邻近既有铁路线下穿框架涵深基坑开挖施工安全技术

发表时间：2020-05-13T06:26:33.329Z 来源：《防护工程》2020年3期 作者： 周进

[导读] 随着国民经济的快速发展，新建道路与既有铁路线交叉现象日益增多，顶进框架涵下穿既有铁路线就是解决两种交通线交叉问题的一种常见做法，虽然这种做法具有节省占地、施工快、费用低的优点，但要不影响既有铁路线的安全运行，对施工技术提出了较高要求，尤其基坑开挖牵扯面广、风险高、施工难度大，所以本文结合相关案例对既有铁路线下穿框架涵深基坑开挖施工安全技术进行了分析。中铁广州工程局集团有限公司 511459

摘要：随着国民经济的快速发展，新建道路与既有铁路线交叉现象日益增多，顶进框架涵下穿既有铁路线就是解决两种交通线交叉问题的一种常见做法，虽然这种做法具有节省占地、施工快、费用低的优点，但要不影响既有铁路线的安全运行，对施工技术提出了较高要求，尤其基坑开挖牵扯面广、风险高、施工难度大，所以本文结合相关案例对既有铁路线下穿框架涵深基坑开挖施工安全技术进行了分析。

关键词：深基坑；开挖；既有铁路线；下穿框架涵

随着交通运输业的快速发展，新建道路工程与既有铁路线交叉现象日益频繁，为使两条交叉线路互不影响，可采用上跨既有铁路线或下穿既有铁路线两种方式，由于下穿框架涵占地少、施工快、费用低等特点而得到广泛应用[1]。框架涵一般采用顶进施工方式，顶进前要开挖工作坑，该工作坑邻近既有铁路线，深度常超过5m，属于典型的深基坑，为保证既有铁路线运营安全，工作坑的开挖施工具有较大的难度和安全风险[2]，因此本文对邻近既有铁路线下穿框架涵深基坑开挖施工安全技术进行了分析。 1项目背景

某工程需下穿双线电气化铁路，采用4孔顶进框架涵，单孔框架宽14.2～17.6m，全高9.5m，单节长17～18.2m，框架轴线与铁路线交角为69°～°。场地地质、水文及设施情况如下：

（1）工程地质情况。建设场地位于丘陵谷地，地面标高约37～43m，地层由上至下依次为：素填土，厚1.6～2.6m，标贯试验击数

2.5；粉质黏土①，厚0～3.8m，轻型动力触探击数为26～37；粉质黏土②，厚1.8～6.4m，标贯试验击数为12～30；全风化泥质砂岩，厚4.6～5.5m，标贯试验击数为5～7；强风化泥质砂岩，厚4.5～4.7m，动力触探反弹；弱风化泥质砂岩，单轴饱和抗压4.6～17.4MPa。

（2）水文地质情况。场地范围地下水为上层滞水、孔隙潜水和裂隙潜水，水位埋深1.4～6.8m。上层滞水主要存在于素填土中，孔隙潜水存在于粉质黏土中，裂隙潜水存在于泥质砂岩中。水量以孔隙潜水为主，其次为上层滞水，裂隙潜水较少。

（3）现场设施情况。场地范围内有9条通信/信号电缆、6根接触网支柱、供电线路1档，施工前需临时迁出或永久性改迁。 2下穿框架涵深基坑开挖施工技术 2.1施工流程

施工工艺流程如图1所示。

图1 下穿框架涵施工工艺流程图 2.2施工准备

根据《客货共线铁路桥涵工程施工技术规程》（Q/CR 9652-2017），施工前应进行施工调查、制定施工方案、开展施工测量及放样。制定施工方案时，依据本项目特点选择适合的施工方法。通常，框架涵下穿方法有直接顶进法、架空顶进法、管幕顶进法等，根据本项目特点选择架空顶进法，可不中断铁路运营，易于控制结构沉降。架空加固方法有B型便梁加固法、D型便梁加固法、扣轨纵横梁加固法等，根据施工条件选择D型便梁加固法。框架涵为钢筋混凝土现浇结构，顶板、底板及边墙厚度分别为1.0m、1.3m和1.0m。为防止框架顶进时前端栽头，在框架前端的底板上设置形似船头的上仰坡。为了提供框架预制和顶进的空间，需设置工作坑，坑内后部设置后背桩作为顶进框架的临时支撑，通过油压千斤顶将框架顶入铁路下面的土层中。工作坑前端设置双排高压旋喷桩，两侧设置钻孔支护桩，桩顶设置混凝

土冠梁和钢管内支撑。支护桩外侧设置高压旋喷桩作为止水帷幕。为满足施工期间列车安全运行要求，还需对线路系统进行加固[3]。施工中采用多工作面同时铺开循环作业及多工种穿插方式，以加快施工进度。 2.3止水帷幕及围护结构施工

本项目采用0.5m双排高压旋喷桩做止水帷幕，桩长15m，间距0.4m，采用单管法施工，其施工过程包括钻孔、下注浆管、喷射、成桩。钻孔采用隔孔套接方式，即先施工先导孔，再施工Ⅰ序孔，后施工Ⅱ序孔。围护桩采用1.5m钻孔桩，桩长21m，间距2m。在工作坑后背设置双排1.5m钻孔灌注桩，并在坑底设置钢筋混凝土后背梁。围护桩施工过程包括埋设护筒、泥浆护壁钻孔、清孔、下放钢筋笼、安设导管溜槽、浇筑水下混凝土、拔除导管与护筒、养护等。然后在桩顶浇筑截面（宽×高）1.5m×1.0m的冠梁，并装设0.6m钢管内支撑。 2.4基坑降排水

