下穿铁路立交施工便梁支座下沉的分析和处理

吴月满

1 工程概况

本工程为南京市栖霞经济技术开发区七乡河大道工程下穿京沪线下K277+071(该里程为旧里程,目前的新里程为京沪线下K1174+929)新建2-9 m×5 m箱形立交桥。立交桥轴向长度19.8 m,与京沪线法线夹角14.09°;道路等级为城市次干路,规划路幅宽度为18 m,设计行车时速40 km/h;列车荷载为JQS标准活载;框架桥内净空为混合车道7.5 m(宽)×5.0 m(高),人行道1.5 m(宽)×3.5 m(高)。场地内地形局部起伏较大,自南向北跨越长江一级阶地、丘岗两类地貌单元,微地貌单元较发育,土层变化较大,其场地土层自上而下分布为:①-1填筑土;①-2亚黏土夹亚砂土;①-3强风化闪长岩。新建的箱身基底标高为4.05 m,落于②层亚黏土夹亚砂土层上。桥位处既有的京沪铁路上下行正线为直线地段,P75钢轨,无缝线路,线间距4.2 m。

2 施工概况

根据设计单位的指导性施工组织设计及施工单位报经路局审批通过的施工组织设计,箱身顶进时采用D16便梁加固线路,顶进时加固线路用D16便梁的支座采用挖孔桩深支座,顶进时该D16便梁两端再各拖架一孔D16便梁。挖孔桩深支座沿线路横向设置三排,每排三根(中间一根共用),共9根挖孔桩,每排桩相邻的两根桩顶采用钢筋混凝土连梁连接,连梁截面为100 cm×80 cm。为减少慢行时间并满足业主工期要求,施工时京沪上下行线同时分别连续架设了三孔D16施工便梁(其支座采用枕木临时支座,两线间相邻两孔便梁考虑到荷载较大而采用了1.5 m×2.5 m×0.5 m的混凝土临时支墩)、三排挖孔桩同时施工。

3 便梁支座下沉情况

2006年7月26日,该立交桥工程项目部施工人员在挖孔桩施工中发现:南京方向相邻两孔便梁两线间支座出现下沉现象,下沉量为3 cm,第二天该支座又继续下沉了2 cm。7月28日晚上海方向南侧一孔挖孔桩挖孔时遇到流砂层(层厚约2 m)。此后,便梁支座连续下沉,南京方向相邻两孔便梁两线间支座下沉累计最大达60 cm。后经果断采取措施紧急处理,便梁支座的沉降才得以稳定。

4 原因分析

1)该工程施工方案中为加快工程施工进度,特别是考虑到尽量减少施工对铁路运输的影响,采用了每条线同时连续架设三孔D16施工便梁、三排(每排3根)挖孔桩同时开挖的施工方案。根据该方案,南京方向相邻的两排挖孔桩拉槽后基坑边缘间距约为7 m,造成该部分土体较为孤立,加之路基土质较差,相邻两孔便梁两线间支座在列车荷载集中作用下产生沉降。2)施工单位根据箱身预制工作坑的开挖情况判断,施工区域内未见流砂层。故挖孔桩施工前,路基两侧未采取井点降水措施降低地下水位,导致挖孔桩挖孔遇到流砂层时由于水流的作用将流砂带至挖孔桩内,相邻两排挖孔桩间路基土体内产生“管涌”后出现空隙,在荷载作用下产生沉降。3)施工单位在最初发现支座出现下沉现象后,思想上没有引起足够重视,未及时分析原因,且未按要求做好降低地下水位、回填等工作,导致支座的下沉没有及时得到有效控制。4)施工单位对营业线特别是京沪线施工安全的重视程度不够,营业线施工安全意识淡薄。5)施工单位缺乏营业线施工经验和对此类土质情况的认识,项目部管理较为混乱,施工方案、安全措施无上级领导组织落实到位。6)监理单位的现场监督不严、不细,在最初发现支座出现下沉现象后未及时组织有关人员进行分析、处理、研究对策,对施工单位的相关施工工序没有及时掌握、问题没有及时指出、行为没有及时制止、情况没有及时汇报。7)设备管理单位安全监督员的职责未有效地履行,现场监控不到位,在便梁支座出现连续下沉现象后未及时制止施工单位进行后续施工、未按规定给施工单位下发营业线施工安全整改通知书。

