某特大橋臨近鐵路營業線深基坑防護

莊春雨

(中鐵十四局第四工程有限公司， 山東濟南 250002)

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某特大橋臨近鐵路營業線深基坑防護

莊春雨

(中鐵十四局第四工程有限公司， 山東濟南 250002)

文章綜合成綿樂客運專線成昆立交三線特大橋28#墩臨近既有遂成線深基坑防護工程實例，分析防護樁不同成孔方式的優缺點，探討在總工期較短的前提下，鐵路營業線深基坑施工防護措施中機械成孔的可行性和優越性。

臨近營業線； 深基坑； 鉆孔灌注樁

隨著我國鐵路運營里程的逐步增加，大量新線建設腳步加快，營業線施工明顯增加，且大多工期緊迫。在這樣的大環境下，針對臨近營業線深基坑防護施工中如何保障總工期，同時還要保障鐵路運輸安全與施工安全，對當前的工程建設安全來說，是大家普遍面臨的難題。本文主要以成昆立交三線特大橋28#墩深基坑防護為例，探討臨近營業線深基坑防護安全技術措施[1]，為施工企業在臨近營業線施工安全保障方面提供新的思路與實踐經驗。

1 成昆立交三線特大橋工程簡介

成昆立交三線特大橋起訖里程為DZ4DK4+233.890～DZ4DK7+026.901，區間長度為2 793.011 m，本橋為三線橋，含動走4線及東環左右線。其中27#、28#、40#、41#墩臨近既有遂成線，29#～39#墩以門式墩形式跨越既有遂成線，28#墩距既有線最近，且基坑開挖最深。28#墩為動4線及東環雙線跨越賴家店規劃道路連續梁主墩， 28#承臺左邊沿距既有遂成線路肩僅有0.02 m，承臺底標高為501.133 m，對應遂成線路肩標高為505.7 m，需緊鄰營業線開挖基坑，深度4.567 m。

2 臨近營業線深基坑開挖安全技術措施

為保證既有線運營安全，28#墩承臺基坑開挖時應采取防護措施，可采用以下兩種方案：

(1)方案1，使用人工挖孔樁防護，防護樁施作完成后開挖基坑，施作承臺。

(2)方案2，使用鉆孔灌注樁防護，采用旋挖鉆機械成孔，防護樁施作完成后開挖基坑，施作承臺。

2.1 方案比選

(1)方案1投入小，需在天窗點內作業，預計工期40 d，孔壁暴露并受既有線行車擾動時間長，易發生塌孔，施工人員多，人員孔內作業安全隱患大。

(2)方案2投入稍大，需在天窗點內作業，預計2～5 d，工期可大大縮短，施工作業集中，方便統一管理，可在一個天窗點內成孔灌注，縮短孔壁暴露時間，減少行車及人員作業風險。

(3)綜合考慮現場可配置施工資源及總工期要求，選用方案2可統一管理，縮短工期，故選用方案2。

2.2 方案2實施簡介

經初步設計，防護樁計劃采用φ1 m鋼筋混凝土鉆孔樁(樁長10 m)對承臺基坑靠近既有線側施作防護，同時由于緊貼既有線，施工防護樁時需要進入既有線防護網，防護樁施工采用天窗點內施工(圖1、圖2)。

圖1 28#墩防護平面(單位:cm)

圖2 28#墩防護剖面(單位:cm)

3 防護參數設計

3.1 活載換算

考慮既有遂成線活載換算為土柱，根據規范，按照鐵路中活載特種活載軸重250 kN，間距為1.5 m，分布于寬2.5 m路基面上(圖3)。

圖3 既有遂成線活載換算(單位:m)

3.2 相關尺寸及參數

樁總長：10 m；嵌入深度：5.4 m；截面形狀：圓樁；樁徑：1 m；樁中心間距：1.2 m；嵌入段土層數：2；樁底支承條件：自由；計算方法：M法；土質情況：見表1。

