淺析大沙河連續梁臨近既有線深基坑支護施工工藝

孫彬

摘要：隨著我國高速鐵路的飛速發展，深基坑隨處可見?；又ёo設計與施工應綜合考慮工程地質與水文地質條件、基坑開挖深度、降排水條件、基坑周邊荷載，應做到因地制宜、嚴格監控。本文結合沈陽至丹東高速鐵路客運專線大沙河特大橋（40+64+64+40）m懸臂澆筑連續梁17#主墩承臺深基坑臨近既有線的特點，介紹了臨近道路與既有線的深基坑施工工藝及應用，通過采用鉆孔灌注樁圍堰的結構設計，解決了因工程場地狹小，周邊環境復雜、基坑深的難題，以達到加快工程進度，縮短工期，降低造價，符合綠色發展、降本增效的主題。

關鍵詞：高速鐵路；臨近既有線；深基坑；支護施工

中圖分類號：U238文獻標識碼： A

1工程概況

圖1 大沙河連續梁17#墩深基坑

1.1工程概述

沈丹鐵路客運專線正線數目為雙線，設計時速250km/h，CRTSⅢ型無砟軌道。大沙河連續梁設計為一聯四跨式(40+64+64+40)m預應力混凝土連續梁，同時跨越既有沈丹鐵路線和老丹湯公路。該連續梁主墩編號為16#墩、17#墩和18#墩，其中17#墩位于既有鐵路線和公路之間，承臺平面尺寸為14.6×14.6m，基坑的平面尺寸為17×17m。17#墩距離既有鐵路和公路較近，并且基坑開挖深度8.6米，屬深基坑。

1.2工程勘察

16#、17#墩分別位于既有鐵路線兩側，墩位所處的土質主要為粗圓礫土（厚度3.5~5.5米）、風化等級W4的花崗巖、風化等級W3花崗巖、風化等級W2的花崗巖。最大凍結深度為0.88米。

本文主要以該連續梁17#主墩基坑支護為例淺析臨近既有線深基坑支護施工工藝。

1.3工程重點、難點

17#承臺邊線與鐵軌最小凈距為12.3m，基坑邊線與鐵軌最小凈距為10.63m，詳見圖2。在基坑開挖和橋墩施工期間，必須保證路基穩定和行車安全，因此對基坑的開挖和支護要求很高。

圖2 基坑與線路關系圖

地下水類型為第四系空隙潛水及基巖裂隙水，地下水埋深1.8～6.0m(高程41.26～54.76m)，承臺基坑開挖深度8.6m。在基坑開挖過程中應防止地下水滲流，保證既有線路基穩定和既有線行車安全，因此對基坑的開挖和支護要求很高。

針對以上情況，在基坑圍護設計和施工時，必須考慮支護墻體背后產生的土壓力、動荷載等使基坑變形導致路面及鐵路線位移所造成的后果。

2支護方案確定

由于17#墩位于既有線和公路之間，場地不具備放坡條件，地下水埋深1.8~6.0m，因此基坑的支護除要求擋土外，還要擋水。

根據本工程水文條件、現場地形情況及基坑開挖深度本工程基坑支護采用止水帷幕和鉆孔灌注樁組合擋土壁的設計方案。由灌注樁擋土護坡，止水帷幕擋水。計算時土壓力和水壓力完全由灌注樁承擔，止水帷幕的作用計算時不考慮，用作安全儲備。樁頂用鋼筋混凝土冠梁連接。

2.1基坑圍護灌注樁

基坑圍護結構采用16mφ1000mm的鉆孔灌注樁擋土，鉆孔樁按一字沿基坑四周分布，樁與樁之間的間距為1.2m。鉆孔樁中心離承臺外邊線距離為1.7m，樁與承臺間凈尺寸為1.2m作為承臺施工的操作面空間。

2.2基坑止水帷幕

基坑止水帷幕采用12mφ400mm的水泥攪拌樁止水，攪拌樁按一字型沿基坑四周滿布，攪拌樁之間的間距為300mm，樁與樁之間相互咬合，形成一圈封閉的止水帷幕，達到基坑四周側壁不滲水的條件。攪拌樁樁中心與鉆孔灌注樁樁中心距離為1.5m，使攪拌樁與鉆孔樁能同時起維護結構的作用。

圖3 基坑支護平面圖

圖4 基坑支護側面圖

2.3鋼筋混凝土冠梁

為了控制基坑頂部的水平位移，在樁頂設冠梁連接。冠梁截面尺寸為1.0×0.8m，(寬度為1.0m，高度為0.8m)。冠梁在高度方向配8根Φ16鋼筋，在寬度方向配3根Φ16鋼筋，箍筋采用φ10@200mm(4支箍)。冠梁沿基坑四周一圈滿布，冠梁的頂標高比現有自然地坪高出30cm，鉆孔樁頂露出1m的縱筋錨入冠梁中。

