筒底部、周邊與土層相接處用50cm厚粘土夯實，護筒埋設要求準確豎直，護筒頂面中心和護筒底面中心位置與設計樁中心偏差應小于2cm，護筒豎向的傾斜度不得大于1%。

3.2.2 泥漿制備

選用優質粘土和添加劑造漿，入孔泥漿比重控制在1.1～1.3范圍（特殊情況單獨設計）。泥漿性能指標應經試驗檢驗并達標。為防止污染，采用鋼制泥漿槽和機械制漿設備，并配以專用槽車用以泥漿的調用和處理運輸。鉆進中應隨時檢驗泥漿比重、粘度、含砂率、膠體率等，并填寫泥漿試驗記錄表。泥漿循環使用，廢棄泥漿沉淀后送污土場處理。

3.2.3 鉆孔

鉆機以正循環鉆進，當鉆深超過鉆機砂石泵葉輪位置后，啟動砂石泵電機，開始反循環作業。鉆孔過程中，孔內應保持泥漿稠度適當、水位穩定，及時加水加粘土，以維持孔內壓力差，以防坍孔。對鉆碴作取樣分析，核對設計地質資料，根據地層變化情況，采用相應的鉆進方式和泥漿稠度。

3.2.4 第一次清孔

鉆孔至設計高程，孔深、孔徑、孔的偏斜經檢查符合要求后，進行換漿法清孔。清孔應符合下列規定：孔底500mm以內的泥漿相對密度應小于1.25，含砂率≤8%,粘度≤28s，灌注混凝土前，孔底沉碴厚度應<300mm。

3.2.5 鋼筋骨架制作與安放

鋼筋骨架在鋼筋加工場地分段制作，用汽車或架子車運至現場后在孔口進行焊接接長。用汽車吊起吊鋼筋骨架，第一段放入孔內用鋼管或型鋼臨時擱支在護筒口，再起吊另一段，對正位置按規范要求焊接后逐段放入孔內至設計標高，最后將上面一段的掛環掛在孔口并臨時與護筒口焊牢，垂直牢固定位，以免在灌注混凝土過程中發生浮籠現象。鋼筋骨架在下放時應注意防止碰撞孔壁，如放入困難，應查明原因，不得強行插入。鋼筋骨架安放后的頂面和底面標高應符合設計要求，其誤差不得大于±5cm。箍筋焊接采用單面焊，焊縫長度須滿足施工技術規范要求，并將接頭錯開50cm以上。為使鋼筋骨架有足夠的剛度以保證在運輸和吊放過程中不產生變形，每隔2m～3m用φ18mm鋼筋設置一道加強箍，在箍筋上設置穿心圓式混凝土墊塊。

3.2.6 導管安裝

導管用φ300mm鋼制專用導管，壁厚5mm，節長2.0m～4.0m，專用接頭聯接、密封裝置。使用前，對導管作水壓和接頭抗拉試驗，試壓水壓為孔底靜水壓力的1.5倍。混凝土澆注架用型鋼制作，用于支撐懸吊導管，吊掛鋼筋籠，上部放置混凝土漏斗。

3.2.7 第二次清孔

在第一次清孔達到要求后，由于要安放鋼筋籠及導管，至澆注混凝土的時間間隙較長，孔底又會產生沉碴，所以待安放鋼筋籠及導管就緒后，再利用導管使用換漿法進行第二次清孔。其方法為導管頂部臨時安裝壓泥漿設施，用導管內泥漿攪起置換下部沉碴。清孔時間以排出泥漿的含砂率與換入泥漿的含砂率接近為宜。當孔深達到設計要求、孔底泥漿密度≤1.15、復測沉碴厚度在100mm以內時，完成清孔作業，并立即澆注水下混凝土。

3.2.8 灌注水下混凝土

水下混凝土的灌注采用導管法。導管接頭為卡口式，直徑300mm,壁厚5mm，分節長度1m～3m。導管使用前須進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。并檢查其位置是否居中、軸線順直，防止卡掛鋼筋骨架和碰撞孔壁。灌注混凝土前將灌注機具如儲料斗、儲料鋼支架、溜槽、漏斗等準備好。

混凝土購買商品混凝土，采用汽車泵澆注。混凝土灌注至接近樁頂時，提高漏斗高度，改用吊斗傾倒。

首批混凝土數量要經過計算，使其有一定的沖擊能量，翻起孔底沉淀物，并能把導管下口埋入混凝土不小于1m深，但不大于3m。灌注首批混凝土時，導管下口至孔底的距離控制在25cm～40cm，堵導管混凝土隔水栓預先用8號鐵絲懸吊在混凝土漏斗下口，當混凝土量達到首批混凝土數量后，剪斷鐵絲，混凝土即下沉至孔底，排開泥漿，埋住導管口，導管埋入混凝土的深度不小于1m。灌注開始后，應連續進行，并盡可能縮短拆除導管的時間；灌注過程中指派專人經常用測深錘探測孔內外混凝土面位置，填寫水下混凝土澆注記錄，及時調整導管埋深。

3.2.9 為確保樁頂混凝土質量，樁頂加灌1.0m高度

基坑圍護鉆孔樁施工完畢后，鑿除樁頭，經檢測合格后，澆筑壓頂冠梁，把鉆孔樁連成整體。

3.3 掛網噴錨施工

掛網噴錨支護施工程序：整修邊坡→打入錨桿→掛網→噴射混凝土→養生。

高壓旋噴樁以下直至鉆孔灌注樁施工標高處基坑開挖采用放坡開挖方式，開挖坡率為1∶1.9,坡面采用掛網噴錨防護。

掛網噴錨支護靠錨桿、鋼筋網和混凝土層共同工作來提高邊坡的結構強度和抗變形剛度。

噴射混凝土厚度采用10cm，噴射混凝土為C15細石混凝土；錨桿采用Φ22鋼筋，錨桿間距采用2.0m×2.0m，梅花型布置。鋼筋網的孔眼尺寸采用10cm×10cm的方孔，鋼筋直徑6mm。

3.4 基坑降水與深基坑開挖

深基坑防護施工完成后，按要求進行基坑降水，按批準的深基坑施工方案進行基坑開挖，并做好基坑開挖變形和位移觀測工作。

4 結 語

鄰近鐵路營業線深基坑防護工程，其圍護結構設計、施工組織、施工監理均有成熟的經驗可以借鑒，而本基坑觀測深度達到14 m多，采取高壓旋噴樁進行加固防護兼作止水帷幕，采取鉆孔灌注樁進行第二道防護的措施經過施工證明是可行的，它不僅解決了施工防護問題，同時也保證了鐵路路基安全，確保鐵路營業線的行車安全。