施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法

摘要

本申请涉及一种施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法，根据基坑对高铁桥梁距离的不同进行分段施工：高铁桥下铁路线路安全保护区范围内采用钢板桩进行止水，克服了桥下施工空间不足的难点，同时相比于传统的高压旋喷桩、水泥土搅拌桩等方法，其施工扰动小，有效减小了既有高铁桥墩的变形，确保了高铁线路的顺利运行；铁路线路安全保护区以外使用三轴水泥土搅拌桩及SMW工法桩进行止水，其止水效果好，有效确保了基坑施工的安全性。本申请采用分区保护的方法，针对基坑不同区段采用不同的支护止水方法，针对性保护，在确保既有高铁线路顺利运行的同时，保证基坑施工的安全性。

说明书

技术领域

本申请涉及铁路施工防护技术领域，尤其是涉及一种施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法。

背景技术

近年来，我国高度重视推进地下工程建设，当遇到基坑施工需要下穿桥梁时，对施工造成的桥梁下沉要进行严格控制，尽可能减少施工对临近桥墩造成的影响，否则将造成铁路轨线不平顺以致危害行车安全。

传统的基坑防护止水结构例如高压旋喷桩和水泥搅拌桩，在施工时对于高铁桥墩扰动较大，且受限于施工空间，均不适合用作临近铁路桥基坑的防护结构。虽然钢板桩具有轻便、易拆除、可重复利用、施工周期短及造价低的特点，可用作临近高铁营业线的止水结构，但其整体性差，承受的水平荷载较小，不适宜全段采用。

因此，亟需一种施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法。

发明内容

本申请的目的在于，提出一种施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法，在不同范围的基坑采用不同的防护结构，克服桥下施工空间不足的问题，有效减少下穿施工对邻近高铁桥墩的影响，并提高地基承载力和抗渗性，保障铁路列车的行车安全，同时有效控制造价，降低施工难度。

本申请的目的可通过以下技术方案来实现：

用于减小临近桩基变形的高铁桥下基坑的分区防护方法，在不同范围的基坑采用不同的防护结构。

一种施工空间受限时的高铁桥下基坑止水方法，包括如下过程：

(A)在高铁桥下铁路线路安全保护区范围以内：施工钻孔灌注桩，在设计标高处施作冠梁与横撑，打入拉森钢板桩，在钻孔灌注桩与拉森钢板桩之间进行土体压密注入浆液，按浆液配合比掺入水泥和水，将其搅拌均匀，用注浆泵压送浆液，注浆采用由下向上，边注浆边上拔注浆管，直到注浆至设计标高。施工完成后钢板桩不拔除。

(B)在高铁桥下铁路线路安全保护区以外：施工三轴水泥土搅拌桩与钻孔灌注桩，在设计标高处施作冠梁与横撑。

(C)在高铁桥下铁路线路安全保护区以外更远处范围：施工SMW工法桩，并将H型钢插入桩体内，采用“插一跳一”形式，以形成支护体系；支护体系使用完成后，可将H型钢拔出。

进一步，对各分区支护体系进行详细介绍：

本申请提供的施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构，包括：

在临近高铁桥下铁路线路安全保护区范围内，包括用于维护基坑稳定性的钻孔灌注桩结构，用于防水的止水钢板桩，用于增加桩间粘聚力的加固浆液。

钻孔灌注桩的桩间距1.2m，桩长与桩径尺寸采用数值软件计算得到，延基坑方向均匀排布。钢板桩采用Ⅳ型拉森钢板桩，用履带式挖土机(带震动锤机)施打入钻孔灌注桩外侧，并在桩间进行土体压密注浆，以达到良好的止水效果。施工便捷，对于临近高铁桥墩的影响较小。钻孔灌注桩与拉森钢板桩之间需进行土体压密注浆，采用水泥单液浆，在普通水泥中按比例加入一定量的水及相应的外加剂搅拌而成，以增强整体稳定性，提高抗渗性能。

在高铁桥下铁路线路安全保护区外较近处，包括钻孔灌注桩和三轴水泥搅拌桩。

在高铁桥下铁路线路安全保护区较远处，包括采用SMW工法桩，挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕。

