紧邻既有铁路桥梁深基坑施工案例

张彦光

（中铁十八局集团第一工程有限公司 河北涿州 07275）



紧邻既有铁路桥梁深基坑施工案例

张彦光

（中铁十八局集团第一工程有限公司 河北涿州 07275）

摘要：郑徐铁路客运专线开兰特大桥跨陇海铁路70+125+70连续梁，采用先平行于既有铁路支架现浇123 m连续梁，再转体合拢的施工方法，其中主墩1321#和1322#跨越陇海铁路，1321#墩承台边缘距离陇海铁路防护栏最近距离为5.5 m，1322#墩承台距离防护栏仅为5.1 m。为防止承台基坑在开挖过程中对既有铁路运输的干扰，对既有铁路路基进行了注浆加固，基坑开挖采用了钢板桩加挡墙支护，同时对支护结构和既有铁路路基进行了监测，确保了施工和既有铁路安全。

关键词：深基坑 注浆 钢板桩 基坑监测

1　工程概况

开兰特大桥跨陇海铁路连续梁位于兰考县三义寨乡，桥位起讫里程DK97+956.360～DK98+223.170，墩号为1320#～1323#墩，其中主墩1321#和1322#跨越陇海铁路，与陇海铁路相交里程为：K464+315，交角为23°。

图1　1322#墩承台位置与陇海铁路的关系

1321#和1322#主墩承台设计为八边形，1321#承台边缘距离陇海铁路防护栏最近距离为5.5 m，1322#承台距离防护栏为5.1 m。1322#墩与陇海铁路的关系见图1。1321#和1322#主墩承台为转体梁承台，承台结构由下承台、转体结构、上承台组成，转体结构由下转盘、球铰、上转盘、转体牵引系统组成。下承台高度4 m。上承台为圆形，高度2.6 m，永久固结后直径为12.5 m。

地质条件为：地表层为饱和粉土，覆盖层厚约4.5 m，地基承载力为120 KPa。以下为粉质黏土，地基承载力为220 KPa，再往下是饱和细砂、粉质黏土、饱和粉土，地基承载力为170 KPa～250 KPa。

2　深基坑防护

1321#墩和1322#墩为跨线主墩，承台开挖深度最大分别为5.0 m和5.0 m。根据现场勘测，结合桥墩位置的地质条件，确定采用拉森Ⅵ型钢板桩支护，同时对靠近铁路一侧的地基采用注浆加固处理。

2.1地基加固

经过现场勘查和分析，确定采用注浆法对受基坑开挖影响的陇海铁路路基进行加固，注浆采用花管注浆法。浆液采用PO42.5普通硅酸盐水泥，注浆管采用钢管，管径50 mm，注浆孔采用梅花形布置，间距0.8 m。根据以往施工经验，注浆加固有效影响半径达到0.5 m以上。

2.1.1注浆孔布置

注浆孔布置见图2。靠陇海铁路路基坡脚位置设置1排，其他注浆孔靠近承台基坑设置，共设置4排，注浆孔间距0.8 m，梅花形布置，每一排设置20孔。

图2　地基加固注浆孔布置

图3　注浆孔钻孔深度布置

2.1.2钻孔

采用潜孔钻机造孔，套管跟进成孔。钻孔直径100 mm，最大钻孔深度8 m，钻孔通过饱和细砂层时，由于钻孔产生的振动容易使砂土产生液化而产生塌孔，采用跳孔钻进的施工方法。

钻孔按照长短相间的方式布置，靠近铁路第一排和第三排的钻孔深度按8 m设置，第二排和第四排按4 m设置。注浆孔钻孔深度布置见图3。

成孔后对钻孔孔深及角度进行检查，合格后插入注浆花管。花管采用钢管，管径50 mm，注浆管开孔间距300 mm。插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可以用较小的压力边下管边射水。

2.1.3注浆

浆液采用纯水泥浆，水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥。搅拌机采用叶式机械搅拌机，浆液搅拌均匀过筛后，再泵送注浆。注浆过程中浆液应连续搅拌，搅拌时间大于120s。

水泥浆水灰比（重量比）为1︰0.8～1︰1（水泥：水），可根据注浆难易程度调节。

注浆开始后要连续进行，避免中断。注浆压力控制在0.6 MPa～1.0 MPa，浆液流量为7～10L/min，注浆压力稳定后保持10 min。注浆结束标准应根据下列情况综合决定：

a、注浆量达到设计要求；

b、注浆压力超过试验确定值；

c、注浆口冒浆。

注浆芯管双向密封，保证上下密封良好。待封壳料初凝后，插入双向密封注浆芯管自下而上进行注浆。

每次注浆完毕后用清水冲洗管中的残留浆液，防止堵管。注浆过程中如出现地面冒浆或压力突变，应立即停止注浆，查明原因，采取措施。

2.2钢板桩防护

承台基坑开挖前，先进行钢板桩防护。下承台为八边形，外扩1.5 m后设置钢板桩，钢板桩总长度为（7.96+10.15）×4 m。选用长度为12.0 m的拉森Ⅵ型钢板桩。钢板桩埋深8 m（基坑以下），在顶部设置1圈围檩和并设置支撑，围檩采用45a双工字钢。主支撑采用Φ40 cm无缝钢管，辅撑采用直径Φ20cm钢管（双支撑），对撑与围檩卡接，钢管交叉部分采用焊接。基坑底部采用C30混凝土封底，封底厚度为50 cm。钢板桩支护平面布置见图4。

