下坞蓟运河特大桥跨既有铁路连续梁561号墩基础施工方案比选.pdf

42 桥梁 检测 与加 固 2011 年第 1 期 下坞蓟运河特大桥跨既有铁路连续梁 561 号墩基础施工方案 比选 熊荣辉 中铁大桥局集 团第二工程有限公司 江苏 南京 210015 摘要 以下坞蓟 运河 特大桥跨 既有 津 山铁 路连续 梁 561 号墩的基础施工为例 根据跨越既有铁路线的桥梁基础 施工要求和特点 合理规划 布置基础施工场地 选择合适的 机械设备 优化基坑支护 和开挖方案 既做 到有效 保证铁 路 路基 和行 车安全 满足安 全 环保 的要求 同时又确保桥梁 基 础的施工质量 和工 期 下坞蓟运 河特大 桥 561 号 墩基础 施 工采用型钢栈桥平 台结合钢板桩 围堰支护的施工方案 取 得 了 良好 的社会效益 和经济效益 关键 词 钻孔 灌注桩 基础 方案 比选 施 工技术 1 工程概 况 1 1 工程 总体简 介 下坞蓟运河特大桥是一座一联 3 跨连续梁桥 跨越既有津山铁路上下行线 跨径 布置为 60 85 m 100 m I 60 85 m 桥梁 中心线与津山铁路 的夹角 为20 42 津山铁路属国家一级铁路干线 轨顶标高 I 1 990 m 路肩标 高 F 0 85 m 桥位处线路上行 线侧为农 田 下行线侧为唐 山市汉沽管理区排水 系 统的总干渠 总于渠河床底标高一5 67 m 桥梁总 体布置见图 1 lO0 秦皇岛 6O 85 图 l 桥 梁 总 体 布 置 示 意 1 2 561 号墩 工程概 述 561 号墩为跨越津山铁路连续梁的一个主墩 位于津山铁路下行线侧总干渠 中 采用钻孔灌注桩 基础 台阶式八边形承台 双线圆端形实体墩 钻孔 灌注桩共 20 根 桩径 1 5 m 桩长 80 m 桩顶标高 一 7 039 m 承 台 一 步 台和二 步 台 的高度均 为 3 0 m 顶面标高分别为一4 039 m 和一1 039 m 一 步台八边形平面面积为 294 52 m 承 台边线距下行线线路中心线最小距离为6 06 m 承台最大开挖深度为 7 10 而 2 基础 施工方案的拟定和 比选 从场地布置 桩基础施工钻机的选型 承台基坑 支护和开挖等几个方面进行拟定和 比选 并经综合 优化后选定 561 号墩基础施工方案 2 1 场地布 置方 案 561 号墩承台位于总干渠 中 部分嵌入津 山铁 路路基 中 距铁路 防护栏杆仅 0 70 m 由于路基至 总干渠河床高差悬殊 施工场地狭小 津山铁路线为 全国最繁忙的铁路主干线之一 地下管线繁杂 行车 安全压力大 施 工场地受到严重制约 沿线通用 的 8 m 宽泥结碎石施工便道只能修筑至总干渠另一侧 河堤上 原地貌无法满足基础施工需要 施工前必须 规划机械设备和材料进场方式 设计布置施工平 台 2 1 1场地布置方案拟定 经过详细勘察 根据现场实际地形 最初拟定了 3 个场地布置方案 1 方案一 修 复加 固总干渠上的一座弃 旧混 凝土梁桥 该桥距 561 号墩约 60 m 通过弃桥运送 渣土沿铁路路基边坡 回填修筑便道至 561 号墩位 在墩位处填土筑岛形成施工平台 2 方案二 在 总干渠与附近排水支渠之 间埋 设管涵 将总干渠改道绕行 再直接在 561 号墩位附 近填土筑岛形成施工平台 3 方案三 在铁路路基对岸河 堤相应位置浇 筑混凝土桥台 在总干渠 中插打钢管桩 架设型钢栈 桥至 561 号墩位 在栈桥桥头墩位处沿边线插打木 桩支护 码设沙包形成围挡 再在墩位处填土筑岛形 收稿 日期 2011 O3一O9 作者简介 熊荣辉 1985一 男 助理工程师 2007年毕业于华东交通大学桥 梁工程专业 工学学士 