邻近铁路营业线深基坑防护施工技术

李 鹏 （安徽上铁地方铁路开发有限公司，安徽 合肥 230068）

0 引 述

邻近营业线施工主要是指新建铁路工程、既有线改造工程及地方工程等与既有线平行、交叉、接入，在既有线两侧一定范围内（距既有线路中心线30m内，包括上跨和下穿既有铁路）涉及营业线安全和正常使用的施工。徐州铜山新区快速通道立交桥附属倒虹吸工程深基坑邻近营业线施工，严重影响既有京沪铁路的安全，因此，采取切实可行的深基坑防护施工技术是保证铁路行车安全的重要措施。

坑基防护断面图

1 工程慨况

徐州铜山新区快速通道立交桥工程下穿京沪铁路中心里程为K814+041，铁路轨顶高程34.42m。框架桥主体采用4座并列等高框架结构，总宽度为40.3m。铁路东侧紧临焦山引河，该河道为场地南部山区山洪水排入奎河的主要通道。为保持河道畅通，在道路下面修建倒虹吸，倒虹吸基坑边距铁路中心28.4m，属于邻近营业线施工。倒虹吸总长134.4m，平行于线路方向，基坑深度14.63m，属于深基坑施工，倒虹吸为5孔钢筋混凝土箱涵，孔径为4m×3.5m。为保证在倒虹吸施工过程中既有京沪铁路路基边坡稳定，确保铁路行车安全，本工程铁路侧边坡支护采用两道支护，一是在距铁路路肩12.76m处打直径φ60cm深15m的高压旋喷桩进行开挖放坡的第一道支护兼作止水帷幕，支护长度100m；二是在距高压旋喷桩中心9.5m位置打深10m的φ100cm钻孔灌注桩进行第二道防护，防护长度100m；三是高压旋喷桩至钻孔桩之间的坡面采用挂网喷锚护坡，防护长度100m。

2 施工准备

①在支护和基坑施工前项目部在施工范围内挖探沟，配合管线单位查明地下管线，采取保护措施后方可施工。

②基坑开挖前先进行筑土围堰，将既有河水断流，并设临时排水沟将河水引入奎河。

③围堰施工完毕后进行降水，清除河道底淤泥，使河道底部干燥，具备施工条件。

3 深基坑防护施工

3.1 高压旋喷桩施工

基坑开挖至27.0m时，在距铁路路基坡顶边缘水平距离12.76m处打直径φ60cm深15m（间距50cm）的高压旋喷咬合桩进行铁路路基的第一道防护（兼作止水帷幕）。

3.1.1 施工工艺及方法

施工工序：平整场地→孔位放样→钻机就位→造孔→钻机移位→成孔检验→喷射装置就位→地面试喷→下喷射管→地下试喷→喷射注浆作业→喷射注浆结束→下管静压回填注浆→冲洗机具→高喷台车移位→间隙性回填注浆。

旋喷桩桩径φ60cm，固化剂采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥含量约225～250kg/m，水灰比以试验获得的最佳水灰比为准，一般在0.7～1.0，桩长以桩底高程落于粉砂层底高程以下1.0m计算。

3.1.1.1 施工准备

正式开工前，首先要按照施工设计核实设计孔位处有无妨碍施工和影响安全的障碍物，检修机械设备；平整场地，按设计要求，布置施工孔位；机具设备就位；接通电源和水路，进行机械运转；备足注浆所需材料。

3.1.1.2 钻机就位

移动钻机至设计孔位，使钻头对准旋喷桩孔位中心。

3.1.1.3 射水试验

钻机就位后，首选进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。

3.1.1.4 钻进

射水试验后，即可开钻，射水压力由0.5MPa增至1MPa，目的是减小摩擦阻力，防止喷嘴被堵，直到钻至桩底设计标高。

3.1.1.5 浆液制备

在钻孔的同时，即可配制浆液，水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；水要清洁，酸碱度适中，PH值在5～8；浆液的配比选定后，首先将水加入搅拌桶内，再将水泥和氯化钙倒入，开动搅拌机10～20min，然后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道过滤筛，进行第二次过滤后，流入泥浆桶备用。

3.1.1.6 浆液加压

泥浆桶的浆液通过高压泵加压至14～24MPa后经高压管送至钻机用于喷射。

3.1.1.7 旋喷

接通高压管、水泥浆管，开动高压泵、泥浆泵、空压机和旋喷钻机，自下而上进行喷射作业，用仪表控制压力、流量、风量，当分别达到预定数量值时开始提升，边提升边旋转喷浆。施工过程中要时刻注意检查浆液初凝时间，注意注浆流量、压力、提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。

喷射作业完成后应将注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥浆堵塞管路。

3.1.1.8 移动机具

将钻机等机具移动到孔位上，进行下一位置的施工。

3.2 钻孔桩施工

当基坑开挖至23.0m时，在距高压旋喷桩中心9.5m位置打10m深的钻孔灌注桩，进行基坑防护施工，顺序从北向南。

基坑支护钻孔桩采用间隔跳打施工，并在本桩灌混凝土24h后方可进行邻桩施工。

钻孔桩施工工序：埋设护筒→钻机就位→钻孔→第一次清孔→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→桩头处理→成桩质量检验。

3.2.1 护筒埋设

护筒用6mm厚铁板卷制焊接。根据护筒埋设的深度不同，护筒内径应比钻头直径大20mm～40mm，顶部焊加强筋和吊耳，并设出浆口。护筒顶端高度应高于地下水位或护筒内稳定承压水位2m。护筒埋置深度为2m。护筒埋设采用人工挖埋护筒底部、周边与土层相接处用50cm厚粘土夯实，护筒埋设要求准确竖直，护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计桩中心偏差应小于2cm，护筒竖向的倾斜度不得大于1%。

