桑發(fā)偉 上海鐵路局上海金山鐵路有限責(zé)任公司

1 引 言

隨著城市的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，車輛不斷增加，道路交通網(wǎng)絡(luò)不斷加強(qiáng)，公路和鐵路相交的道口也逐漸增加，鐵路道口不僅容易造成交通擁堵，也存在安全隱患，因此平改立改造應(yīng)受到廣泛重視。但平改立施工過程中臨近既有線開挖基坑往往引起基坑周圍土體的變形位移，對(duì)臨近建筑和鐵路運(yùn)輸安全造成不同程度的影響和損害。為了確保臨近線路和建筑以及鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?，必須清楚認(rèn)識(shí)沉降原理，并采取針對(duì)性的措施，嚴(yán)格控制周圍土體的變形。

2 工程概況

金山鐵路改建工程--亭衛(wèi)南路中橋位于金山鐵路支線擬建的金山站附近，與金山鐵路支線相交于鐵路里程K33+563.25。本次施工范圍：四孔下穿鐵路分離式框架橋、鐵路兩側(cè)共15節(jié)U形槽、路面、排水系統(tǒng)等?？蚣軜蛑行木€與金山鐵路法線交角為12°，鐵路為單線。頂進(jìn)就位后框架頂距軌頂0.95 m。

新建立交橋規(guī)模為（4+8.5+8.5+4）m的分離式框架橋，框架長(zhǎng)12.78 m。中間兩孔框架為8.5 m機(jī)動(dòng)車行道，框架凈高5.1 m，頂板厚0.5 m，底板厚0.7 m，側(cè)墻厚0.65 m；兩邊孔4.0 m框架為非機(jī)動(dòng)車道，框架凈高5.2 m，凈寬4 m，頂板厚0.4 m，底板厚0.7 m，側(cè)墻厚0.4 m。

3 工程地質(zhì)條件

3.1 地基土構(gòu)成與特征

根據(jù)地質(zhì)勘察資料，按地基土的巖性特征，成因時(shí)代、埋藏分布規(guī)律及物理力學(xué)性質(zhì)等，現(xiàn)場(chǎng)址內(nèi)39 m深度范圍內(nèi)的土層劃分為9個(gè)工程地質(zhì)層組，各土層自上而下描述如下：

（1）填土層。

（2）粉質(zhì)黏土層:承載力為90 kPa。

（3）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層:承載力為50 kPa。

（4）淤泥質(zhì)粘土層:承載力為55 kPa。

（5）粉土層：承載力為80 kPa。

（6）粉質(zhì)粘土層:承載力為50 kPa。

（7）粉質(zhì)粘土層:承載力為150 kPa。

（8）粉土層：承載力為150 kPa。

（9）粉砂層：承載力為180 kPa。

框架底面標(biāo)高為-1.37 m，位置處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，承載力為（40～50）kPa。

3.2 地下水

場(chǎng)址淺部地下水以孔隙潛水為主，主要受大氣降水及地表徑流補(bǔ)給，地下水位隨氣候、季節(jié)及環(huán)境影響變化明顯，場(chǎng)址地下水對(duì)混凝土無腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋弱腐蝕性。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境

亭衛(wèi)南路為主要交通干道，在道路（下立交）的兩側(cè)為綠化、苗林區(qū)和魚塘，在道路的兩側(cè)有大量電桿，和地下管線。亭衛(wèi)南路周邊還有許多大型建材商場(chǎng)和廠區(qū)，所以，在施工階段必須考慮人與車輛的正常通行，在工程地點(diǎn)旁邊布設(shè)臨時(shí)道口和非機(jī)動(dòng)車交通道路，在周邊出入路口開辟交通輔道，給工程施工帶來許多困難和不便。

4 施工方案和流程

4.1 施工方案

框架橋采用頂進(jìn)法施工工藝，框架頂進(jìn)施工架設(shè)D24、D16便梁對(duì)鐵路線路進(jìn)行防護(hù)，D24便梁的每個(gè)支墩均采用21 m長(zhǎng)高壓旋噴樁加固。線路下框架的基底采用Ф60 cm旋噴樁進(jìn)行土體加固，以提高坑底承載力，樁長(zhǎng)20 m。

