淺談新建鐵路路基工程中鉆孔樁加固對(duì)鄰近既有線的影響

賀意勇

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司）

當(dāng)進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)，隨著每項(xiàng)施工環(huán)節(jié)的開展，周邊鄰近線路往往都會(huì)受到或大或小的影響，例如鄰近線路周邊土體壓力值出現(xiàn)波動(dòng)、路基發(fā)生局部沉降以及位置改變等活動(dòng)，因此當(dāng)進(jìn)行施工的同時(shí)應(yīng)盡量減小對(duì)鄰近既有線路造成的影響，以此保障整體施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

本文將樂清灣港區(qū)鐵路支線項(xiàng)目作為具體研究對(duì)象進(jìn)行分析，該線路總計(jì)長(zhǎng)達(dá)14.6km，將作為貨運(yùn)專線投入使用，其速度設(shè)定為120km/h。其中路基、橋涵施工為有碴軌道，隧道施工為無碴軌道與有碴軌道相結(jié)合。而項(xiàng)目主要基于鄰近既有甬臺(tái)溫鐵路的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)將會(huì)給鄰近既有線路造成或大或小的影響。

2 鉆孔樁加固施工特點(diǎn)

鉆孔樁加固主要是在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，由施工人員操作相關(guān)設(shè)備或人工進(jìn)行鉆孔工作，使地基土中出現(xiàn)柱孔后澆灌混凝土，達(dá)到增強(qiáng)地基穩(wěn)定性的效果[1]。因成孔方法存在差異，灌注成樁主要有以下幾種類別，即：鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁以及沉管灌注樁。鉆孔灌注樁的形式并不固定，可根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制作成不同形狀斷面的井孔，待其標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，相關(guān)人員方可對(duì)其灌注混凝土。此外，該方法還具備以下幾種特征。

⑴相較于沉入樁內(nèi)錘擊法，噪聲污染更小。

⑵使用該方法可使制造出的直徑大于預(yù)制樁直徑，且其具備超強(qiáng)承載力。同時(shí)直徑偏大的灌注樁可以同時(shí)承擔(dān)來自橫向與縱向的荷載，不僅提升了建筑的穩(wěn)定性，更是強(qiáng)化了建筑自身的防震性，對(duì)行車安全大為有利。

⑶該方法不受地基條件限制，不管是軟硬夾層還是堅(jiān)實(shí)土層、基巖環(huán)境均能使用。同時(shí)該方法施工難度低、操作簡(jiǎn)單，即便受場(chǎng)所條件惡劣也能完成施工。

⑷與靜壓樁相比，鉆孔樁是典型的非擠土樁，能夠有效縮小擠土效應(yīng)，可以在一定程度上縮小施工對(duì)周邊環(huán)境帶來的影響，同樣也能減小對(duì)鄰近既有線路造成的影響。同時(shí)，該方法與預(yù)制樁相比同樣具備很大優(yōu)勢(shì)，能夠有效避免因壓力過大損壞樁體的情況，灌注能與地基緊密連接為整體，樁體相比其他樁體質(zhì)量更高、性能更好。

⑸路基地基處理樁體間距一般較小，多為小直徑群樁，防護(hù)支擋結(jié)構(gòu)樁體間距較大。施工人員只需通過簡(jiǎn)單估算即可得出鉆孔樁對(duì)鄰近既有線路的影響狀況。

3 鉆孔樁加固對(duì)鄰近既有線的影響

使用鉆孔樁進(jìn)行加固雖然具備很多優(yōu)勢(shì)，但缺點(diǎn)也同樣繁多，往往會(huì)對(duì)工程質(zhì)量和鄰近工程產(chǎn)生不可忽視的影響，加之受這些缺點(diǎn)的影響，當(dāng)進(jìn)行既有線路部分改造時(shí)會(huì)在一定程度上影響其行車安全[2]。

由于鉆孔加固工作會(huì)使周邊既有線路附近土體應(yīng)力減小并出現(xiàn)位置變化，極有可能改變?cè)揪€路位置或出現(xiàn)局部沉降問題，進(jìn)而威脅線路行車安全。同時(shí)，待鉆孔加固結(jié)束后，線路附近土體還會(huì)受到來自吊車、鉆機(jī)等設(shè)施給予的荷載，進(jìn)一步減小應(yīng)力，特別是如果開挖完成后存在大量堆載，此時(shí)必然會(huì)使得這種效應(yīng)被加強(qiáng)，從而威脅線路的行車安全。其具體影響包括以下幾類。

