某特大桥临近铁路营业线深基坑防护

庄春雨

(中铁十四局第四工程有限公司， 山东济南 250002)



某特大桥临近铁路营业线深基坑防护

庄春雨

(中铁十四局第四工程有限公司， 山东济南 250002)

文章综合成绵乐客运专线成昆立交三线特大桥28#墩临近既有遂成线深基坑防护工程实例，分析防护桩不同成孔方式的优缺点，探讨在总工期较短的前提下，铁路营业线深基坑施工防护措施中机械成孔的可行性和优越性。

临近营业线； 深基坑； 钻孔灌注桩

随着我国铁路运营里程的逐步增加，大量新线建设脚步加快，营业线施工明显增加，且大多工期紧迫。在这样的大环境下，针对临近营业线深基坑防护施工中如何保障总工期，同时还要保障铁路运输安全与施工安全，对当前的工程建设安全来说，是大家普遍面临的难题。本文主要以成昆立交三线特大桥28#墩深基坑防护为例，探讨临近营业线深基坑防护安全技术措施[1]，为施工企业在临近营业线施工安全保障方面提供新的思路与实践经验。

1 成昆立交三线特大桥工程简介

成昆立交三线特大桥起讫里程为DZ4DK4+233.890～DZ4DK7+026.901，区间长度为2 793.011 m，本桥为三线桥，含动走4线及东环左右线。其中27#、28#、40#、41#墩临近既有遂成线，29#～39#墩以门式墩形式跨越既有遂成线，28#墩距既有线最近，且基坑开挖最深。28#墩为动4线及东环双线跨越赖家店规划道路连续梁主墩， 28#承台左边沿距既有遂成线路肩仅有0.02 m，承台底标高为501.133 m，对应遂成线路肩标高为505.7 m，需紧邻营业线开挖基坑，深度4.567 m。

2 临近营业线深基坑开挖安全技术措施

为保证既有线运营安全，28#墩承台基坑开挖时应采取防护措施，可采用以下两种方案：

(1)方案1，使用人工挖孔桩防护，防护桩施作完成后开挖基坑，施作承台。

(2)方案2，使用钻孔灌注桩防护，采用旋挖钻机械成孔，防护桩施作完成后开挖基坑，施作承台。

2.1 方案比选

(1)方案1投入小，需在天窗点内作业，预计工期40 d，孔壁暴露并受既有线行车扰动时间长，易发生塌孔，施工人员多，人员孔内作业安全隐患大。

(2)方案2投入稍大，需在天窗点内作业，预计2～5 d，工期可大大缩短，施工作业集中，方便统一管理，可在一个天窗点内成孔灌注，缩短孔壁暴露时间，减少行车及人员作业风险。

(3)综合考虑现场可配置施工资源及总工期要求，选用方案2可统一管理，缩短工期，故选用方案2。

2.2 方案2实施简介

经初步设计，防护桩计划采用φ1 m钢筋混凝土钻孔桩(桩长10 m)对承台基坑靠近既有线侧施作防护，同时由于紧贴既有线，施工防护桩时需要进入既有线防护网，防护桩施工采用天窗点内施工(图1、图2)。

图1 28#墩防护平面(单位:cm)

图2 28#墩防护剖面(单位:cm)

3 防护参数设计

3.1 活载换算

考虑既有遂成线活载换算为土柱，根据规范，按照铁路中活载特种活载轴重250 kN，间距为1.5 m，分布于宽2.5 m路基面上(图3)。

图3 既有遂成线活载换算(单位:m)

3.2 相关尺寸及参数

桩总长：10 m；嵌入深度：5.4 m；截面形状：圆桩；桩径：1 m；桩中心间距：1.2 m；嵌入段土层数：2；桩底支承条件：自由；计算方法：M法；土质情况：见表1。