工作坑開挖深度5.97 m，距離既有線線路10 m范圍兩側(cè)采用Ф100 cm鉆孔灌注樁進(jìn)行圍護(hù)，有效樁長(zhǎng)15 m，并設(shè)Ф60 cm攪拌樁止水帷幕，有效樁長(zhǎng)13 m，基坑圍護(hù)體系設(shè)置一道Φ609鋼支撐；基坑在不影響既有線的部位，坑邊卸載1.89 m，卸載后，基坑深度3.00 m≤h≤4.50 m部位，基坑圍護(hù)采用Ⅲ型拉森樁（L=12 m）+［32a槽鋼板樁（L=9 m）］；基坑深度2.00 m≤h＜3.00 m部位，圍護(hù)采用Ⅲ型拉森樁，拉森樁長(zhǎng)度L=9 m；基坑深度h＜2.00 m的按1：1放坡處理。

4.2 施工流程

（1）首先實(shí)施基坑迎面坡靠近線路側(cè)圍護(hù)樁，之后開始實(shí)施基坑另外三側(cè)圍護(hù)樁，封閉基坑，同時(shí)進(jìn)行部分U型槽下抗拔樁施工。

（2）待基坑圍護(hù)樁作業(yè)部分完畢騰出基坑內(nèi)樁基施工作業(yè)面后，開始進(jìn)行基坑范圍內(nèi)地基加固樁基作業(yè)，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行U型槽下抗拔樁施工。

（3）基坑樁基加固施工在U型槽底7#、8#塊的攪拌樁地基加固完成后，開始進(jìn)行3個(gè)條形支墩施工。首先架設(shè)2孔D16便梁，制作1、2號(hào)便梁支墩，支墩養(yǎng)護(hù)的同時(shí)，架設(shè)1孔D16便梁制作3號(hào)便梁支墩。此道工序必須申請(qǐng)線路慢行和線路封鎖。

（4）待基坑內(nèi)樁基養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后開始開挖基坑，基坑開挖分層分部進(jìn)行，同時(shí)嚴(yán)格觀測(cè)基坑圍護(hù)樁樁頂位移變化。

（5）架設(shè)1孔D24便梁于1、2號(hào)支墩，開挖A、B箱位置通道，通道預(yù)挖深度為便梁底下3.5 m，進(jìn)行線路下A、B箱位置地基加固樁作業(yè)。

（6）基坑開挖到位后，制作滑板及后靠背，特別注意地錨梁及后靠背施工質(zhì)量。

（7）在滑板上制作箱涵，四個(gè)框架按上海至金山方向依次編號(hào)為：A、B、C、D。按頂進(jìn)順序先后制作箱涵：B-A-C-D。B箱涵制作達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后頂進(jìn)，恢復(fù)線路，移便梁（見圖1）。

圖1 亭衛(wèi)南路箱涵頂進(jìn)工況圖

（8）架設(shè)1孔D16于B箱頂及外側(cè)簡(jiǎn)易支墩上，同時(shí)架設(shè)1孔D24便梁于B箱頂及3號(hào)支墩上，開挖C、D箱頂進(jìn)通道，預(yù)挖深度為便梁底下3.5 m，同時(shí)進(jìn)行C、D箱底地基加固，之后先后頂進(jìn)A、C箱，恢復(fù)線路，移便梁（C箱位置待D24便梁到位后先鑿出2號(hào)支墩）。

（9）架設(shè)1孔D24便梁于C箱頂及外側(cè)簡(jiǎn)易支墩，之后頂進(jìn)D箱，恢復(fù)線路，拆除便梁，完成所有鐵路箱涵頂進(jìn)。

