浅谈下穿铁路顶桥框架桥的基坑工程
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摘要：为保证下穿铁路顶进框构基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的围护结构、降水和土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工、监测和检测等，称为基坑工程，是一项综合性很强的系统工程。 基坑工程具有很强的区域性。不同水文，工程地质环境条件下基坑工程的差异很大。基坑工程环境效应复杂，基坑开挖不仅要保证基坑本身的安全稳定，而且要有效的控制基坑周边地层移动以及保护周围环境。
关键词：下穿铁路；顶进框构基坑；基坑工程
中图分类号：TV551.4文献标识码： A
引言
随着我国建设事业的发展，城市不断的扩大，就会涉及到大量的下穿铁路，在保证线路正常运行的情况下，采用顶进法施工的施工工艺，注定要靠近铁路营业线进行基坑的支护与开挖，故而下穿铁路框架桥的基坑工程将会是我国地基基础领域的另一重要研究方向。
一、工程概况
1工程简介
本工程位于河北省沧州青县G104国道通往青县殡仪馆的主干路永安路内的一座框架地道桥，采用顶进法施工，拟建工程场地宽阔。
永安路是104国道通往，东-西走向，道路宽度为8m,双向2车道，道路等级为三级。
规划为单孔8m框架地道桥，与京沪铁路正交，交角为90°。箱体全长22.15m，总宽9.40m，总高7.90m，结构净高6.4m，底板厚0.8m，顶板厚0.7m，立墙厚0.7m。桥体前端刃角长度为4.0m，后悬臂板长度为2.0m，尾墙长度为1.0m。框架桥投影面积为208.2m2。就位后桥体前端边缘距京沪下行线中心距离为9.0m。
2 工程地址及水文地址条件
现地面高程为6.4m,框构底板底设计高程为-0.093m，位于粉质粘土层（③），承载力为120kpa。根据现场打井勘测，目前稳定地下水位高程为1.1m，高出底板底1.193m，水位较高，顶进前采用降水井降水。地下水位的年水位变化幅度为0.50m～1.00m。
二、围护结构施工
1 围护结构形式
本工程基坑采用放坡开挖的施工工艺进行基坑开挖，不需设置基坑围护桩，围护体系包括线路防护桩、后背桩、支撑桩及抗移桩，基坑外侧采用双排止水帷幕。
2 临近营业线围护结构保护措施
临近线路支撑桩、抗移桩、防护桩采用2米高钻机，施工前对铁路护栏进行改移。钻机两侧向远离线路方向设置钢丝绳与地面拉锚相连接。拉锚端为埋深6m 的I40b工字钢，顶端用钢轨连接牢固，钻机下有滑动轨道，使得桩机可配合人工移动。钻机移动时，拉锚可随之移动，当移动就位后，则将地锚滑动端固定，从而使得钻机稳定，防止钻机倾倒。
由于施工场地内存在地下水，基坑开挖前在四周设置双排止水帷幕桩将基坑四周封闭进行止水，帷幕桩为直径0.6m的水泥搅拌桩，桩长8.5m，相互咬合10cm，水灰比采用1：1。
水泥搅拌桩ZJZ-A型深层搅拌机制作，机械高度为14m，靠近线路侧施工时采用反向拉锚进行控制，防止最不利情况下机械侵限。
3降水施工
3.1降水系统布设
框架桥基底标高为-0.093m，地下水位比设计基底高1.193m。根据场地的水位地质条件，路基降水采用大口井，冲击钻成孔，钻机高度约为3m，共计50眼，管井钻孔直径700mm，深度约12m，管井底标高均为-4.093m。铁路两侧每隔4米设大口降水井一个。基坑的四角及基坑的长短边中点布设测点，测点距离基坑坡顶距离为1.5m-2m。观测孔采用φ86PVC塑料管，监测深度为基坑底下2m。大口井施工时采用反向牵引拉锚，最近井位分别设置在距离线路4m位置处，保证不影响营业线正常运行。工作坑中部设4口引渗井。降水井经换浆、清孔、洗井后，安装无砂管，采用3~5mm石屑充填。
工作坑采用四角挖设集水井降明水，集水井尺寸为1.5×1.5×1.5m。
降水井管采用Φ380mm无砂管，无砂管外侧填充粒径大于滤网孔径砂滤料，并一次填完，从底填到井口下1米左右，上部采用粘土封口。
