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臨近既有線橋梁施工防護

文檔作者：諸葛祥菊文檔來源：中鐵十一局集團第三工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年05月30日
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上一篇：路基坡面防護工程施工技術探討

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第11卷第3期
2012年9月
石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報 VOL．1 1 No．3
oF璺 墨旦 TEOFRAILWAYTECHNOLOGY Sep．2012
臨近既有線橋梁施工防護
諸葛祥菊
(中鐵十一局集團第三工程有限公司 湖北十堰442012)
摘要：通過比較余家灣下行特大橋橋梁施工防護方式，采用理正基坑軟件求出人工挖孔樁支護
方式各內(nèi)力，并計算出布樁方式、樁長及配筋，驗證結構整體穩(wěn)定性及抗傾覆性。最終將計算結果
應用到現(xiàn)場實際，達到預期的支護效果。
關鍵詞：支護方式 理正基坑 抗滑樁 布樁 穩(wěn)定性 傾覆性
中圖分類號：U445．4 文獻標識碼：A 文章編號：1673．1816(2012)03．0064．06
1 工程簡介
武黃城際鐵路是城市圈中心城市武漢與黃石之間的重要鐵路樞紐，其中本線路聯(lián)絡線位于武漢
市區(qū)，沿線多臨近既有線施工，其中余家灣下行特大橋與京廣上下行線并行，臨近既有線施工風險、
難度較大。
余家灣下行特大橋中心里程WXDKO01-t-653．985，全長1091．04 m。上部結構為28—32 m單線
簡支T梁+5—32 m雙線簡支T梁，樁基為鉆孔樁基礎、l ．27 墩為單線圓端形實體橋墩、28 ．33
墩臺為雙線圓端形實體橋墩。
其中28．33號雙線墩臺與既有京廣鐵路線關系如表1所示。
表1 某特大橋承臺與既有線關系表
而新建線路同既有線間可正常施工的安全距離為，
L2=( +h2)×1．5+6
收稿日期：2012-06—28
作者簡介：諸葛祥菊(1975-)，女，漢， 山東臨沂人，學士，工程師，研究方向土木工程。
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式中，
2．_— 新建線路同既有線間施工安全距離。
從表及式1可知，33#臺所要求的安全距離最大，為L2=16．627 5 m；3 1 墩所要求的安全距離最
小，為L／=14．487 5 m。而各墩臺中新建線路同既有線最小間距為9．5 m，新線橋梁墩臺基坑最大開
挖深度為5．585 rn，其承臺邊同既有中心線間距5．95 m，并且伴有既有線接觸網(wǎng)立柱。
從以上分析可知：基坑開挖深度已超過5 m (深基坑)，且新建線路承臺同既有線線間距較近一
承臺基坑開挖已經(jīng)影響到既有線邊坡，因而本特大橋28 ．33 墩臺施工前必須做既有線防護措施。目
前考慮鋼板樁防護、鋼軌樁防護、鉆孔灌注樁防護、人工挖孔樁防護幾種防護方式。
2 方案分析
2．1鋼板樁防護
鋼板樁 的主要優(yōu)點為：(1)不需開挖，處理并解決挖掘過程中出現(xiàn)的一系列問題，并且最大
限制的減少廢物處置；(2)施工簡單，工期縮短，如需要，鋼板樁使用后可以拔除；(3)不受地形
及深度地下水影響；(4)可應用于不規(guī)則的開挖。
鋼板樁可行性分析：鋼板樁計因其費用較高，插打后距離既有線較近，既有線接觸網(wǎng)立柱、回
流線等繁多，而插打鋼板樁時要求凈空較大，因而無法采用鋼板樁施工，考慮到既有線行車穩(wěn)定，
鋼板樁也無法拔除，不予采用。
2．2鋼軌樁防護
鋼軌樁同鋼板樁相同，無需開挖，施工簡單，不受地形及地下水影響，向時費用較小，但因插
打時樁間距較大，而既有線路基高3．5 m，插打完成后無法保證對既有線邊坡的防護效果，因而不采
用鋼軌樁防護。
2．3鉆孔灌注樁防護
鉆孔灌注樁具有成樁快等特點，在各種地基上均可使用，但其施工質量的好壞對樁的承載力影
響很大；同時因混凝土是在泥漿中灌注，因此混凝土質量較難控制。更為重要的是鉆孔灌注樁臨近
既有線施工對既有線的影響和擾動較大， 同時因線間距較近，鉆孔樁支架在既有線邊坡位置難以架
立，無法施工。
2．4人工挖孔抗滑樁防護
人工挖孔抗滑樁施工時對既有線擾動最小，同時施工時可有效排查既有線存在通信及信號電纜
等，最大限度地保證了安全，因而為保證路基穩(wěn)定，確保行車安全，28．33#墩臺靠近既有線基坑開
挖前，采用人工挖孑L抗滑樁施工防護方式。
3 人工挖孔抗滑樁驗算
3．1地質資料