3.2.2 泥浆制备

选用优质粘土和添加剂造浆，入孔泥浆比重控制在1.1～1.3范围（特殊情况单独设计）。泥浆性能指标应经试验检验并达标。为防止污染，采用钢制泥浆槽和机械制浆设备，并配以专用槽车用以泥浆的调用和处理运输。钻进中应随时检验泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等，并填写泥浆试验记录表。泥浆循环使用，废弃泥浆沉淀后送污土场处理。

3.2.3 钻孔

钻机以正循环钻进，当钻深超过钻机砂石泵叶轮位置后，启动砂石泵电机，开始反循环作业。钻孔过程中，孔内应保持泥浆稠度适当、水位稳定，及时加水加粘土，以维持孔内压力差，以防坍孔。对钻碴作取样分析，核对设计地质资料，根据地层变化情况，采用相应的钻进方式和泥浆稠度。

3.2.4 第一次清孔

钻孔至设计高程，孔深、孔径、孔的偏斜经检查符合要求后，进行换浆法清孔。清孔应符合下列规定：孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25，含砂率≤8%,粘度≤28s，灌注混凝土前，孔底沉碴厚度应<300mm。

3.2.5 钢筋骨架制作与安放

钢筋骨架在钢筋加工场地分段制作，用汽车或架子车运至现场后在孔口进行焊接接长。用汽车吊起吊钢筋骨架，第一段放入孔内用钢管或型钢临时搁支在护筒口，再起吊另一段，对正位置按规范要求焊接后逐段放入孔内至设计标高，最后将上面一段的挂环挂在孔口并临时与护筒口焊牢，垂直牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。钢筋骨架在下放时应注意防止碰撞孔壁，如放入困难，应查明原因，不得强行插入。钢筋骨架安放后的顶面和底面标高应符合设计要求，其误差不得大于±5cm。箍筋焊接采用单面焊，焊缝长度须满足施工技术规范要求，并将接头错开50cm以上。为使钢筋骨架有足够的刚度以保证在运输和吊放过程中不产生变形，每隔2m～3m用φ18mm钢筋设置一道加强箍，在箍筋上设置穿心圆式混凝土垫块。

3.2.6 导管安装

导管用φ300mm钢制专用导管，壁厚5mm，节长2.0m～4.0m，专用接头联接、密封装置。使用前，对导管作水压和接头抗拉试验，试压水压为孔底静水压力的1.5倍。混凝土浇注架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置混凝土漏斗。

3.2.7 第二次清孔

在第一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管，至浇注混凝土的时间间隙较长，孔底又会产生沉碴，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管使用换浆法进行第二次清孔。其方法为导管顶部临时安装压泥浆设施，用导管内泥浆搅起置换下部沉碴。清孔时间以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为宜。当孔深达到设计要求、孔底泥浆密度≤1.15、复测沉碴厚度在100mm以内时，完成清孔作业，并立即浇注水下混凝土。

3.2.8 灌注水下混凝土

水下混凝土的灌注采用导管法。导管接头为卡口式，直径300mm,壁厚5mm，分节长度1m～3m。导管使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验。并检查其位置是否居中、轴线顺直，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。灌注混凝土前将灌注机具如储料斗、储料钢支架、溜槽、漏斗等准备好。

混凝土购买商品混凝土，采用汽车泵浇注。混凝土灌注至接近桩顶时，提高漏斗高度，改用吊斗倾倒。

首批混凝土数量要经过计算，使其有一定的冲击能量，翻起孔底沉淀物，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深，但不大于3m。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离控制在25cm～40cm，堵导管混凝土隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土量达到首批混凝土数量后，剪断铁丝，混凝土即下沉至孔底，排开泥浆，埋住导管口，导管埋入混凝土的深度不小于1m。灌注开始后，应连续进行，并尽可能缩短拆除导管的时间；灌注过程中指派专人经常用测深锤探测孔内外混凝土面位置，填写水下混凝土浇注记录，及时调整导管埋深。

3.2.9 为确保桩顶混凝土质量，桩顶加灌1.0m高度

基坑围护钻孔桩施工完毕后，凿除桩头，经检测合格后，浇筑压顶冠梁，把钻孔桩连成整体。

3.3 挂网喷锚施工

挂网喷锚支护施工程序：整修边坡→打入锚杆→挂网→喷射混凝土→养生。

高压旋喷桩以下直至钻孔灌注桩施工标高处基坑开挖采用放坡开挖方式，开挖坡率为1∶1.9,坡面采用挂网喷锚防护。

挂网喷锚支护靠锚杆、钢筋网和混凝土层共同工作来提高边坡的结构强度和抗变形刚度。

喷射混凝土厚度采用10cm，喷射混凝土为C15细石混凝土；锚杆采用Φ22钢筋，锚杆间距采用2.0m×2.0m，梅花型布置。钢筋网的孔眼尺寸采用10cm×10cm的方孔，钢筋直径6mm。

3.4 基坑降水与深基坑开挖

深基坑防护施工完成后，按要求进行基坑降水，按批准的深基坑施工方案进行基坑开挖，并做好基坑开挖变形和位移观测工作。

4 结 语

邻近铁路营业线深基坑防护工程，其围护结构设计、施工组织、施工监理均有成熟的经验可以借鉴，而本基坑观测深度达到14 m多，采取高压旋喷桩进行加固防护兼作止水帷幕，采取钻孔灌注桩进行第二道防护的措施经过施工证明是可行的，它不仅解决了施工防护问题，同时也保证了铁路路基安全，确保铁路营业线的行车安全。