緊鄰既有鐵路橋梁深基坑施工安全技術(shù)與管理

劉建冬

摘要：安康城區(qū)長春路鐵路交叉節(jié)點(diǎn)工程36+85+36連續(xù)梁，采用先平行于既有鐵路襄渝鐵路滿支架現(xiàn)澆85m連續(xù)梁，再雙幅同步轉(zhuǎn)體的施工方法，其中主墩Z1承臺基坑圍護(hù)樁樁邊距離既有鐵路中心線最近為9m，距離鐵路隔離網(wǎng)最近為2.5m，為確保既有鐵路結(jié)構(gòu)和運(yùn)營安全，采取了圍護(hù)樁支護(hù)、掛網(wǎng)噴漿、內(nèi)支撐等支護(hù)技術(shù)，對支護(hù)結(jié)構(gòu)和既有鐵路路基進(jìn)行了監(jiān)控量測、防排水和一系列安全管理措施，確保橋梁施工和既有鐵路的安全。

Abstract： The 36+85+36 continuous beam of the Changchun Road railway crossing node project in Ankang District adopts the construction method of pouring 85m continuous beams in parallel with the existing full-support bracket of the Xiangyu Railway on the existing railway， and then double-synchronous rotation. The distance from the side of the supporting pile of the platform foundation pit to the existing railway centerline is 9m， and the distance to the railway isolation network is 2.5m. To ensure the safety of the existing railway structure and operation， the supporting pile support， hanging grid spraying， internal support and other supporting technologies have carried out， monitoring and measurement， water drainage and a series of safety management measures on support structures and existing railway subgrades are carried out to ensure the safety of bridge construction and existing railways.

關(guān)鍵詞：深基坑;緊鄰既有鐵路;支護(hù)技術(shù);安全管理

Key words： deep foundation pit;close to existing railway;support technology;safety management

中圖分類號：TV551.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0183-02

1? 工程概況

安康城區(qū)長春路鐵路交叉節(jié)點(diǎn)工程是安康市長春片區(qū)棚戶區(qū)改造開發(fā)建設(shè)PPP項(xiàng)目關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制性工程，位于陜西省安康市高新區(qū)，新建道路長春路道路里程K3+200與既有鐵路襄渝鐵路線鐵路里程K315+900附近相交叉，主橋采用2*85預(yù)應(yīng)力砼T構(gòu)箱梁，雙幅同步轉(zhuǎn)體后與引橋相接，引橋?yàn)?*36m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼箱梁，滿堂支架施工。深基坑施工過程中主要的風(fēng)險(xiǎn)一是基坑開挖施工可能導(dǎo)致襄渝鐵路路基邊坡失穩(wěn)或不均勻沉降，影響鐵路結(jié)構(gòu)安全;二是圍護(hù)樁施工過程中旋挖鉆機(jī)、吊機(jī)等大型設(shè)備傾覆，導(dǎo)致鐵路電網(wǎng)和設(shè)備事故，影響鐵路線的運(yùn)營安全;三是周邊塑料薄膜、刀旗、燈光信號等侵入限界或人員違規(guī)進(jìn)入鐵路限界，逼停列車，影響鐵路運(yùn)營安全等。

Z1墩和Y3墩為跨線主墩，承臺設(shè)計(jì)為八邊形，深基坑平面尺寸均為28.25*25.25m，Z1墩基坑深度為11m，Y3墩基坑深度為5m，距離襄渝鐵路最近的是Z1墩承臺基坑，其圍護(hù)樁樁邊距離襄渝鐵路中心線最近為9m，距鐵路隔離網(wǎng)最近僅為2.5m，基坑與襄渝鐵路的位置關(guān)系如圖1。

2? 圍護(hù)樁施工

根據(jù)現(xiàn)場勘測，結(jié)合橋墩位置的地質(zhì)條件，確定采用圍護(hù)樁支護(hù)、掛網(wǎng)噴漿、加內(nèi)支撐等支護(hù)技術(shù)，圍護(hù)樁沿主墩基坑四周矩形布設(shè)，圍護(hù)樁采用？準(zhǔn)1.25m鉆孔樁進(jìn)行施工，樁間距1.5m，樁長17.5m，Z1、Y3墩圍護(hù)樁各68根，共計(jì)136根，圍護(hù)樁施工順序應(yīng)該按照與營業(yè)線的距離由近到遠(yuǎn)，同時跳樁施工的原則進(jìn)行。

2.1 場地平整壓實(shí)

