拉森钢板桩在临近营业线基坑支护应用

摘要：本文结合漳河特大桥283#墩临近芜铜铁路基坑支护实例，详细介绍拉森钢板桩在淤泥质地质支护设计与施工技术。

关键词：基坑支护；拉森钢板桩；施工技术

Pick to: this paper constructing zhanghe 283 # pier near historical copper railway bridge foundation pit bracing as an example, detailed larsen steel sheet pile in silt mass geological supporting design and construction technology.

Key words: foundation pit supporting; Larsen steel sheet pile; The construction technology

中图分类号：TV551.4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1 工程概况

漳河特大桥283#墩承台设计为两层基础，第一层基础尺寸为14.3m(宽)×10.4m（长）×3m（高），第二层基础尺寸为8.8m(宽)×5.6m（长）×1m（高）。承台底设计为12根φ1.5m钻孔灌注桩。桥梁与芜铜铁路交角21.33°，相交处在芜铜铁路八里湾与峨桥区间，交点处芜铜铁路轨顶标高9.22m。承台边缘与芜铜铁路中心线最近距离为5.41m。承台位于乡村道路处，承台设计底标高为0.929m，原地面标高为6.5m，开挖设计深度为5.57m。承台边缘已侵入芜铜铁路路基路肩1.07m，铁路路肩标高为8.533m。

芜铜铁路为七十年代建成的有碴单线铁路，采用内燃机牵引，每日通行客货运列车50多列。施工区域内芜铜铁路路堤采用改良土填筑，填筑高度2m左右，路肩部分采用30cm厚浆砌片石防护。

2地质及水文条件

桥址位于河流一级阶地（Ⅰb），阶地地形较平坦开阔，经勘察查明283#墩承台地质情况见表1。

表1各层地质参数明细表

地下水为第四系孔隙水、基岩裂隙水。地下水水位受季节及气候条件的影响较大，主要为大气降水及地表水的补给。水位随季节影响而变化,勘察期间测得地下水稳定水位埋深0～6.60m。

3施工方案选定

临近营业线施工必须先确保营业线运营安全为前提，有效地组织施工生产。针对现场实际情况初步提出了三种基坑支护方案，分别是：钢梁架空营业线后拉森钢板桩支护方案，钻孔灌注桩与高压旋喷桩相结合支护方案，拉森钢板桩支护方案。

钢梁架空营业线后拉森钢板桩支护方案是先进行钢梁基础后架设钢梁把基坑支护安全与运营安全分离成两个单位体，在先确保营业线运营安全后才进行基坑开挖，减少了基坑开挖施工对营业线运营安全影响。但采用此方案投入大、工期长，钢梁施工对营业线安全防护要求高，而且承台边缘已侵入营业线路肩，可操作空间少。

钻孔灌注桩与高压旋喷桩相结合支护方案是先在基坑四周设计钻孔灌注桩防护后再加高压旋喷桩进行钻孔灌注桩间防渗施工。此方案对运营影响较少，能有效对基坑进行安全防护。但由于基坑四周进行桩基防护，需要桩基数量多，投入巨大、工期最长，在有限的操作空间里进行防护桩基施工，对营业线运营影响较大，实际可操性差。

拉森钢板桩支护相对前两种方案具有施工速度快、水密性好、占地空间小、投入小、操作可塑性强等优点，但拉森钢板桩支护对强度较高的地层无法正常插打防护。为防止营业线路堤地基采用片石挤淤或其他结构进行地基处理影响钢板桩施工，先对现场进行了地质钻探勘查，勘查表明营业线地基强度适合钢板桩施工。

综合安全性、工期性、经济效益等指标分析，283#承台基坑采用拉森钢板桩支护。

4钢板桩支护设计方案

283＃墩基坑拉森Ⅵ钢板桩支护采用三道支撑，第一道支撑位于标高7m处，围檩采用2I32a工字钢，支撑采用φ610×10钢管支撑；第二道支撑位于标高5.5m，支撑采用φ610×10钢管支撑。第三道支撑位于标高4.5m，支撑采用φ610×10钢管支撑。

采用I30b工字钢先加固路基，具体布置如下：在营业线路肩边缘，平行营业线方向插打I30b工字钢。I30b工字钢插打范围：以承台边缘距营业线最近点为中心，新建铁路左侧4.5m，新建铁路右侧7.5m。I30b工字钢长9m，间距30cm。工字钢顶标高为8.8m，底标高-0.2m。

先采用I30b工字钢加固路基，工字钢对土体起到加筋的作用，使软弱土体的强度得到了一定的提高。计算截面选用基坑最不利一侧（靠近营业线路基侧），既有铁路道砟层和列车荷载采用均布超载形式，道砟层超载值为15.6 kN/m，作用宽度5.8m，列车超载值为61 kN/m，作用宽度3.3m。

采用理正深基坑软件进行计算，计算结果如下：

①整体稳定安全系数 Ks = 1.927

②抗倾覆安全系数:Ks = 1.352 >= 1.20, 满足规范要求。

③抗隆起验算 Ks = 2.796 >= 1.1, 满足规范要求。

④抗管涌验算K = 3.938 >= 1.5, 满足规范要求。

拉森钢板桩支护结构型式见下图1、图2。

图1拉森钢板桩支护平面图

图2拉森钢板桩支护立面图

5基础施工工艺

基坑支护施工工艺流程：临时围栏防护设置沉降观测点拉森钢板桩加固桩基施工承台施工及基坑回填拉森钢板桩拔除

5.1临时围栏防护

为防止人员和施工机械进入既有铁路范围内，在营业线路肩处搭设临时围栏防护网进行防护。基座采用60cm*60cmC15砼基础，预留立柱孔。立柱采用铝镁合金，间距3m。围栏防护网高1.8m，每侧围栏长30m，防护网采用Q235低碳冷拔钢丝，网孔50mm*200mm长方孔。