28 一33 墩臺處地質隋況由原地面往下依次為：
(1)——素填土，層厚0—1．35m：
(2)l-1——淤泥質粘土，軟一流塑，O 0=60 KPa，Es=1．07 MPa，層厚11．7—14 m；
(2)2—2—— 黏土地，硬塑， 。o=180 KPa，E。=6．76 MPa，層厚4．6—5．3 m。
3．2人工挖孔樁計算
28 ．33 墩臺挖孔樁布置情況如表2所示。
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石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報 2012年第3期
以29#承臺為例：基坑開挖深度5．45 m，人工挖孔樁樁長9 m，樁間距I．4 m。布置方式如圖l
所示。
圖1 29#承臺抗滑樁斷面及平面圖
表2 人工挖孔樁布置
采用理正基坑軟件 對人工挖孔支護樁進行計算，土層取值詳見表3。
表3 地層參數(shù)
計算方法選擇：增量法計算，就是在施工的各個階段，對該階段形成的結構體系施加相應的增
量荷載，該增量荷載對該體系內(nèi)各構件產(chǎn)生的內(nèi)力與構件在以前各階段中產(chǎn)生的內(nèi)力疊加，作為構
件在該施工階段的內(nèi)力，這樣就能基本上真實的模擬基坑開挖的全過程。
基坑等級選用一級，基坑側壁重要性系數(shù)取1．o0。
因既有線路基邊坡高度3．5 m，抗滑樁樁頂同既有線坡頂1．4 rn，根據(jù)現(xiàn)場實際坡度系數(shù)取0．667。
因抗滑樁于既有線邊坡上開挖，模型計算時基坑深度H=既有線邊坡處向下開挖深度(4．6 m)+邊坡
處距既有線路坡頂高度(1．4 m)=6 rn，相應嵌固深度取8 m，樁頂標高一1．4 m，樁直徑9=1 m，樁
中中間距1．4 m，采用C30鋼筋混凝土。同時考慮火車荷載影響，取超載值147 kN／m，作用寬度
1．435 m，距坑邊距離6．79 m。
其中樁頂不設冠梁，施坡級數(shù)為1級，超載個數(shù)為1個。
通過計算，開挖工況下彈性法與經(jīng)典法【4】兩種不同方法下土壓力、位移、彎矩及剪力圖如圖2
所示，圖中線色線條為經(jīng)典法計算曲線結果，藍色線條為彈性法曲線計算結果。
地表沉降隋況如圖3所示。圖中線色線條為三角形法地表沉降曲線，綠色線條為指數(shù)法地表沉
3
降曲線，而藍色線條為拋物線法曲線。
工玩1—·開挖(6,00M )
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(-23901)---(146．7i) (-40．86)---(0，40) (-0．00)--一(1l66，70) (一334 87)一一一(306 15)
(～37：3 56)一一一ti3＆目8) (D．0) ～(0 0) 《一0．00)一～ 一(14l0,28) 《一33054卜--(0 00)
圖2 土壓力、位移、彎矩及剪力圖
一 二
參 =三u二=：=二 — ，一
一一一—
圖3 不同計算方法開挖時最大沉降量計算結果
根據(jù)計算，分別得出彈性法及經(jīng)典法的內(nèi)力計算值、內(nèi)力設計值及實用值，如表4所示。
表4 內(nèi)力取值表
由計算得出內(nèi)力值計算出樁基配筋截面參數(shù)為：
混凝土保護層厚度：20 mm；樁的縱向鋼筋及螺旋箍筋級別：HRB335；螺旋箍筋間距：150 mill；
彎矩折減系數(shù)：0．85；剪力折減系數(shù)：1．00；荷載分項系數(shù)：1．25；配筋分項系數(shù)為一段：各分段長
度為：12．6 m?？够瑯杜浣钤斠姳?。
表5 樁基鋼筋配筋表
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石家莊鐵路職業(yè)技術學院學報 2012年第3期
3．3整體穩(wěn)定性驗算
整體穩(wěn)定性計算采用：瑞典條分法，應力狀態(tài)采用總應力法，條分法中土條寬度取0．4 m。
滑裂面相關數(shù)據(jù)：
圓弧半徑(m)：R=I1．5431
圓心坐標X (m)：X：一1．2291
圓心坐標Y (m)：Y=3．326；
整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1．788。
由上可知，整體穩(wěn)定安全系數(shù)達到1．788，結構穩(wěn)定性滿足要求。如圖4所示。
單位n
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圖4 整體穩(wěn)定性計算簡圖
3．4抗傾覆穩(wěn)定性驗算
抗傾覆安全系數(shù)：
M n
)
