软土地基临近既有线承台基坑施工与防护
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摘要：根据杭甬铁路宁波特大桥施工实践，重点介绍本区段软土地基临近既有线的承台基坑施工对既有线的正常运营线路的影响以及减小影响所采取的各种措施，并观察各种措施的实际效果，为以后类似地区地质条件类似工程的施工做经验推广介绍。
关键词：临近既有线 承台基坑 施工 防护
1 概述
杭甬客运专线西起钱江铁路新桥，途经杭州、萧山、绍兴、上虞、余姚、宁波等地，经庄桥利用既有线引入宁波站，全线长149.890km。线路设计时速300～350km/h以上.
施工标段为新建杭州至宁波铁路客运专线站前工程HYZQ－3标段，最主要的工程为宁波特大桥工程，该特大桥全长25372.9米，771个墩台，其中临近既有萧甬铁路30米范围内墩台196个，承台边缘临近既有线坡脚最近的距离为3.22米。既有萧甬线为开行动车组（160Km/h）的I级线路有碴轨道。
2 水文地质情况
桥址范围属平原地带，地势平坦，河道众多，农作物多为水稻，本桥绝大部分穿行在稻田中，沿途跨越较多河流、公路及规划道路。河流主要有东大河、慈江等，这些河流水深较浅，河道内多水草浮生植物，流动缓慢。水文计算大部为内涝控制。
根据设计地址柱状图，地表以下有10-30米深的淤泥，呈流塑，σ0=30kpa。部分地段地表覆盖1米左右厚度的粉质黏土，呈软塑或硬塑，σ0=100kpa。
3 基坑防护设计的目的、形式、分类及检算
根据上海路局临近既有线基坑开挖施工及181号文的要求，临近既有线基坑施工时在不限速的条件下，当天轨道的变形量不超过2mm；施工期累计沉降量不超过10mm；基坑防护按以上要求进行设计。
根据设计计算，对距离既有线小于30米、不同开挖深度的所有承台开挖支护都进行了支护设计及检算，具体分两种支护方式。
第一种、距离既有线坡脚小于12米的采用12米的拉森Ⅳ型钢板桩加一层围棱内支撑进行支护，能满足要求；
第二种、距离既有线坡脚大于12米小于30米的采用9米30b槽钢钢板桩加一层围棱内支撑进行支护，能满足要求。
以第一种类型为例，距离既有线坡脚12米以内最近距离为3.22米，此种类型的承台高度为2.5米～3.5米，基坑开挖最深为3.5米。采用12米的拉森Ⅳ型钢板桩扣打支护。承台高度为2.5米的钢板桩在离承台顶面30cm的位置设置双拼[32a槽钢作围棱，四角采用双拼[32a槽钢作斜撑，中间用φ300、壁厚8mm的钢管作十字撑。承台高度为3.5米的钢板桩在离承台顶面30cm的位置设置双拼[32a槽钢作围棱，四角采用双拼[32a槽钢作斜撑，中间用φ300、壁厚8mm的钢管作十字撑。在大承台顶部20cm处增设双拼[32a槽钢作围棱，并在四角采用双拼[32a槽钢作斜撑（斜支撑不倾入小承台范围）。既有线侧承台模板紧贴钢板桩，其防护形式如下：
具体设计检算分类情况如下：
4 基坑开挖支护施工工艺
4.1承台支护开挖
支护开挖的顺序
承台支护顺序：插打靠近既有线侧钢板桩、插打大小里程侧钢板桩、完成部分围囹结构、完成剩余内侧钢板桩、完成剩余围囹结构、完成支撑结构。
承台支护及土方开挖顺序：必须完成围护、围囹及支撑结构后才能经行土方开挖。
承台土方开挖顺序：根据土质的不同分阶段开挖，按基坑平面一般分3步，从内（靠近既有线侧）向外开挖，开挖1/3时先浇筑15cm～30cm厚的C15砼垫层，然后继续开挖，继续浇筑垫层，防止大面积开挖，发生淤泥上涌的现象，土质差的地段，可分更多的次数。
