浅谈坚硬地质铁路桥梁挖井基础快速施工技术

李瑞维

摘 要：大型铁路桥梁是确保铁路安全生产和运输畅通无阻的重要基础设备之一，随着我国高速铁路、客运专线和城际铁路的快速发展，这些铁路对桥梁建筑设计的要求越来越高。依托新建青岛至连云港铁路ZQ-4标挖井基础施工，对挖井基础施工工艺进行了详细的阐述，希望能为类似工程提供参考。

关键词：坚硬地质；铁路；桥梁；挖井基础

中图分类号：U445 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.130

随着我国高速铁路、客运专线和城际铁路的快速发展，各种桥梁相继应用于铁路建设。高速铁路、客运专线和城际铁路的标准高，桥梁结构复杂，施工技术和施工难度高。在铁路桥梁基础中，挖井基础占据着重要地位，如何充分利用现场条件，提高施工效率，又好又快地完成坚硬岩石深基坑开挖防护，对桥梁施工人员来说是一个难题。

1 工程背景

新建青岛至连云港铁路ZQ-4标线路起讫里程为DK165 +339.11～DK191+234.315，全长25.895 km，桥梁共计15.157 km。其中，双线特大桥5座，双线大桥4座，中桥4座，框构桥2座，旅客地道1座，共设计挖井基础134个。

2 工程特点

施工采用钢筋混凝土护壁作为基坑开挖防护，与钢板桩内相比，减少了成本的投入，且施工速度快；缩短了基坑暴露时间，保证了基坑护壁的安全性。

3 施工工艺原理

基坑开挖要利用反铲式挖掘机进行垂直分层开挖，严禁采用机械放坡的方法施工。土质基础挖井应采用分节开挖的方法，每节高度控制在1 m左右，挖一节，支护一节。挖井井内除土应先从中间开始，对称、均匀地逐步向四角处挖土。

当遇到不良土质、滑动面和流砂时，缩短每个循环的开挖深度。坚硬岩层采用松动爆破法，机械出渣时，人工配合清渣。基坑开挖在4.0 m以内时利用反铲式挖掘机直接出渣，装15 t自卸车运至弃渣场；当坑深超过4.0 m时，采用卷扬机配和人工出渣，装载机装15 t自卸车运输至路基填筑现场或弃渣场。

当基坑有水时，在基底中间设集水坑，集中将水排出坑外，保证工作面处于干燥环境。井内排水采用潜水泵抽水，井外排水通过临时水沟排水。

开挖至基底预留20 cm保护层时，采用风镐开挖至设计高程。基底出渣结束后，找设计地质工程师现场确认。基础现场确认后，找监理工程师验收。完善验收合格资料后，立即浇筑一层10 cm厚的C15混凝土垫层，避免因基底外露时间过长而降低地基的承载力。开挖时，应连续下挖，减少中途停顿的时间。下挖过程中，应掌握土层情况，做好下挖记录，选用最有利的下挖方法。

4 关键工序的施工工艺和操作要点

4.1 平整场地

清除场地内的杂物，清理至设计挖井基础顶面标高处，清理出足够的工作场地和工作平台。根据测设的基础井口轮廓，在井口四周挖排水沟，做好排水系统，及时排除地表水；搭好井口雨棚，安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和机具，避免增加井壁压力，影响施工及其安全；井口周围采用混凝土围圈锁口的方法予以围护，其高度高出地面20～30 cm，防止土、石、杂物滚入井内伤人。

4.2 测量放样

根据测量控制点布设施工测量控制网，依据控制网，用全站仪准确地放出基坑轴线，再放出基坑4个角的控制点，并在纵横向设置护桩。护桩要设置在稳定且不易破坏的地方。桩位用长木桩和水泥钉打入地面，作为桩的中心点标记，并用红油漆圆圈作为记号。施工放样结束后，报请监理工程师检验。经检验合格后，进入下道工序。

4.3 锁口施工

为了提高工作效率，地面以下采用挖掘机配合人工的方法进行挖掘。挖掘机开挖对象为基础中心部分，靠近井壁四周约50 cm宽度范围内采用人工开挖整修，尽量避免超挖。第一次开挖深度要控制在1～1.5 m的范围内，开挖完毕经测量复核，井口平面尺寸和井壁垂直度符合设计要求后，立即进行锁口和护壁混凝土施工。

为了加强井口支护和周边安全，要设置钢筋混凝土锁口。锁口高度要高出地面20～30 cm，并采用钢模板现浇钢筋混凝土，尺寸为50 cm×50 cm；采用C20砼，砼内设置φ16单层钢筋网片，网格尺寸为25 cm×25 cm。