基坑降排水采用集水明排结合降水井方式，在基坑四周设置排水沟，在基坑四角设置集水井，基坑内设置降水井。集水明排主要用于排除上层滞水，排水沟截面为0.6m×0.6m，集水井尺寸（长×宽×深）为1m×0.6m×0.8m，排水采用潜水泵。降水井用于排除孔隙潜水和裂隙潜水，按5m间距设置，每个井设置井管0.35m，深度10m。降水井施工采用钻机成孔，套管护壁，终孔后冲孔换浆，下放井管，泥浆稀释后填充砂砾，洗井后试抽水6～5h，水量稳定正式抽水。为避免过分降水而引起地面沉降，合理控制水位降深，并在场地外缘设置回灌水系统，减轻降水对周围环境及既有铁路线路的影响。 2.5基坑开挖

基坑开挖采用明挖法，先用机械开挖，剩余0.5m余量时再人工修整到位。开挖前放出基坑中心线和轮廓线，基坑前端放坡1：1.5，两侧放坡1：1，开挖深度10.0m，坡面铺设钢筋网，再喷射C20混凝土作防护层。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）第8.1.2条，基坑开挖应遵循“分层、分段、对称、均衡、适时”的原则，所以本项目分3层开挖，并在层与层之间设置2.5m宽的工作平台。基坑施工可采用单侧开挖和双侧同时开挖方式，据研究[4]路基两侧同时开挖比单侧开挖对轨道、路肩水平位移影响程度更低，轨道沉降差更小，有条件可采用双侧同步开挖方式。由于施工作业面下存在通信、信号光缆，为避免机械挖断光缆，一方面通知光缆运营单位派人到现场盯控，另一方面机械开挖前采取人工探挖方式，挖出并迁移所有光缆后才能开始机械开挖。机械开挖采用反铲挖掘机，挖土后及时由自卸车运走，避免坑边堆载。坡面开挖经人工修整后铺设一层6mm、间距0.3m×0.3m钢筋网，并喷射10cm厚细石混凝土。根据Q/CR 9652-2017第6.2.11条，每次下挖0.5～1m即应喷射护面混凝土，并在终凝2h后进行保湿养护。如果遇到局部流砂、淤泥层，应采用锚杆挂网喷射混凝土加固。挖至坑底，平整后先铺设20cm碎石垫层，再浇筑30cm厚混凝土。 2.6基坑监测

基坑监测目的一个是保证基坑自身安全，另一个是保证既有铁路线安全。保证基坑自身安全的监测措施包括基坑围护结构变形监测、地下水位监测、基坑周边土体变形及沉降监测。保证既有铁路线安全的监测措施包括既有铁路路基变形及沉降监测、路轨位移监测等。对基坑围护结构变形的监测包括桩身水平位移监测、钢支撑轴力监测、围护桩竖向主钢筋内力监测，地下水位监测沿基坑外场边布设，基坑周边土体变形及沉降监测沿基坑周边设置，这些监测点间距20～25m设置1个。既有铁路路基变形监测设在铁路两侧路肩、坡脚上，轨道位移监测设在轨枕上，监测点沿铁路线方向2～5m设置1个。监测期间，安排专人监测和记录。监测值达到报警值，应立即停工，启动应急预案，会同铁路部门处理[5]。 2.7施工效果

鉴于施工前计划周密，施工过程中严密监测，整个施工过程未发生质量安全事故，无论基坑自身安全监测结果，还是既有铁路线安全监测结果，都未出现报警，基坑及铁路变形值在安全范围内，施工进度也没有耽误，顺利完成工期目标。 3结语

在既有铁路线下穿框架涵深基坑开挖施工中，应根据施工现场地质、水文、地下管线特点合理制定施工方案，周密的施工方案可以减少施工风险，提高施工效率，而在施工过程中应重点关注基坑降排水、挖土与监测三个环节，基坑降排水是保证基坑施工安全、既有铁路线安全和保护周边环境的前提，挖土不可避免地会对基坑周边环境产生影响，监测是及时掌握基坑围护结构、周边环境及既有铁路线变化趋势的环节，为了将基坑开挖的不利影响在可控范围内，应当抓好这三个环节，确保地下水合理控制、基坑开挖安全可靠，这样才能顺利实现施工目标。 参考文献：

[1]任禄.临近既有线顶进式框构涵施工风险管理研究[D].石家庄：石家庄铁道大学，2018：1. [2]余冬冬.下穿铁路顶进框架涵工作坑开挖施工技术探究[J].建材与装饰，2020（8）：294-295. [3]陶涛.下穿铁路顶进框架涵的体外预应力设计及施工[J].北方交通，2017（5）：32-36.

[4]高立刚，宁贵霞.基坑开挖深度对既有铁路线变形的影响分析[J].南阳理工学院学报，2016，8（2）：102-105. [5]张磊.邻近铁路营业线深基坑施工技术初探[J].城市建筑，2014（29）：228.