富水粉细沙地区临近既有线施工加固技术

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　　摘要：随着我国高速铁路建设的快速进行，不可避免的会涉及到临近既有线施工。如何保证既有线的行车安全，对既有线的防护加固处理显得尤为重要。本文结合新通客专项目工程特点，就富水粉细沙地区临近既有线施工加固技术措施进行说明，希望为以后此类施工提供一定的参考。
　　关键词：临近既有线；富水粉细沙；加固
　　1 工程概况
　　甘旗卡站为大郑线上的中间站，本次新通客专施工要求增建旅客地道及行包地道各一座，于1、2、3站台增加通道出入口，地道底距既有线轨面7m。
　　2 工程特性
　　甘旗卡站区主要地质情况为粉细沙。地下水位约为2.0～3.2m，且地下水丰富，地层颗粒粒径非常小，透水性极强，无扰动时相对稳定，有微弱动水时极易造成既有边坡失稳，属于富水地区特性。
　　3 加固方案
　　本工程在甘旗卡站内，属于临近既有线施工，在保证既有线行车安全以及人身安全的情况下，需对既有线边的基坑进行防护加固。
　　3.1方案的选取
　　传统的加固方式有拉森钢板桩、钻孔围护桩、旋喷桩、围堰等施工加固方法。但本项目地质特殊，地层含水量大，地层颗粒粒径非常小。
　　采用拉森钢板桩，大型振动设备施工时不但对既有稳定的粉细沙基础扰动大且极易造成临近既有线轨道几何尺寸变化致使行车安全隐患大，同时大型振动设备作业会长时间侵入限界而影响列车正常通行而不经济；采用钻孔围护桩止水效果差，渗水带走粉细沙颗粒致使既有路基基础失稳导致失去加固效果；采用旋喷桩虽然止水效果不错，但是桩身不利于承受列车通过时产生的水平（或侧向）分力动荷载，桩身易失稳致使既有线道床坍塌影响列车正常通行。
　　根据以上的分析，采用传统的单一的加固方式很难满足本工程的实际需要。为保证施工期间列车安全有序通行，结合本项目因地下水位高且地道基坑开挖深、既有电气化铁路接触网净空低等特点，选用钻孔防护桩+高压旋喷桩止水帷幕+井点降水的复合加固方式进行防护。
　　3.2具体方案
　　本方案具体分三步进行施工：
　　第一步：施工钻孔防护桩，防护桩桩径1.25m，间距1.25m，钻孔桩的桩长大于必须在工作坑的开挖深度3.0m以上。
　　第二步：鉆孔防护桩施工完成后，在钻孔防护桩外侧靠近既有线侧立即施工双排高压旋喷桩止水帷幕，高压旋喷桩桩径0.5m，桩间距0.4m；桩长比钻孔防护桩长1m。
　　第三步：井点降水。降水井管径0.4m，间距4m，深度在高压旋喷桩以下。
　　4 施工方法
　　4.1钻孔桩施工
　　钻孔桩的总体施工采用正循环法泥浆护壁成孔，反循环清孔，汽车吊安装钢筋笼，导管法灌注水下砼成桩。
　　（1）机具选择
　　根据地质情况和对既有线的影响情况选用对地层扰动较小GPS-10型回旋钻机钻孔。
　　⑵护筒制作及埋设
　　护筒采用钢护筒，内径比设计桩径大30cm，每节长度1.5m，用5mm钢板制作。
　　在测量对精确桩位放样后，人工开挖埋设护筒，埋设好的护筒中心与桩位偏差不大于5cm，护筒倾斜不大于1%，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m，其高度应满足孔内泥浆面高度的要求。
　　⑶钻机就位、钻进
　　钻机就位后，将钻架调平，使钻架四角水平；再次精确对中，确保在自重状态下钻杆中心、钻盘中心与桩位中心在同一铅垂线上，误差不超过1cm。在钻进过程中，如有倾斜或位移，应及时纠正，保证成孔倾斜度不超过1%。
　　开始钻进时，采用小压力低档慢速钻进，至护筒底下3m时，再按土质以正常速度钻进。在整个钻进过程中，均应使钻杆受拉维持垂直状态，使钻头回转平稳，避受斜孔和扩孔。由于地质的原因，钻进过程中需保持较高的泥浆比重，有效的防止坍孔和扩孔，保证桩身质量。
　　⑷成孔检测
　　成孔后检测孔位、孔深、孔径、垂直度、泥浆比重、沉渣厚度等数据，满足标准要求后才能下钢筋笼。
　　⑸钢筋笼制作及安装
　　钢筋笼采用人工辅助汽车吊安装。钢筋笼在加工场绑扎成型后运到现场分节组装，钢筋笼的尺寸、绑扎、焊接应符合施工图纸和技术规范要求，钢筋笼节与节之间采用单面焊，接头之间相互错接大于35d，使同一截面内接头数量不超过钢筋总数量的50%，搭接长度不小于10d。在安装前，重新检查沉渣厚度，如不满足要求则需要二次清孔至满足要求后方可下钢筋笼。
　　⑹灌注水下砼
　　水下砼使用内径30cm钢导管灌注，接口连接严密、牢固，在使用前先试拼，并进行水密承压试验，试验合格后才能使用。根据钻架标高和桩底标高计算导管长度，确保导管底至桩孔底间距40cm左右。导管吊入下沉时，应保持位置居中。
　　待清孔至沉淀厚度符合要求后立即灌注水下砼，计算首批砼灌注的数量，确保导管埋深大于1m。在首批砼灌注后立即测砼面深度，导管埋深大于1m后继续灌注砼
　　在灌注过程中，经常测量孔内砼面深度及时调整导管埋深，控制导管埋深2～6m。在灌注中，注意保持孔内水头，以免坍孔。在灌注砼还有3m左右深度时，为保证顶面砼的密实度，应逐步提升导管顶。
