框构桥下穿既有大型站场的基坑防护检算和施工方案研究

陈杰松

(铁道第三勘察设计院集团有限公司， 天津 300251)

1 工程概况

大庆市西城工业园区铁路专用线工程中，DK5+221.53框构桥位于让湖路西站，与滨洲下行线交叉里程K173+896.76，下穿让湖路西站场哈侧咽喉区12条线路，自南向北依次为：罐1线、站5线、站3线、站2线、41线(尾部牵出1线)、40线(尾部牵出2线)、渡线、壮让线、机车出库线、机车入库线、滨洲下行线、滨洲上行线。

DK5+221.53(1-9.0 m)框构桥，该框构桥原设计分三节中继间顶进施工。罐1线外侧顶进基坑并行预制三节框构，横顶就位，由罐1线向滨洲线方向顶进；第一节框构长33.5 m，第二节框构长24.97 m，第三节框构长28.47 m，节间沉降缝两道，全宽11 m，全长87 m，框构桥底板底高程136.90 m。

让胡路西货场站既有线采用8组D梁加固，渡线、道岔区采用横抬梁加固，框构两侧设置止水帷幕及井点降水。

2 施工方法调整与研究

由于让胡路西货场站罐1线外侧顶进框构桥基坑预制位的征地问题迟迟没有得到解决，为了加快施工进度，确保合同工期，施工方经与上级领导部门协商，决定把第一、二节框构由顶进施工改为现浇施工(框构的结构尺寸保持不变)，第三节框构在线位处预制，按原设计采用顶进施工(此段线路位于齐齐哈尔车辆段检修线岔区，因此无法架设D型梁，按原设计顶进施工)。

第一节现浇框构采用D梁加固，基坑围护桩，止水帷幕，井点降水的既有线有：壮让线、机车出库线、机车入库线、滨洲下行线、滨洲上行线，共5条线。

第二节现浇框构采用D梁加固，基坑围护桩，止水帷幕，井点降水的既有线有：41线(尾部牵出1线)、40线(尾部牵出2线)、渡线，共3条线。

第三节顶进框构采用横抬梁加固，止水帷幕，井点降水的既有线有：罐1线、站5线、站3线、站2线，共4条线。

3 现浇框构节基坑围护桩检算

框构桥主体结构施工采用明挖施工方式，基坑采用钻孔灌注桩+止水帷幕(双排高压旋喷桩)+钢支撑进行防护。基坑深10.7 m，基坑宽14 m，基坑长60 m。

钻孔灌注桩直径为100 cm，间距120 cm。为保证钻孔灌注桩的整体性，桩顶采用冠梁连接，冠梁宽1.4 m，高1.0 m。冠梁顶采用宽1.0 m，高3.2 m竖墙，纵向每6 m一个节段。防护桩、竖墙分两次施工，先进行防护桩及冠梁的施工，待混凝土强度达到100%时，再进行上部的竖墙施工。

防护桩外侧采用双排咬合高压旋喷桩止水帷幕，旋喷桩直径50 cm。

采用理正深基坑软件计算。基坑开挖深度11 m，基坑开挖从地面以下3.2 m范围内采用地下连续墙防护，从深度3.2～11 m范围内采用防护桩+冠梁防护，防护桩嵌入基底以下深度12 m，按二道横撑设计。基坑内采用井点降水，基坑内降水随基坑开挖变化，基坑内侧水位保持距开挖面距离为1 m，基坑外不降水，水位不变，水土合算。施工临时荷载按20 kPa考虑，作用宽度3 m，距离基坑边2 m。

土层参数按地质报告提供参数选取，土体内摩擦角按经验值比地质报告提供值略有提高。土体参数取值如表1所示。

表1 土层参数

基坑采用二道钢支撑进行支护，支撑长度15 m，支护位置分别为距基坑顶2.015 m，6.7 m。支撑水平间距为4.0 m，支撑刚度为157.55 MN/m，二道支撑的预加力分别为200 kN，500 kN。

本次检算内容主要是针对现有基坑围护结构形式，确定桩长，同时给出理论计算的基坑水平位移、地表沉降值，对基坑稳定性进行评价。

钻孔灌注桩计算如图1所示。

图1 防护桩基坑计算(单位：m)

开挖至坑底的结构位移、弯矩、剪力图及地表沉降见图2、图3。

4 单元计算结果

地下连续墙支护方案计算如图4所示。

内力位移如图5所示。

地表沉降如图6所示。

采用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120—99)进行计算，结果见表2。

表2 基坑稳定性计算结果

表3列出了围护桩内力及配筋结果。

表3 围护结构内力及配筋计算结果

注：表列为主筋配筋结果;[]内的值为理论计算值。

5 检算结论与建议

(1)采用基坑内降水，基坑外不降水，防护结构满足基坑围护结构稳定性的要求。

(2)计算时假设止水帷幕是不透水的，施工时一定要保证基坑外止水帷幕的质量。

(3) 土层参数根据现场勘探钻孔取样试验结果及经验取值，参数结果直接影响计算结果，实际开挖时，地层与勘察结果不同时，必须及时对基坑检算结果进行复核。

图2 内力位移

图3 地表沉降

图4 地连墙基坑计算(单位：m)

图5 内力位移

(4)施工中应对基坑水平位移，周围桥梁结构及股道的变形和沉降、围护桩内力及钢管支撑的轴力进行监测，超过警戒值时及时调整支护参数。

(5)在机械挖土过程中，要配有经验丰富的施工人员担当现场指挥，切实保护好D梁、桩身及支撑系统不受碰撞，并配以一定的人工挖土，以保证既有铁路的运营安全。

图6 地表沉降

[1] 郝瀛，马炜，王奇荣，等.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社，2000

[2] TB10002.1—2005 铁路桥涵设计基本规范[S]

[3] TB10002.3—2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S]

[4] TB10002.4—2005 铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范[S]

[5] TB10002.5—2005 铁路桥涵地基和基础设计规范[S]

[6] TB10218—2008、J808—2008 铁路工程基桩检测技术规程[S]

[7] JGJ 120—99 建筑基坑支护技术规程[S]