营业线路基边坡新建桥梁桩基、承台施工技术措施_李国冬.pdf

260工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工1 工程概况新建赣州至深圳铁路 GSSG-8 标段内塘厦北东联络线特大桥 21#墩至 28#墩涉及的邻近营业线施工项目，对应广深线施工里程为 K108+300K108+700。距营业线线路中心最小距离均小于 10m，广深线为繁忙干线，平均 5min 左右会有列车通过。23#墩距广深、线线路中心最近，桩基到线路中心间距为 4.58m，承台边缘距离广深线路基为 0.18m，桥区范围广深线护坡高度为 25.5m。该处桥梁桩基及承台施工被列为广铁集团重点高风险施工工点，且经批示，在桩基及桥梁施工期间，通过该施工范围的列车限速至 60km/h。各墩与既有广深线位置关系如表 1 所示。2 设置自动沉降观测广深线为有砟轨道，每天 4:3023:00 为列车通行时段，列车通行期间，全线禁止人员上道。为实时掌握施工期间及施工后广深线沉降情况，施工前在广深线路基上布设自动沉降监测系统进行监测。监测系统布设在既有线的砟脚位置，每 30m 布设一套元件。元件布设采用埋设的方式，在砟脚位开挖 40cm 宽、30cm 深的沟槽，将测量元件安放到设计位置上，然后进行回填。水平位移计布设于既有线边坡坡脚外 0.5m 位置。定位桩装载箱放置在路肩上，并使用砂浆进行锚固，保证其稳定性，保证行车安全。监测频次设定为施工期间一列一检测；施工完成后一月内 1h 检测一次，施工完成后 1 个月营业线路基边坡新建桥梁桩基、承台施工技术措施李国冬摘要：随着我国公路、铁路工程项目的日渐增加，上跨或邻近营业线施工工程呈逐年增加趋势。对位于营业线路基边坡上新建桥梁桩基、承台施工展开研究，针对桩基、承台施工特点，采用反压护坡、永久钢板桩、加长永久钢护筒等措施。在桩基及承台施工过程中，针对施工工艺等特点，采取相应技术及防护措施，确保在营业线路基边坡上施工桥梁桩基及承台施工过程中营业线的安全运营。关键词：营业线；反压护道；永久钢板桩；加长永久钢护筒（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116000）表 1 各墩与既有广深线位置关系墩号开挖边线与线路中心最近距离/m桩基距线路中心最近距离/m桩基距接触网立柱/m开挖边线距坡脚最近距离/m桩基距坡脚最近距离/m邻近线别施工级别21#6.417.0115.34-2.45-1.85广深 I、II 线限速慢行22#4.75.82.5-3.78-3.1823#3.784.5815.04-3.53-2.9324#4.775.6712.13-3.09-2.4925#5.666.266.38-2.54-1.94广深 I、II 线限速慢行26#6.16.714.93-1.96-1.3627#5.135.732.35-1.62-1.0228#5.646.242.93-0.480.12负值数据代表承台侵入营业线护坡尺寸CM&M 2023.012612 个月，2h 检测一次，如检测期位于雨季，则检测至雨季结束1。监测平台可以进行在线监测数据查看、趋势分析、累积沉降曲线展示、数据下载、预报预警等，实现跨地域、跨机构、跨领域的数据交换和资源共享。数据交换共享平台解决了数据交换实时性、功能完备性、接口可配性、交换可控性等问题，满足当前横向机构之间的协同作业、信息资源共享与利用、业务深度应用与发展的需求。后期监测过程中实时采集测量值，根据测量值和初始值比对计算分析，获得本期变形值及累计变形量。所有监测数据实时传输至数据平台中心，实现对线路的实时、在线、连续监控。施工单位及路局设备管理单位均可通过控制中心的管理软件或网页，实时查看路基变形情况。3 施工防护措施既有广深线路基边坡填料主要为 B 组砂石类填料，在开挖边坡及受到振动时极易产生下沉、滑塌等事故。