表1 成昆立交三線特大橋28#墩土質情況

初始彈性系數A：0 MN/m3；初始彈性系數A1：0 MN/m3；樁前滑動土層厚：4.6 m；樁混凝土強度等級:C30；樁縱筋合力點到外緣距離：70 mm；樁主筋級別：HRB335；樁箍筋級別：HPB235；樁箍筋間距：200 mm；樁配筋形式：縱筋均勻配筋；墻后填土內摩擦角：15°；墻背與墻后填土摩擦角：15°；墻后填土容重：19 kN/m3；橫坡角以上填土的土摩阻力：60 kPa；橫坡角以下填土的土摩阻力：60 kPa。

3.3 土壓力計算(采用庫侖土壓力)

計算高度為4.600 m處的庫侖主動土壓力，第1破裂角49.590°，Ea=246.466，Ex=238.068，Ey=63.790 kN，作用點高度 Zy=1.783 m。

3.4 樁身內應力

計算方法為m法，背側為擋土側，面側為非擋土側。背側最大彎矩=847.887 kN·m，距離樁頂6.400 m。面側最大彎矩=0.000 kN·m，距離樁頂10.000 m。最大剪力=356.813 kN，距離樁頂8.400 m。最大位移=58 mm。

3.5 樁身配筋計算

鋼筋混凝土配筋根據GB 50010-2002《混凝土結構設計規范》計算，樁身最大彎矩處為樁頂向下6.4 m處，經計算[2]此處主筋截面積不小于6 947 mm2，如采用24根φ20 HRB335鋼筋(截面面積7 540 mm2)均勻布置，則滿足要求。箍筋不控制設計，擬采用φ10 HPB235鋼筋按間距200 mm布置。

3.6 施工順序

鉆孔樁施工工序[3]：場地準備→測定樁位→鉆機就位→鉆進→掏渣清孔→安裝鋼筋籠→砼灌注→拔出導管→下一根鉆孔樁施工。

4 既有線施工安全措施

(1)確保必須路肩下的既有管線、接觸網回流線、接觸網拉線基礎在遷改到位后方可進行防護樁施工。施工完成后及時將管線回遷并恢復路肩。

(2)施工時先將有影響的既有線的防護網拆除，在施工結束后將現場路材路料全部清理完畢后將防護網進行恢復，并派1名防護員24 h進行看護。要特別注意確保每天進入防護網的路材路料必須登記清楚，封閉防護網時必須逐一進行核對路材路料，保證全部撤離現場。

(3)為保證既有線路基安全，防護樁施工采用跳樁法。

(4)為保證施工安全保證鉆機不傾覆，鉆機施工場地必須平整并碾壓密實。

(5)為防止泥漿對既有道砟和鋼軌的污染，在施工時采用彩條布進行覆蓋。

(6)施工時每一臺機具配備1名專職防護員，隨時檢查安全隱患并監督鉆機正確操作，防止對既有線造成破壞。

(7)嚴格按照鐵路局有關要求，簽訂安全協議，提報施工計劃，所有施工內容在天窗點內完成作業。

(8)按要求設置駐站聯絡員1名[4]，現場防護員2名，關門防護員2名，防護員及施工負責人配備對講機及手機兩種通訊設備，對講機至少每5 min進行一次通話確認通訊暢通。

5 結束語

綜上所述，在實際施工過程中，當防護樁埋深較大時，機械成孔作業速度遠超人工挖孔，從而大大縮短工期，減少孔壁暴露時間，降低對既有線路基的影響，減少作業人員孔底作業時間，有著安全快速的特點，為總工期的保證奠定堅實基礎。在筆者所在項目，多處臨近營業線深基坑均使用以上方法進行防護，實施順利，效果良好，為今后施工企業在應對此種情況提供了寶貴經驗。

[1] 雷鵬飛.人工挖孔樁在鐵路營業線施工防護中的應用[J].科學之友,2010(3):45-47.

[2] 李正宇.鉆孔樁與D型鋼便梁在營業線施工中的應用[J].科學之友,2012(6):54-57.

[3] 王東.臨近既有線深基坑開挖防護技術[J].中小企業管理與科技:下旬刊,2011(1):131-132.

[4] 張家偉.挖孔樁在鐵路營業線防護中的應用[J].工程與建設,2011(6):813-814.

莊春雨(1989～)，男，本科，助理工程師，主要研究方向為營業線施工安全管理。

U445.55+6

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[定稿日期]2016-03-07