不同承台开挖顺序：采用跳挖方式，最少每隔1个墩，待基坑回填全部完成后，再开挖相邻的基坑。
4.2钢板桩插打与合拢
承台开挖支护前，做好相应的安全维护和警示工作。
在钢板桩插打前，在钢板桩锁口内涂刷热的混合油膏，并将不进行插连一侧的锁口采用木楔塞紧（第一块插打的板桩需两侧全部塞紧），以免泥土或砂砾进入增加插桩阻力和降低防渗性能。
基坑钢板桩支护必须加强钢板桩进场验收和施工过程控制，杜绝弯曲变形等不合格钢板桩进场，严格按照设计方案施工，确保钢板桩之间咬合紧密、受力均匀。
靠近既有线、离既有线距离小于钢板桩长度的，在插打钢板桩时应拉设揽风绳，防止钢板桩倾入既有线界限，在钢板桩上口设置保险绳与打桩机桩锤连接，防止钢板桩因脱落倾入既有线界限。
钢板桩、围囹、内支撑应该焊接牢固，形成有效的整体，钢板桩与围囹、内支撑之间的缝隙，应用木塞撑紧或钢板焊好。
4.3土方开挖
严格执行开挖顺序，组织车辆及时外运，不得将开挖土方堆放至基坑周围。
开挖到标高后必须立即进行封底，开挖前基坑四周设置好截、排水沟，合理的设置排、截、止水措施。
开挖时检查围檩各节点是否顶紧，板桩与围檩间木楔是否敲紧，防止因开挖而出现事故。且要随时观察围护的变化情况。
在打桩过程中会碰到下面有块石，从而造成卡缝不严，存在漏水和涌泥现象，现场采用方木堵缝、钢筋焊接固定的方法处理，至于少量的桩间缝隙水可不必处理，在基坑边挖一集水坑，水泵抽排即可。
5 既有线的监控测量
5.1监控测量目的和手段
由于基坑离既有线小于10米，为确保既有线的安全，应对既有线进行跟踪监测，做到可控施工。利用精密水准仪对观测点的进行高程监测，用全站仪对测点进行水平位移的监测。
5.2监控测量测点布置
在桥墩基坑对应的既有线路肩上布置观测点，每个承台的测点总数不应少于5个（下左图），其中一个测点布置在接触网立柱处，其密度应视变形情况而定。
在既有线路肩上埋设沉降观测桩（点），埋设前先清除路肩上浮喳，埋设规则见右上图，观测点钢筋头为半球形，上有“十字”刻度，高出埋设表面5cm，表面做好防锈处理。
5.3监控测量观测
成立专门观测小组进行观测和整理数据，施工期间观测频次一般情况下不少于2小时1次，在土方开挖基坑成型的初期、沉降量突变和雨后应加大观测的频次，每小时观测1次，密切监控路基变形。
基坑回填后应继续观测，时间不少于3天，频次不少于2次/天，变形观测应做好观测记录并经观测人员签认。
测量小组除用仪器观测既有线的水平位移及高程变化外，还须派专门人转人员对基坑周围裂纹、坑壁松塌或遇涌水、涌砂进行仔细观察，并做好记录。
5.5监控测量数据分析及处理
既有线不慢行情况下路基变形警戒值按如下确定：①当天的变形量超过2mm时；②累计沉降量超过10mm；
既有线限速的情况下，路基沉降大于8mm/d或累计沉降大于20mm时。
每次测量完毕后，必须对数据现场进行整理分析，得出结论，监控施工。
6 钢板桩拔除施工工艺
基坑须按要求分层回填夯实后，同时靠近既有线侧的钢板桩拔除必须进行试拔可行后，方可拔除钢板桩。其中临近既有线侧钢板桩为最后拔出。
通过承台基坑钢板桩插打、基坑开挖、承台砼施做、基坑回填、钢板桩拔除各阶段的既有线的沉降观测数据分析，钢板桩拔除对既有线的影响最大，既有线路基沉降量绝大部分是发生在钢板桩拔除过程中及过程后，根据此规律，在临近既有线12米范围内的承台基坑钢板桩拔除，制定了以下施工工艺，现以宁波特大桥距离既有萧甬线坡脚最近的3.22米的533#墩为例说明.