（10）在箱涵頂進(jìn)過程中完成所有U形槽下樁基作業(yè)，完成鐵路箱涵后集中力量進(jìn)行U形槽、道路及各附屬施工作業(yè)。

5 安全防護(hù)措施

5.1 基坑開挖及支撐

由于基坑開挖過程中每次開挖的長(zhǎng)度和無支撐暴露的時(shí)間對(duì)既有線路形變影響很大，所以開挖過程中應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）因地適宜選用支撐結(jié)構(gòu)，本工程采用剛格構(gòu)柱作為鋼支撐，剛格構(gòu)柱支撐有便于安裝和拆除，材料的消耗量小，可以及時(shí)施加預(yù)應(yīng)力以減少無支撐暴露時(shí)間，合理地控制軟土基坑變形，有利于縮短工期 ，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造處理相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)場(chǎng)情況與施工的可操作性。深大基坑設(shè)計(jì)和施工中，必須對(duì)支撐系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)，特別是多支撐交匯的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造細(xì)節(jié)，做深入分析和謹(jǐn)慎處理，嚴(yán)防"一點(diǎn)失穩(wěn)、全盤皆垮"的災(zāi)害性事故。

（2）由于工作坑較深，為了確?；影踩?，基坑開挖與支護(hù)必須分層、對(duì)稱、平衡、限時(shí)的施工，嚴(yán)格控制分層開挖層數(shù)和每層開挖厚度，以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的橫向位移和地面沉降?；娱_挖過程中嚴(yán)禁超挖，分層開挖的每一層開挖面標(biāo)高不得低于該層支撐的底面或設(shè)計(jì)基坑底標(biāo)高。

（3）為確?；蛹凹扔芯€的安全，基坑開挖必須按框架涵頂進(jìn)的順序依次進(jìn)行分塊開挖?；油谕磷鳂I(yè)時(shí)，挖土留坡宜控制在不小于1:2.5，防止土體滑坡。

（4）基坑施工時(shí)，控制路基和支墩的位移和沉降應(yīng)作為工作的重點(diǎn)，土方開始開挖到整個(gè)工程結(jié)束，要密切注意既有線和圍護(hù)的變化情況，達(dá)到報(bào)警值必須立即報(bào)警并按程序嚴(yán)格執(zhí)行。

（5）準(zhǔn)備充分的應(yīng)急物資，發(fā)現(xiàn)基坑存在安全隱患必須立即采取針對(duì)性措施。

5.2 降水

深基坑降地下水的作用有：

（1）保持開挖面的干燥，便于開挖施工。

（2）增加基坑穩(wěn)定性。

（3）善基坑土體的特性，增加土體強(qiáng)度。

（4）防止坑底的隆起和破壞。

井點(diǎn)降水有以下注意事項(xiàng)：

（1）應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、場(chǎng)地的施工條件、周圍環(huán)境條件、機(jī)具及材料供應(yīng)條件等，合理地選用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、深井井點(diǎn)、真空深井井點(diǎn)等井點(diǎn)類型，以及井點(diǎn)構(gòu)造措施，本工程下立交基坑采用輕型井點(diǎn)降水施工。

（2）井點(diǎn)降水施工必須在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成后立即施工，施工時(shí)間原則按基坑施工的時(shí)間節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行施工。

（3）井點(diǎn)施工必須控制好井點(diǎn)的深度，降水水位控制在坑底下0.5 m處，為確保降水的有效深度和水位，局部基坑較深的部位必須采取先開槽后埋管施工工藝。

（4）為防止堵管，井點(diǎn)施工完成后必須立即進(jìn)行降水作業(yè)。

（5）應(yīng)指定專人負(fù)責(zé)抽水、觀測(cè)，并詳細(xì)記錄水位、水量變化情況，對(duì)成井口徑、井深、井管配置、砂料填筑、洗井試抽、出水量等關(guān)鍵工序做好詳細(xì)的紀(jì)錄，每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行檢查和確認(rèn)，必須確保降水充分后進(jìn)行基坑開挖。井點(diǎn)降水時(shí)間不少于14天。

（6）基坑降水根據(jù)基坑施工的工況采取分階段逐步降水措施，確保既有線的安全。

5.3 基坑邊坡防護(hù)

