1、引言
為了適應(yīng)我國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的目標(biāo)要求，緩解鐵路對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約作用，減輕鐵路運(yùn)力緊張的矛盾，2008年，國(guó)務(wù)院通過(guò)了《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃（2008調(diào)整）》，規(guī)劃提出，至2020年，建立省會(huì)城市及大中城市間的快速客運(yùn)通道、“四縱四橫”鐵路快速客運(yùn)通道以及三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)，這標(biāo)志著我國(guó)的鐵路建設(shè)進(jìn)入了跨越式發(fā)展新時(shí)期，全國(guó)高速鐵路建設(shè)開(kāi)工建設(shè)階段。新建鐵路與既有鐵路線間不可避免產(chǎn)生了交叉跨越。本文以新建津秦鐵路跨越既有津山鐵路為例探討臨近既有線橋梁基礎(chǔ)施工防護(hù)樁設(shè)計(jì)、挖孔樁施工及鉆孔樁、承臺(tái)施工，講述如何在保證既有鐵路線安全運(yùn)營(yíng)的前提下，順利開(kāi)展新建鐵路項(xiàng)目橋梁跨越既有線施工。
2、工程概況
新建天津至秦皇島鐵路客運(yùn)專(zhuān)線豐南跨津山鐵路特大橋在該鐵路施工里程DK115+421.77～DK115+620.87處跨越既有津山鐵路，設(shè)計(jì)113m系桿拱+5-16m連續(xù)梁跨越，113m系桿拱與津山鐵路下行線于K254+681處以15º相交。
113m系桿拱P771、P772墩分別位于既有津山鐵路下行線和豐胥聯(lián)系線兩側(cè)，5-16m連續(xù)梁的P774、P775、P776墩為框架墩分別位于既有津山鐵路上行線的線路兩側(cè)。津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線與津山鐵路位置關(guān)系見(jiàn)圖1《跨津山鐵路橋跨布置圖》。
113m系桿拱墩和5-16m連續(xù)梁墩均為鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，113m系桿拱墩P771墩20根樁，樁徑1.50m，樁長(zhǎng)67.0m；P772墩20根樁，樁徑1.50m，樁長(zhǎng)68.0m。
5-16m連續(xù)梁P773墩6根樁，樁徑1.5m。P774～P776墩為框架墩，每墩兩個(gè)分離式承臺(tái)和墩柱，每承臺(tái)6根樁，樁徑1.5m。P777墩6根樁，樁徑1.5m，共計(jì)48根樁。
表1112m系桿拱+5-16m連續(xù)梁基礎(chǔ)主要技術(shù)參數(shù)表
施工場(chǎng)地氣候?qū)倥瘻貛啙駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明。大風(fēng)集中在3、4月份，年平均降雨量在560~800mm左右，70%的降雨量主要集中在7、8月份，年平均溫度在11~14℃。
經(jīng)過(guò)地區(qū)主要濱海沖海積平原，地形平坦開(kāi)闊，地層分布由上至下為全新統(tǒng)雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、黏土、粉砂及細(xì)砂。所處范圍地下常水位位于原地面10米以下，施工不需進(jìn)行降水處理。
圖1跨津山鐵路橋跨布置圖
3、防護(hù)樁設(shè)計(jì)施工方案
3.1防護(hù)樁設(shè)計(jì)
本文主要以系桿拱主墩P771、P772#墩防護(hù)為例。
3.1.1主墩P771防護(hù)樁布置
