紧邻既有铁路高水位深基坑多重围护施工技术

段 久 波

(中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600)

1 概述

新建太焦铁路晋中特大桥405号～406号墩邻近既有太中银铁路及西南环线两条既有运营繁忙重载铁路，桥墩为转体连续梁主墩，承台采用双层承台，其中405号主墩承台埋深7.7 m，距离既有铁路墩身5.66 m；406号主墩承台埋深8 m，距离既有铁路墩身5.47 m，由于桥梁施工中承台距离既有铁路位置较近且基坑位于富水淤泥质地层，地下水水位较高，采用传统防护成本投入较高，通过对比分析不同防护施工方法的优缺点，在工程施工中综合采用了钻孔防护桩+钢板桩+混凝土挡墙防护形式，有效确保了基坑安全快速施工。

2 工艺原理

采用钻孔防护桩+钢板桩+混凝土挡墙基坑防护施工形式，主要是针对太焦铁路晋中特大桥405号～406号墩处于高水位淤泥地层，且临近两条繁忙的既有运营线路，施工安全风险非常大的情况，首先在深基坑邻近既有运营线路的两侧设置了钻孔灌注桩围护体系进行加强防护，然后在基坑四周打设钢板桩防护，钢板桩打设到位后开挖基坑，基坑开挖到设计标高承台施工完毕后围绕四周施工混凝土挡墙，当混凝土挡墙施作完成达到设计强度实现防护效果后，即可以将四周钢板桩拔出。采用此综合防护形式，既有效地保护了紧邻既有铁路高水位深基坑的开挖和后续施工安全，又能够提前拔出钢板桩降低了昂贵的租赁费用，有效控制了施工成本。

多重围护结构形式如下：钻孔灌注桩采用柱列式间隔布置，结构形式具有很强的刚度，各桩之间在桩顶浇筑较大截面的钢筋混凝土帽梁，以加强整体受力的稳定性；开挖前期采用打桩机及振动锤将钢板桩压入地下构成一道连续的板墙，充分发挥了钢板桩结构质量轻、强度高、锁口紧密、水密性好、施工方便、施工速度快的优点，确保施工安全；混凝土防护挡墙高度2.5 m，厚度0.2 m，挡墙周围设置1∶1.5的边坡，边坡采用M10砂浆封面，厚度0.1 m，内设Φ16以上钢筋网片。挡墙基础利用下层承台为基础，下承台边预埋接槎钢筋，利用平模一次性浇筑成型。基坑多重防护效果示意图见图1。

3 施工工艺流程

深基坑多重围护施工关键施工工艺流程为：施工准备→钻孔防护桩施工→拉森Ⅳ钢板桩施工→基坑开挖→下层承台施工→施工防护挡墙→钢板桩拔除→整修边坡→边坡砂浆防护。

4 关键施工工艺

4.1 施工准备

1)基坑开挖前必须做好施工测量，测定桥墩、台的中心桩、基础纵横边和中线以及临时水准基点。同时还必须做好断面测量，放出基坑边桩，经核对无误后，方可施工。

2)做好“三通一平”，并做好排水设施的设置；做好拆迁障碍物工作，保证施工现场供水、电及道路畅通。

3)基坑开挖前必须做好防排水工作，应在基坑顶部边缘外四周挖好防水排水沟以拦截雨水。

4.2 施工测量

1)施工放样测量以控制测量的成果为依据进行，它包括平面位置和高程的放样等内容。平面采用极坐标法进行放样，高程采用水准测量方法。

2)依据设计图纸，利用全站仪准确放出基础中心点及边线的定位点，并撒白灰明显标示出基坑开挖平面轮廓线。并利用水准仪测定出开挖深度。

3)为保证基坑防护的安全，在405号、406号墩靠近既有铁路分别布置5个位移观测点，定期对其进行位移观测。

4.3 钻孔防护桩施工

转体连续梁桥405号及406号主墩承台施工前需先进行钻孔防护桩施工(405号防护桩施工平面图见图2)，其中防护桩桩径1.25 m，桩间距2.5 m，桩长18 m，配筋：主筋Φ20 mm圆钢16根，每2 m设置加强Φ16螺纹钢箍圈筋，桩基采用C30水下混凝土灌注。

4.4 钢板桩防护施工

钻孔防护桩施工完毕后，再次测量放出承台四角位置，拉线平移外扩1.5 m，撒出白灰线，该线为钢板桩打桩位置。钢板桩采用长为15 m的OT22型拉森钢板桩，用Ⅰ40a工字钢作围檩，四角采用无缝钢管支撑。拉森板桩施打采用振动冲击打桩机单桩打入，三层围檩法施工，其具有施工简便、可不停地打、桩机行走路线短、速度快，但是钢板桩容易倾斜，对此可在一根桩打入后，把它与前一根焊牢，既防止倾斜又避免被后打的桩带入土中。在钢板桩施工中因下层承台与上层承台存在35°夹角，上层承台与挡墙位置关系冲突，加设凸槽，为后续挡墙上凸耳墙施工准备，钢板桩防护现场见图3。

