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鐵路復(fù)線大型橋臺(tái)沉井防護(hù)施工方案

文檔作者：趙社社陳立生倪建文檔來(lái)源： 1．地方鐵路工程公司 2．市政工程研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年05月30日
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天 工輕 2006年第1期(總第67期)
鐵路復(fù)線大型橋臺(tái)沉井防護(hù)施工方案
趙社社 陳立生 倪建
(1．地方鐵路工程公司；2．市政工程研究院)
在運(yùn)營(yíng)鐵路第二線(復(fù)線)修建施工中，為了不
影響原有鐵路的運(yùn)輸安全，往往少不了對(duì)鄰近鐵路
橋梁既有設(shè)施的施工防護(hù)工作。而防護(hù)工作既要確
保安全與質(zhì)量，還要達(dá)到降低造價(jià)、保證工期的目
的。但由于施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，往往有許多不確定
因素影響工程施工防護(hù)的設(shè)計(jì)與施工，這就給施工
防護(hù)工作帶來(lái)了一定的困難。本文所述，是結(jié)合設(shè)
計(jì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員多年的施工經(jīng)驗(yàn)和方案篩選，根據(jù)
工程特點(diǎn)所制訂的鋼筋混凝土沉井防護(hù)方案，此方
案在天津市板橋至東大沽鐵路復(fù)線工程污水河大
橋的施工中得到成功應(yīng)用，取得了良好的效果。
1 工程概況
天津市板橋至東大沽鐵路復(fù)線工程南大排污
河大橋全長(zhǎng)223．4m，與既有鐵路橋中線間距8．5m
， 橋臺(tái)臺(tái)身總高度為9．5m。該橋0號(hào)與9號(hào)橋臺(tái)
位于相鄰鐵路線橋臺(tái)錐體護(hù)坡內(nèi)，既有橋臺(tái)兩側(cè)
為高填土路基，新建鐵路復(fù)線橋臺(tái)基坑施工需將
相鄰鐵路線位橋臺(tái)處錐體大部挖除，基坑尺寸9×
9m，深8m。這將使既有線橋臺(tái)完全暴露。為確保既
有鐵路線正常運(yùn)營(yíng)和其所在現(xiàn)有橋臺(tái)的穩(wěn)定，幾
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察和多個(gè)方案綜合比選，歷時(shí)半月最終
確定并采取鋼筋混凝土沉井工藝代替以往基坑開(kāi)
挖鋼板樁防護(hù)的辦法以確保既有鐵路橋臺(tái)部位施
工期間防護(hù)和行車(chē)安全的目的。(見(jiàn)圖1)
18
既有線中心
復(fù)線中心
圖1 沉井位置示意圖
2 施工防護(hù)方案
(1)施工方案設(shè)計(jì)思路
因新建橋臺(tái)在陸地上施工，故其下部基礎(chǔ)施
工無(wú)需圍堰筑島，可就地開(kāi)挖基坑施做然后采取
有效防護(hù)措施，從地質(zhì)條件和周邊環(huán)境來(lái)看，首要
的基坑施工需解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：① 防護(hù)
結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受側(cè)向土體和列車(chē)活載形成的側(cè)向
壓力，有效防止基坑外土體塌方，以保證基坑和既
有橋臺(tái)側(cè)錐坡結(jié)構(gòu)土體的安全。② 確保基坑內(nèi)土
方開(kāi)挖及工程旌工時(shí)既有鐵路橋臺(tái)處的正常運(yùn)營(yíng)
安全。③ 該橋臺(tái)兩側(cè)有地表水系，采用基坑開(kāi)挖方
案，將引起坑周水域造成坑內(nèi)涌水和坑壁護(hù)樁的
失穩(wěn)。
基于以上考慮，本方案設(shè)計(jì)原則確定為：① 基
坑施工方案要保證相鄰鐵路和現(xiàn)有橋臺(tái)結(jié)構(gòu)安全
狀態(tài)不被危及破壞，列車(chē)正常行進(jìn)安全可靠。②安
全防護(hù)設(shè)施投入要經(jīng)濟(jì)合理，盡可能降低各部分
施工成本。③ 施工方案要確保工程總工期。
以上設(shè)計(jì)原則以第① 原則為首要原則。
(2)方案選擇
針對(duì)本工程的地質(zhì)、地形特點(diǎn)，可比選的施工
方案有以下兩個(gè)：①鋼板樁防護(hù)②沉井防護(hù)。經(jīng)
過(guò)數(shù)次安全、經(jīng)濟(jì)與相關(guān)施工難易度研究及比選，
得出結(jié)論如下：鋼板樁防護(hù)雖然施工工期短，成本
低，但既有錐體填方為碎石，鋼板樁難于打人，且
在打入過(guò)程中定會(huì)對(duì)現(xiàn)有橋臺(tái)錐坡產(chǎn)生震動(dòng)較大