承臺(tái)施工時(shí)，距離既有線近、開(kāi)挖深度大，影響既有線行車(chē)安全，必須采取防護(hù)措施。采用人工挖孔灌注樁進(jìn)行防護(hù)，P771、P772以及P773～P776左側(cè)墩柱基礎(chǔ)、P778墩采用挖孔樁防護(hù)。挖孔樁凈距為0.1m，混凝土采用C30鋼筋混凝土；鋼筋籠主筋φ20、φ25、φ28鋼筋，挖孔時(shí)根據(jù)樁徑分別采用內(nèi)徑為1.0m、1.2m預(yù)制混凝土管護(hù)壁。樁位設(shè)在新建承臺(tái)與既有線之間，與新建橋墩承臺(tái)邊凈距離0.1m。經(jīng)對(duì)挖孔樁進(jìn)行受力計(jì)算，確定樁長(zhǎng)為18.0m，承臺(tái)基坑開(kāi)挖后入土深度為9.142m。P771墩挖孔防護(hù)樁見(jiàn)圖2《P771墩防護(hù)樁布置圖》。
對(duì)于離防護(hù)柵欄較近的挖孔樁，施工前對(duì)對(duì)應(yīng)的防護(hù)柵欄進(jìn)行向外斜支撐加固處理，然后再進(jìn)行挖孔樁施工，對(duì)于P771墩挖孔樁對(duì)應(yīng)的接觸網(wǎng)支柱采取向天津側(cè)遷移，遷移完成后該接觸網(wǎng)支柱5米范圍內(nèi)的挖孔樁方可施工。
靠近鐵路路基一側(cè)挖孔樁防護(hù)施工完成后，進(jìn)行鉆孔平臺(tái)的平整、壓實(shí)，方可進(jìn)行鉆孔樁和承臺(tái)施工。承臺(tái)施工完畢，分層夯實(shí)及時(shí)將基坑回填。
圖2P771墩防護(hù)樁布置圖
3.1.2夾心地帶內(nèi)挖孔樁布置
P772墩位于豐胥聯(lián)絡(luò)線和改津山上行線之間，挖孔防護(hù)樁布置見(jiàn)圖3所示。
圖3P772墩防護(hù)樁布置圖
3.2、挖孔防護(hù)樁施工
根據(jù)該工程所處的地質(zhì)條件及周?chē)沫h(huán)境條件，挖孔樁采用間隔三樁跳躍法開(kāi)挖，利用人工用鐵鍬或風(fēng)鎬開(kāi)挖，松碴裝入吊筒后，采用電動(dòng)葫蘆提升架提升。護(hù)壁采用預(yù)制內(nèi)徑為Φ1.0m與Φ1.2m混凝土管。鋼筋籠在車(chē)間下料，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)人工放入孔中綁扎，采用自拌混凝土，由混凝土攪拌車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)輸入孔中。
挖孔樁防護(hù)施工完成后，進(jìn)行鉆孔樁和承臺(tái)施工。承臺(tái)施工完畢，分層夯實(shí)及時(shí)將基坑回填。
3.2.1測(cè)量定位
采用GPS或全站儀根據(jù)設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行放樣，確保樁位準(zhǔn)確。樁體放樣誤差≤20mm，基坑外放10cm，既要保證內(nèi)襯墻的厚度，也要保證內(nèi)襯墻不侵入限界，同時(shí)要把超挖量控制到最小值。
3.2.2人工挖孔
采用間隔挖孔法，按樁位編號(hào)跳挖，間隔三樁，避免施工時(shí)相互影響，保持孔壁土體的穩(wěn)定。樁孔開(kāi)挖采用分節(jié)挖土法，人工手持風(fēng)鎬或十字鎬從上到下逐層挖掘，鐵鍬鏟土裝入吊桶，簡(jiǎn)易電動(dòng)提升架提升。每節(jié)開(kāi)挖深度為1m，在地質(zhì)條件較差時(shí)可視具體情況縮短為0.5m～0.75m。
孔內(nèi)挖土次序?yàn)橄戎虚g后周邊。機(jī)架采用型鋼焊成的簡(jiǎn)易角式機(jī)架，其上安置單軌手動(dòng)葫蘆。孔內(nèi)棄碴采用電動(dòng)葫蘆提升，小推車(chē)運(yùn)至指定的臨時(shí)碴土堆放場(chǎng)地。安裝提升設(shè)備時(shí)，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔軸線位置一致，以此為挖土?xí)r粗略控制中心線。在每節(jié)護(hù)壁上設(shè)十字控制點(diǎn)，吊線錘控制中心線，用水平尺桿控制樁徑。
當(dāng)孔內(nèi)的二氧化碳含量超過(guò)3‰時(shí)，采用機(jī)械通風(fēng)。為防止雜物在開(kāi)挖時(shí)落入孔中，及便于第一節(jié)砼護(hù)壁施工，防止地表水滲入井內(nèi)，開(kāi)挖前要以樁中心點(diǎn)為中心，護(hù)壁混凝土管高出井周?chē)孛?50～200mm，同時(shí)通過(guò)樁中心引兩條垂直直徑線與井圈相交得四點(diǎn)，在這四點(diǎn)處設(shè)置四個(gè)鋼釘，或用油漆在這四點(diǎn)作標(biāo)記，作為控制中心點(diǎn)及施工中控制垂直度的依據(jù)。要求每節(jié)砼管都進(jìn)行吊中，及時(shí)修正，做到中心偏差在10mm以?xún)?nèi)。