本工程在主體施工過程中會(huì)遇到雨季，為防止雨水沖刷基坑內(nèi)預(yù)留邊坡，避免造成坍方隱患，邊坡采用噴漿護(hù)壁工藝，具體做法如下：

基坑按要求進(jìn)行邊坡留設(shè)，機(jī)械挖土?xí)r邊坡必須預(yù)留20 cm由人工進(jìn)行修坡，為確保邊坡的質(zhì)量和邊坡的穩(wěn)定，在邊坡上按50 cm×50 cm間距均勻布插小竹樁，小竹樁長(zhǎng)度40 cm，鋼筋網(wǎng)固定在竹樁上后噴射混凝土，混凝土護(hù)壁厚度控制在5 cm左右。

5.4 高壓旋噴樁施工

由于上海地區(qū)土質(zhì)松軟、含水量高、流變性強(qiáng)，對(duì)于較深的基坑，若不采取措施則開挖變形將較大。平改立基坑施工臨近既有線，對(duì)變形控制要求非常高，因此鐵路線下的框架位置基礎(chǔ)采用Φ60 cm的高壓旋噴樁加固，有效樁長(zhǎng)21 m。每孔框架橋位置的旋噴樁施工在該孔框架頂進(jìn)前進(jìn)行。

高壓旋噴樁施工安全防護(hù)措施有以下幾點(diǎn)：

（1）施工時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)既有線路基的監(jiān)測(cè)，根據(jù)變形變化率控制成樁速度。

（2）高壓旋噴樁施工時(shí)控制注漿壓力，注漿壓力必須根據(jù)路基的變形情況和深度情況進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，以減小對(duì)既有線的影響。

（3）施工期間嚴(yán)格按2 h一次的要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，施工結(jié)束后繼續(xù)觀測(cè)3天，每天2次，直至路基變形穩(wěn)定。

（4）鐵路線下的框架地基加固和便梁支墩施工需申請(qǐng)線路慢行45 km/h。

（5）對(duì)泥漿的沉淀和排放應(yīng)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)和處理，確保施工過程中場(chǎng)地的清潔和不污染環(huán)境。

5.5 既有線封鎖施工安全措施

5.5.1 施工封鎖過程中的安全控制

施工封鎖中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，并按施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間安排有序進(jìn)行，一旦發(fā)現(xiàn)工作滯后應(yīng)立即采取有效措施。如果無法在批準(zhǔn)的時(shí)間內(nèi)完成，施工負(fù)責(zé)人必須提前通知駐站聯(lián)絡(luò)員向車站申請(qǐng)延長(zhǎng)封鎖時(shí)間。施工封鎖嚴(yán)禁超范圍作業(yè)。

5.5.2 施工封鎖完成后的安全控制

施工完成后，施工負(fù)責(zé)人進(jìn)行全面檢查，經(jīng)設(shè)備管理單位確認(rèn)，并辦理開通手續(xù)后方能恢復(fù)設(shè)備使用。

施工完成后，必須達(dá)到放行列車條件并經(jīng)設(shè)備管理單位確認(rèn)后，方可申請(qǐng)開通線路。封鎖施工開通后，各工區(qū)和設(shè)備管理單位要加強(qiáng)檢查和整修，設(shè)備管理單位要嚴(yán)格把關(guān)，開通后列車運(yùn)行速度必須按速度階梯逐步提高。對(duì)不能預(yù)先壓道的地段及通行正式列車的過渡工程，經(jīng)靜態(tài)檢驗(yàn)合格可不壓道先開通，但開通后第一趟列車不準(zhǔn)為旅客列車。

6 結(jié)束語

在上海軟土地區(qū)，地層基本為飽和含水流塑或軟塑粘土層，抗剪強(qiáng)度低，含水量高，具有較大的流變性，這種軟弱流變的地質(zhì)條件決定了上海地區(qū)的基坑工程中環(huán)境保護(hù)問題更為突出。在上海曾出現(xiàn)一些深基坑周圍地層移動(dòng)引起附近建筑和設(shè)施破壞的工程事故，造成了嚴(yán)重的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此深基坑施工過程中的安全控制應(yīng)貫穿于施工的全過程。

[1]劉建航.侯學(xué)淵主編.基坑工程手冊(cè).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1997.

[2]劉建航.上海地鐵1號(hào)線地下工程技術(shù)總結(jié).上海市地鐵總公司.1995.