3.1 集料堆載對(duì)鄰近既有線的影響

當(dāng)進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)，若地基表層堆放的集料量超出規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這些集料產(chǎn)生的荷載將嚴(yán)重威脅樁基穩(wěn)定性。特別是當(dāng)堆載高度嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，軟土極易出現(xiàn)明顯側(cè)向變形，使得樁基位置在側(cè)向力的影響下發(fā)生改變，進(jìn)而破壞樁基結(jié)構(gòu)，威脅線路的行車安全。

堆載會(huì)使得樁基承受額外的豎向荷載力，假設(shè)臨時(shí)堆載高度有限，那么樁基承受的附加荷載就能夠在設(shè)計(jì)車輛荷載數(shù)值之下，也就表明該附加荷載不會(huì)破壞樁基結(jié)構(gòu)。但若是樁基承受的附加荷載已經(jīng)超出設(shè)計(jì)車輛荷載數(shù)值，此時(shí)將會(huì)促使土體進(jìn)行側(cè)向流動(dòng)，進(jìn)而給附近樁體帶來側(cè)壓力，使樁體位置發(fā)生改變。通過反復(fù)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，軟土地基的不排水抗剪強(qiáng)度值等同其可承受的荷載上限值。

3.2 基坑加固對(duì)鄰近既有線的影響

在對(duì)鉆孔樁施工的時(shí)候，不管基坑加固深度多少都會(huì)給周邊建筑結(jié)構(gòu)帶來影響，使其出現(xiàn)變形或沉降。同時(shí)，基坑加固（圖1）還會(huì)因卸荷效應(yīng)使既有線路產(chǎn)生位移或沉降，一旦這些活動(dòng)超出規(guī)定范圍，必然會(huì)給周圍建筑物、馬路以及地下管線帶來威脅，甚至可能造成非常惡劣的影響。因此，為了盡可能減小這一危害，在設(shè)計(jì)施工的同時(shí)必須嚴(yán)格把控位移、沉降活動(dòng)值，根據(jù)其波動(dòng)情況及時(shí)作出調(diào)控，以此盡可能削弱施工對(duì)周圍環(huán)境造成的危害。

圖1 基坑加固示意圖

不僅如此，鉆孔樁施工往往會(huì)在很大程度上影響、損壞地基土地本身的結(jié)構(gòu)，同時(shí)周邊土體具備的應(yīng)力值大小也將出現(xiàn)明顯波動(dòng)，進(jìn)而使其承載力被削弱。若是施工過程中土體原狀結(jié)構(gòu)遭到損壞、承載力被削弱，則必然會(huì)威脅線路使用過程中的行車安全。

4 減小鉆孔樁加固施工對(duì)鄰近既有線影響的措施

4.1 鉆孔樁施工機(jī)械安全的防護(hù)

在施工前不僅制定應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)還加強(qiáng)對(duì)預(yù)案的演習(xí)，這樣當(dāng)真正需要啟動(dòng)預(yù)案時(shí)不會(huì)那么盲目，與各部門要保持聯(lián)系，同時(shí)善于發(fā)現(xiàn)既有線施工過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)上報(bào)和啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。對(duì)所有的施工設(shè)備進(jìn)行登記和編號(hào)，施工人員和設(shè)備進(jìn)行對(duì)應(yīng)，這樣有助于實(shí)施設(shè)備責(zé)任制；既有營(yíng)業(yè)線和接觸電網(wǎng)以及架空電纜等的距離都是由施工人員來控制的，在安全的前提下對(duì)距離進(jìn)行有效設(shè)定，如果施工中將會(huì)運(yùn)用到大型設(shè)備，在施工之前應(yīng)該制定相應(yīng)的安全防護(hù)方案，同時(shí)所執(zhí)行的方案必須是通過上級(jí)審核的，這樣才能保證施工的質(zhì)量和安全，同時(shí)施工人員必須掌握牢固的設(shè)備操作知識(shí)，接受過正規(guī)的設(shè)備使用培訓(xùn)，并取得相應(yīng)的操作資格證書，這樣才能敢保證在施工時(shí)，設(shè)備能夠正常安全的運(yùn)行。啟動(dòng)設(shè)備前，應(yīng)該對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，查看設(shè)備安全防護(hù)設(shè)施是否能夠運(yùn)行，同時(shí)對(duì)設(shè)備的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，檢查設(shè)備中所有裝置是否可以發(fā)揮相應(yīng)的功能，減少因?yàn)樵O(shè)備的原因影響到施工的質(zhì)量和施工的安全性。