SMW工法桩与三轴水泥搅拌桩的具体型号及尺寸采用数值软件计算得到，延基坑方向均匀排布，以保障整体稳定性。SMW工法桩内H型钢采用“插一跳一”形式，具体型号及尺寸采用数值软件计算得到，延基坑方向均匀排布。

相比于现有技术，本申请具有以下优势：

1)拉森钢板桩采用工厂化预制生产，质量易得到保障，隔水效果好，保证施工场地安全，绿色环保，造价低。

2)在临近高铁营业线范围处，利用了拉森钢板桩轻便、操作难度低等优点，克服了桥下施工空间不足问题，有效减少下穿施工对邻近高铁桥墩的影响，保证施工质量。

3)钻孔灌注桩与拉森钢板桩之间进行土体压密注入浆液，采用水泥单液浆，抗渗性能好，材料来源丰富，价格低廉，注浆工艺简单，能增强结构整体性，达到良好的止水效果。

4)在高铁桥下铁路线路安全保护区外采用水泥土搅拌桩做止水帷幕，结构安全可靠，且能提高地基承载力和抗渗性；

5)在高铁桥下铁路线路安全保护区远处范围采用SMW工法桩，可有效加固土体，并达到较好的防水效果，不必再设置止水帷幕，大大缩短了施工时间并节省资金。

6)本申请综合考虑了防护效果、施工难度与造价，在涉及下穿铁路桥施工时，将会是行之有效的基坑防护方法。

附图说明

图1为本申请实施例提供的高铁桥下基坑防护结构的平面示意图。

图2a为本申请实施例提供的高铁桥下基坑防护结构在铁路线路安全保护区内的示意图。

图2b为本申请实施例提供的高铁桥下基坑防护结构在铁路线路安全保护区以外较近处的示意图。

图2c为本申请实施例提供的高铁桥下基坑防护结构在铁路线路安全保护区以外较远处的示意图。

附图标记说明：

1钻孔灌注桩，2冠梁，3横撑，4拉森钢板桩，5浆液，6三轴水泥土搅拌桩，7SMW工法桩，8混凝土基础，9碎石垫层，10H型钢，11桥墩。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本申请作进一步描述：

沪昆高铁某里程处存在桥下基坑施工，为保障施工的顺利进行，减小下穿施工对临近高铁桥桩的影响，采用本申请提供的施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构与止水方法进行处理。

如图1、图2所示，在临近高铁营业线15m范围内采用钻孔灌注桩1防护，配合止水拉森钢板桩4，在桩间进行土体压密注入浆液5，施工便捷，可以减小对临近高铁桥墩11的影响；在临近高铁营业线15m～30m范围内采用钻孔灌注桩1防护，止水帷幕使用三轴水泥土搅拌桩6，增强基坑稳定性及抗渗性，以保障施工安全；在临近高铁营业线30m范围以外采用SMW工法桩7防护，挡水防渗性能好，不必另设挡水帷幕。

本申请提供的施工空间受限时的高铁桥下基坑围护结构，包括：

在临近沪昆高铁营业线15m范围以内：包括用于地基加固的钻孔灌注桩1，用于提高整体刚度的冠梁2和横撑3，用于止水抗渗的拉森钢板桩4，钻孔灌注桩1与拉森钢板桩4之间灌注浆液5，坑底包括混凝土基础8与碎石垫层9。

在临近沪昆高铁营业线15m～30m范围以内：包括用于地基加固的钻孔灌注桩1，用于提高整体刚度的冠梁2和横撑3，用于止水抗渗的三轴水泥土搅拌桩6。坑底包括混凝土基础8与碎石垫层9。

在临近沪昆高铁营业线30m范围以外：包括兼顾止水与加固效果的SMW工法桩7，用于提高整体刚度的冠梁2和横撑3，用于插入桩体内形成支护体系的H型钢10。坑底包括混凝土基础8与碎石垫层9。

上述冠梁2和横撑3均采用混凝土材料，具体尺寸应根据相应情况来确定。

上述钢板桩采用拉森钢板桩4，上述浆液5采用水泥单液浆，在普通水泥中按比例加入一定量的水及相应的外加剂搅拌而成。

上述H型钢10采用“插一跳一”形式。

进一步，本申请提供的施工空间受限时的高铁桥下基坑止水方法，包括如下过程：

(A)对于临近沪昆高铁营业线15m范围以内：

(A1)施工钻孔灌注桩1：施工之前应先沿基坑纵向开挖探槽，准确、详细查明地下管线情况，做好管线改移、悬吊及保护工作，确保施工安全，平整场地并测量定位。使用钻机钻至设计标高后，吊放钢筋笼，并灌注混凝土。