承臺場地平整按照承臺外輪廓外放3m進(jìn)行，對平整后鉆機(jī)場地進(jìn)行壓實(shí)，保證承載力滿足鉆機(jī)施工要求，防止鉆機(jī)傾覆。當(dāng)鉆機(jī)高度大于施工點(diǎn)與鐵路線之間的安全距離時，應(yīng)設(shè)置纜風(fēng)繩及地錨，每臺鉆機(jī)設(shè)置2個尺寸為1m*1m*1m的混凝土地錨，地錨水平間距15m，埋設(shè)深度1m，采用C20混凝土預(yù)制，將鉆機(jī)朝營業(yè)線方向反拉，確保鉆機(jī)不向營業(yè)線方向傾覆。地錨、纜風(fēng)繩設(shè)置在背向營業(yè)線方向，每臺鉆機(jī)設(shè)置兩個地錨，三角形布置，纜風(fēng)繩采用？準(zhǔn)16mm的鋼絲繩，一端系于鉆機(jī)約2/3高度處，另一端系于地錨，纜風(fēng)繩與地面夾角為45°，每端安裝U型卡數(shù)量不少于3個，規(guī)范設(shè)置并緊固，保證一機(jī)一防護(hù)。

2.2 旋挖鉆防傾覆纜風(fēng)繩受力驗(yàn)算

采用三一280型旋挖鉆成孔，鉆桿重量為16t，高度為18m，設(shè)置兩道纜風(fēng)繩以防止鉆桿傾覆。

①纜風(fēng)繩拉力計(jì)算：

T=（kp+Q）c/（asinα），T=（2×5+160）×1/（17×sin45°）=14.1kN

K-動載系數(shù)，取2，p-動載重量，取5kN（500kg），Q-鉆桿自重，取160kN（16t），C-傾斜距，取1m（傾斜度5°），a-鉆桿連接點(diǎn)到錨碇的直線距離，取17m（鉆桿高18m，連接位置位于距地面高12m處），α-纜風(fēng)繩與地面水平線的夾角，取45°。

纜風(fēng)繩選擇：F=（TK1）/δ=（14.1×3.5）/0.85=58kN，T—纜風(fēng)繩張力，14.1kN，K1-安全系數(shù)，取3.5，δ-不均勻系數(shù)，取0.85，F(xiàn)-鋼絲繩張力，查規(guī)范用表選用鋼絲繩極限抗拉強(qiáng)度為1400N/mm2，6×19直徑16mm鋼絲繩[F]=61.3kN>58kN滿足條件。

②錨碇計(jì)算：

K2T1≤G+g+f，K2—安全系數(shù)，取2，T1—錨碇受拉力T后的垂直分力，T1=T×sin45°=10kN，T-纜風(fēng)繩拉力，14.1kN，α-纜風(fēng)繩與地面的夾角，取45°，G-錨碇重力，g-土重力，f-土摩擦力，土的重力g=Hblγ=1×0.8×0.8×17=10.88kN，H-錨碇埋深，取1m，b-錨碇寬度，取0.8m，l-錨碇長度，取0.8m，γ-土的重度，取17kN/m3，土的摩擦力f=μT2=0.5×10=5kN，μ-摩擦系數(shù)，取0.5m，T2-錨碇受拉力T后的水平分力，T2=T×cos45°=10kN，錨碇重力G≥K2T1-g-f=2×10-10.88-5=4.12kN，選用混凝土塊做錨碇，混凝土重度λ取22KN/m3，混凝土塊方量A=G/λ=4.12/22=0.19m3，錨碇厚度h=A/bl=0.19/（0.8×0.8）=0.3m，因此選用1m*1m*1m的混凝土錨碇可滿足受力要求。

③結(jié)論：采用6×19直徑16mm鋼絲繩，連接于鉆桿距地面12m處，纜風(fēng)繩與地面夾角45°通過U-7型U型卡與地錨連接;混凝土錨碇尺寸為1m*1m*1m，纜風(fēng)繩與混凝土錨碇通過預(yù)埋于混凝土錨碇上的2根長0.3m的“L”型螺栓連接，錨碇埋于地面深度不小于1m，滿足旋挖鉆機(jī)抗傾覆驗(yàn)算要求。

3? 基坑開挖

①基坑施工前，應(yīng)當(dāng)做好基坑周邊的管線調(diào)查，明確既有鐵路線的電氣線路走向和現(xiàn)場施工臨時用電的布置，做好交底和標(biāo)識。②為加強(qiáng)圍樁的整體性需要設(shè)置頂部冠梁將排樁連為一體，在樁頂設(shè)置一圈1.25m*1m的冠梁，同時有利于防止外部地表水倒灌進(jìn)入基坑。③防護(hù)樁間采用10cm厚C25噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)，兩樁之間掛設(shè)ф10鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸為10cm*10cm。④圍護(hù)樁成樁養(yǎng)護(hù)28天后再進(jìn)行基坑開挖，坑內(nèi)土方開挖應(yīng)分層分區(qū)進(jìn)行，嚴(yán)禁一次性開挖到底或超挖，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時應(yīng)及時鋪設(shè)墊層。⑤開挖過程中應(yīng)及時設(shè)置支撐桿件，支撐桿件采用？覬609*16mm，對撐應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場開挖情況及時設(shè)置鋼格構(gòu)柱。⑥基坑頂周圍嚴(yán)禁堆載和車輛近距離行駛，棄方及時轉(zhuǎn)運(yùn)。

