沪宁城际铁路新孟河特大桥深基坑施工方案

吴义良

沪宁城际铁路新孟河特大桥深基坑施工方案

吴义良

以沪宁城际铁路新孟河特大桥为案例,分析了该桥的特殊地理位置与施工难度,介绍了本特大桥深基坑的施工方案、施工工艺与相关施工措施,指出了施工注意事项,为类似工程提供了相关经验。

桥梁,基坑,钢板桩,防护

在铁路桥涵工程中,深水基坑开挖一般采用钢板桩围堰支护,开挖到基底标高后进行混凝土封底施工。因为钢板桩施工具有单根自重较轻,吊装与插打不需要大型起吊设备,插打深度大、防水性能好,在深水基础施工中不需要水下作业,可重复使用,打拔桩容易,倒用时间短,回收率高等优点。只要进行考虑周全的规划,安全的方案设计以及灵活多样且具有创新的施工方法就能安全、高效、优质的完成工程施工,本文以沪宁城际铁路新孟河特大桥为背景介绍其深基坑的施工方案。

1 工程概况

沪宁城际铁路新孟河特大桥,位于常州市奔牛镇,基本平行于既有京沪铁路,中心里程为DK116+502.778,全长 8 835.535m,其中 162号 ～165号墩跨越新孟河,163号,164号墩位于新孟河岸边,均为深基坑基础,为保证通航和新孟河河道远景规划的需要,设计为低桩承台。163号,164号墩基础由10根1.5m直径的钻孔桩呈梅花形布置,承台尺寸为14.3m×9.4m×4m,162号,165号墩基础由 12根 1.0m直径的钻孔桩呈长方形布置,承台尺寸为10.2m×7.4m×2.5m。根据现场多次测量,163号墩的最低河床面标高为-0.55m,最大水深为3.08m;164号墩最低河床面标高为-0.62m,最大水深为3.01m。

2 工程难点

163号墩承台侵入既有线护栏,基坑较深,受既有铁路护栏的影响,基础施工时163号墩需拆除既有铁路护栏。163号,164号墩基础均为10-φ1.5m的桩基础,桩长分别为65m及 66m(钻孔深度达75m及76m),承台尺寸为14.3m×9.4m×4.0m,承台底标高分别为-7.786m,-7.450m,平整后的原地面实测标高均为3.1m,基坑开挖深度分别为10.9m,10.6m(未含2 m封底混凝土);163号墩第 10号钻孔桩已经侵入既有锥体护坡基础40 cm。

既有线路肩上有接触网柱,接触网为27 kV的高压线,接触网柱外侧 0.8m还有一条高压回流线,最大时达到 4 kV,安全距离按 2m考虑。162号 ～165号墩承台与既有铁路设备的关系如表1所示。

表1 新孟河特大桥承台与既有线关系及支护方案表

3 总体施工方案

根据现场地质和水文情况,以及基坑开挖深度和荷载情况, 162号～165号墩需采用围堰法施工,而根据对现有的设备材料和经济比较,拟采用钢板桩围堰。162号,165号两个边墩直接陆地钻孔,承台施工时进行钢板桩围堰施工。163号,164号水中墩钻孔灌注桩采用打拔木桩进行筑岛围堰修筑钻孔平台,待钻孔桩施工完成后,水下承台墩柱(身)采用钢板桩围堰施工,其中 163号墩靠近既有铁路锥体护坡侧采用直径 80 cm钻孔桩进行防护。

4 相关施工措施

4.1 钢板桩施作

162号,165号墩基坑深度为7.2m和 6.84m,直接采用钢板桩防护。163号墩基坑开挖采用钻孔桩 +钢板桩(承台四周)防护方案;164号墩采用钢板桩防护。施工防护桩前先联系铁路相关管理部门,签订安全协议。防护桩施工时先施工钻孔桩,再施工钢板桩,等钻孔桩强度达到 90%以上时,方能开挖基坑。

4.2 慢行及防护

1)施工慢行计划。由于离既有线太近,且基坑开挖深度达12.9m(靠既有线侧至封底混凝土底深度),在基坑开挖及承台施工期间,DK117+390～DK 117+490段(相对于既有线里程K 1267+ 150～K1267+250)既有线昼夜限速 45 km/h。该段线路养护维修全部委托给具有丰富施工经验的工务段领工区进行。

2)施工防护办法。具体参见图 1,图 1中 1号,2号,3号, 4号,5号,6号,7号为现场防护员的站位,测速仪由 4号防护员负责安装拆除记录;防护员必须带齐防护备品及对讲机,列车来时要认真检查人机是否进入限界,防护员要在列车与施工场地之间形成防护带,确保人身安全。

