下穿鐵路立交施工便梁基礎(chǔ)分析

賀小濤

(中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司，上海 200021)

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和擴(kuò)大，城市道路穿越鐵路、公路、高等級(jí)道路的情況日益增多。下穿立交因其交通組織形式簡(jiǎn)單、建設(shè)費(fèi)用相對(duì)較低、對(duì)環(huán)境影響小的特點(diǎn)，近年來在城市道路建設(shè)中的應(yīng)用逐漸增多，是應(yīng)對(duì)復(fù)雜的城市交通的良好選擇之一。

1 工程概況

某下穿鐵路立交項(xiàng)目采用并列等高6座單孔單體框架橋(8.5 m)下穿形式，各單孔框架間距均為0.15 m，總寬度為60.75 m，邊墻厚度0.75 m，頂板厚0.65 m，底板厚0.75 m，總高度7.7 m?？蚣軜蛑行木€與鐵路線交角為87.08°，設(shè)計(jì)道路中心線位于直線上，與橋中心線一致。線路間距4.12 m，線路中距離框架橋邊距離為5 m。

2 地質(zhì)條件

本場(chǎng)地覆蓋層為第四系松散沉積物，勘察揭示的土層由耕表土、粉土、粉質(zhì)粘土和粉砂層組成，各層巖土的分布、物理力學(xué)性質(zhì)分述如下：①號(hào)粉土，頂部0.4 m為耕植土，平均層厚為1.26 m，承載力特征值為120 kPa；②號(hào)粉質(zhì)粘土(夾粘土)，平均層厚為2.83 m，承載力特征值為160 kPa；③號(hào)粉質(zhì)粘土，平均層厚為2.90 m，承載力特征值為210 kPa；④粉土粉砂互層，平均層厚為3.06 m，承載力特征值為190 kPa；⑤號(hào)粉砂，最大揭露深度11.0 m，承載力特征值為230 kPa。

場(chǎng)地內(nèi)地下水類型屬孔隙潛水，主要賦存在②、③號(hào)土層內(nèi)，地下水穩(wěn)定水位3.3～3.7 m。

3 工程難點(diǎn)

本工程處于干線電氣化區(qū)段，施工期間列車運(yùn)營(yíng)繁忙(列車運(yùn)行對(duì)數(shù)約138對(duì))，如何確保線上線下作業(yè)期間鐵路線列車的安全通行是本工程的重中之重。

相關(guān)資料表明，同類工程通常采用鐵路專用D型施工便梁架空線路的施工方案，確保線路路基施工時(shí)不中斷線上行車。與此同時(shí)，為滿足箱涵頂推期間邊墻與便梁基礎(chǔ)間的土體安全放坡距離要求(單箱凈寬已達(dá)10 m)，選用D24型便梁較為適宜。然而，工程所在區(qū)間鐵路上下行兩股線路線間距僅有4.12 m，采用D24型便梁不能避免侵入鐵路限界的問題，且無(wú)法滿足便梁底面與箱頂間的高差要求。因此，綜合考慮只能采用D16型便梁低位架設(shè)法加固線路。

按照本工程的設(shè)計(jì)方案，便梁基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條基結(jié)構(gòu)形式，其下地基采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固。根據(jù)施工方案，本工程除第一孔箱體(4#)頂進(jìn)時(shí)便梁兩端需要支撐在條基上以外，其余箱體頂進(jìn)時(shí)便梁一端直接支撐于已頂箱體頂面?？芍?，4#箱體頂進(jìn)時(shí)箱身最外側(cè)距條基下高壓旋噴樁加固區(qū)域間距僅2.16 m，放坡坡度1∶0.5，不能滿足土體安全放坡距離，導(dǎo)致箱體頂進(jìn)施工時(shí)易危及條基及線路安全。

另外，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明高壓旋噴樁對(duì)淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑或軟塑黏性土、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基有較好的處理效果，但對(duì)于硬黏性土，以及含有較多的塊石或大量植物根莖的地基，因噴射流可能受到阻擋或削弱，沖擊破碎力急劇下降，切削范圍小或者影響處理效果，所以旋噴樁處理效果差別較大，強(qiáng)度離散性也較大。而本工程框架橋底板正處于硬塑粉質(zhì)粘土層和粉土粉砂互層，要保證高壓旋噴樁加固效果較為困難。而本工程施工任務(wù)重，且鐵路慢行時(shí)間限制(110 d左右)，很難保證箱涵頂進(jìn)時(shí)高壓旋噴樁已達(dá)到28 d設(shè)計(jì)強(qiáng)度(3 MPa)，由此進(jìn)一步增大了線路安全風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，按照現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案和施工條件進(jìn)行施工，便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性難以滿足要求，無(wú)法保證鐵路線運(yùn)營(yíng)安全。因此，如何在現(xiàn)有條件下提出一種切實(shí)可行的便梁基礎(chǔ)加強(qiáng)措施確保第一孔箱涵頂推期間的線路安全，就成為亟待解決的問題。

4 方案選擇

為增強(qiáng)便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，且考慮到人工挖孔樁具有施工快速簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，本工程采用對(duì)條基(4#、5#)下方增設(shè)人工挖孔樁的方式增強(qiáng)條基自身穩(wěn)定性。然而，鑒于人工挖孔樁不適用于中密粉土粉砂互層、密實(shí)粉砂(本工程第④、⑤層土)，所以樁深只能達(dá)到地表以下7 m左右，而箱體底板位于③號(hào)粉質(zhì)粘土和④粉土粉砂互層(地表以下4.8 m左右)，故7 m挖孔樁并不滿足嵌固深度要求。為此，本工程仍保留高壓旋噴樁加固部分，形成高壓旋噴樁與挖孔樁結(jié)合的樁基礎(chǔ)(如圖1)，而條基結(jié)構(gòu)本身又調(diào)整為由橫梁(原本的條基)和樁基(7 m)構(gòu)成的框架式結(jié)構(gòu)體系(如圖2)。

圖1 條基高壓旋噴樁及人工挖孔樁布置圖

圖2 條基斷面圖

因此，相應(yīng)的施工流程調(diào)整為：4#、5#條基基礎(chǔ)施工前采用D16便梁加固線路，在線路下方拉槽施工高壓旋噴樁、人工挖孔樁、澆筑橫梁，形成便梁基礎(chǔ)。頂進(jìn)箱涵時(shí)在條基外側(cè)拖架D16便梁，切實(shí)有效加固線路，確保線路幾何狀態(tài)穩(wěn)定。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著城市道路下穿鐵路立交工程應(yīng)用的日益廣泛，為保證線路及運(yùn)輸安全，選取合適的便梁基礎(chǔ)加固措施非常重要。本文根據(jù)工程中實(shí)際遇到的問題，論述了下穿立交施工條基下增設(shè)人工挖孔樁的必要性；提出在設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上對(duì)部分條基增設(shè)人工挖孔樁的基礎(chǔ)加強(qiáng)方案，從而形成一種高壓旋噴樁加固地基和框架式混凝土結(jié)構(gòu)組合的便梁基礎(chǔ)形式，并對(duì)相應(yīng)的施工流程進(jìn)行了調(diào)整。

在本工程實(shí)例中，此基礎(chǔ)加強(qiáng)方案獲得了良好的施工效果，很好的保證了線路運(yùn)營(yíng)及工程安全，可為以后類似工程提供良好的借鑒。