式中： 廠—坡動土壓力及支點力對樁底的彎矩，對于內(nèi)支撐支點力由內(nèi)支撐抗壓力決定；對
于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值。
廣-一主動土壓力對樁底的彎矩；
． ． ． 4488．518 +0．000
從而可知：K s ——磊磊 —一=1．217
Ks=1．217>=1．200，滿足規(guī)范要求[21。
3．5抗隆起驗算
因當?shù)鼐幱谲浕貛?，且臨近既有線施工，因而需進行抗隆起驗算?？孤∑鹂筛鶕?jù)普朗德爾
和太沙基公式進行驗算。
(I)Prandtl(普朗德爾)公式
K ： !： -2．807 (3) =——— ——一 =2
． (3)
( +D)+g
而根據(jù)規(guī)范【 要求Ks=2．807>=1．1～1．2，滿足要求。
(2)Terzaghi(太沙基)公式
： !： _3．2o4 (4) ’
同理[剛，Ks=3．204>=1．15～1．25滿足規(guī)范要求。
4 現(xiàn)場實際
施工過程中注意事項：
(1)人工挖孔樁開挖時注意土層變化同設計圖紙土層分布是否一致，如遇開挖情況同設計不符，
及時調整設計樁長、樁間距或配筋；
(2)開挖時嚴格監(jiān)控對既有線行車安全的影響，以排除安全隱患；
(3)樁基安放鋼筋籠及澆筑混凝土時，防止施工作業(yè)時影響既有線接觸網(wǎng)立柱、回流線等。
將以上計算成果及施工過程中注意事項應用于現(xiàn)場實際，基坑開挖后對既有線行車安全未產(chǎn)生
任何影響，為現(xiàn)場施工新建線路樁基及承臺提供了施工平臺，達到了預期的支護效果。
5 結論
(1)通過本特大橋現(xiàn)場實際施工以及對各支護方式比較分析可知，人工挖孔樁臨近既有線橋梁
施防護具有施工操作簡便、對既有線擾動小、施工安全等一系列特點；
(2)根據(jù)本處地質資料，通過理正基坑軟件，計算出距既有線最近處承臺在火車荷載影響下的
內(nèi)力大??；
(3)根據(jù)內(nèi)力計算出布樁方式、支護樁長、樁基配筋，并驗證了結構的整體穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)
定性；
(4)根據(jù)計算結果，較好地將其應用于現(xiàn)場實際，達到了預期支護效果。
參考文獻：
【l】趙志緒，應惠清．簡明深基坑工程設計施工手h~[M1．中國建筑工業(yè)出版社，2000
【2]JGJ 120。99．建筑基坑支護技術規(guī)程【S】．
【3】陳希哲．土力學地基基礎【M1．清華大學出版社，1995
【4]黃強．深基坑支護結構實用內(nèi)力計算手冊【M】．中國建筑工業(yè)出版社，1995
【5】陳祖煜．土質邊坡穩(wěn)定分析【MI-中國水利水電出版社，2005
【6]YB 9258—97．建筑基坑工程技術規(guī)范(冶金部)[s】．
Construction Protection of Bridge besides Existing Railway Lines
ZHU GE Xiang-ju
(No．3EngineeringCorporationLimited ofChinaRailwayllthBureauGroupCo．Ltd Shiyan Hubei 442012 China)
Abstract：By comparing the protection methods for construction of beams of Yujiawan downward
extra-large bridge，the Lizheng-excavation software is applied to calculate all internal forces of supporting
method for artificial drilled piles，pile arrangement，pile length an d reinforcement assembly,an d prove the
stability of complete structure and anti overturning stability．The final calculated results are put into
practice an d an expected supporting efect is obtained．
Key words： supporting method Lizheng·-excavation an ti--slide pile pile arran gement
overall stability overturning stability
69

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