铁路排水池深基坑处理方案浅析

程世林

（中铁二十一局集团路桥工程有限公司，陕西 西安 710061）

0 引言

现场南侧靠近烯烃铁路专用线，北侧靠近中天合创事故消防池容量50000m3，如放坡坡度较大会影响周边建筑物，不具备大范围放坡条件，基坑施工严重影响现场施工人员及烯烃铁路专用线路基道床及行车安全，为保证人员安全及铁路正常运输不受水池施工干扰，根据对多种施工方案的经济性、施工周期性及安全性进行对比确定采用施打I20 型工字钢进行基坑周边加固、安全防护。

1 工程概况

中天合创烯烃铁路排水池工程位于内蒙古自治区鄂尔多斯市乌审旗图克镇境内的中天合创烯烃化工厂区。北侧靠近烯烃厂区事故消防池，南侧靠近中天合创烯烃铁路专用线，为有效解决烯烃铁路排水困难问题，经呼和浩特铁路局及业主相关单位的要求在事故消防池南侧增加铁路排水池，以解决铁路排水沟及厂区内周边排水给铁路所带来的水害问题，保证烯烃铁路开通，烯烃产品顺利外运。排水池工程为有效容积2000m3的方形钢筋混凝土水池，水池周边环境复杂，水池地形土壤为风积沙，风积沙遇水易液化、坍塌，地下水丰富，需进行井点降水。基坑开挖深度为6.5m，容易引起塌方，需要工字钢防护。对开挖的基坑基础进行换填处理，基坑开挖后发现底标高位置以下有1.5～2.0m 的软泥层，并且临近既有事故消防水池附近都是回填土，基坑基础需要处理，为保证铁路排水池施工质量以及运营安全，基础需要进行处理，换填级配碎石处理软基础[1]。

2 施工方案

图1 工字钢防护桩施工工艺流程

2.1 测量放线

使用全站仪在作业平台上方放出基坑位置线，采用白灰洒出钢板桩内侧净空位置线。

2.2 工字钢施工

针对工字钢的施工需要结合现场实况进行测量与设计，根据施工图及高程放设沉桩定位线→引孔的施工→沉桩位置沟槽开挖1m 深→根据定位线设置沉桩导梁→整修、平整施工机械行走道路→工字钢插入和预打→挖除地表面1.0m 厚土及放坡→开挖至第一道围檩位置→设置围檩及支撑→开挖至第二道围檩位置→土方开挖→施工至第二道支撑下0.5m 处→填土及拆除第二道围檩及支撑→施工至第一道支撑下0.5m 处→填土及拆除第一道围檩及支撑→主体结构施工完成→回填土→拔除工字钢→在桩的缝隙处用细砂回填密实，在施工过程中采用集水明排和井点降水的方式[2]。

本次工程采用履带液压振动锤前端夹钳，夹起工字钢一端让工字钢呈自由垂直状态，使用震动锤沿导梁将9m 长工字钢以相互咬合的方式打入土中，桩顶与地面齐平。振动锤施工中，要注意先将工字钢以相互咬合方式对好位，先依靠振动锤及工字钢的自重进行沉桩，待工字钢沉桩稳定后，使用振动锤开始打桩。

由于工字钢较长，柔性较大，4m 以下工字钢下沉采用振动锤自由落体击打进行沉桩；4～7m 采用人工控制短时间起爆法进行击打沉桩；7m 以下采用振动锤起爆连续击打，直至打与地面平。逐根插打到底，从一端开始到最后形成闭合。完成捶打后在工字钢底部堆码沙袋避免雨水冲击铁路路基[3]。

2.3 基坑开挖

工字钢施工完毕后，对水池基坑施工区域进行开挖，开挖范围为内侧工字钢基坑范围内，采用边开挖边支护的方式。基坑上部土体可采用普通挖掘机进行开挖，开挖深度至3m 后进行内部支撑；支撑前采用∠140×90×10 角钢制作牛腿焊接在竖向工字钢上，牛腿设在距桩顶面3m，水平间距3m 且顶面水平保持一致，以便于围檩型钢的放置；内部支撑采用I20 工字钢水平放置，进行围檩支撑，延铁路方向南侧采用地锚钢管加钢丝绳支撑加固，围檩四角采用焊接连接，同时井点降水。

