列車動(dòng)載影響下深孔樁開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)

1、列車動(dòng)載影響下深孔樁開(kāi)挖及支護(hù)技術(shù)1工程概況*高速公路下穿隧道與既有*線交叉通過(guò)，全線位于直線地段，與既有成昆鐵路交角=21。為保證在下穿隧道施工過(guò)程中不影響列車運(yùn)行，經(jīng)多方市場(chǎng)調(diào)研，采用由鐵道部建筑專業(yè)設(shè)計(jì)研究院2003年研制開(kāi)發(fā)的軍用b型梁進(jìn)行軌道架空，兩端用工字鋼配跨梁作為鋼梁與路基的過(guò)渡。軌道整體架空段里程為*，其中b型梁架空段里程為*，采用5孔24米b型梁進(jìn)行加固。b型梁架空軌道分為兩次進(jìn)行，第一次架空按照簡(jiǎn)支梁進(jìn)行架空軌道，其支墩為人工挖孔樁臨時(shí)支墩。2.工程特點(diǎn)及技術(shù)難點(diǎn)(1) 水文地質(zhì)比較復(fù)雜，臨時(shí)支墩范圍內(nèi)主要為巖溶水，巖溶水主要賦存于下伏全、強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、泥灰?guī)r中，由于勘察區(qū)

2、處于斷層構(gòu)造破碎帶附近，巖石節(jié)理裂隙十分發(fā)育，溶蝕、溶隙、溶洞發(fā)育，穩(wěn)定地下水位較淺；主要賦存于灰?guī)r層溶隙、溶孔、溶洞中，富水性弱中等，局部富水性較好。巖溶地下水主要靠大氣降水補(bǔ)給，逕流途徑主要沿層面和溶隙內(nèi)運(yùn)移，動(dòng)態(tài)變化較大。（2）地質(zhì)特點(diǎn)對(duì)墩柱的穩(wěn)定性影響十分不利。臨時(shí)支墩范圍內(nèi)地層巖性主要為二疊系下統(tǒng)陽(yáng)新組（p2y）全、強(qiáng)、弱風(fēng)化灰?guī)r、泥灰?guī)r及二疊系上統(tǒng)火山碎屑巖組段（p1e1）的全、強(qiáng)、弱風(fēng)化玄武巖、凝灰?guī)r等。建設(shè)場(chǎng)地由于處于二疊系上統(tǒng)火山碎屑巖組與二疊系下統(tǒng)陽(yáng)新組灰?guī)r巖組的巖性接觸界線，巖性接觸帶上分布有0.41.5米的破碎帶，呈角礫、碎石狀，富水性好，工程性質(zhì)差，受儲(chǔ)水情況的影響及

3、巖層裂隙中充填泥土不均勻等影響，受力時(shí)容易產(chǎn)生不均勻沉降，對(duì)工程建筑物十分不利。(3)支墩挖孔樁施工對(duì)軌道影響很大，軌道處置不當(dāng)將直接影響行車安全，且施工時(shí)無(wú)行車封鎖，且上部有接觸網(wǎng)，對(duì)施工進(jìn)度和安全有較大影響；(4)臨時(shí)支墩采用人工挖孔的施工方法，施工工藝較簡(jiǎn)單，但涉及既有線行車安全，質(zhì)量要求高；(4)地質(zhì)情況較復(fù)雜，地質(zhì)勘察不詳細(xì)，孔樁下部存在溶洞的可能。3.施工方案的確定3.1 軌道加固臨時(shí)支墩開(kāi)挖屬既有線施工，開(kāi)挖過(guò)程對(duì)軌道下路基巖層產(chǎn)生擾動(dòng)，對(duì)既有線的行車安全影響較大。在臨時(shí)支墩開(kāi)挖之前必須對(duì)軌道進(jìn)行加固處理，軌道加固方案采用軌束梁的形式。圖1 軌束梁加固平面布置圖圖2 軌束梁加固效

