临近铁路营业线深基坑施工与防护

临近铁路营业线深基坑施工与防护

吴文飞

中铁九局集团有限公司甘肃分公司甘肃兰州730000

摘要：随着我国经济水平的不断提升和城市建设的发展，铁路沿线周边建设项目建设日益增加。由于基坑维护体系属于临时结构，安全储备较小，在施工过程中一旦出现险情，对于周边建筑及管线将造成严重损害。在临近铁路线路的深基坑防护施工当中选用可靠的基坑施工设计方案和施工工艺，已成为保证基坑施工及周边重要设施安全的有效手段。

关键词：营业线；铁路；深基坑

1.工程概况

西固水厂特大桥位于兰州市西固区西柳沟，处于兰新上下行线间，作业场地狭小，施工时制约条件较多。承台基坑开挖时采用1:1自然放坡形式，0#-10#、19#-30#台基坑满足放坡开挖条件，11#-18#墩承台基坑开挖不具备放坡条件。为不破坏两侧线路路肩，保证既有铁路营业线行车安全，对不能满足自然放坡条件的11#-18#墩承台基坑采用钢筋混凝土护壁支护方式进行垂直开挖施工。

2.施工方案

2.1施工方法

详细施工步骤见图1。注意事项如下：

（1）承台基坑靠近铁路下行线侧设置车辆通行便道，在护壁施工前将承台顶面范围内土方整平，去除顶面范围内虚土，使护壁锁口施工时处于稳定平面内。

（2）本桥12#墩为门式墩，由2个承台组成，为不阻碍便道的通行，两个基坑需逐个施工，承台及墩柱形成后施工车辆由门式墩内通过（门式墩内净宽8m）。

（3）为防止施工中护壁施工误差，其结构内部净尺寸每侧比承台尺寸大0.05m，即11#、13#-18#墩、净尺寸为6.5m×5.8m、12#墩为5.0m×5.0m，护壁支护深度为至对应承台下底面，护壁兼做承台模板使用。

（4）所有护壁混凝土强度等级选用C30，混凝土必须添加早强剂，待强度达到80%方可进行下层开挖施工，为了掌握混凝土强度的发展，做试块3组。

（5）为减少动荷载对护壁结构强度的影响，护壁采用人工配合机械除土方法，轮班作业保证施工进度。护壁开挖施工时由中间向四周、逐层、对称开挖，合理安排弃土点，必须使弃土点远离开挖面，避免对护壁产生偏压。下挖至设计标高2m左右时应适当放慢下挖速度，控制基坑内挖土速度及挖土位置，防止超挖，通过精确测量调整坑体及护壁位置，以使护壁位置准确无误。

（6）施工中做好地表降雨防排水措施，使排水顺畅在指定地点收集，防止雨水倒灌基坑和影响既有线运营，防止人工填土雨后发生不均匀沉降导致护壁倾斜。

2.2现场存在动荷载因素

（1）基坑两侧均为营业线铁路，列车车次频繁，扰动较大。

（2）基坑旁侧施工便道有单重约30吨的混凝土罐车及其它施工车辆通行。

图1护壁施工工艺流程图

2.3护壁检算

(1)基坑选定及尺寸确定

选定12#桥墩基坑为检算对象，12#桥墩钢筋混凝土护壁结构内部尺寸为承台尺寸，净尺寸5.0m×5.0m，护壁壁厚：均为40cm，深度为8.08m，外部尺寸为5.8m×5.8m。如图2所示：

图2护壁内部尺寸

（2）地质资料统计及荷载选定

a地质资料

b列车荷载及汽车荷载

①列车荷载换算成土柱

根据《铁路桥涵设计基本规范》，采用取“中—活载”的前面五个集中荷载作为计算荷载。计算的横向分布宽度，按枕木长度（即2.5m）计。将列车荷载换算成均布荷载，即

采用MIDASCivil有限元软件，进行计算.所加荷载如图4所示.

