沪宁城际铁路并行既有铁路软土地基处理及安全技术措施

产光杰 沪宁城际铁路股份有限公司

新建沪宁城际铁路线路全长约300 km。设计时速200km/h以上，沿线除引入既有南京站及上海站附近采用有砟轨道结构外，其余地段均铺设无砟轨道结构。

无砟轨道结构对路基工后沉降提出了严格的要求，一般地段不应超过15 mm；路桥或路隧交界处的差异沉降不大于5 mm。

南京至丹阳为宁镇丘陵区及长江高阶地区，丹阳以东为长江三角洲平原。全线软土、松软土分布广泛，成因类型复杂，厚度变化大。

全线约170 km与我国最繁忙的既有沪宁铁路并行。路基全长约90 km，软土路基长57 km，选择可靠、合理软土地基处理方案，有效控制软土地基工后沉降，保证既有铁路安全运营，是确保本线顺利建成的关键技术问题。

1 软土路基地基处理的主要技术方案

1.1 地基加固方案及结构形式

为满足无砟轨道路基工后沉降要求，沪宁城际铁路地基加固采用的刚性桩主要有CFG桩、碎石注浆桩、预应力管桩和钻孔桩。结构形式主要采用桩板或桩筏形式。

(1)对软弱地基，一般采用CFG桩、管桩+筏板结构处理，CFG桩桩径0.5 m，间距按1.6～1.8 m设计，正方形布置，桩顶设0.2 m厚碎石垫层，垫层上部铺设C30钢筋混凝土板，板厚0.5 m；管桩桩径0.5 m，间距按2.2～2.4 m设计，正方形布置。桩顶铺设C30钢筋混凝土板，板厚0.5 m。

(2)对下穿既有公路桥、铁路桥时，考虑施工机具高度，一般采用碎石注浆桩+筏板结构处理或钻孔桩+连续薄板结构设计处理。对并行既有线线间距小于15 m地段，软土深度不深时采用碎石注浆桩加固。对深厚软土地段、双（多）层软土地段一般采用钻孔桩+连续薄板结构设计处理。

碎石注浆桩桩径0.5 m，间距按1.8～2.2 m设计，正方形布置，桩顶设0.2 m厚碎石垫层，垫层上部铺设C30钢筋混凝土板，板厚0.5 m。

钻孔桩+连续薄板结构，板梁为C30钢筋混凝土板，每块板梁长26.98 m，宽度为13.0 m，厚0.8～0.86 m。板梁横向设5根钻孔桩，间距2.6 m，纵向设4排桩，间距分别为7 m、8 m、7 m，桩径0.8 m。板梁与板梁之间设0.02 m伸缩缝。

1.2 选用的刚性桩适用条件及设备参数

(1)管桩：适用于各种粘性土层、粉土粉砂层，具有单桩承载力高、适用范围广、对持力层起伏变化大的地质条件适应性强、施工速度快、桩身耐打穿透力强、成桩质量较可靠等优点。采用锤击法和静压法两种施工方法，锤击法一般选用5～8 t的柴油锤，机具设备高在20 m以上，静压法采用的280～800t（含配重）的静压桩机，机具设备高在12～16m左右。

(2)CFG桩：适用范围很广，在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。但由于受机具设备限制，加固深度不宜超过25 m。沪宁城际采用均为长螺旋钻孔法CFG桩，一种是液压步履式CFG桩机，另一种为履带式CFG桩机，两种CFG桩桩机高度在25～30 m 左右。

(3)碎石注浆桩：适用于淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粘质粉土、粘土等软土地层加固，特别适合于既有建筑物附近、高压线下等特殊作业条件下的地基加固处理。采用的为小型的旋挖机，其高度一般在6～7 m左右。

(4)钻孔桩：适用各种地层，具有施工方便，加固深度深等优点。

2 各种加固措施的施工工序

2.1 管桩

本线管桩施工采用静压法和锤击法两种施工方法。

2.1.1 静压法施工工序

(1)测量定位-(2)桩机就位-(3)起吊预制桩-(4)稳桩-(5)压桩-(6)接桩-(7)送桩-(8)移机。

2.1.2 锤击法施工工序

(1)测量定位-(2)桩机就位-(3)起吊预制桩-(4)稳桩-(5)打桩-(6)接桩-(7)送桩-(8)移机。

2.2 CFG桩

本线CFG桩采用长螺旋钻孔法CFG桩施工，其施工工序：

(1)测量定位－(2)桩机就位－(3)钻进成孔－(4)混合料搅拌、运输－(5)灌注及拔管－(6)移机。

2.3 碎石注浆桩

(1)测量定位－(2)桩机就位－(3)钻进成孔－(4)放置注浆管－(5)投放石料－(6)洗孔－(7)注浆－(8)移机。

2.4 钻孔桩施工

(1)测量定位－(2)桩机就位－(3)钻进成孔－(4)下放钢筋笼－(5)沉渣检测－(6)浇注水下混凝土－(7)移机。

3 并行既有线软土地基加固施工安全技术措施

由于沪宁城际铁路并行既有沪宁铁路，两者线间距最小在8.8 m，地基加固施工对既有线运营安全构成严重威胁。为此，在建设过程中，制定了以下既有线软土地基加固施工安全技术措施：

(1)施工前必须要有开工报告、施工组织设计和针对临近既有线管桩施工安全的专项施工方案，施工方案经铁路局批复后方可组织施工。同时与既有沪宁铁路各有关设备管理和行车组织单位分别签订营业线施工安全专项协议。