4? 基坑防排水措施

①地質(zhì)條件：Z1、Y3墩自上而下分別為素填土、粘土、粉質(zhì)粘土、卵石、中砂、卵石、粉質(zhì)粘土、卵石，工點(diǎn)內(nèi)地下水主要為第四系孔隙潛水，受區(qū)域地質(zhì)、地形及地貌等條件的控制，賦水性受巖性控制。孔隙潛水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)砂類土、碎石類土中。地下水主要受大氣降水和地表流水補(bǔ)給，埋深變化同時受地形起伏、大氣降水和地下徑流的影響，水位升降幅度1-3m。勘察期間測得鉆孔內(nèi)水位埋深11.0-19.0m。附近無流水侵蝕，主要是雨水從既有鐵路邊坡匯水。

②基坑施工過程中，同時采用M10漿砌片石路基護(hù)面對橋下鐵路路基進(jìn)行防護(hù)，鋪砌范圍為道路中心線兩側(cè)各30m的鐵路路基，修筑鋪砌時，應(yīng)將橋體范圍內(nèi)的水自然排出，防止地下水下滲，威脅路基及橋周土體，構(gòu)件之間應(yīng)以1：1.5的水泥漿勾縫，施工完畢應(yīng)及時對周邊植被和地貌進(jìn)行恢復(fù)。

③基坑底部設(shè)置集水坑，及時抽排坑內(nèi)積水。

5? 基坑及既有線路基邊坡變形監(jiān)測

①基坑穩(wěn)定監(jiān)測。

主墩基坑作業(yè)期間對圍護(hù)樁進(jìn)行監(jiān)控量測，采用全站儀測定護(hù)樁的平面坐標(biāo)和測點(diǎn)的水平位移監(jiān)測，采用水準(zhǔn)儀監(jiān)測護(hù)樁的沉降情況。基坑開挖之前，首先對觀測點(diǎn)的原始數(shù)據(jù)測量記錄，施工過程中每天對防護(hù)樁觀測點(diǎn)測量一至兩次，將實(shí)測數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，以確定樁的水平位移及沉降。

②既有線路變形監(jiān)測。

1）在既有線路基旁布設(shè)沉降監(jiān)測樁;

2）線路幾何尺寸變形的監(jiān)測，將會委托工務(wù)段部門進(jìn)行監(jiān)測。

③基坑防護(hù)樁橫向位移變形監(jiān)測。

④現(xiàn)場巡視，監(jiān)測基坑邊坡土體，檢查基坑壁是否有裂縫，觀察基坑邊坡是否有滑坡的跡象等，基坑有無涌土、流砂、管涌，周邊道路（地面）有無裂縫、沉陷，場地地表水排放狀況是否正常;注意基坑四周的堆載和動載。

6? 緊鄰鐵路基坑施工安全管理重點(diǎn)

①提前辦理作業(yè)許可，盡早辦理可能影響既有道路正常運(yùn)營的施工方案，報(bào)鐵路局部門審查批準(zhǔn)后再施工。施工過程中，請鐵路局部門派員進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)配合，現(xiàn)場防護(hù)員落實(shí)各項(xiàng)施工安全措施。

②加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的進(jìn)場驗(yàn)收和日常維護(hù)保養(yǎng)，施工前對設(shè)備進(jìn)行檢修和保養(yǎng)，儲備常見故障零件和耗材，合理安排生產(chǎn)作業(yè)，開展培訓(xùn)和演練，確保作業(yè)計(jì)劃及時完成，降低對既有鐵路運(yùn)營的影響。

③加強(qiáng)參建人員安全防護(hù)意識和技能，請鐵路局相關(guān)單位和部門的專家進(jìn)行既有鐵路線安全防護(hù)技術(shù)培訓(xùn)，考試合格后持證上崗。

④合理設(shè)置安全警示標(biāo)識標(biāo)牌和刀旗等宣傳標(biāo)牌，妥善處理養(yǎng)護(hù)用的土工布、塑料薄膜、防塵網(wǎng)等材料和用品，防止吹散進(jìn)入鐵路線。一方面注意距離和顏色，防止影響列車安全行駛信號，另一方面是做好加固措施，確保鐵路周邊設(shè)置的標(biāo)牌、材料、欄桿等牢固，盡量避免設(shè)置橫幅，防止土工布、刀旗等輕質(zhì)物體侵入限界或人員違規(guī)進(jìn)入限界，逼停列車或影響鐵路運(yùn)營安全。

參考文獻(xiàn)：

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