基坑围檩加固完成后再向下开挖，由于开挖深度较大，下部开挖采用修筑便道再用挖掘机进行开挖。基坑开挖过程中，挖掘机与基坑边坡的距离大于2m，以防止基坑顶部荷载过大，产生较大土压力，造成基坑支撑结构受力不均匀。开挖过程中，设专人对挖掘机进行指挥，防止挖掘机碰到桩头及内部支撑系统[4]。

根据现有现场施工情况，显示静止水位埋深为1.0～1.5m，水位标高在1306.600～1306.976m。针对现场进行测量，实际开挖后发现地下水深度在地面以下3m 位置，符合明排水条件，工程选择井点降水和明排水配合的方式对现场进行排水施工。由于要开挖的排水池南侧为中天合创烯烃铁路专用线及铁路排水沟，为保证铁路路基基底安全不受施工范围场地制约，本次工程采用在开挖时选择应用工字钢支护。工字钢施工需要在土方开挖之前，需要优先对沟槽底部尺寸和相关标高进行设计，根据工程实际情况，需要保证沟槽底尺寸比结构边线尺寸多出1.5m，测量显示，水池的沟槽深度最高在8.2m，研究决定一次开挖至设计标高。优先将已经挖出的土方堆放至先前划分好的沟槽上部位置，运走堆积土方，在距离目标位置120cm 厚时进行分工开挖，避免影响平整性，应用高程控制桩挂线避免超出标高涉及范围。对于现场开挖后的土方需用自卸汽车外运，避免现场材料堆积影响其他施工工序，基坑回填时再将土方回运。

2.4 基坑排水降水

本次工程施工时间为冬季，当地天气寒冷，难以保证基坑施工排水降水的有效性，因此工期选择方面决定延后至第二年3 月份。此时已经完成基坑开挖工序，调查发现的地下水距离地面3.0m，回填土透水性较强，容易塌方。施工的钢筋混凝土水池，水池周边环境复杂，南侧靠近烯烃铁路专用线，水池地形土壤为风积沙，风积沙遇水易液化、坍塌，地下水丰富，又处于厂区最低处，铁路沿线及厂区北侧所有地下水都往此处流，施工范围狭小，井点降水效果不佳，需要采用分坡分级井点降水，东西方向自然放坡，分两级井点降水布置双排井点管，基坑分层开挖，每层厚度1.5m，每分一层需要重新插拔井点管，基坑底部采用环形双排井点管降水，考虑到降水难度大基坑中间需要布置两排井点管。基坑底部四周设置排水沟，四角设置集水井，并采用大功率污水泵进行抽排水[5]。

这次表彰奖励的集体或者个人，有的是在落实“四个最严”“四有两责”上勇于担当、敢于创新，有的是在食品安全示范城市创建中奋发有为、走在前列，有的是在重大任务或者抗震救灾突发事件中冲锋在前、表现突出，也有的是在执法一线舍生忘死、不懈奋战。他们的先进事迹以及他们身上表现出来的精神状态，是全国食品药品监管战线上干部职工攻坚克难、奋发有为的真实写照，生动诠释了全系统广大干部职工对职责的坚守、对事业的热爱和对崇高使命的不懈追求，值得充分肯定，广泛宣传。

针对铁路水池底部为保证施工安全，需要进行排水，研究根据施工现场实际情况选择小型集水坑和明排水沟方式，配合水泵完成排水工作，并在离工字钢基础边缘50cm 位置加设沙袋，在离基础边缘50cm 位置开挖积水槽：宽为50cm、深为30cm，利用碎石回填。积水坑根据施工现场需求，分别设置废柴油桶在东西两侧，并做好筒壁凿眼处理，在整个开挖过程和沟槽回填规程配合水泵进行持续抽水。若遇到降雨天气则需要修筑围挡或覆盖彩布条。本工程为避免地面水进入沟槽，还在沟槽的两侧设计了围挡，有效抑制渗水漏水情况。