4、果圖及現(xiàn)場(chǎng)如效果圖形式，在無(wú)縫線路上抽出混凝土枕，換為木枕，用p43鋼軌采用3-5-5-3的形式對(duì)b型便梁樁基頂部的線路進(jìn)行加固，在25號(hào)支墩處設(shè)置12.5米的軌束梁，按支墩中心位置對(duì)稱分布。在01和67支墩兩側(cè)配跨梁的位置設(shè)置25米的軌束梁，按兩支墩的跨中位置布置。軌束梁加固以后，以便進(jìn)行b型便梁的挖孔樁及軌道影響范圍內(nèi)的挖孔支護(hù)樁作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行接觸網(wǎng)支架改移。同時(shí)，在孔口位置用鋼筋欄網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，既保護(hù)了道床，又保障了孔樁的施工安全。圖3 挖孔作業(yè)3.2 孔樁開(kāi)挖支護(hù)及防滲由于孔樁下部水資源比較豐富，且臨時(shí)支墩開(kāi)挖屬深孔樁開(kāi)挖，在開(kāi)挖之前一定要確定支護(hù)和防滲方案。方案選擇時(shí)要考慮裂隙巖層防滲

5、的特點(diǎn)、工期緊迫等因素，原則上根據(jù)不同的施工階段采用有針對(duì)性的處理方案，并力求做到安全適用，確保質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)。挖孔樁開(kāi)挖采用人工開(kāi)挖的方法，采用提升設(shè)備進(jìn)行出碴，小型自卸車運(yùn)輸。上部碎石土采用人工風(fēng)鎬開(kāi)挖，石質(zhì)巖層采取淺眼預(yù)裂爆破。為保證孔內(nèi)作業(yè)安全，每1.5米及時(shí)分段施作混凝土護(hù)壁。 護(hù)壁既能保持孔壁的土體穩(wěn)定，又能保證挖孔樁的結(jié)構(gòu)尺寸，在施工中嚴(yán)格按照技術(shù)交底分節(jié)段進(jìn)行護(hù)壁的鋼筋綁扎和混凝土澆注作業(yè)。每施工完成一節(jié)，對(duì)實(shí)測(cè)項(xiàng)目逐一檢查，待各項(xiàng)檢查項(xiàng)目均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求了方可允許進(jìn)行下一節(jié)的施工。如圖示意。根據(jù)水文地質(zhì)勘察和施工過(guò)程中實(shí)際流量，防滲方案采用抽水機(jī)進(jìn)行抽排，以便孔

6、內(nèi)施工。圖4 孔樁支護(hù)示意圖為保證在孔樁開(kāi)挖爆破過(guò)程中減少對(duì)孔壁震動(dòng)，防止塌方，另外既有線成昆鐵路、公路等運(yùn)輸繁忙，加上鄰近村莊，施工與運(yùn)營(yíng)互相干撓，必須保證公路及鐵路的正常運(yùn)營(yíng)，控制爆破飛石，特制定如下爆破參數(shù)：鉆孔直徑 d=40mm最小抵抗線 w=0.40.6m孔深 l=1.0 1.2m孔距 a=0.50.6m 排距 b=0.50.6m由于該控爆段與既有線交叉，同時(shí)與320國(guó)道幾乎平行，施工地段有鐵路動(dòng)力線、民用電線、民房等，爆破飛石是損壞線路設(shè)備和危及行車安全最危險(xiǎn)因素。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，采用了如下防護(hù)措施：（1）覆蓋材料：爆體覆蓋的材料應(yīng)具有一定的面積、重量、強(qiáng)度和彈性、柔性，應(yīng)易于搭