4.3 基坑开挖及回填

162号与 165号承台开挖,直接采用机械开挖。

163号与 164号承台开挖同时进行。施工前做好充分的施工准备,基坑开挖采用机械(抓泥机)配合强力吸泥泵施工,基坑内渗水采用抽水泵抽出基坑外。土方开挖后应连续作业,承台混凝土浇筑后立即回填既有线侧。

承台四周回填,靠既有线侧路基边坡 1∶1.5范围内采用A,B组料分层填筑,压实满足路基填筑要求,其他三侧采用原状土回填。

4.4 护栏安装与拆除

联系铁路相关管理部门(工务段、派出所等),确定临时护栏的安装位置(确保不侵入既有线行车限界),根据要求安装临时护栏,临时护栏装好后,再拆除既有护栏。

5 施工注意事项

1)钢板桩施工。钢板桩的施打位置严格按基坑布置要求确定,施打前,先进行外观检查,钢板桩打桩时必须安装桩帽。插打钢板桩,从第一块(组)就应保持垂直。最先几块插好打稳后,即与导框固定,然后继续插打。锁口不密漏水,可用棉絮等在内侧嵌塞,同时在漏缝外侧撒大量木屑或谷糠,使其由水夹带至漏水处自行堵塞,桩脚漏水处采用麻袋装土,水下混凝土封底等处理。钢板桩拔除前,应先回填基坑。2)注浆止水施工。采用注浆机,沿基坑四周进行注浆,注浆深度为 15m。3)基坑开挖。开工前对桥梁所在位置的线路进行复测,布设平面和高程控制测量桩点,根据控制测量桩点和桥位计算坐标,准确定出桥墩台位置。开挖深度至设计承台底下面 2m(封底混凝土的厚度),基坑开挖至标高后,即可进行封底水下混凝土的施工。4)浇筑水下封底混凝土。围堰吸泥至封底标高下 30 cm左右,抛填碎石垫层,潜水员整平垫层面,采用“多导管式全断面斜坡推进连续浇筑法”一次封底。每个导管封底后随时对基底标高进行复测,由于水下混凝土面标高测量是估值,故封底混凝土标高最好略低于设计标高 5 cm～10 cm,导管平面按梅花形布置。封底施工过程中当某一根导管封底完成后在进行其相邻导管封底时,先测量待封导管底口处的混凝土顶标高,根据测量结果重新调整导管底口的高度。同时,反复测量要移动的那根导管位置附近混凝土面的标高。5)承台施工。封底混凝土浇筑完成并达到一定强度后(达到标号的 50%以上),开始往外抽水,进行承台施工。承台混凝土施工采用大体积混凝土施工工艺。6)既有线、既有桥监测。由于基坑离既有线很近,为确保既有线的安全,派专人进行跟踪监测。既有线45 km/h慢行情况下路基变形警戒值按如下两者取最大值确定：a.当天的变形量超过8mm时;b.累计沉降量超过20 mm。既有线不慢行情况下路基变形警戒值按如下两者取最大值确定：a.当天的变形量超过2mm时;b.累计沉降量超过10mm。7)确保施工安全。保护地下不明管道、线缆,大型机械进场前,测量好桩位离既有线护栏的距离,重点抓住“五防”：防机具路料侵限、防挖断电缆、防线路防护失格、防既有路基和线岔质量失标、防作业人员车辆伤害。从卸料、材料堆放、机具保管、作业标牌、人员教育、硬件投入、督促检查等方面入手,规范管理,严加控制。

6 结语

随着经济发展需要,在水文恶劣或地形、地质复杂情况下修建桥梁,确保既有建筑物的安全尤为重要,施工方案最为关键,对复杂条件下桥梁深基坑施工技术进行总结、研究、探索,摸索出经验,克服其他桥梁基础施工方法的缺陷,以求为类似工程结构物提供一些经验,从而达到最大的使用效果和经济效益,保证结构物的成功率和安全性。

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The construction plan of new Meng river Bridge deep foundation in Shanghai-Nanjing intercity railway

WU Yi-liang

In this paper,author applies the caseaboutnew Meng river Bridge in Shanghai-Nanjing intercity railway,analysis of the special geographical location and construction of the bridge difficult to introduce the deep foundation of this bridge construction plan,construction techniques,construction and related measures,points out construction program points,to provide a relevantexperience of similar projects.

bridge,foundation,steel sheet pile,protection

U 443.1

B

1009-6825(2011)09-0170-02

2010-12-06

吴义良(1970-),男,工程师,中铁二十四局集团新余工程有限公司,江西新余 338025