图4模型及所加荷载

支撑斜撑后的内力计算（取3m板条）：

（5）列车荷载侧

满足施工需要。

3.施工工艺

3.1钢筋加工

按照规范要求做好钢筋及预埋件的下料、弯制、绑扎、焊接等工序，浇筑时应该控制好预埋件的位置，不得有露筋现象。

3.2测量放线

在浇筑前，根据设计资料用全站仪放出桩位，定位放样要准确，并从桩位中心位置向四周引测桩心控制点。在开挖过程中，定期用全站仪检核桩心控制点。每节护壁模板的安装均用桩心点校正模板位置，检查护壁厚度和垂直度。

3.3基坑开挖

①预制护壁：第一节根据井口土质情况，将井口位置处基础夯实后即护壁锁口，可立模绑扎钢筋，支侧模，浇筑混凝土。混凝土强度达到设计强度的70%以上拆除本节护壁模板。

②基坑下挖：基坑下挖时，减少途中停顿时间，及时掌握底层情况。坑内除土应先从中间开始，均匀、对称地逐步向四周开挖。下挖初期，及时调整下挖基坑垂直度。

③护壁接长：护壁接长前应尽做好钢筋绑扎及焊接工作，下部钢筋挂接在上部钢筋上。为防止在接长时发生突然下沉或倾斜，应对称均匀浇筑。接长后各节护壁中轴线应为一直线。

④坑内排水：桩孔挖至有水时，及时采用离心泵进行临时井点降水，并准备备用发电机，确保施工完成前能及时有效的进行降水。

3.4施工监测

由于涉及临近铁路营业线施工，施工工作面距离运营线路近，为了确保运营安全，施工过程中必须进行监控量测，施工中应当对既有铁路线布点进行沉降观测，如发生沉降或沉降过大，应立即停止施工，撤出施工基坑，及时查明原因进行相应处理，再进行后续施工。

护壁内也应当布置收敛变形监测控制点，由专人负责定时测取数据，通过监控量测取得原始量测数据，进行回归分析，及时反馈指导施工，调整施工方法及支护参数，确保既有线铁路运行安全。

①数据的采集。应及时、准确、全面。应在现场将含有粗差的观测值予以剔除并及时补测，保证原始数据的真实、可靠。

②数据的处理。所有监测资料均由计算机进行处理与管理。当完成数据采集后，能随时进行处理，绘制表格、曲线。

对数据进行综合分析时，选择与实测数据拟合较好（相关系数或方差最小）的函数进行处理，并对变形的趋势进行预测、预报。

当时间—位移曲线趋于平缓时，应进行回归分析，推算最终位移。

③信息的反馈。数据处理的结果应及时反馈到有关部门，以指导施工，调整施工参数，达到安全、经济、高效的目的。

4.事故分析及预防

根据本工点施工的实际情况，在辨识、分析、评价施工中危险因素和风险的基础上，确定本工点施工中最大的危险因素是在动荷载的作用下造成的基坑坍塌、护壁及支撑的局部或整体变形。

项目部对施工过程中可能发生的紧急情况进行了分析预测，并针对可能发生的紧急情况制定如下对策：

紧急状况一：既有线铁路路基下沉

在承台基坑开挖施工过程中派专人对运营铁路进行监测，用道尺经常对钢轨轨距、水平进行量测，如发现线路有下沉、变形现象时停止开挖，先做好行车防护，并立即向铁路部门报告，与现场的铁路相关部门人员共同做好防护及救援措施。

紧急情况二：既有线光缆信号设备损坏抢修

在施过程中出现光缆信号设备损伤后，先在现场组织好防护，与电务、通信、车站的协调人员根据现场实际情况，紧急研究抢修方案，在现场主要采用倒待迂回的方法进行抢修，抢修队积极组织抢修，及时修复遭破坏的信号设备。

紧急情况三：大雨、大风天气

通过上网、与气象局联系，了解历年本地区天气情况，掌握施工间天气变化的规律。确保在进行钢筋、模板、混凝土施工时，天气良好。当确认施工当天有大风、暴雨等灾害天气时，停止施工作业。当遇以下几种情况时，立即起动预防措施，保证既有线行车安全和施工人员人身安全。施工现场随时准备雨具，当遇大雨、暴雨天气，派专职防护员在施工现场巡视。