4.2 鉆孔樁施工過程中的安全控制

⑴可以提前在鄰近既有線路周邊安設(shè)隔離防護(hù)欄（其具體高度應(yīng)控制在2m 以上），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)既有線路的保護(hù)。其中，既有線路防護(hù)欄應(yīng)安設(shè)在其肩外，且需和鋼軌外側(cè)保持超過35m 的距離，以此在很大程度上對(duì)既有線路起到防護(hù)作用。此外，施工完畢對(duì)其進(jìn)行拆除時(shí)還需安設(shè)專門的物理隔離封閉設(shè)施，便于轉(zhuǎn)移、拆卸防護(hù)欄；該設(shè)施需由鋼管立柱與鋼絲網(wǎng)組成。

⑵若是地基屬于軟弱土層，則可以通過換填來提升地基硬度。若是施工場(chǎng)所的地基承載力過小，根本無法保障鉆機(jī)正常工作，此時(shí)則需由專業(yè)部門對(duì)其承載力大小展開精準(zhǔn)測(cè)試，并基于結(jié)果制定出最佳換填方案。換填結(jié)束的地基應(yīng)達(dá)到嚴(yán)實(shí)平整的效果，且需嚴(yán)格控制土內(nèi)雜物量；此外，經(jīng)過換填后的地基承載力大小必須超出1.5×105Pa，此外還需注意確保坑穴處理安全干凈，以免給既有線路的安全帶來威脅。

4.3 鉆孔樁施工鄰近既有線的監(jiān)測(cè)

⑴監(jiān)測(cè)頻次標(biāo)準(zhǔn)：在鉆孔樁施工之前需由專業(yè)人員對(duì)初始數(shù)據(jù)展開監(jiān)測(cè)。其中普通施工監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)為每?jī)尚r(shí)開展一次監(jiān)測(cè)，但若是鉆孔樁施工時(shí)出現(xiàn)明顯異常，此時(shí)監(jiān)測(cè)頻次應(yīng)改為每一小時(shí)開展一次監(jiān)測(cè)；待施工完成后即可把監(jiān)測(cè)頻次調(diào)整成每天兩次。需注意每次監(jiān)測(cè)完畢后應(yīng)詳細(xì)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其制成曲線圖，實(shí)時(shí)觀察數(shù)據(jù)變化狀況。

⑵設(shè)計(jì)規(guī)定需要使用水準(zhǔn)儀對(duì)縱向位移進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)，誤差應(yīng)控制在1mm 以內(nèi)，具體數(shù)值應(yīng)保留至小數(shù)點(diǎn)后一位；同時(shí)需使用全站儀對(duì)水平位移展開監(jiān)測(cè)，通過在施工現(xiàn)場(chǎng)找尋測(cè)試基點(diǎn)，并以此為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)相關(guān)坐標(biāo)，以此觀測(cè)位移量變化。

⑶路基水平位移與沉降觀測(cè)相關(guān)準(zhǔn)則要求更加重視對(duì)變化速率、變化量等數(shù)值的監(jiān)控。假設(shè)既有營(yíng)業(yè)線列車規(guī)定限速，一旦路基水平位移≥6mm/d 或總位移量≥2cm，此時(shí)需暫停施工；而當(dāng)既有營(yíng)業(yè)線規(guī)定不限速，此時(shí)水平位移≥2mm/d 或總位移量≥1cm 就需暫停施工。

⑷要注重對(duì)軌道幾何狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)軌距、前后高低、水平以及軌向之類數(shù)據(jù)參數(shù)的監(jiān)測(cè)。在開展施工的同時(shí)，需借助便攜式軌檢車多次監(jiān)測(cè)鄰近既有線路的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常需暫停施工。同時(shí)，還需給相關(guān)參數(shù)指標(biāo)設(shè)置預(yù)警值（可將軌道幾何尺寸偏差當(dāng)成預(yù)警值）。表1 為軌道幾何尺寸偏差限制參數(shù)。

表1 軌道幾何尺寸偏差限制

5 結(jié)束語

綜上所述，鉆孔樁施工往往會(huì)給鄰近既有線帶來一定程度的影響。現(xiàn)階段雖然該技術(shù)優(yōu)勢(shì)很大，然而在使用過程中依舊存在很多問題。所以，當(dāng)使用該技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)需設(shè)計(jì)系統(tǒng)全面的監(jiān)控制度、強(qiáng)化監(jiān)測(cè)頻率、實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)信息，盡可能控制其給鄰近既有線帶來的影響，以此提升整體施工質(zhì)量。