　　砼需连续灌注，尽量缩短灌注时间。砼灌注时需比设计标高超灌0.5～1m，以保证有效桩身砼密实。
　　4.2高压旋喷桩止水帷幕
　　防护桩施工完成后，施工高压旋喷桩。施工时采用旋喷桩机钻孔，旋喷桩机、喷浆管、泥浆泵配合喷浆。
　　根据《建筑地基基础施工规范》，在沙土中，注浆压力宜为0.2～0.5Mpa，本地区为沙性土，注浆压力采用0.2～0.5Mpa。
　　⑴钻机定位。移动旋喷桩机到指定桩位，将钻头对准孔位中心，同时调平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%。就位后，首先进行低压射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。 　　⑵制备水泥浆。桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。首先將水加入搅拌桶中，再按比例的将水泥和外掺剂倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，而后拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中，待压浆时使用。
　　⑶插管。采用旋喷注浆管进行钻孔时，钻孔和插管两道工序可合并成一道。当使用旋喷桩机钻孔贯入土中时，可借助旋喷注浆管本身的喷射或振动贯入。
　　⑷提升喷浆管、搅拌。喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，高压泥浆泵压力增到0.2～0.5Mpa时，坐底喷浆30s，然后边喷浆，边旋转，同时严格按照设计和试桩确定的提升速度提升钻杆。在达到设计深度后，接通高压水管、空压管，开动高压清水泵、泥浆泵、空压机和钻机进行旋转，并用仪表控制压力、流量和风量，分别达到预定数值时开始提升，继续旋喷和提升，直至达到预期的加固高度后停止。
　　⑸桩头部分处理。当旋喷管提升接近桩顶时，从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷一定时间，再向上慢速提升0.5m，直至停浆面，桩顶和桩底宜复喷。
　　⑹清洗。向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。
　　⑺移位。移动桩机进行下一根桩的施工。
　　⑻补浆。喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1：1的水泥浆补灌。
　　4.3井点降水
　　高压旋喷桩止水帷幕施工完成后，进行井点降水施工，施工时采用正循环法泥浆护壁成孔，反循环清孔，汽车吊安装井管，高扬程潜水泵抽排地下水以降低基坑地下水位。
　　降水施工采用深井降水，降低地下水水位，保证施工时不受地下水影响。
　　⑴进点施工采用循环钻成孔，孔径为700mm，施工方法与回旋转机钻孔相同，成孔后立即清孔，并安装井管，井管的虑管位置放在含水层的适当位置。并在井管与井壁之间填充碎石滤料，回填砾料具有一定的磨圆度，含泥量≤3%，回填时各方向填料速度应均匀进行，避免造成管位偏移。
　　⑵安装水泵前，用压缩空气洗井法清洗滤井，冲除沉渣，直到管内排出的水由浑变清，达到正常出水量为止。在洗井后滤料下沉需及时补充滤料，实际填料量不小于理论计算量的95%。
　　⑶采用潜水泵将地下水排到排水沟，水泵安装后，对水泵本身和控制系统做全面细致的检查。满足要求后转入正常工作。
　　⑷降水时，注意观测井中地下水位变化，做好详细记录，检测出水含沙量以保证出水不出沙，在降水深度和时间尽量少降水，满足施工需要即可，避免抽空基底。
　　⑸施工完成后停止降水，用级配碎石将管井填充密实。
　　5 取得的效果
　　甘旗卡站增设地道采用钻孔防护桩+高压旋喷桩止水帷幕+井点降水的复合加固方式对既有铁路进行防护，保证了施工期间既有线行车安全，保证了施工节点工期的完成，保证了地道施工时的安全与质量，得到业主的好评。
　　6结束语
　　临近既有线施工对施工安全要求高、风险大，给施工过程带来很多不确定因素。因此，如何做好临近既有线施工安全防护措施是重中之重。本文阐述了新通客专甘旗卡站增设地道工程的临近既有线加固防护措施，希望对今后类似工程的施工提供一定的参考。
　　参考文献
　　[1] 中国铁路总公司.（Q/CR 9603-2015）《高速铁路桥涵工程施工技术规程》北京：中国铁道出版社，2016：49
　　[2] 中国铁路总公司.（Q/CR 9212-2015）《铁路桥梁钻孔桩施工技术规程》北京：中国铁道出版社，2015：26
　　[3] 中国铁路总公司.（Q/CR 9602-2015）《高速铁路路基工程施工技术规程》北京：中国铁道出版社，2016：45
　　[4]《建筑地基基础工程施工规范》（GB51004-2015）
　　（作者单位：中铁二十四局集团南昌铁路工程有限公司）
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