圖5 冠梁配筋圖

2.4基坑封底

基坑封底是確?；影踩囊粋€重要環節，不可小視，必須及時、迅速。17#墩基坑封底采用10cm級配碎石墊層和70cm厚C30混凝土。

2.5沉降及位移觀測設置

在基坑周圍土體、鉆孔樁圍護結構、既有鐵路線路基及鐵軌、公路路基及路面上設置沉降及位移觀測點。以此對基坑施工的整個過程進行跟蹤，做好變形及沉降監測工作，及時反應基坑施工中所造成的任何影響。

圖6 觀測點布置圖

3施工工藝流程

3.1鉆孔灌注樁施工方法

3.1.1工程測量

根據樁位控制軸線，基準點按設計圖所示尺寸逐一放樁位，樁位之間尺寸應仔細復核以防出錯。

3.1.2護筒埋設

根據樁位的定點，做好護筒埋設，護筒采用內徑為Φ1300mm～Φ1350mm，護筒埋設應埋入原土50cm，護筒中心線與樁位中心線的允許偏差≤20mm，護筒埋設應垂直四周回填密實。

3.1.3成孔施工

根據不同的地質特點，合理控制鉆進參數（鉆壓、鉆進速度要求），成孔過程中，泥漿循環溝應經常疏通，泥漿池應定期清理廢漿及時外運。

3.1.4清孔

清孔采用換漿清孔(二次清孔)。

3.1.5鋼筋籠制作

鋼筋籠采用分節制作，并預留一定搭接長度。

表1 鋼筋籠制作標準

為控制保護層厚度，在鋼筋籠主筋上，每隔3米設置一道定位塊，沿鋼筋籠周圍對稱布置4只。在焊接過程中應及時清渣。鋼筋籠主筋聯接按設計要求進行，主筋接頭間距≥35d，在同一截面上接頭不大于50％。

表2 焊縫要求

3.1.6鋼筋籠安放

鋼筋籠分節形成，必須由鋼筋工班長自檢，安放前會同監理進行驗收，并當場進行隱蔽工程驗收簽證，未經驗收的鋼筋籠不得下放。鋼筋籠堆放場地應平整，堆放層數不得超過二層，并分別掛牌做好標志。為保證鋼筋籠的標高，由測量工測定鉆機平面標高，由施工員測定焊接吊筋長度。

表3 鋼筋籠吊放后允許的偏差

3.1.7水下混凝土施工

施工采用工區拌合站自行生產的混凝土，坍落度應控制在190±30mm。本工程使用Φ250mm導管澆筑水下混凝土，導管接頭無漏水，密封圈完好無損?；炷翝仓鞍卜藕酶羲吐┒?，導管底口離孔底30～50cm，待灌滿混凝土，剪斷懸掛混凝土隔水塞的鐵絲，漏斗中的混凝土開始灌下時，立刻向漏斗中繼續輸送混凝土，以確?；炷翝补嗟倪B續性，從而保證第一灌混凝土的澆灌量。始灌時間與完孔時間間隔≤24小時，與二次清孔驗收時間間隔≤0.5小時?；炷灵_澆時，初灌量滿足規范要求。澆灌混凝土過程中，導管埋入混凝土深度必須保持在2-6m之間，嚴禁將導管提出混凝土面或埋入過深，測量混凝土面上升高度由班長負責?；炷翍B續澆注，完樁澆注時間≤8小時?；炷翝补噙^程中，導管埋入混凝土深度保持在3～10m，一般盡量控制2～6m，最小埋入深度不得小于2m。導管應勤提勤拆，一次提管宜控制在3m左右，并應控制混凝土液面上開高度，一般澆灌一車混凝土檢測2次左右，如遇異樣，應勤測深度?；炷翝沧⑶皯鼓酀{池留存足夠的貯漿量，并能及時外運，以保證混凝土能連續澆灌并防止泥漿外溢。

工程開工前由工程部對項目體施工員以上人員進行技術交底，明確每道工序質量要求和質量標準，以及可能發生的質量事故預防措施，然后由施工員向全體施工人員進行第二次施工交底。

3.2雙軸攪拌樁止水帷幕施工步驟

攪拌樁施工施工前，應進行成樁工藝及水泥摻入量或水泥漿的配合比試驗，以確定相應的水泥摻入比或水泥漿水灰比。施工時嚴格按設計要求和規范規定施工。

圖7 施工程序框圖

圖8 施工工藝流程圖

3.2.1就位對中

移動雙軸攪拌機到達指定樁位、對中，對中誤差不大于2cm，攪拌軸達到設計深度后，再將雙軸攪拌機邊攪拌邊提升，垂直度偏差不大于0.5%L。

3.2.2預攪下沉

待雙軸攪拌機的冷卻水循環正常后，啟動雙軸攪拌機，使雙軸攪拌機沿導向架攪拌下沉，下沉速度由電氣控制裝置的電流監測表控制，工作電流不大于額定電流，如果下沉速度太慢，可從輸漿系統補給清水以利鉆進。