路基降水中南北两端各8口井增加钻孔深度,孔底高程为-6.043m。为保证路基稳定，路基两侧设置4口回灌井,回灌井井底高程为-6.043m，回灌井的水采用过滤处理后的地下水。地下水位位于滑板底以下1米，采用分层降水，降水要点后进行。
3.2降水井施工
3.2.1降水井施工
1、工艺流程
放线定井位挖泥浆坑钻机就位钻孔换浆下井管填滤料粘土封井洗井下潜水泵试抽水铺设排水总管及沉砂池联网抽水。
3.1.2、降水注意事项
a、钻孔前对地下情况进行勘测，以防钻井时破坏地下管线。
b、为保证连续抽水，设置两套电源，降水系统接通后，试抽水，保证使用效果。
c、降水结束后井孔及时用砂填充，上部用粘土封顶，并夯填密实。
d、观察井位置于滑板以下2m，观测井内不放置水泵，降水过程中，通过观测井24小时监测地下水位标高，控制降水深度至滑板下1m，保持水位即可。
e、线路两侧降水施工向北京铁路局申请120km/h慢行点，根据线路变化随时配合工务段人员整修线路。
f、降水期间每天派专人观测地下水位标高并作好记录。
4、基坑开挖
4.1 基坑开挖
本工程工作坑地面标高约6.2m，基坑底标高为-0.093m，挖深约6.293m。挖土3641立方米，上坡脚距京沪上行线中心最小距离为10.6m，上坡脚与路基下坡脚间设置2m平台，不破坏原路基。基坑前端按1:1.5坡度放坡，两侧放坡坡度为1：1，坡面做C20混凝土锚喷，内设φ8@150×150mm钢筋网片，喷锚厚度10cm。
根据施工需要，拟投入2台斗容量为1m3的履带式挖掘机进行土方开挖，4台自卸汽车运输土方，土方运至指定地点。
基坑开挖分两层开挖，第一层挖深3.2m，第二层挖深3m。第一层自基坑前端临近线路方向向后背方向逐步后退开挖，挖至后背位置时，第一辆挖掘机下至已挖完成的位置，重新自前端临近线路方向开挖，第二辆配合倒土并装车，将弃土运走。
为避免超挖，机械开挖至距基底标高20cm时用人工开挖至设计标高，并配合机械将滑板地锚梁工作坑挖好。
开挖完成后在工作坑四周设置安全护网，架设照明及夜间警示灯，并在基坑四周搭设围堰，避免地表水流入基坑内。
基坑四角设置1.5×1.5×1.5m集水井，用来排除基坑内的地下水。引渗井随基坑开挖逐节拆除，滑板以下的部分保留，用φ200无砂盲管连接将水排入集水井。基坑开挖完成后，安放水泵及时抽水，保持基坑内干燥，不被浸泡。以防造成基础滑板不均匀沉降而影响顶进质量。
4.2注意事项
1、工作坑开挖必须办理临近营业线施工手续，随着开挖随时配合工务段人员整修线路。
2、工作坑开挖时利用营业线上、路基及接触网杆监测点随时进行观测，发现位移超过警戒值，立即停止开挖，配合进行线路整修，若仍有变化立即进行回填。
4.3滑板及后背梁
滑板下设置20cm碎石垫层。滑板为C25混凝土，厚度20cm，滑板底面设置横向地锚梁，人工开挖3m/道，以增加抗滑能力。在框构两侧15cm厘米处设置400mm见方的混凝土台作为导向墩，防止框构主体在顶进过程中发生偏移。导向墩钢筋嵌入滑板中。滑板后侧与后背梁连接成为一体，以增强下部结构的整体性。后背梁采用C25钢筋混凝土，嵌入滑板以下地层700cm。
为避免顶进过程中出现扎头现象，滑板顶面设立2‰的头高尾低的仰坡，并在滑板前端设置底板船头坡，船头坡高10cm，长1.0m，沿框架箱体轴线方向布置于底板的前端。浇筑滑板要求大面平整光滑。以2m杠尺检测，平整度控制在5mm以内。浇筑滑板混凝土时预埋钢筋拉环，以备后期顶进时压梁钢轨焊接在预埋的钢筋环上。
参考文献
[1]中华人民共和国行业标准.建筑基坑工程技术规范(YB9258-97)［S］.冶金工业出版社 ,1997.
[2]《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012
[3]北京铁路局下发的有关文件：北京铁路局下发的《营业线施工安全管理实施细则》(京铁师 [2012]755号)
[4]余志成 施文华编著.深基坑支护设计与施工 [M].中国建筑工业出版社.1997.
[5]余志成 施文华编著.深基坑支护设计与施工 [M].中国建筑工业出版社.1997.