從而影響上述第① 原則—— 首要原則。另外即便
打人成攻，但由于錐坡斜向高度的存在而無(wú)法設(shè)
置水平支撐，開(kāi)挖時(shí)隨著高差增大而越加無(wú)法保
證錐體穩(wěn)定從而又影響上述第① 原則—— 首要原
則。沉井防護(hù)固然成本高一些、工期長(zhǎng)一些，但在
制作沉井和沉井下沉過(guò)程中，錐體護(hù)坡穩(wěn)定性沒(méi)
有被絲毫破壞，最大限度地保證列車(chē)行進(jìn)安全(滿
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鐵路復(fù)線大型橋臺(tái)沉井防護(hù)施工方案 趙社社陳立生倪建
足上述第① 原則— — 首要原則)，且在工程完工
后，外露沉井部分鑿除，沉入錐體部分沉井對(duì)錐體
護(hù)坡也是起到一種加固和保護(hù)作用。另外新建橋
臺(tái)在陸地上施工，故其下部沉井施工無(wú)需圍堰筑
島，施工更加經(jīng)濟(jì)可行一些。
根據(jù)工地現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)提出的兩種方案經(jīng)上述
比選充分論證后，擬采用鋼筋混凝土沉井防護(hù)，井內(nèi)
施工新橋臺(tái)的方法。沉井高8．0m，內(nèi)徑8．8m，壁厚
O．Sm。混凝土采用C25級(jí)，水平、縱向主筋為
4)2 9200mm(見(jiàn)圖3)。沉井自重288t，分兩節(jié)制作下
沉，每節(jié)4．0m，第一節(jié)下沉后，再在其上澆筑第二節(jié)下
沉。采用沉井方案，該橋橋臺(tái)的施工工藝流程如下：
橋臺(tái)錐體范圍填筑平臺(tái)(A)一鋼筋加工及支
模(B)一澆筑沉井(C)一沉井養(yǎng)護(hù)(D)一下沉就位
(E)一沉井上搭設(shè)施工平臺(tái)( 一橋臺(tái)基礎(chǔ)鉆孔樁
施工(G)一低樁承臺(tái)施工(H)一橋臺(tái)施工(I)一井
內(nèi)回填(J)一挖除填筑平臺(tái)和沉井外露部分鑿除
(K)一錐體及臺(tái)后填筑(L)一砌筑護(hù)坡(M)
橋臺(tái)施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖如下：
注：橫線上方為工作內(nèi)容
橫線下方括號(hào)外為工期
橫線下方括號(hào)內(nèi)為成本
圈2 橋臺(tái)施-I"網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圈
由施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖可知：采用沉井施工方案，
橋臺(tái)施工工期計(jì)劃為61d，滿足工程計(jì)劃工期70d
的要求；計(jì)劃成本24．4萬(wàn)元，比預(yù)算成本(32萬(wàn)
元)低7．6萬(wàn)元。
—
瞠衄哩 枷疆●位I
圖3 沉井配筋圖
3 沉井施工工藝
(1)填筑平臺(tái)
在既有線0號(hào)、9號(hào)橋臺(tái)錐體處填筑5m高灰
土，頂部寬20m、長(zhǎng)25m，邊坡1：0．75。填筑時(shí)碾壓
密實(shí)，并預(yù)留坡道。
(2)制作沉井
在制作沉井時(shí)，分兩節(jié)預(yù)制，每節(jié)4m，側(cè)模采
用鋼模板，底模用5cm厚木板，其下鋪舊枕木作
為墊木，木枕沿圓周均勻布置間距30cm，以便于
下沉?xí)r抽墊。木枕下用砂填實(shí)，厚度30era，墊木間
用砂填平。內(nèi)隔墻與井壁連接處的墊木互相搭接
聯(lián)成整體，底模支撐支于墊木上。內(nèi)外模板用鋼拉
片拉接，外模用眈5鋼筋環(huán)向加固，間距1．Om。鋼
筋連接用電弧雙面焊，鋼筋搭接長(zhǎng)度5d。澆筑混
凝土?xí)r用1臺(tái)20 t汽車(chē)吊吊裝混凝土，為使混凝
土盡早達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，在混凝土中摻入早強(qiáng)劑。
(沉井養(yǎng)護(hù)從略)
(3)沉井下沉
④沉井混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可下沉。先
進(jìn)行木枕抽墊。抽墊按木枕排列分區(qū)依次、對(duì)稱(chēng)、
同步進(jìn)行。抽出墊木后，隨即用砂土回填搗實(shí)，抽
墊時(shí)防止沉井偏斜。在沉井人土下沉中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)
條件，采用人工開(kāi)挖下沉法。沉井分兩次下沉，第
一次先下沉第一節(jié)，高度4．Om，第二節(jié)澆筑完畢
再繼續(xù)下沉。下沉過(guò)程中，隨時(shí)掌握土層情況，做
好下沉測(cè)控。開(kāi)挖下沉?xí)r，挖方分層開(kāi)挖，每層厚
度40～50cm。從中間向四周先將底面挖平，再將刃