5.2设置沉降观测点

①观测桩的设置：在营业线路基边坡顶(路肩底)埋设观测桩，埋入深度0.5m，间距5m，形成固定观测点，用于观测施工过程中营业线路基水平位移和轨面标高变化情况。在施工段范围内沿线路两侧布置，每侧布置3个观测桩。

②观测频次：施工期间观测频次每24小时2次，施工地段或有异常时观测频次提高到1小时1次；布桩后观测频次1天不小于2次，观测时间不少于3天，如未有沉降变化后，每三天采集一次数据，直到钻孔桩施工完成。在基坑成型的初期、雨后、抽排水量较大的基坑应加大观测的频次，密切监控路基变形。

③观测控制标准：路基水平变化量大于2mm/d或累计水平变化大于10mm时必须停止施工，与监理和设备管理单位（工务段）共同分析原因，制定补强措施。

④成立专业的沉降观测小组，配合工务段实施观测。采用水准仪观测，按国家《客运专线铁路无砟轨道测量技术暂行规定》二等水准测量的技术要求施测。单路线往返观测，每次观测均形成闭合检验条件。

⑤做好每个点的观测记录，反映出观测序次、观测时间、相隔时间、观测标高（位移）、本次变化量、累计变化量、变化速率等基本要素，用以进行现场施工控制。观测发现超出控制标准值时，立即通知施工负责人进行现场处理。

5.3拉森Ⅵ钢板桩防护

插拔钢板桩施工至少提前三天通知工务段，在工务段现场监督进行。插拔钢板桩在天窗点内施工，设驻站联络员及防护员，驻站联络员与工地防护员至少3-5分钟联系一次，保持通讯畅通。列车通过前停止施工。

钢板桩（工字钢）采用屏风式打入法，震动拔桩机拔除。严格控制插打或拔除速度，每次拔桩不超过2根，拔除后钢板桩所留缝隙采用灌砂立即进行回填。如果发现轨面发生变化，立即停止插打或拔桩。283＃墩基坑临近营业线一侧的整排钢板桩及其两端转角后1m内的钢板桩不允许拔除，加固地基用的工字钢不允许拔除。

施工顺序：定位放线挖沟槽安装导梁施打钢板桩拆除导梁清理锚杆处标高的土方桩基施工基坑开挖承台施工基坑回填拔除钢板桩桩眼灌砂处理。

桩基施工前先进行插打钢板桩（工字钢）防护。283＃墩承台第一层基础施工完成后进行采用AB料分层夯实回填，拆除底层支撑及围囹后进行第二层基础施工。

6施工要点

（1）跨营业线施工方案必须经过铁路部门审批，并与铁路有关管理部门签订安全协议，在管理部门监督下进行施工。

（2）施工前与铁路设备管理单位取得联系，核查并确定铁路附属设施三改方案。在地下设施附近进行基础施工时，对隐蔽设施采用避让，设置明显防护标志并设专人现场监护后，方可进行作业。

（3）建立健全安全组织机构和安全保证体系，与参建单位及铁路管理单位建立安全联控联系机制，按营业线施工操作规程作好施工工点防护。

（4）建立健全营业线施工应急预案。成立营业线应急预案组织机构，责权明确，统一指挥。

（5）施工前必须对施工作业人员进行营业线施工安全教育培训，考核合格后上岗。列车到达施工地点前10min，必须停止影响列车运行的施工，而且人员、设备等应撤至距外侧钢轨2m以外，施工机械、物料堆码必须放置牢固。

（6）施工机械所在工地必须设置应急处理明示牌，清晰注明机械类别、危险源、安全责任人、应急处理措施、简明应急程序和应急电话等信息。机械设备采取“一机一人一牌”制防护，保障施工时营业线的安全。

（7）在施工范围设置限界栏杆，所有施工作业人员进行封闭式施工。

（8）钢板桩插拔施工在列车天窗点内完成。承台基坑施工在申请营业线列车慢行条件下进行，其中货车限速45Km/h，客车限速60Km/h。

（9）对于已破坏营业线路基边坡按设计要求进行加固处理。

（10）由于施工将对原有排水系统造成了一定破坏，施工前必须对影响区域排水系统进行调查，并做好施工中此区域的排水疏导工作。

7结束语

拉森钢板桩进行基坑支护施工，对周围环境影响较小。钢板桩施工简便，工序简单，质量容易控制，节能环保效果明显。当基坑发生较大变形时可通过增加内支撑方法控制，控制效果明显，经济合理。

本文结合具体的工程实例，分析拉森钢板桩在临近营业线基坑支护的合理应用，在承台侵入营业线路基部分无法满足支护稳定性要求时，增加一道工字钢加筋防护，使土体得到有效加强从而满足要求。本工程拉森钢板桩基坑支护为类似工程的施工提供了参考经验。

参考文献

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[2] 铁建设[2010]241号，高速铁路桥涵工程施工技术指南

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[4] 铁路营业线施工安全知识，中国铁道出版社，2010

[5] JGJ120-2012,建筑基坑支护技术规程

[6] GB50007-2011,建筑地基基础设计规范