5 出现沉降后采取的处理措施

1)7月31日,建设单位得到驻地监理关于便梁支座连续下沉的报告后即组织相关人员赶到工地,在对现场进行调查了解后会同设计、监理、施工单位有关人员共同商定采取了以下措施:a.挖孔桩拉槽两侧边坡增加纵横向支撑,确保路基的稳定;b.立即在所有挖孔桩孔内排水并回填黏土,其回填深度以超过流砂层1.5 m～2 m为宜;c.将路基两侧地表水抽干,并设置井点降水降低地下水位;d.在所有挖孔桩孔内采用钻孔压密注浆(适量掺入水玻璃以加快水泥浆凝结速度)固结硬化流砂层及路基土体;e.待压密注浆的水泥浆凝固后重新开挖挖孔桩及挖孔桩的后续施工;f.加强现场支座的沉降观测,组织线路工班上道增加养护维修的频率;g.尽快备齐应急材料、机具、设备并细化应急预案。2)8月1日施工单位即按上述方案组织实施,但在施工中发现因现场场地及桩架高度所限,压密注浆无法进行。故8月3日建设单位又组织相关人员在现场对施工方案再次进行了变更,并于8月4日上午召开了由设计、监理、施工单位有关人员共同参加的该工程施工方案研讨会,确定了以下变更施工方案:a.原长桩基承载方案变更为短桩基加条形扩大基础共同承载方案;b.加强人工挖孔桩开槽边坡的支护,确保便梁支座下土体的稳定;c.目前开挖的9根挖孔桩清孔后以钢筋混凝土作填料进行回填,形成短挖孔桩;d.挖孔桩钢筋混凝土浇筑前在孔内预埋4根注浆管,管长以穿过流砂层为宜,在挖孔桩完成后对桩底流砂层予以加固;e.增加钢筋混凝土条形扩大基础:利用既有的拉槽宽度和高度,将原桩间100 cm×80 cm的连梁变更为上宽150 cm、下宽250 cm、高200 cm的承台,并在承台顶面预埋钢板用于便梁纵横向的限位;f.线路路基边坡两侧增加井点降水管数量和深井,继续做好基坑的降、排水工作,将地下水位降至流砂层以下;g.箱身顶进施工前在箱身两侧边墙上设置好钢刃脚,并严格按带土顶进的方案进行箱身的顶进施工,顶进前在路基两侧挖深井以探明水位是否降到预期的效果。3)督促施工单位立即增加施工人员、材料、设备、机具,延长作业时间,加快施工进度,尽快控制住便梁支座的连续沉降,确保既有线施工安全。

6 结语

上述便梁支座沉降现象的发生,虽经所有参与施工人员的共同努力,有效的控制了事态的发展,但若采取的措施不当、处理不及时、果断,其所产生的后果将不堪设想。为此,对于类似的营业线工程,参建单位应重点做好以下几方面工作,确保营业线工程施工的绝对安全:1)参与营业线工程管理、施工的相关单位、人员应充分认识到营业线施工安全无小事,要加强对铁道部、铁路局有关营业线工程施工安全规章、制度、文件等的学习和宣传工作,不断增强营业线施工安全意识。2)按照营业线施工有关规定严格审查工程施工方案,落实营业线施工安全措施和应急预案,施工中不得随意变更、取消或替换。3)工程开工前按照营业线施工有关规定并结合每一工程的自身特点制定具有针对性和可操作性的安全、质量、进度等方面的监督、把关和检查措施。4)加大对工程监理、设备管理单位安全监督员的检查、督促力度,充分发挥他们在工程施工中的作用,共同把好营业线施工安全关。5)加强信息的沟通工作,确保信息渠道的畅通,防止因信息通报的不及时而延误战机。

[1]吕剑盛.云西站跨进矿公路立交桥拆建技术[J].山西建筑,2008,34(3):335-336.