4.5 基坑开挖、清理及检查

钢板桩打设完毕后，准备基坑开挖，先在基坑顶面四周挖排水沟，排除地表雨水。基坑内部采用挖机分层开挖，每层开挖厚度不超过1 m，每层开挖完成后由测量班观测点位移、沉降值及路面稳定情况，当发现观测值超出要求或发现坑顶面出现裂纹、坑壁松塌或涌砂、机场路路面出新裂纹时，应立即停止施工，加固处理后方可施工。基坑开挖完毕后，采用人工清除坑底松土，铲平凸起部分，以铲为主，不得补填。开挖到设计标高后沿基坑四周挖设排水沟，在基坑四角位置布置积水井，以利于基坑涌水排出，见图4。

4.6 混凝土防护挡墙防护施工

桥梁下部承台施工完成后，开始施作四周混凝土防护挡墙(见图5)，挡墙高度2.5 m，厚度0.2 m；挡墙周围设置1∶1.5的边坡，边坡采用M10砂浆封面，厚度0.1 m(见图6)，内设Φ16以上钢筋网片。挡墙基础利用下层承台为基础，下承台边预埋钢筋，利用平模一次性浇筑成型。

4.7 钢板桩拔除

待混凝土防护挡墙施工完毕，混凝土强度达到80%后即进行钢板桩的拔除。采用振动锤等进行钢板桩的拔除，利用振动锤产生的强迫振动扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，移开附加起吊的作用将桩拔出。钢板桩拔除后留下的桩孔必须及时做回填处理，回填采用填入法，所用材料为中砂。

4.8 基坑回填施工

待转体桥梁结构施工完毕且转体完成后，采用中砂回填基坑，恢复原地表。

5 施工控制要点

5.1 钻孔防护桩控制要点

1)钻孔防护桩施工前，精确复核桩基位置，预留出足够的钢板桩施工空间。

2)计算桩头准确标高，桩头预留钢筋需伸入系梁内。

3)严格控制系梁顶高程，标高高度与原地面齐平，以便节省后期凿除系梁工序。

5.2 钢板桩控制要点

1)混凝土防护挡墙施工完毕后，混凝土强度达到80%后，方可进行钢板桩拔除。

2)钢板桩施工完毕后，及时安装围檩，防止土体产生土压力导致钢板桩变形。

5.3 混凝土挡墙控制要点

1)挡墙施工完毕后，需及时回填原状土，防止钢板桩拔出后，原状土自然坍塌对挡墙产生较大冲击力。

2)混凝土挡墙施工时，要精确测量转体角度及转体轨迹，预留承台转体处凸耳墙，防止转体时承台与挡墙碰撞。

6 技术优越性

1)针对转体桥主墩承台基坑与既有铁路最近距离仅5.47 m，基坑开挖区域位于富水流沙地层，地下水水位较高，在施工前期综合采用了钻孔防护桩防护(钻孔桩+系梁)+钢板桩防护+混凝土挡墙防护多种围护结构，有效提高了围护结构强度，止水效果优于同类工艺。

2)待混凝土挡墙防护施工完成后立即将钢板桩拔除，在保证基坑围护稳定的前提下，节省钢板桩租赁费用，有效节约了钢板桩租赁费用，同时，发挥了混凝土挡墙长时间防护效果优于钢板桩防护的优点。

3)在靠近临近既有线侧增加钻孔桩围护结构，进一步提高了围护结构的整体稳定性，有效降低了工程施工对既有线安全运营的影响。

4)在多种围护施工中，对钻孔防护桩、钢板桩防护及混凝土挡墙防护的施工顺序进行优化，合理布局，有效降低了围护结构施工对主体结构施工的干扰。

5)利用挡墙耳墙处预留空间，设置蓄水池，充分利用地下水进行承台、墩身及连续梁节段的养护，节约大量养护用水，减少了水车租用费用，节能环保效益显著。

7 结语

太焦铁路在邻近营业线转体连续梁深基坑施工中，通过采用钻孔防护桩、钢板桩防护及混凝土挡墙等多重基坑防护施工方法，在确保施工安全和质量的前提下，有效确保了基坑防护施工质量，同时也减少了工程施工成本，对邻近营业线深基坑防护施工具有一定指导意义。