3.2.3護(hù)壁砼管
護(hù)壁采用預(yù)制內(nèi)徑為Φ1.0m與Φ1.2m混凝土管，混凝土管節(jié)段長(zhǎng)度為1m，每向下挖進(jìn)一段距離后，由人工抬到孔口入孔。由混凝土管自重或外力作用，將混凝土管向下沉進(jìn)，直到達(dá)到設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高。
護(hù)壁施工的注意事項(xiàng)：
①護(hù)壁厚度、拉結(jié)鋼筋或配筋、砼強(qiáng)度等級(jí)要符合設(shè)計(jì)要求。
②樁孔開(kāi)樁后盡快下護(hù)壁砼管。
③施工中隨時(shí)注意孔壁情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，防止事故發(fā)生。如果發(fā)現(xiàn)護(hù)壁有漏水現(xiàn)象要及時(shí)加以堵塞或?qū)Я鳎乐箍淄馑ㄟ^(guò)護(hù)壁流入樁孔內(nèi)。
④同一水平面上的孔圈兩正交直徑的徑差不大于50mm。
⑤嚴(yán)格控制樁徑尺寸和樁的垂直度，開(kāi)挖時(shí)隨時(shí)檢查，出現(xiàn)偏差及時(shí)糾正，保證樁位準(zhǔn)確。
3.2.4成孔驗(yàn)收
挖孔至設(shè)計(jì)深度時(shí)，孔底不應(yīng)有積水，終孔后及時(shí)清理好護(hù)壁上的淤泥和孔底殘碴，做到平整，無(wú)松碴、淤泥、沉淀物及無(wú)擾動(dòng)過(guò)的軟土，并對(duì)成樁孔徑、樁底標(biāo)高、樁身厚度、樁位中線、井壁垂直、虛土厚度進(jìn)行全面測(cè)定，做好施工記錄，辦理隱蔽驗(yàn)收手續(xù)。如地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符，應(yīng)會(huì)同監(jiān)理、設(shè)計(jì)研究處理。以上各項(xiàng)自檢合格后報(bào)監(jiān)理工程師檢查，監(jiān)理工程師檢查合格后可進(jìn)行鋼筋籠吊裝。
3.2.5鋼筋籠制作與安裝
根據(jù)施工設(shè)計(jì)，P771墩挖孔樁鋼筋籠總長(zhǎng)度為17.9m，總重量為1.91t。在鋼筋籠制作時(shí)，主筋不設(shè)彎鉤，為防止阻礙導(dǎo)管工作，鋼筋頭不向內(nèi)圈彎曲，主筋的搭、焊接相互錯(cuò)開(kāi)。鋼筋籠均采用在孔內(nèi)綁扎，鋼筋外圈設(shè)置足夠數(shù)量的保護(hù)層墊塊，以使鋼筋籠居中，為保證吊裝時(shí)鋼筋籠不變形，主筋與箍筋點(diǎn)焊，并且采用千斤繩將鋼筋籠吊裝入孔，在孔內(nèi)接長(zhǎng)鋼筋籠。
鋼筋接頭車(chē)間內(nèi)采用雙面搭接焊，現(xiàn)場(chǎng)上下節(jié)鋼筋籠對(duì)接時(shí)采用單面搭接焊或直螺紋，同一斷面接頭數(shù)量不超過(guò)鋼筋總數(shù)的1/2，且相鄰接頭之間必須錯(cuò)開(kāi)87.5cm以上。鋼筋籠每隔2m沿4個(gè)方向均勻設(shè)定位鋼筋，以保證整個(gè)鋼筋骨架與孔壁間的砼保護(hù)層厚度。
鋼筋籠制作、就位的注意事項(xiàng)：
①直徑嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求制作，外徑比設(shè)計(jì)孔徑小140mm。
②主筋凈保護(hù)層不小于70mm，允許偏差為±20mm。
③鋼筋籠就位后固定牢固。
3.2.6挖孔樁混凝土灌注
樁身采用C30鋼筋混凝土，鋼筋籠安裝完畢，混凝土由設(shè)于DK114+400處8#攪拌站用混凝土攪拌車(chē)運(yùn)送至灌注點(diǎn)，通過(guò)地泵泵送入孔。