腳內(nèi)側(cè)土挖除。如此時(shí)沉井下沉很少或不下沉，再
繼續(xù)從中間向四周挖土，挖至刃腳處，沿圓周對(duì)稱(chēng)
將刃腳底部土擴(kuò)挖，使沉井平穩(wěn)下沉。沉井下沉應(yīng)
連續(xù)，并盡量減少中途停頓時(shí)間，使其易于克服摩
擦力。下沉?xí)r隨時(shí)注意正位，保持豎直下沉。第一
節(jié)沉井下沉就位后刃腳處塞入15cm厚木板，防
止繼續(xù)下沉。
②沉井接高前，先糾正傾斜，接高節(jié)的豎向中
軸與下面一節(jié)的中軸線相重合，接高前不得將刃
腳掏空，避免沉井傾斜。接高施工應(yīng)均勻、對(duì)稱(chēng)地
進(jìn)行。
⑧沉井在下沉過(guò)程中，基坑中設(shè)置集水坑，采
用潛水泵1臺(tái)不間斷抽出地下滲水。
(下轉(zhuǎn)第25頁(yè))
19
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承插式混凝土排水管鋼模螺釘強(qiáng)度校核 王振亭任明霞
W O=400 R=10．5
Q=123522．625
N==6．3 rD=2 C=3 100)
ANSWER
W0=500 R=10．5
0=193004．144
N==9．9 fD=2 C=31001
ANSWER
WO=600 R=10．5
0=277925．967
N==14．2 fD=2 C=3100)
USAVE SHUI
(4)計(jì)算結(jié)果整理
W0(RPM) 200 300 350 枷 500 60o
Q(N) 30880 69481 94572 123522 1930oO 926
N(對(duì)) 1．5 3．5 4．8 6I3 10 14．2
4 計(jì)算結(jié)果分析
由上面的計(jì)算可知，當(dāng)W=350轉(zhuǎn)／Yx時(shí)，離心
慣性力Q=94572N=9650 約為鋼模水泥管總重
的3倍多。在鋼模加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸的角速度
80取10tad／s(即10秒內(nèi))轉(zhuǎn)速增加95轉(zhuǎn)份，則質(zhì)
心的切向加速度ac =eoRRdR =0．78刪，s2，因此切向
慣性力是總重量的0．78／9．8=0．08倍，切向慣性力
與離心力相比僅占3％，所以切向慣性力可以忽略
不計(jì)，由于重力占離心力的1，3左右，因此應(yīng)對(duì)重
力的影響給予充分的考慮。隨著鋼模的轉(zhuǎn)動(dòng)重力
對(duì)螺釘產(chǎn)生交變的剪切，拉伸作用，使螺釘處于二
向應(yīng)力狀態(tài)，精確解繁索一些，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我
們不再對(duì)力學(xué)模型加以修改，而是對(duì)計(jì)算結(jié)果稍
加修正。
低碳鋼的流動(dòng)極限盯。是220MN，In2，一般情
況安全系數(shù)取2—5，考慮到上述力學(xué)模型的誤差，
我們?nèi)“踩禂?shù)為7，于是得許用應(yīng)力[cr]=31 MN／
m a=
_ 3100Nl，cm2的條件下算出的，也就是說(shuō)考慮到
力學(xué)模型的誤差。
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(上接第19頁(yè))
4 總結(jié)與體會(huì)
靈活地在工程施工中應(yīng)用防護(hù)方案， 對(duì)
整個(gè)工程的順利完工及工程成本控制都相當(dāng)重
要。在本工程的施工中，主要注重了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工
作。現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)工作在整個(gè)基坑施工中顯得尤為
重要。觀測(cè)結(jié)果的及時(shí)反饋，不僅能夠修正設(shè)計(jì)
和施工，更重要的是能夠保證安全。在本工程基
坑施工中，注意了以下幾個(gè)方面的監(jiān)測(cè)控制：
(1)沉井的下沉速度及傾斜動(dòng)向。(2)既有線路
的狀態(tài)。
裹1 既有線路觀舅沉降裹
既有線測(cè)點(diǎn) 施工前高程㈤ 施工后高程㈤ 高差(Ⅻ咀)
NI 5．589 5．587 2
N2 5．581 5．577 4
N3 5．573 5．570 3
N4 5．585 5．582 3
通過(guò)對(duì)既有線路的沉降觀測(cè)，說(shuō)明本工程采
用沉井方案能夠滿足既有線路的設(shè)備和行車(chē)安
全，并且橋臺(tái)工程的實(shí)際成本為21萬(wàn)元，比計(jì)劃
節(jié)省3．4萬(wàn)元，工期55d，比計(jì)劃提前了6d。

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