既有铁路路基加固方案分析探讨

王琪玮

摘 要：本文基于笔者近年从事铁路营业线附近桥涵工程施工经验，对铁路营业线附近深基坑施工既有路基加固方案进行了分析阐述，并总结了施工中应注意的问题。

关健词：营业线 深基坑 路基加固

随着铁路交通运输及城市化建设的发展，越来越多的工程项目需在铁路营业线附近进行深基坑施工，如何保证既有铁路路基的稳定，保证铁路交通的正常运营，是项目建设者考虑的首要问题。根据近年来的施工经验，做好前期调查，选择好正确的路基加固方案关系到项目的成败，下面以津秦客运专线某工程为例对既有铁路路加固方案作一分析探讨。

工程概述

某项目需在既有铁路路基西侧新建立交框构桥（8m+16m+16m+8m）一座，桥高8.20m,净高5.95m，纵向长53m，横向长48.8m，框构桥距既有铁路营业线线路中心9.5m，基坑开挖深度8m，顺路基方向开挖宽度达56米。

地层为第四系冲击层，以粉土、细砂为主。

二、方案制订前调查

路基加固方案的确定不但关系到既有铁路运营的安全，而且与工期、投入等相关密切，在方案制订前必须详细地进行现场调查，为编制方案提供详细的数据。根据已施工的几处路基加固经验，在前期调查中主要从以下几个方面来进行。

（1）水文、地质情况调查，水文地质情况不但关系到方案理论计算数据的选取，而且地下水位的高低直接影响到路基加固方案的选择。

（2）查明基坑开挖深度、开挖范围，工程主体距既有铁路营业线距离，以便确定支护体系最佳位置。

（3）铁路营业线设备调查，铁路路基两侧一般地下存在大量的光电缆，上部有接触网回流线等。有些光电缆是不能进行迁改或迁改比较困难的，这就影响到了支护体系的布置，而且这些设备的存在直接影响施工机具的选择和施工方案。

三、路基加固方案

因基坑开挖深度较深且需破坏既有铁路路基坡角，故在临近铁路一侧无法放坡，必须采用垂直开挖，需对铁路既有路基进行支挡加固，以确保施工期间铁路的正常运营。经现场勘察，拟采用密排钢筋混凝土防护桩结合预应力对拉锚索的方案进行支护。

防护桩选择设计：防护采用人工挖孔桩,桩径1.3m,桩长14m，伸入基坑底6m，桩中心间距1.5m。桩顺线路方向直线布置，防护桩中心距线路中心7.5m，桩顶设贯梁将各桩连为整体，每隔3.0m设置一道对拉锚索，通过线路对面设置的锚梁进行锚固。防护桩设计直径1.3m挖孔桩，有效直径1.2m，桩间距1.5m，采用C25钢筋混凝土灌筑。采用钢筋笼主筋为4020沿周长均匀分布，主筋间距86mm,箍筋为10@150沿桩长方向均匀分布。防护桩护壁采用内径1.2m的C25钢筋混凝土成品管，节长1.0m。开挖时逐节下沉。

贯梁选择设计：贯梁截面尺寸为矩形1.3×1.3m，为C25钢筋砼结构。截面配筋主筋为2418，间距18cm，箍筋采用10@200。浇筑混凝土时在冠梁设计锚索位置处放置1片Φ8mm 100×100钢筋网片，中心预埋Φ180mm橡胶管，便于锚索设置和应力扩散。

对拉锚索设计：基坑中靠近既有线侧共计38根防护桩全暴露8.0m桩长，对既有线起主要的防护加固作用，在该范围全部防护桩的冠梁上设置对拉锚索支撑体系，即在冠梁上距顶部0.6m处每隔3.0m设置一道对拉锚索，与水平面的成1°俯角，从道碴底路基面上横向穿过，对拉锚索采用7根15.2mm 1束的钢绞线，采用橡胶套管包裹，长度28m，锚索孔径为Φ180mm，锚索的拉力取设计轴力的50%～80%。对拉侧锚梁采用长度为21.35m，宽度为1.5m，高度为2.5m的现浇混凝土梁。浇筑锚梁时锚索位置处放置1片Φ8mm 200×200钢筋网片，中心预埋Φ180mm橡胶管，便于固定端应力扩散和锚索的安设。

桩间缝隙处理：为防止基坑开挖过程中桩间土出现流沙现象，防护桩间进行挂网喷锚。

四、既有线加固方案理论检算

土压力计算采用库伦土压力理论，取安全系数1.5。计算草图如下图所示。

设计密排防护桩墙背倾角α=0°；参照《铁路支挡结构设计规范》（TB10025-2006），墙背填料的物理力学指标，砂类土的内摩擦角取Φ=35°；土与墙背间的摩擦角，混凝土与细粒土取δ=Φ/2=17.5°；列车和轨道荷载换算土柱高度及分布宽度，Ⅰ级铁路基床表层为级配碎石，取荷载强度为60.7kPa，换算土柱宽度3.3m，高度3.2m。墙背最外侧距线路中心距桩最小距离取5.5m，暴露桩长8.0m，埋设桩长6m，桩体总长度14.0m。经检算抗倾覆性满足要求。

桩的结构设计桩截面的选择，拟采用圆孔桩，桩径1.2m，防护桩密排布置，桩间距1.5m，钢筋按圆周均匀布置。根据《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025—2006），按4020配筋可以满足要求。箍筋按构造配置为φ10mm钢筋，间距为15cm。

四、施工中注意重点：

1、确保既有线施工安全，施工前向铁路相关部门提报既有线路基加固方案，待管理单位审查批准后方可施工，请铁路相关部门派人员进行现场配合，加强施工期间既有线路检查，防止线意外发生。施工时必须保证任何人员材料机具不侵限，不影响行车。

2、当防护桩的强度达到100﹪时，方可进行开挖基坑，开挖基坑宜自上而下分层开挖，每层以2-3m为宜，随开挖随挂网喷锚，防止防护桩间出现流沙现象。

3、施工全过程中进行全程监测，在冠梁顶设置观测桩，随时观测沉降、位移，同时加强既有铁路线路观测，尤其是在雨中、雨后要加派人员进行观测检查。

4、本桥的施工在既有线范围内，施工主要会引起既有线光电缆未探明盲目施工引起中断行车、路基的防护设施不到位引起路基跨塌造成行车事故、挖孔桩坍塌事故、高处坠落等事故，要针对不同事故制订相应应急预案，认真贯彻执行。

结论：通过多个类似项目的组织施工，在既有营业线附近深基坑施工，对既有路基加固采用密排钢筋混凝土防护桩结合预应力对拉锚索的方案是可行的，也是对既有铁路运营影响最小的。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。