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 总第 6 期 下坞蓟运河特大桥跨既有铁路连续梁 561 号墩基础施工方案比选 4 3 成施工平台 2 1 2 场地布置方案 比选 1 方案一 优点 有效地利用了现场原有弃 旧桥梁条件 过河方式对总干渠影响小 保持 了总干 渠原河流过水断面 缺点 路基侧场地狭小 回填量 大 且需将路基上近 200 ITt范围的 10 kV 铁路贯通 线改移 报相关铁路部 门审批手续繁杂 修筑便道条 件苛刻 对既有线影响大 不利既有线运行安全 2 方案二 优 点 场地和便道全部采用填土 方式 施工难度和投入最小 缺点 施工需对总干渠 全断面截流改移 对原地貌影响大 同时改移征地谈 判难度大 对工期影响大 3 方案三 优点 架设钢管桩结合型钢栈桥 有效保证总干渠 的过水断面 同时施工不会对既有 线产生不利影响 缺点 需购置一定数量 的钢材 施 工投入最大 钢管桩插 打精度 不易控制 施工难 度 最高 综上 比较可 以看出 采用方案三最适合 561 号 墩场地布置施工需要 虽然方案 三成本投入最大 但主要用于钢材购买 具有 良好回收利用价值 具有 良好 的经 济性 同时满足 工期 经 济 安全等 施工 要求 2 2 钻子 L桩基础施工方案 墩位处地层 自上而下有淤泥质粘土 粉质粘土 粉土 粉砂 粘土 细砂和中砂 主要为粘质土 桩基 础为钻孔灌注摩擦桩 桩径 1 5 rfi 桩长 80 m 桩 间 距 3 5 4 0 m 2 2 1钻孑 L桩施工方案拟定 根据地质条件 桩径 桩长 和桩 问距 等技 术参 数 以及施工对铁路路 基 的影 响 初步 拟定 了 2 个 方案 1 方案一 钢护筒导 向 旋挖钻机钻进 泥 浆护壁 钢护简采用 10 m m 厚钢板制作 护筒需插 打至河床底以下 1 0 ha 护筒 口确保高 出路基 空隙 水水位 0 5 m 以保证施工时路基稳定 同时减小列 车行驶产生的震动对孔壁 的影响 确定护筒长 7 5 13 3 直径 20 CITI 采用 ZR 220A 一 2 型旋挖钻机 采用 高性能泥浆 2 方案二 钢护筒导向 旋转钻机反循 环钻 进 泥 浆 护壁 护筒 按 照 方案 一 要 求制 作 采 用 G P S250 型反循环旋转钻机 普通 泥浆护壁 配制泥 浆 回流循环箱 2 2 2钻孔桩施工方案 比选 1 方案一 优点 旋挖钻机成孔速度快 污染 小 缺点 钻机 自重大 进场难 孔壁不稳定 特别 是在砂层土中易发生坍孔 需投入高性能泥浆E 施 工成本高 对铁路路基有一定扰动 同时因旋挖钻桅 杆较高 干扰列车司机视线 2 方案二 优点 钻进平稳 成孔速度较快 只采用普通泥浆 即可取得 良好 的泥浆护壁效果l2 缺点 现场需布设泥浆池 占用狭小的施工场地 经过反复研究 比选 为满 足 561 号墩钻孔桩基 础施工成孔速度快 对铁路路基和行车干扰小的要 求 最后确定在方案二基础上进行优 化 选用 G PS 250 型旋转钻机 配备 四翼刮刀和正反循环排渣系 统 滤砂器处理钻渣的施工工艺 同时 为解决施工 场地面积狭小 泥浆池布置 的问题 现场采取接长泥 浆循环泵管 将泥浆池布置在总干渠对岸 2 3 基坑支护和开挖方案 561 号墩基坑开挖深度 超过 7 m 一半嵌入路 基 一半位于河床 开挖范围大 属深基坑施工 且由 于涉及铁路路基稳定和行车安全 基坑施工工期 多 集中于汛期 需要较高的安全储备 2 3 1 基坑支护和开挖方案拟定 基坑的支护和开挖必须首先解决 2 个技术难题 1 基坑开挖后 基坑路基侧和河床侧 因高差 悬殊产生强大侧 向土压力 防止因基坑两侧 向压 