图4　钢板桩支护平面布置

图5　既有铁路挡墙支护

3　深基坑开挖

采用长臂挖掘机进行基坑开挖，先撑后挖。基坑分3层进行开挖，每层开挖深度约1.8 m。开挖基坑前，先对既有线路基进行防护。施工过程中，监测人员应全程监控既有铁路路基边坡的位移和变形。基坑外侧土压力通过围檩传递到支撑，围檩和支撑施工按以下要点进行控制。

（1）围檩托架安装：为保证围檩的安装位置，托架定位必须准确，托架顶面高差不超过2 mm。托架采用32 a双槽钢制作，焊接在钢板桩壁上。

（2）围檩安装：基坑支护净尺寸两个方向均超过6 m，围檩工字钢需要接长，满焊后再采用15mm钢板帮焊。顺桥向和横桥向围檩接触处采用双层三角筋板固定，围檩与钢板桩之间的空隙采用钢板楔块楔牢。

（3）支撑安装：主支撑采用φ40 cm钢管，每根长度为19.9 m，横、纵向均布置2根，间距为6.0 m，中间采用φ20 cm钢管作为辅撑斜撑在主钢管上。支撑端部采用15 mm钢板制作法兰板，支撑与围檩之间焊接连接。斜撑与围檩采用型钢制作端块，端块与围檩间焊接双层15 mm钢板防滑块。

4　基坑监测

基坑监测是保证基坑施工安全和既有铁路路基安全的重要内容，在基坑施工过程中，要自始至终进行监测。

4.1监测时间及范围

监测时间从地面加固注浆施工前一天至承台基坑回填完成为止。观测范围为开兰特大桥1321#、1322#墩台，邻近既有陇海线的两个桥墩承台基坑开挖施工，每个基坑设置6个观测点，共12个观测点。

4.2观测点布置

变形测量点分为基准点和变形观测点二类，按下列要求布设。

基准点：利用既有的GPS点所设置的加密点，并建立在沉降变形区以外的稳定地区。

变形观测点：埋设于既有铁路路肩位置。

观测断面设置：在既有铁路线方向护栏外50 cm路肩上布置，每3 m设置一个监测点。一个基坑设6个变形观测桩，布置于路肩基坑开挖对应中心和两侧。观测点距离监测点距离为80 m。变形观测桩布置见图6。

图6　变形观测桩布置图

4.3观测

采用全站仪测量距离，采用水准仪测量变形观测点标高。施工期间每天采集2次数据，如观测桩没有变化，每天采集1次数据，直到承台施工完成。如发现监测点位移和沉降达到8mm，应立即报告既有线铁路部门，如位移和沉降达到10 mm，立即停止施工，并采取有效的加固措施。待承台基坑回填完成后，铁路路基沉降和位移无变化时，观测即可停止。

5　结语

紧邻既有线基坑施工风险较大，尤其是深度超过5.0 m的深基坑施工，容易造成既有铁路路基变形甚至产生坍塌，严重影响既有铁路运营安全，本工程在承台深基坑开挖施工中，采用了钢板桩防护和对既有铁路路基进行注浆加固，同时设立路基边坡挡土墙，并通过监测，实时监控既有铁路路基稳定情况，保证了施工和陇海铁路运营安全，对类似工程有很好的借鉴作用。

参考文献：

［1］龚旭东.基于受力计算的深基坑支护设计优化方法［J］.铁道建筑,2014（5）：80-85

［2］李晓芳.深基坑支护施工技术的研究与应用［D］.天津：天津大学,2008

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［4］向富中,桥涵施工控制技术［M］.北京：人民交通出版社,2001

［5］中华人民共和国城乡建设部.GB50497—2009 建筑基坑工程监测技术规范 ［S］.北京：中国计划出版社,2012

［6］中华人民共和国铁道部.TB 10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范［S］.北京：中国铁道出版社,2005

［7］中华人民共和国铁道部.TB 10303-2009铁路桥涵工程施工安全技术规程［S］.北京：中国铁道出版社,2009

Construction of the Deep Foundation Pit of the Bridge Close to Existing Railway

ZHANG Yan-guang
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 18th Bureau Group Co. Ltd Zhuozhou Hebei 072750 China）

Abstract：In Zhengzhou-Xuzhou railway passenger dedicated line, the continuous beams of Kailan bridge across Longhai railway uses the construction method that first build a cast-in-place 123 m continuous beams parallel to the existing railways support, then swivel for closure. Among the continuous beams, No. 1321 and No. 1322 main piers are across Longhai railway. The distance between the cap edge of the No. 1321 pier and the fence of Longhai Railway is only 5.5 meters. And the distance between the cap edge of the No. 1322 pier and the fence of Longhai Railway is only 5.1 meters. During the process of excavation of foundation pit cofferdam, in order to prevent the interference to existing railway transport, the existing railway roadbed is grouting reinforced, the pit foundation is supported by steel pile and retaining wall, and the existing railway roadbed are monitored, so as to ensure the safety of construction and the existing lines.

Key words：deep foundation slip casting steel sheet pile foundation monitoring

文献标识码：中国分类号：U445A

文章编号：1673-1816（2016）01-0042-05

收稿日期：2015-11-14

作者简介：张彦光（1965-），男，河北衡水人，高级工程师，研究方向建筑与土木工程。