混凝土塌落度控制在16cm～18cm，砼連續(xù)灌注不得中斷，井口用漏斗并連接砼串筒，串通出口離砼面高度不超過(guò)2.0m。為保證砼的密實(shí)度，采用振動(dòng)棒分層振實(shí)，每段灌注高度小于0.5m。振動(dòng)棒操作做到“快插慢拔”，在震搗過(guò)程中將振動(dòng)棒上下略作抽動(dòng)，以便上下震搗均勻。每點(diǎn)震搗時(shí)間為20～30秒。
4、鉆孔樁施工（以P771#墩鉆孔樁施工為例）
4.1鉆孔施工
（1）、施工前將場(chǎng)地平整壓實(shí)后修筑鉆孔平臺(tái)，修筑時(shí)靠路基側(cè)挖路基邊坡土至+3.62m左右，靠外側(cè)標(biāo)高不足+3.6m的分層填土均勻壓實(shí)，以保證鉆孔平臺(tái)承載力滿(mǎn)足施工機(jī)械要求；平臺(tái)頂面設(shè)2%單面坡，內(nèi)高外低，以利排水。
圖4P771鉆孔樁平臺(tái)準(zhǔn)備示意圖
（2）、承臺(tái)需開(kāi)挖施工時(shí)，靠既有路基側(cè)采用人工挖孔樁防護(hù)，人工挖孔樁可以作為樁基施工期間路基穩(wěn)定防護(hù)，更主要的是在承臺(tái)基坑開(kāi)挖時(shí)作為基坑支護(hù)。
（3）、P771墩靠路基側(cè)一排鉆孔樁中心最近距護(hù)欄為3.25m，第2排鉆孔樁中心最近距護(hù)欄為7.2m，因此要求第一排鉆孔樁采用回旋鉆機(jī)成孔，為提高成孔效率，其余樁采用旋挖鉆機(jī)成孔。
⑷、鉆孔樁護(hù)筒埋設(shè)深度要求不小于3米，以保證護(hù)筒底口低于列車(chē)振動(dòng)明顯影響深度，鉆孔作業(yè)施工順序?yàn)橛煽拷F路側(cè)向遠(yuǎn)離鐵路側(cè)進(jìn)行，各樁鉆孔順序如下圖所示。
圖5P771鉆孔樁位置及順序圖
⑸、由于P771墩位于津山鐵路跨基半坡上，鉆孔平臺(tái)待挖孔防護(hù)樁施工完成后，采取半挖半填，鉆孔平臺(tái)與進(jìn)場(chǎng)便道緩坡順接，并設(shè)置向鐵路外側(cè)的橫向排水坡。
⑹、根據(jù)回循鉆機(jī)側(cè)向傾覆的概率最大特點(diǎn)，最內(nèi)側(cè)一排鉆孔樁采用循環(huán)鉆機(jī)成孔時(shí)，采用在外側(cè)設(shè)地錨在鉆機(jī)上設(shè)置向外側(cè)拉防內(nèi)傾覆鋼絲繩。
4.2鋼筋籠吊裝
⑴、P771墩每樁鋼筋籠總長(zhǎng)為21.25m，總重為4.9t，鋼筋籠采用在鋼筋車(chē)間集中分節(jié)制作，最內(nèi)側(cè)一排鉆孔樁鋼筋籠分3節(jié)制作，其余鉆孔樁鋼筋籠分2節(jié)制作，從底節(jié)往上分節(jié)長(zhǎng)度分別為：8.1m+7.6m+7.6m、12.0m+10.25m。
⑵、鋼筋籠運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，采用25t汽車(chē)吊分節(jié)吊裝入孔，25t汽車(chē)吊站位采用側(cè)平行鐵路路基方向。
⑶、孔口接長(zhǎng)鋼筋籠時(shí)，要求至少安排3臺(tái)電焊機(jī)焊接，以縮短孔口接頭時(shí)間。
4.3混凝土灌注
⑴、混凝土由設(shè)于DK114+400m處的8#混凝土拌和站集中生產(chǎn)、混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸，并采用垂直導(dǎo)管法水下灌注，一次連續(xù)完成。
⑵、最內(nèi)側(cè)一排鉆孔樁灌注混凝土采用灌注架下、拆導(dǎo)管，不使用吊機(jī)，鉆孔平臺(tái)面到路肩高差為4.6m，混凝土灌注架高度為6.0m，灌注架安裝要求穩(wěn)固并通過(guò)地錨設(shè)置拉向外側(cè)的纜風(fēng)鋼絲繩。
圖7混凝土灌注架施工及防護(hù)示意圖
⑶、導(dǎo)管單節(jié)長(zhǎng)度為2.6m，要求拆除導(dǎo)管時(shí)每次分節(jié)拆除1節(jié)，不允許一次拆除2節(jié)和2節(jié)以上，拆除導(dǎo)管套箍前先用纜風(fēng)繩拴住要拆除的導(dǎo)管節(jié)，防止脫開(kāi)后晃動(dòng)。
⑷、夾心地帶內(nèi)鉆孔樁、承臺(tái)混凝土施工，若攪拌車(chē)不能進(jìn)到孔口或現(xiàn)場(chǎng)，則采用混凝土地泵泵送。
5、承臺(tái)施工
5.1基坑開(kāi)挖
