带孔钢板支护在哈牡电化改造工程带水流沙坑开挖中的应用

带孔钢板支护在哈牡电化改造工程带水流沙坑开挖中的应用

阎玉伍勇

摘要：哈牡电化改造工程亚布力至牡丹江段，接触网基坑开挖中，常常遇到的带水流沙坑，经过对施工方案进行分析，发现采用《带孔钢板支护法》，可以有效的加快流沙坑开挖成型速度，保证接触网出坑数量。通过实施前后开挖成型速度及成本等多方面进行对比，该种方法成本低，效率高，操作简单，为今后东北地区接触网流沙坑开挖施工提供了很大的参考依据。

关键词：接触网带水流沙坑带孔钢板支护法

一、概述

接触网基坑成型施工可根据地质条件、坑深和坑口尺寸等采用钻孔机成型或人工成型。哈牡电化改造工程是既有线改造工程，天窗点外，列车正常运行，钻孔机成型需要大型钻孔设备，对场地要求相对苛刻，在场地及成本方面不能满足钻孔机成型，只能采用人工开挖。

哈牡电化改造工程亚布力至牡丹江段处在东北寒冷地区，地形地貌多变，通过现场施工调查，一公司哈牡项目部施工管段内80%的路基为高填方地段，土质多为疏松的沙土、碳渣、石毛子的混合结构，粘结力特别小，成坑难度大，且极易塌方。

二、形成原因

哈牡铁路下行是沙俄时期修筑的中东铁路，开通运营已有117年的历史，哈牡铁路上行是我国自主修筑，上世纪70年代开通运营的。通过与牡丹江工务段相关部门了解以及现场的实际开挖情况，由于地处东北寒冷地区，每年工务进行冻病害整治时，均用“石毛子”、“碳渣”填筑抬高，通过多年反复积累，路基已由刚开始的与相邻稻田同高变成与相邻稻田高2-3米。电气化铁路就是需要在离线路中心3.1米的高路基上进行接触网支柱基坑开挖。

该地区雨量充沛。据统计牡丹江地区2016年5月海林地区平均降雨量为54mm，6月平均降雨量为83mm，雨量充沛，再加上地下水位高,基坑开挖至1.5m～2.5m深时，坑底出现大量涌水和流沙，大大影响了流沙坑开挖难度和成型速度。

三、基坑支护开挖方案的选择

3.1传统方法

设计根据现场反映情况，变更使用的是传统的沉圈支护开挖和变更杯型基础浇筑。这两种传统方法，满足稳定和变形的要求，安全系数高。但是，使用原材料多，建造周期长，且成型后体积大，质量重，必须使用安装列车才能运输，安装到指定地点。可以说在理论上这两种方法都是可行的，但是在实际施工中，经过工经部门测算，使用沉圈支护开挖的实际成本为5250.31元/个，使用杯型基础浇筑的实际成本为9165.76元/个。在成本高，周期长的客观条件下，这两种方法，都不是最佳选择。

3.2带孔钢板支护法

接触网基坑属于基坑分级中的三级，即：开挖深度小于7米且周围环境无特殊要求的基坑。施工中基坑支护作只需满足正常使用极限状态。所使用的材料围护结构的承载力、变形计算、场地内外土体稳定性、降水要求、挖土的要求及方便运输等要求。

基础施工应进行支护，基坑深度超过5M的对基坑支护结构必须按有关标准进行设计计算，有设计计算书和施工图纸。哈牡电化改造工程所使用接触网混凝土型号为H93/9.2+3，所以，我们实际开挖深度只要满足3.1M就符合施工要求，业主方和设计方都没有提供钢板支护开挖方案图纸。为更好确认施工方案，采用当地经验法，通过对木板、3mm钢板、5mm钢板、6mm钢板、6mm带孔钢板在现场进行实验类比判断，最终确定使用Q235B，厚6mm的带孔钢板进行支护。

在软土、高地下水位及其他复杂场地条件下开挖基坑，很容易产生土体滑移、基坑失稳、支护变位、支挡结构严重漏水、流土以致破损等危害。带孔钢板支护，基本可以克制上诉危害。支撑与挖土的配合，满足稳定和变形的要求，将会显著地减少基坑变形和基坑支护事故的发生。且还能满足成本低，运输方便的要求。

四、带孔钢板支护开挖在实际中应用

4.1使用方法

项目中使用混凝土支柱，柱底部尺寸为705*291mm，基坑尺寸为1000*800*3100mm。实际操作中，加工两块6mm厚长1000×高1000mm，开10个直径为8mm的小孔。两块宽800×高1000mm共四块钢板支护，开6个直径为8mm的小孔。在长钢板两侧焊接两根50×50×5的角钢。两块钢板加工后重量分别为68.77Kg、42.39Kg，重量轻，用体积小，满足人工运输要求。

使用时将四块钢板分别用绳索放入坑内，先用铁锤将一块长钢板沿线路侧坑壁砸入流沙中，再将两块短钢板沿着角钢槽砸入流沙中，最后将另一块长钢板的角钢槽紧靠着两块短钢板砸入流沙中，这样四块钢板进行两两互相扣紧，形成一个长方体形状的不易变形及不易拆散的整体箱体支护，有效防止了流沙开挖造成的坑底四周空洞。砸入200mm深，开挖100mm沙土，如此交替进行。

钢板支护越往下开挖，四周的水和流沙对钢板支护施加的压力越大，此时，四周的水和细沙通过钢板中间的小孔向坑内流出，同时使用水泵及时将水抽排出，整个过程未出现钢板变形的现象，满足施工要求。

4.2使用效果

通过对亚布力至鱼池区间、鱼池至开道区间、海林至敖头区间3个区间随机抽查流沙基坑，各方面均能满足《铁路电力牵引供电工程施工质量验收标准》（TB10421-2003）的规定，各项安全质量卡控项目均合格。满足施工要求，同时经过改进不仅是接触网砼柱坑，而且钢柱基础坑都能满足开挖，起到了良好了效果。

通过现场实施并进行单价分析，使用该方法的实际成本为：4123.15元/个。

4.3制定巩固措施

保管好施工的原始资料，将有关资料建档备查，编写了《钢板支护进行流沙坑开挖的施工方法》，纳入了哈牡线基坑开挖作业指导书。进一步优化方案，通过钢板上焊接的U型环，待底板和下部横卧板安装、支柱安装完成后，用链条葫芦将钢板拉出来，可重复使用。

五、结语

通过使用6mm厚带孔钢板支护进行流沙坑开挖，有效解决了流沙坑开挖成型速度慢的问题，有效克服了复杂环境带来的困难，并降低了开挖成本，获得了哈牡建设指挥部及哈尔滨铁路局哈尔滨供电段、牡丹江供电段的好评，在哈牡全线推广使用，为公司在树立了良好的企业形象。

参考文献：

[1]钱立新，世界高速铁路技术[M]北京:中国铁道出版社，20030

[2]李向国、高速铁路技术[M]，北京:中国铁道出版社，2008.

[3]铁道部工程管理中心客运专线铁路路基填筑施工技术要点手册[M].北京:中国铁道出版社，2009.

[4]李向国黄守则张鑫工作的开始——高速铁路施工新技术[M]，北京：机械工业出版社2010