护坡防护形式为浆砌片石，部分勾缝已开裂并伴有掉块现象，坡脚水沟已破损严重，部分已不具备排水功能。规划桥区地表为冲刷淤泥，厚度为 0.51m。根据现场实地勘察及营业线施工相关要求，制定防护措施及施工工序为：反填护坡道钢板桩放样打设永久钢板桩埋设永久钢护筒桩基施工承台施工2。3.1 反填护坡道施工为减小承台桩基钻孔及承台对广深线护坡稳定性的破坏，对施工桥区范围内营业线边坡进行反填。填筑材料采用级配良好的 B 类进行填筑，表面 30cm 采用 A 组填料，压实度采用现行铁路路基填筑标准。护坡道顶面设置不小于 2%横坡，填筑高度低于营业线路肩 1m 为宜。反填护坡道施工时，将打设钢板桩范围内浆砌片石进行人工拆除，拆除一层填筑一层，禁止采用机械大面积拆除，防止大面积拆除后造成边坡失去稳定3。3.2 永久钢板桩施工根据设计图纸及测量放样，利用天窗时间对广深线既有路基边坡防护浆砌片石进行人工拆除。在靠近营业线侧及两侧边坡处利用天窗时间点，打入钢板桩进行防护。靠近营业线侧钢板桩内侧边缘即为承台边，在承台宽度外两侧各 2.5m 处打设钢板桩。钢板桩顶面与营业线路肩高度一致，两侧边坡处钢板桩按既有坡度进行打设。为确保钢板的稳固性，三面钢板桩加设围檩，边坡两侧靠近坡脚处围檩锚入到混凝土基础中。钢板桩围檩采用工字钢，围檩与钢板桩、围檩间焊接为一体。钢板桩打设完成后，对钢板桩外 5m 的营业线路基边坡进行混凝土抹面处理。钢板桩施工完成后设置观测点。为防止钢板桩在拔除时，因振动造成广深线下沉或边坡坍塌，钢板桩在桥梁承台施工后不再进行拔除。3.3 永久钢护筒施工为防止桩基钻孔施工中，泥浆比重过小、注入泥浆不及时造成塌孔、拔除钢护筒，引起营业线下沉或路基施稳，桩基钻孔采用长护筒跟进措施。护筒跟进至稳定岩层，确保桩基钻孔时护坡的稳定性。各节内钢护筒的连接焊缝全部采用双面开坡口进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，在接缝处焊接 50mm 宽、厚度 10mm 的加强钢带，以保证其尺寸准确，使护筒体顺直度达到要求。整个内护筒的竖向壁成一直线，桩基钻孔完成后，采用导管配合振捣棒灌注工艺，或在孔内注入清水采用水下灌注工艺进行桩基灌注施工，以确保桩基灌注质量。3.4 钻孔设备选择根据施工图纸、本桥及相邻桥梁先期钻孔资料，分别对目前市场上常用钻孔设备进行功效测试，测试设备分别为旋挖钻机、冲击钻及反循环钻机，分别从功效、施工时限速对列车车次的影响、安全风险等进行比选，最终确定采用旋挖钻机进行桩基钻孔施工。钻孔设备选型对比详见表 2。4 桩基、承台施工相关措施桩基及承台施工中根据施工工艺的特点，采取相应措施，确保施工过程中营业线安全运营，以达到在最短的时间内，完成施工任务并确保列车安全运行。施工中合理增加施工作业人员及小型设备，充分利用天窗时间点完成吊装作业。小型材料等在非天窗时间内采用人工搬运，列车通过时，暂停作业，人员撤到安全区域。4.1 桩基施工4.1.1 失稳预防桩基施工中，最大风险源为钻机倾覆至营业线内。引起钻机失稳主要原因为场地局部出现塌陷、施工场地承载力不足等。失稳主要发生在钻机移位、移位时违章操作等环节上。在确保反填护坡道施工质量的前提下，钻机在钻孔施工、钻机移位时，需在钻机履带下方铺设不小于 4cm表 2 钻孔设备选型对比序号钻机类型工期安全性影响车次钻岩效率1360 型旋挖钻机24d一般影响列车 648车次弱风化岩层钻进速度快2冲击钻机90d较好影响列车2430 车次弱风化岩层钻进速度慢3反循环回旋钻机不可控较好不可控弱风化岩层钻进速度不可控262工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工厚的钢板，有效确保钻机行走时稳定性。同时钻机在移位或非工作时间时，将钻钢放平，禁止钻杆处于直立状态下移位或停放。旋挖钻机不得平行于营业线施工，必须左右履带垂直于营业线摆放，进行钻孔施工。