4.4 开挖及支护

井身开挖要采用垂直开挖（严禁机械放坡开挖）、边挖边护的开挖方式。开挖平面尺寸根据基础尺寸和护壁厚度确定。根据设计要求，采用C20钢筋混凝土护壁，其厚度为50 cm，所以在施工中，周边尺寸要比设计基础尺寸大50 cm。

护壁采用C20混凝土，内设置φ16单层钢筋网片，网格尺寸为25 cm×25 cm，以增加护壁的强度和稳定性。为方便护壁混凝土入模和振捣，可将护壁模板支立成上口大、下口小的斜坡形式。根据护壁的设计厚度，上口宽度可定为55 cm，下口宽度可定为45 cm。也可按照整体式无斜坡的形式设置护壁，但每环必须间隔10 cm以上。

为保证井壁的稳定性，将第二节以下护壁分节高度确定为1 m，即每开挖1 m并整修坑壁后，及时进行护壁混凝土浇筑，而且还需在上一节护壁混凝土浇注完12 h后再进行下步开挖。开挖时，可按长度分为3段，每开挖1 m，就要及时绑扎钢筋、支模浇注混凝土，防止侧壁坍塌。对于地面3 m以下基坑，可采用小型挖掘机吊装入井挖井，然后通过人工配合汽车吊的方式进行挖土提升。成井后，立即进行护壁混凝土的浇注。

在施工过程中，需确保护壁混凝土的厚度和浇筑质量，基础四角要浇注成整体混凝土护壁，并注意观察护壁混凝土是否有开裂现象。在挖较深的井时，为保证井壁和井内作业人员的安全，必要时，可采用φ150 mm钢管对井壁进行支撑加固。立模时，需注意预埋横向钢管支撑的垫板（采用30 cm×30 cm的8 mm的厚钢板）。

为方便井内施工，保障井壁的稳定性，需及时排除地表水和地下水。在开挖过程中，可在井内设置集水井，并用潜水泵进行集中抽水。

在挖井的过程中，需经常检查基础尺寸和平面位置，截面尺寸必须满足设计要求。基础挖掘和支撑护壁两个工序必须连续完成，不宜中途停顿，以防坍塌。

4.5 检测

在开挖过程中，需对井的中心位置和四周轮廓尺寸及时进行测量、复核，以确保符合设计尺寸要求。基底高程容许误差为：土质±50 mm；石质+50 mm，-200 mm。

开挖至井底设计标高时，要马上进行地质核对，并检测地基承载力是否符合设计要求。如果井底地质与设计不符，或地基承载力不能满足设计要求时，必须及时与监理单位和设计单位取得联系，并提出变更设计申请等。

当检测后，井内尺寸、平面位置和基底承载力符合设计要求时，要及时进行基础混凝土浇筑，基底不可暴露过久。

4.6 混凝土灌注及养护

4.6.1 浇筑前检查

开始灌注前，再次检查、复核井底标高，确保其无误，且井底无积水后方可进行混凝土灌注。

4.6.2 混凝土的拌和及运输

混凝土拌和由搅拌站集中拌和，然后利用混凝土搅拌运输车运至现场。混凝土需选用低水化热水泥，并掺入适量的粉煤灰和缓凝型外加剂，减少水泥用量。砼运输由搅拌运输车直接经串筒入模分层进行灌注。灌注前，需进行坍落度、扩展度、含气量等的检测。灌注中，要按要求做好混凝土试件。

4.6.3 混凝土灌注

混凝土浇筑前，应将基础垫层清理干净，并洒水湿润。基础混凝土在拌和站集中拌制，然后由混凝土搅拌车运输至施工作业面进行浇筑。根据各基础深度不同，基础采取分层连续浇筑的方法浇筑到设计高程。砼通过溜槽入仓，为避免混凝土因施工不当而发生离析现象，浇筑时，混凝土自由落差必须小于2 m（如果超过2 m，需采用串筒下料）。在混凝土人工平仓中，每层铺筑厚度要控制在50 cm左右。振捣器作业时，其移动间距不允许超过其作用半径的1.5倍。为保证混凝土的浇筑质量，振捣棒应插入下层混凝土5 cm左右，混凝土振捣时间要符合规范要求。浇筑结束后，要采用无纺布覆盖，并洒水养护。

5 结束语

坚硬地质铁路桥梁挖井基础快速施工技术在新建青岛至连云港铁路站前4标挖井基础施工中得到了很好的应用，在保证施工安全和工期的前提下，实现了特殊地质条件下挖井基础的快速施工，大大降低了安全风险和施工成本，缩短了工期，提高了施工质量。

参考文献

[1]李建伟.浅谈铁路桥梁挖井基础施工技术[J].建筑工程技术与设计，2015（6）.

[2]雷金园.白洋河大桥挖井基础施工[J].全文版：工程技术，2015（12）.

〔编辑：王霞〕