7、接和搬動(dòng)。在實(shí)際施工中結(jié)合細(xì)孔鋼筋網(wǎng)1020*200、草袋（或竹夾板）、施工用的尼龍安全網(wǎng)等輔助覆蓋材料。（2）覆蓋方法：爆破前進(jìn)行全面（包括各臨空面）的爆體覆蓋；爆體覆蓋采用二層，即在爆體上先密鋪一層草袋，其上一層膠管簾。炮口覆蓋采用兩層，在孔口蓋上鋼筋網(wǎng)，其上用土袋裝土壓口。注意，覆蓋不能嚴(yán)實(shí)，要留一定數(shù)量的出氣孔，不至覆蓋物掀起。膠管簾采用搭接的型式；爆破（臺(tái)階）頂面上覆蓋的膠管簾搭接長(zhǎng)度大于15厘米，膠管簾縱向與同一起爆段別的炮孔連線平行，并按爆孔先蓋的原則進(jìn)行搭接覆蓋。挖孔工作暫停時(shí)，孔口必須罩蓋，防止墜落。每次爆破都要爆破員和安全員在場(chǎng)，在確認(rèn)無(wú)列車通過(guò)、周圍無(wú)其他人員和覆蓋完畢的

8、情況下才能進(jìn)行爆破作業(yè)。3.3支墩鋼筋綁扎和混凝土澆注當(dāng)挖至樁基底標(biāo)高后，開(kāi)始綁扎鋼筋，由于有行車及接觸網(wǎng)干擾，鋼筋采用分節(jié)綁扎及安裝，以保證施工的安全。鋼筋籠主筋下部及四周用混凝土墊塊做支撐，保證鋼筋的保護(hù)層?；炷翝仓?，對(duì)孔樁嚴(yán)格按照鐵路橋涵工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，對(duì)不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的，認(rèn)真進(jìn)行整改。混凝土澆注前將樁基內(nèi)積水抽干，抽完水后倒入兩包干水泥，以減少樁底水，同時(shí)掛上竄筒，竄筒下口至樁底高度不得超過(guò)2m，防止混凝土離析。當(dāng)混凝土澆至頂面時(shí)，用枕木頭將預(yù)埋件預(yù)留孔留出。 圖5 支墩混凝土澆注3.4支墩鞏固措施僅僅過(guò)程中質(zhì)量監(jiān)控還不夠，我們還在施工后對(duì)臨時(shí)支墩及底部水文地質(zhì)進(jìn)行

9、質(zhì)量檢測(cè)及鞏固。3.4.1鋼系梁安裝當(dāng)支墩周圍土體開(kāi)挖以后，在列車動(dòng)荷載影響下，考慮到支墩高度高而無(wú)橫向連接，故在兩顆支墩之間增加了兩道鋼系梁。 圖6 臨時(shí)支墩鋼系梁平面圖3.4.2 基底注漿3.4.2.1 墩身檢測(cè)及基底地質(zhì)勘查在對(duì)支墩進(jìn)行沉降觀測(cè)和地質(zhì)勘察后發(fā)現(xiàn)支墩周圍有溶洞，又對(duì)5號(hào)墩進(jìn)行了注漿處理，從而保證支墩的穩(wěn)定。 圖7 支墩鋼系梁和低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及樁基質(zhì)量分析，然后得出結(jié)論：1. 該場(chǎng)地共測(cè)試6根樁，類樁5根，類樁1根，無(wú)、類樁；2. 測(cè)試樁長(zhǎng)與施工樁長(zhǎng)基本一致，砼強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到c25，樁身質(zhì)量合格；3. 該場(chǎng)地共測(cè)試基巖4個(gè)點(diǎn)，類基巖兩個(gè)，類基巖兩個(gè)；4. 建議在樁底基巖處進(jìn)行加固。5.樁身質(zhì)量評(píng)估表樁號(hào)基巖(m)樁徑(mm)波速(m/s)砼樁身質(zhì)量評(píng)估4-1 下部23.0 200015004000304-2 下部21.5 200015004000305-1 下部23.2 200015004000305-2 下部22.1 20001