(A2)在设计标高处施作冠梁2与横撑3，现浇混凝土时需注意凝结时间，保证浇筑质量，确保加固效果。

(A3)施工拉森钢板桩4：采用履带式挖土机(带震动锤机)施打，打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，并在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入。

(A4)在钻孔灌注桩1与拉森钢板桩4之间进行土体压密注入浆液5，以达到良好的止水效果，采用水泥单液浆，在普通水泥中按比例加入一定量的水及相应的外加剂搅拌而成，用注浆泵压送浆液，注浆采用由下向上，边注浆边上拔注浆管，直到注浆至设计标高，注意检查附近地面是否出现注浆隆起，确保注浆效果。施工完成后钢板桩不拔除。

(A5)基坑施工：先进行井点降水，降水深度为基坑底下1m；降水结束后开挖基坑，施工碎石垫层9、C20混凝土基础8，现浇箱身；完成后进行基坑回填。

(B)临近沪昆高铁营业线15m～30m范围以内：

(B1)施工三轴水泥土搅拌桩6：施工之前先平整场地、清除障碍物，按设计标准制备水泥浆，使用搅拌桩机开始喷浆搅拌，切土下沉直至设计深度位置。

(B2)施工钻孔灌注桩1：施工前详细查明地下管线情况，做好管线改移、悬吊及保护工作，确保施工安全，平整场地并测量定位。使用钻机钻至设计标高后，吊放钢筋笼，并灌注混凝土。

(B3)在设计标高处施作冠梁2与横撑3，现浇混凝土时需注意凝结时间，保证浇筑质量，确保加固效果。

(B4)基坑施工：先进行井点降水，降水深度为基坑底下1m；降水结束后开挖基坑，施工碎石垫层9、C20混凝土基础8，现浇箱身；完成后进行基坑回填。

(C)临近沪昆高铁营业线30m范围以外：

(C1)施工SMW工法桩7：施工之前应先沿基坑纵向开挖探槽，准确、详细查明地下管线情况，做好管线改移、悬吊及保护工作，确保施工安全，平整场地并测量定位。按设计标准控制水泥用量和水灰比，确保桩身质量，使用搅拌桩机开始喷浆搅拌，切土下沉直至设计深度位置。

(C2)插入型钢：将H型钢10插入桩体内，采用“插一跳一”形式，以形成支护体系，当支护体系使用完成后，可将H型钢10拔出实现回收利用。

(C3)基坑施工：先进行井点降水，降水深度为基坑底下1m；降水结束后基坑开挖至地面以下1m处，施工第一道横撑；开挖至坑底后施工碎石垫层9、C20混凝土基础8、现浇箱身；完成后进行基坑回填。

本申请涉及的减小临近桩基变形的高铁桥下基坑的分区防护方法，在不同范围采用不同的防护结构，在临近高铁桥下铁路线路安全保护区范围内的基坑，利用了拉森钢板桩的优点，克服了桥下施工空间不足问题，有效减少下穿施工对邻近高铁桥墩的影响，达到较好的止水性能；钻孔灌注桩与拉森钢板桩之间进行土体压密注入浆液，采用水泥单液浆，抗渗性能好，材料来源丰富，价格低廉，注浆工艺简单，能增强结构整体性，达到良好的止水效果。在高铁桥下铁路线路安全保护区以外较远范围内采用水泥土搅拌桩做止水帷幕，钻孔桩维护基坑稳定性，双桩结构安全可靠；在高铁桥下铁路线路安全保护区以外远处范围采用SMW工法桩，可有效加固土体，并达到较好的防水效果，不必再设置止水帷幕，大大缩短了施工时间并节省资金。基坑施工需要下穿桥梁，在施工场地受限且需要控制下穿造成的周边影响时，本申请综合考虑了防护效果、施工难度与造价，会是行之有效的基坑防护方法。

上述对实施例子的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例进行各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请的揭示，不脱离本申请范畴所做出的改进和修改都应该在本申请的保护范围之内。