面对此重大安全风险源，拟采取以下措施：

（1）材料准备：开挖前备足优质木桩、工字钢、脚手板、编织袋、水泵、防水帐篷、雨衣、胶鞋及其它辅助工具。

（2）编制危险性较大的分部分项工程施工方案并进行专家论证，报监理审批。

（3）基坑开挖采用专业的作业队，及时教育培训，训练有素。

(4)开挖时自上而下，逐层分段对称开挖，注意地质机构变化，及时做好刚性支撑防护。

(5)基坑10米范围内严禁搭设临时建筑物、库房，严禁停放大型机械。基坑旁侧施工便道大型车辆严禁超载、超限装运。

(6)基坑开挖前做好井口临时排水设施，坑口高出原地面30cm做防淹挡墙，防止遇大雨或特大暴雨浸泡基坑。基坑挖至标高后进行基底检查，及时做好坑底封底垫层工作。

(7)及时获取天气信息，做好施工准备工作。

（8）加大日常安全检查工作，确保各类安全防护措施安全可靠，杜绝违章作业。

5.基坑出现危险信号时的指挥控制

5.1建立完善驻站联络员工作程序。两线间施工过程中，施工现场安排两名驻站联络员，联络员与铁路的相关部门及现场施工人员随时保持联络。驻站联络员要了解列车在施工期间的运行计划，正确掌握列车运行情况，并及时告诉现场施工负责人。

当施工现场发生事故时，现场联络员及时了解和掌握事故情况，如果塌裂面波及或直接影响行车时，迅速通知驻站联络员，要求驻站联络员与车站沟通，能及时通知列车司机停车，避免造车列车行车事故。同时有施工负责人指挥，在行车方向800米处设置专职防护员，一旦接到施工负责人发出的停车命令时，及时设置停车牌，并积极主动的拦停列车。驻站联络员将影响行车路段等情况详细向车站等有关主管部门报告，取得最大支持，将损失减小到最小；根据现场事故情况，紧急调用人力、物力来抢险，保障行车达到通行时间缩为最短。

5.2在挖孔施工过程中，由于地质等原因，可能发生基坑坍塌。基坑出现紧急情况时，由架子队长担任现场总指挥，发现事故发生人首先高声呼喊，通知现场安全员，由施工现场安全员向项目值班领导和项目安全员汇报，逐级汇报至项目经理处，积极组织抢险救援工作。如遇人员被埋，首先抢救被埋人员，其他人员采取有效措施，将伤亡及损失降低到最大限度。积极组织人力物力转运坍塌面附近施工物料，有效保护未塌裂面，防止事态的进一步扩大。与此同时迅速组织人力物力，做好线路防护工作，并在现场采用铲运机迅速进行回填基坑至原地面，再与工务等相关部门对路基进行防护，确保铁路路基稳定。

邻近既有铁路的深基坑工程必须加强施工图勘察工作，施工图设计阶段需根据现场情况充分考虑运营线路的列车荷载及其他可变荷载，适当加强支护结构设计参数。在基坑施工过程中，结合施工监测反馈信息采取合理的土方开挖方案，选取的支撑施作时机，对基坑的风险控制具有重要意义。并针对各类风险源制定合适的监测控制方法，严格按照各项指标的预警值、控制值指导施工，确保邻近铁路周边环境及基坑自身的安全。

6.结语

邻近既有铁路的深基坑工程必须加强施工图勘察工作，施工图设计阶段需根据现场情况充分考虑运营线路的列车荷载及其他可变荷载，适当加强支护结构设计参数。在基坑施工过程中，结合施工监测反馈信息采取合理的土方开挖方案，选取的支撑施作时机，对基坑的风险控制具有重要意义。并针对各类风险源制定合适的监测控制方法，严格按照各项指标的预警值、控制值指导施工，确保邻近铁路周边环境及基坑自身的安全。

参考文献:

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[2]陈燕.何夕平.商林.劲性桩加预应力锚杆支护结构在深基坑工程中的应用[J].四川建筑科学研究.2009(03)

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[4]张朔.深基坑支护方案中坑内土体加固方法的选用[J].建筑施工.2010(08)