2.5 基坑基础处理

基坑开挖后发现底标高以下位置有1.5～2.0m 的软泥层，并且临近既有事故消防水池附近都是回填土，基坑基础需要处理，为保证池子施工质量及以后运营安全，防止基础沉降需要进行处理，经过多种方案比选最终采取级配碎石换填处理软基础，且需换填2.5m 深才能到达未扰动的持力层。

2.6 基坑堵漏

基坑开挖完毕后，对错位的工字钢之间的缝隙进行封堵，防止淤泥、流沙涌入基坑中。堵漏采用布袋装沙土对缝隙进行塞缝处理，缺口较大采用沙袋进行堆码封堵，不宜采用沙袋封堵的工字钢同工字钢焊接进行封堵。直至所有渗漏点全部堵塞完毕，确保后续施工顺利进行，待完工后拔出工字钢即可，工程选择应用振动捶打的方式对工字钢进行拔出，为节省材料成本，拔出后还需及时整修，可进行二次利用。

3 工程数量

工程数量如表1 所示。

表1 工程数量

计算过程：

（1）基坑碎石换填。

基坑碎石换填v=（51.94+44.44）×2.5/2×18.5=2187m3。

（2）基坑开挖土方。

基坑开挖土方w 宽=2.7+13.2+6=21.9m；

V=（69.04+51.94）×5.7/2=344.793×21.9=7551m3。

（3）井点降水。

井点降水=51.94×2+21.9×2=147.8/1.5×2=197 根/183d（下层降水）；

井点降水=69.04×2+21.9×2=182/1.5=121×2=242 根/183d（上层降水）；

井点降水=21.9×2/1.5=29.2 根；

197+29.2=226+11=237 根/183d。

4 基坑变形监测的内容及要求

4.1 监测围护体的沉降与位移情况

为保证施工安全性，需做好对现场围护体的实时监测，根据现场工字钢结构和地质情况设置沉降、位移预警值，一旦超出目标范围或发生较大变化，需及时进行预警，由专人负责监控与上报。

4.2 监测坑底土体、围护外侧土体的变化情况

在特殊地质条件和水文条件下，铁路排水池深基坑处理后存在土体隆起风险和围护外侧土体剪切破坏风险，一旦出现此类情况会直接影响铁路施工质量。因此，需要施工单位派遣专人定期进行基坑监测，及时发现风险问题并报告，采取应急措施。

4.3 监测地表开裂状态

一些铁路深基坑施工处理后存在地表裂开风险，需要派遣专人进行巡视，观察地表是否存在开裂，并记录位置和开裂程度，巡视时间控制为2 次/d，必要时可拍照，对记录信息进行对比，根据开裂变化程度判断是否需要采取相关措施。

4.4 监测基坑渗漏情况

铁路深基坑施工后可能由于渗水量的影响而出现测量压力增大、缝隙扩张以及土体黏结性降低的情况，对边坡稳定性不利，需要重点加强对基坑渗漏情况观测。

4.5 监测次数

铁路施工队伍在开挖和围护阶段，由专人负责完成1 次/d 的监测。开挖完工后可减少监测次数，回填后可不用再继续监测。若在土体、围护出现位移和沉降情况的阶段，需要进行实时连续的监测，保障安全。

4.6 监测报告

做好监测数据记录工作，保证信息实时性、精准性、全面性，及时向有关部门反馈。

5 结语

铁路排水池深基坑施工重点在于地下排水情况的检验与控制，但过程相对复杂，涉及步骤较多，需要明确详细施工流程，做好技术交底工作，建立临时维护结构和安全警示标识，详细划分作业范围，维护现场秩序，建立全天候实时监控模式，确保能够及时发现并处理危险情况。铁路排水池深基坑施工完后能够保证铁路排水通畅，避免每年7—9 月洪水冲刷铁路路基，保障铁路运行安全，为铁路早日开通奠定了基础，为项目部节约了施工成本。