6.1基坑回填
承台与拉森钢板桩之际的缝隙在承台模板立设好后、浇筑砼前用石粉填实，填筑时用人工填筑，采用直径10cm左右的木棍捣实，每50cm捣实一次，捣固时添加适量的水，以保证一定的密实度。
对于承台顶低于原地面0.5米以上的，应先浇筑完底下一节墩身，高度为与原地面基本相平并在0.5米的整数倍为宜。等达到一定强度拆模后，再对基坑进行回填，靠近既有线部分在1：1.5的坡脚范围内用含碎石黄土回填，回填时用人工夯实，其余部分用原状土回填。
6.2线路的维护
承台开挖前应对基坑两侧各20米范围内的线路进行系统的维护，消除前期基坑开挖对线路的沉降和位移影响，使线路保持最佳状态，并做好详细的记录。
6.3沉降观测数据更新
线路系统的维护完成后，对观测点进行重新观测，以作为拔除钢板桩时的一个基准数据。
6.4拔除钢板桩
6.4.1防护
钢板桩拔除前，应按既有线施工相关要求设好防护后方可进行。
6.4.2打桩机、挖机就位
机具停放场地须无障碍物并平整、夯实，能承载桩机具的工作压力；当地基松软不良时，应用宕碴进行换填或用路基板铺垫；确保满足机具作业的地基承载力要求；并为了保证机械施工平台的稳定性，要求整平地表不得有凹凸不平面，相互面不等高差面不得大于5cm。
应加强现场控制，在既有线侧拉设警戒线，防止机具进入。
离开接触网线5米范围内的，打桩机、挖机必须接地。
6.4.3拔除
钢板桩拔除离开既有线路基坡脚12米范围内的以及对既有线行车安全有影响的钢板桩必须在列车间隔时间内拔除。
钢板桩的桩端与打桩机的机头必须设置钢丝绳或其它可靠的连接作为保险，防止钢板桩滑落而倾入铁路限界。
打桩机在转动时应平稳转动，不得突然加速或减速，防止钢板桩晃动，要注意周边的环境和人员，防止造成伤害。
钢板桩拔除时应控制速度，缓慢向上拔除，不得快速拔除。
钢板桩拔除后的孔洞用石粉回填，拔除一根，回填一根。
在靠近既有线路基坡脚7米范围内的钢板桩拔除时，应同时用木桩打入钢板桩拔除后的孔洞，拔除2根拉森钢板桩，打入相应数量的木桩。填满拉森钢板桩拔除后的孔洞，避免路基沉降。
钢板桩的拔除顺序：先拔除其它三侧的钢板桩，再拔除临近既有线侧的。临近既有线侧的钢板桩拔除时应间隔拔除，即拔一根隔一根，并且应分2次拔除，两次拔除的时间应间隔一天以上，且第一次拔除后应先对线路进行一次系统的养护后方可进行第二次拔除。
6.4.4沉降观测
钢板桩拔除时对既有线进行跟踪观测，计算时以钢板桩拔除前、线路系统维护后观测的数据作为基准值，当天沉降或位移超过2mm时应停止拔除，在线路维护到位、消除沉降和位移后方可继续拔除。
钢板桩拔除后三天应继续对既有线进行沉降观测，观测频率为2小时一次，遇到雨天应加强观测密度，为1小时一次。
6.4.5线路的维护
钢板桩拔除期间应安排专人对线路进行跟踪检查，发现问题后及时线路维护，每天必须进行一次维护。
钢板桩拔除后应对既有线线路轨距、水平继续进行检查观察，做好线路养护，并做好记录，消除钢板桩拔除过程中对线路产生的沉降和位移。直到路基完全趋于稳定，每天0沉降为止。
7 结束语
杭甬铁路客运专线宁波特大桥地处宁波地区的深厚软塑流塑态淤泥地质条件下，承台基坑开挖支护施工极其困难，部分墩又临近既有萧甬铁路，甬台温铁路开通运营后，萧甬铁路开通了动车组列车，对线路的几何状态要求更高，在这种地质条件差、安全防护要求高的条件下，杭甬铁路宁波特大桥临近既有线承台基坑开挖施工通过不断的摸索、求证、试验与验证，安全顺利的完成了所有承台基坑开挖施工，也为以后类似的工程提供了可以借鉴的经验。
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