P771～P779墩均采用臺(tái)階式承臺(tái)，P771～P776靠路基側(cè)采用挖孔樁支護(hù)，承臺(tái)基坑采用挖掘機(jī)開(kāi)挖，施工順序?yàn)閺目拷F路側(cè)向遠(yuǎn)離鐵路側(cè)開(kāi)挖。P771、P772墩因靠路基側(cè)防護(hù)樁高出鉆孔平臺(tái)4米以上，因此防護(hù)樁可有效防止挖掘機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)誤操作侵限或撞到護(hù)欄，盡管如此，在開(kāi)挖施工時(shí)仍要設(shè)置機(jī)械防護(hù)人員并向挖掘機(jī)操作手作相關(guān)安全交底，務(wù)必高度重視、集中精神、認(rèn)真操作。
開(kāi)挖時(shí)先利用挖掘機(jī)開(kāi)挖至地面以下1.0m，觀察路基及挖孔支護(hù)樁（或鋼板樁）穩(wěn)定情況，確認(rèn)沒(méi)有影響路基安全后，繼續(xù)開(kāi)挖并每隔1h或每開(kāi)挖1米進(jìn)行一次路基沉降觀察，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。為防止樁間泥土掉落，若需要時(shí)基坑開(kāi)挖時(shí)用噴射混凝土進(jìn)行防護(hù)。
5.2承臺(tái)施工
鋼筋采用在鋼筋車(chē)間下料成形，汽車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)利用汽車(chē)吊機(jī)配合綁扎。靠路基側(cè)利用挖孔樁樁身作為承臺(tái)模型，其余三面采用定型鋼模板，上下設(shè)置短拉桿與主筋焊接，外側(cè)采用方木支撐。使用前在模板與混凝土的接觸面上涂刷隔離劑，模板底口用水泥砂漿找平，模板底部外側(cè)用水泥砂漿封口。
混凝土采用混凝土攪拌車(chē)運(yùn)輸，泵送入模，插入式振動(dòng)棒振搗，承臺(tái)混凝土一次澆筑完成。大體積混凝土澆筑承臺(tái)內(nèi)埋設(shè)冷卻管，利用循環(huán)水冷卻。
5.3基坑回填
承臺(tái)施工完成先拆除模板，再回填基坑，回填采用粘土分層填筑，保證密實(shí)度。
5.4施工注意事項(xiàng)
⑴、承臺(tái)基坑開(kāi)挖前在既有線側(cè)布置用于路基穩(wěn)定觀察的測(cè)量點(diǎn)，并向相關(guān)行車(chē)組織單位匯報(bào)備案，必要時(shí)申請(qǐng)列車(chē)減速慢行，并協(xié)助行車(chē)組織等單位做好列車(chē)減速等措施，保證路基穩(wěn)定、行車(chē)安全。
⑵、在基坑頂四周設(shè)置排水溝，防止雨水匯流入基坑內(nèi)。
⑶、基坑開(kāi)挖先采用人工四周開(kāi)挖探測(cè)溝，確認(rèn)沒(méi)有電纜和管線后再采用機(jī)械開(kāi)挖，開(kāi)挖控制在測(cè)量放線范圍內(nèi)進(jìn)行。開(kāi)挖、排水過(guò)程中須派專(zhuān)人全程監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)電纜、不明埋設(shè)物等地下設(shè)施，或土壁不穩(wěn)定，果斷采取相應(yīng)防護(hù)措施，重大問(wèn)題及時(shí)上報(bào)處理。
⑷、承臺(tái)模板和鋼筋起吊時(shí)安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)，施工作業(yè)不得侵入鐵路限界。
6、結(jié)論
臨近既有線施工受鐵路運(yùn)營(yíng)安全的制約，施工方案、工藝工法和施工機(jī)械設(shè)備選擇均以保證營(yíng)業(yè)線安全為基本前提。經(jīng)路基、鋼軌沉降觀測(cè)驗(yàn)證，隨后的鉆孔樁施工、基坑開(kāi)挖及承臺(tái)澆筑施工對(duì)路基穩(wěn)定均未造成影響，基礎(chǔ)施工挖孔防護(hù)樁的設(shè)計(jì)運(yùn)用取得了良好的效果，該施工方法也為今后類(lèi)似環(huán)境下的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。