表1 成昆立交三线特大桥28#墩土质情况

初始弹性系数A：0 MN/m3；初始弹性系数A1：0 MN/m3；桩前滑动土层厚：4.6 m；桩混凝土强度等级:C30；桩纵筋合力点到外缘距离：70 mm；桩主筋级别：HRB335；桩箍筋级别：HPB235；桩箍筋间距：200 mm；桩配筋形式：纵筋均匀配筋；墙后填土内摩擦角：15°；墙背与墙后填土摩擦角：15°；墙后填土容重：19 kN/m3；横坡角以上填土的土摩阻力：60 kPa；横坡角以下填土的土摩阻力：60 kPa。

3.3 土压力计算(采用库仑土压力)

计算高度为4.600 m处的库仑主动土压力，第1破裂角49.590°，Ea=246.466，Ex=238.068，Ey=63.790 kN，作用点高度 Zy=1.783 m。

3.4 桩身内应力

计算方法为m法，背侧为挡土侧，面侧为非挡土侧。背侧最大弯矩=847.887 kN·m，距离桩顶6.400 m。面侧最大弯矩=0.000 kN·m，距离桩顶10.000 m。最大剪力=356.813 kN，距离桩顶8.400 m。最大位移=58 mm。

3.5 桩身配筋计算

钢筋混凝土配筋根据GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》计算，桩身最大弯矩处为桩顶向下6.4 m处，经计算[2]此处主筋截面积不小于6 947 mm2，如采用24根φ20 HRB335钢筋(截面面积7 540 mm2)均匀布置，则满足要求。箍筋不控制设计，拟采用φ10 HPB235钢筋按间距200 mm布置。

3.6 施工顺序

钻孔桩施工工序[3]：场地准备→测定桩位→钻机就位→钻进→掏渣清孔→安装钢筋笼→砼灌注→拔出导管→下一根钻孔桩施工。

4 既有线施工安全措施

(1)确保必须路肩下的既有管线、接触网回流线、接触网拉线基础在迁改到位后方可进行防护桩施工。施工完成后及时将管线回迁并恢复路肩。

(2)施工时先将有影响的既有线的防护网拆除，在施工结束后将现场路材路料全部清理完毕后将防护网进行恢复，并派1名防护员24 h进行看护。要特别注意确保每天进入防护网的路材路料必须登记清楚，封闭防护网时必须逐一进行核对路材路料，保证全部撤离现场。

(3)为保证既有线路基安全，防护桩施工采用跳桩法。

(4)为保证施工安全保证钻机不倾覆，钻机施工场地必须平整并碾压密实。

(5)为防止泥浆对既有道砟和钢轨的污染，在施工时采用彩条布进行覆盖。

(6)施工时每一台机具配备1名专职防护员，随时检查安全隐患并监督钻机正确操作，防止对既有线造成破坏。

(7)严格按照铁路局有关要求，签订安全协议，提报施工计划，所有施工内容在天窗点内完成作业。

(8)按要求设置驻站联络员1名[4]，现场防护员2名，关门防护员2名，防护员及施工负责人配备对讲机及手机两种通讯设备，对讲机至少每5 min进行一次通话确认通讯畅通。

5 结束语

综上所述，在实际施工过程中，当防护桩埋深较大时，机械成孔作业速度远超人工挖孔，从而大大缩短工期，减少孔壁暴露时间，降低对既有线路基的影响，减少作业人员孔底作业时间，有着安全快速的特点，为总工期的保证奠定坚实基础。在笔者所在项目，多处临近营业线深基坑均使用以上方法进行防护，实施顺利，效果良好，为今后施工企业在应对此种情况提供了宝贵经验。

[1] 雷鹏飞.人工挖孔桩在铁路营业线施工防护中的应用[J].科学之友,2010(3):45-47.

[2] 李正宇.钻孔桩与D型钢便梁在营业线施工中的应用[J].科学之友,2012(6):54-57.

[3] 王东.临近既有线深基坑开挖防护技术[J].中小企业管理与科技:下旬刊,2011(1):131-132.

[4] 张家伟.挖孔桩在铁路营业线防护中的应用[J].工程与建设,2011(6):813-814.

庄春雨(1989～)，男，本科，助理工程师，主要研究方向为营业线施工安全管理。

U445.55+6

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[定稿日期]2016-03-07