(2)所有桩机具必须悬挂安全操作规程，特种设备由资质机构对机械设备进行检测，取得检测合格证；操作人员必须经过岗前培训合格后才能上岗作业，严禁无证人员进入操作岗位。

(3)施工前，要联系电务段、供电段、铁通及路外相关产权单位共同查明地下管线、光、电缆等设施位置、径路。施工时尽可能的绕开电力及通信架空线路，不能绕开时，必须保证和架空线路的安全距离。大型机械在接触网支柱及接触网带电部分5 m范围以内须装设接地线，在距离接触网带电部分2～4 m范围内，接触网可不停电，但须有接触网工或经专门训练的人员在场监护，同时对架空线及其附属设备必须有防倾覆措施。

(4)当桩机具在既有线防护栏内侧施工时，为防止机械侵限，必须在路肩上设置安全防护警示绳，与线路隔离。并到施工作业涉及的车站派驻站防护员，按作业范围设置防护。

(5)防护人员应和车站建立良好的关系，加强与行车值班员沟通联络。驻站防护人员要随时掌握行车设备动态，一旦发现异常情况须立即通知现场查找原因，并及时了解掌握行车设备运行动态。

(6)设备进场前，场地必须经过平整、碾压密实，地基承载力经过试验达到100 kPa及以上，在桩机规定位置上设置好两根直径16 mm以上的缆风绳。安装时，现场必须有项目队现场施工负责人、安全员、技术员到场进行安全技术把关，不得在夜间进行转场。

(7)施工时，每台桩机安排一名带班人员或专职安全防护人员防护，做到"一机、一人、一本、一牌、一证"等"五个一"。

(8)夜间施工，除工点现场负责人、安全监护人、技术人员外，项目队应组织相关领导、安全技术人员夜间轮流跟班指导把关。并要保证施工现场的照明设备满足施工照明要求，照明灯具的金属外壳必须作保护接零。

(9)加强既有线监测，监测方法如下：

①观测桩布设在既有路肩，同时在钢轨上设置观测点，观测桩采用1.5 m的钢钎打入；②沉桩过程中，观测频率每2 h一次，有异常时频率提高到每1 h一次；每段路基沉桩完成后观测频率每天不少于两次，观测时间不少于3天；③观测资料必须及时汇总分析，同时根据监测结果调整管桩施工工序，控制施工进度；④既有线路肩沉降速率每昼夜大于10 mm，轨道水平、高低大于3 mm时，应立即停止施工。

(10)遇有6级及以上大风或恶劣天气时，停止桩机具作业。

(11)并行既有线段（最外侧管桩与既有线轨道中心距离小于15m段）管桩施工前先设置应力释放孔，应力释放孔的形式、孔径、间距及位置应满足设计要求。

4 施工中遇到的安全问题及处理

在安全技术措施的保证下，沪宁城际铁路软土路基地基加固顺利安全施工完 成 ， 但 在 DK96+145～+345、DK95+404～+446、DK103+838～+865三段管桩施工时，出现了对既有线挤压，而引起钢轨曲线正矢不良，为确保既有沪宁线线路运营安全，通过分析研究，对以上工点的管桩施工提出如下要求：

4.1 应力释放孔布设

当管桩离既有线距离小于15m时，应先设置应力释放孔后方可施工。应力释放孔采用CFG桩长螺旋机具或工程机动钻机取土，平行既有线间距5m一个，孔深为桩长的一半但不得小于10 m，钻孔完毕后采用碎石或中粗砂及时回填。

4.2 严格管桩施工工序

临近既有线3排先施工，从靠近既有线由内往外施工，平行既有铁路方向逐排跳桩施打，施工时平行铁路方向应不小于200 m，当路基工点长度小于200 m时整工点施工。施工完临近既有线这3排桩后，需等待一段时间，观测既有线无异常后方可施工其它排桩。

4.3 加强既有线监测

在既有路肩和钢轨上设置观测点，测量频度每2 h一次，有异常时每1 h一次，并根据检测结果调整管桩施工工序，控制施工进度。

通过采取以上措施，很顺利地完成了加固工程，控制了既有线偏移单天不超过2 mm，累计不超过10 mm的要求，保证了既有线行车安全。

5 沪宁城际铁路软基处理效果及注意问题

沪宁城际铁路软基处理经沉降观测评估，全线路基共设1774个断面，其中最长观测时间6个月，最短观测时间3个月，最大累计观测沉降量为：14.97mm。至2010年4月1日联调联试前，全线无砟轨道软土路基最大累计沉降不超过30mm，运营到现在近一年，工后沉降最大没有超过10 mm。从目前看，沪宁城际铁路软土路基采用CFG桩、碎石注浆桩、预应力管桩和钻孔桩处理是成功的。但无砟轨道并行既有线路基软土地基加固设计与施工时应注意以下问题：

(1)采用管桩时必须控制离既有线最近一排管桩同既有线的距离，对不同的地层，应有不同的要求，一般不小于15 m，同时还需要做好其他辅助设计，如设置减震沟、布设应力释放孔等。

(2)管桩施工时应靠近既有建筑物由内往外施工，平行既有建筑物方向逐排跳桩施打，分段施工为宜（对并行既有建筑物分段长度以不小于200 m为宜）。

(3)）对管桩及CFG桩等大型设备需确保桩基施工时不会因地层原因导致桩机倾斜；必要时采用换填处理，换填厚度应不小于1.5 m。