力不平衡而导致路基塌方 2 路基孔 隙水 水位与总干渠水位相差数米 防止基坑大面积渗水而导致路基沉降 为解决上述 2 个技术难题 通过多次现场实地 勘查和不断的整理分析 先后拟定了以下几个方案 1 方案一 水泥搅拌桩 支护 即在路基侧设 置 1 排 12 m 长的水泥搅拌桩 以平衡路基土压力 路基外侧采用普通钢板桩支护 人工配合机械开挖 2 方案二 锚杆 钢板桩支护 沿承 台边 线 插打普通钢板桩 内壁设置 H 型钢 内支撑 路基侧 设置锚杆作用于内支撑平衡路基土压力 人工配合 机械开挖 3 方案三 钢板桩结合型钢支撑 钢管桩栈 桥支护 沿承台边线 插打拉森 型钢板桩 内壁设 H 型钢 内支撑 外壁设 置外 导环 使钢板桩变成一 个刚性整体结构 支撑 于钢管桩栈桥上 人工配合 机械开挖 2 3 2基坑开挖支护方案 比选 从上述几个研究初定 的方案可以看 出 各方案 在采用钢板桩支护和人工配合机械开挖 2 个方面取 得 了一致 根据水上钢板桩 的成功施工经验 钢板 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 44 桥梁检测与加固 2ol1 年第 1 期 桩的锁 口紧密 质量保证可靠性高 防水性能突出 能很好地防止路基 孔隙水渗漏导致路基沉 降的问 题 3 个方案 不 同之处在 于平衡路基 土侧压力 的 方法 水泥搅拌桩支护方案具有防水性能好 造价低 施工振动小的特点 4 满足防渗水 经济安全的施工 要求 适合于软土地质施工 其缺点在于需要足够的 空间进行水泥搅拌桩施工 对既有线行车影响较大 锚杆结合钢板桩支护同样具有施工方便 造价 经济的特点 但其最大的缺点就是施工需在既有铁 路路基 中进行 满足不了不扰动既有路基 的要求 钢板桩结合型钢支撑 钢管桩栈桥支护的最大 特点就是充分利用场地布置方案中创造的条件 通 过设置 型钢内支撑和外导环 引 将作用 于拉森 型 钢板桩的土压力有效传递至钢管桩和桥台 受力体 系明确 在不增加投入的情况下 有效利用拉森 型 钢板桩抗弯模量大 的特点I 大大提高了基坑支护 的安全系数 成功地解决 了土压力平衡问题 经过方案评审 最终采用方案三 钢板桩结合型 钢支撑 钢管桩栈桥支护方案 图 2 既 有 璧 路 路 基 1 71o m钢 板 桩 顶 支 撑 外 导 环 垂 栈 桥 河 毋 承嚣 承台底 7 0警叫1 1 卜 U 鸳磬 丽 0 图 2拉 森 型钢板桩结合型钢支撑 钢管桩栈桥平台支护布置示意 3 基础施工方案 的优化 根据钢板桩的受力特点 将型钢栈桥布置成 Y 形 对钢板桩形成环箍作用 保证基坑稳定 亦可扩 大场地面积 利于机械设备作业 钻孔桩施工前先行插打靠路基侧钢板桩 尽量 降低钻孔桩施工与路基之间的相互干扰 场地填土前 先在栈桥桥 头沿承台边线插 打木 桩 码设一圈沙袋 防止填土过多侵人河道 同时减 少填 土量 承台施工采用竹胶板作为模板 模板紧贴钢板 桩 不设模板拉杆和支撑 基础施工完成后 靠路基侧钢板桩不拔除 4 结语 561 号墩基础施工 已经完成 整个施工过程 中 没有发生铁路路基沉降 基坑渗水等不利情况 从施 工质量 对既有线路行车影响 施工安全以及施工工 期控制 成本控制等多方面的实 际效果来看 561 号 墩基础施工方案取得 了成功 并被业主作为跨既有 铁路桥梁基础施工 的范例 向全津秦线其他施 工单 位推广 获得 了良好的社会效益和经济效益 参考文献 1 曾小怀 马长河 旋挖钻技术在石武客专漯驻特大桥 施工中的应用 J 桥梁建设 2010 5 83 85 89 2 杨齐海 高兴泽 3 8 m 大直径钻孔桩钻填施工 J 桥梁建设 2olo 3 63 6