3.2.3制備水泥漿

雙軸攪拌機預攪下沉的同時，后臺按設計確定配合比拌制水泥漿液，攪拌樁采用P.S.A32.5礦渣硅酸鹽水泥，摻量為95kg/m，水灰比為0.55，每次投料后拌合時間不得少于3min，待壓漿前將漿液倒入集料斗中。

3.2.4噴漿、攪拌、提升

雙軸攪拌機下沉到設計深度后，開啟灰漿泵，待漿液到達噴漿口，嚴格按設計確定的提升速度邊噴漿邊提升雙軸攪拌機。

3.2.5重復攪拌

雙軸攪拌機噴漿提升至設計頂面標高時，關閉灰漿泵，集料斗中的漿液正好排空，為使軟土和漿液攪拌均勻，再次將雙軸攪拌機邊攪拌邊下沉，至出地面。

3.2.6清洗機具、管路

向集料斗中注入適量清水，開啟灰漿泵，清洗全部管路中殘的水泥漿，直至基本干凈，并將粘附在攪拌頭的軟土清洗干凈。

3.2.7移位

重復上述步驟進行下一根樁的施工。

4基坑施工變形監測

4.1監測的主要目的

在基坑的施工過程中跟蹤整個施工活動的進展，對基坑周圍地層位移和既有鐵路線以及公路等保護對象的變形及沉降進行監測，所取得數據與計算預測值進行比較，能可靠的反應基坑施工中所造成的影響，較準確的以量的形式反應這種影響的程度。

4.2監測主要對象

基坑周圍土體的位移及沉降；鉆孔樁圍護結構的位移及沉降；既有鐵路線路基的位移及沉降；既有鐵路線鐵軌的位移及沉降；公路路基的位移及沉降；公路路面的位移及沉降。

4.3測點布置

基坑觀測點應布設在全面反映基坑變形特征及附近既有線變形特征的地方，根據這一原則方案制定的測點布置計劃如下：

在現場布設3個平面基準點和3個水準基準點。布設位置根據現場實際情況而定。布設位置應考慮在建筑物變形區外、不受施工破壞的穩固地方。優先考慮利用設計單位提供的基準控制點。

在鉆孔樁圍護結構上設置8個測點，分別設置在4個角樁頂部冠梁上和基坑4個邊冠梁的中點位置；在既有鐵路線路肩上靠近基坑20m范圍內設置5個測點，測點按5m的間距均勻布置；在既有鐵路線鐵軌上布置6個測點(左軌面3個，右軌面3個)，分別位于離基坑最近的區域，按間距5m均勻布置；在公路現有路基邊線上布置5個測點，測點按5m間距均勻布置；在公路現有路面上布置5個測點，測點按5m間距均勻布置。

4.4監測方法

自基坑開挖始測第一次，土方每整體下挖一層觀測至少一次，開挖完成后4天內，每天均進行變形觀測，如情況正常后，每4天觀測一次。發現異常，應加密觀測周期。觀測的結果應如實記錄于監測記錄表中，并及時進行位移及沉降的數據分析，根據分析的結果對現場的施工過程進行及時的調整。

5基坑回填

混凝土達到設計強度60％后，可放松承臺模板的對拉絲桿，然后拆除模板。拆模過程中嚴禁對承臺表面造成損壞。待模板拆除完成后應立即對基坑進行回填?；靥畈牧鲜褂没油诔龅脑敛⒑粚?。余土外運至指定地點。

6結束語

采用鉆孔灌注樁及止水帷幕進行基坑支護，在施工過程中，對施工的地質情況、施工情況等信息要實行動態監測。

基坑開挖時未出現向基坑內流砂、漏水等現象，表明用雙軸水泥土攪拌機插花套接止水帷幕施工方法大大提高了支護的擋水效果。

在基坑開挖和基礎施工過程中，沒有對既有鐵路和公路造成任何影響，所有變形在受控范圍內，證明采取灌注樁加止水帷幕基坑支護施工方法能有效的保證深基坑施工和基坑周圍的穩定及安全。

參考文獻：

【1】《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)

【2】《鐵路工程樁基無損檢驗規程》（TB10218-99）

【3】《鐵路營業線施工安全管理辦法》鐵道部 [2008]190號文件

【4】《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB 10424-2010）

【5】《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GBJ 50202-2002)

【6】《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB 50204-2002)

【7】《地下工程防水技術規范》(GB 50108-2008)

【8】現場踏勘調查所獲得的工程地質、水文地質、當地資源、交通狀況及施工環境等調查資料