旋挖钻机移动至另一根桩基时，履带完全伸出保持作业状态，将钻杆收起至最短状态，再次确认旋挖钻机朝向为正对营业线侧，保持钻杆及桅杆略微向远离营业线侧倾斜。4.1.2 转场钻机转场至另一个承台进行桩基施工前，检查行进便道地面状况及高度、宽度，防止有松软、塌陷地面及横向倾角大于 12的地面。判断钻机是否能够通过，便道不满足要求时及时整修，确认无误后进行转场。转场时首先确保履带应处于完全伸出的作业状态，原地将钻杆收起后放平。然后专人指挥旋挖钻机驶出操作平台至远离营业线侧施工便道。当再次确认另一施工平台的大小及承载力、横坡满足设计要求后，方可将旋挖钻机驶入另一平台。机械行驶过程中不得将发动机熄火，到达作业平台后将机械朝向正对营业线方向。旋挖钻机转场过程中需专职防护员全过程指挥。钻机施工时必须实行“一机一人”盯控作业，每台旋挖钻机有一名专职安全员进行防护，只要钻机作业必须有安全防护人员在场。钻机必须坐落在坚实、稳固、平整的作业平台上，要求地基承载力满足要求。保证地面的平整且不得向营业线方向倾斜，地面向营业线外侧及两侧倾斜度不大于 2，防止旋挖钻机倾倒影响营业线行车。4.1.3 钻机摆放与就位旋挖钻机摆放时，钻机履带必须垂直于营业线方向。在远离营业线方向加设 3 道缆风绳，缆风绳固定在混凝土地锚上。每台钻机的缆风绳呈人字型设置两根，垂直线路方向设置一根。缆风绳采用 15.5mm 的钢丝绳，一端系于地锚，另一端系于钻机桅杆约 2/3 处，每端安装 U 型卡数量不少于 3 个，方向错开。缆风绳与地锚间采用与钢绞线拉力相适应的花篮螺栓拉紧，缆风绳与地面夹角应不得大于 60。钻机移位前，将机上的缆风绳与地锚牢固联接，并预留足够的活动长度。规划钻机移位路线，就位后以枕木或钢板支垫钻机的底座或支撑底面，确保钻机底座处于同一水平面上。就位后钻机自身钢丝绳全部张紧，使钻机各部位连成一个整体，增大整体抗倾覆系数。4.1.4 钢筋笼吊放在进行钢筋笼作业施工时，采用汽车起重机完成吊装作业，以远离营业线施工为原则。垂直于营业线线路方向安放。在施工便道规划时，根据护坡道高度以及汽车起重机起重臂完全伸出的臂长，测算警戒桩或白灰线位置，保证起重臂在下放钢筋笼过程中处于不可向营业线侧延伸的状态（确保不侵入限界）。施工过程中起重机吊臂距离接触网安全距离不小于2m，距离接触网杆外侧应保证 2m 以上的安全距离，确保不侵入限界。吊装钻孔桩钢筋笼时设专人指挥，桩身钢筋笼应根据桩位与营业线的距离，采取合理的分节段吊装。为防止吊装过程中钢筋笼意外脱落，在钢筋笼端部采用四个吊点起吊。钢丝绳与钢筋笼间采用 U 型螺丝卡连接牢固，吊绳与吊钩间活夹用 8 号铁丝捆死，直到钢筋笼吊装下孔后方可解开。4.1.5 合理安排钻孔顺序成孔灌注后的桩基，对既有线路基会起到加固防护的作用，为防止广深、线路基在桩基施工过程中发生沉降和位移，桩基钻孔顺序按先靠近营业线侧最后远离营业线路基侧的原则施工。4.2 承台施工承台施工时，主要风险源为大量开挖土方后钢板桩失稳，及降雨后基坑内积水浸泡营业线路基，造成安全事故。在承台施工时除确保钢板桩施工质量外，需组织足够劳动力，减少工序间间隔，确保开挖的承台在最短时间内完成，做到开挖一个，施工一个，禁止大面积开挖承台造成无人施工的局面。承台开挖时，增加营业线护坡的监测频率，确保承台开挖过程数据及时准确。墩身预留钢筋环向加固不少于 4 环，并在远离营业线一侧设置两道缆风绳。5 结语针对赣深铁路塘厦北东联络线特大桥 21#墩 28#墩桩基及承台施工，本文采取一系列防护措施，并根据桩基及承台的工艺特点采取加强防护措施，确保了施工期间广深线的安全运营，同时也确保桩基及承台施工质量和效率。参考文献 1 张小军.铁路营业线施工组织安全风险及控制对策 J.铁道运输与经济,2012,34(5):10-13.2 张绍敏,彭心强.大跨径桥梁钻孔桩施工浅析 J.城市道桥与防洪,2014(8):216-218.3 曹振杰.临近铁路营业线桥梁基础施工技术 J.黑龙江交通科技,2015(3):67-68.