临近既有线基坑开挖安全距离分析及实例应用

作者：曾陕华

来源：《科技创新导报》2012年第14期

摘要:临近既有线基坑开挖对既有线营运安全的影响因素较多,风险较大。本文结合工程实例对临近既有线基坑开挖过程中的安全影响因素进行研究、分析及测算,为类似工程提供一定的借鉴。

关键词:既有线基坑开挖安全

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0097-01

1 工程概况

哈齐客运专线某特大桥位于黑龙江省大庆市,全桥长10743.17m,墩台基础采用钻孔灌注桩基础,桥墩均采用双线圆端型实体桥墩,桥台采用双线一字形桥台,全桥处于冲积平原,主要岩性为黏土、粉土、粉质黏土、淤泥质土、软黏性土及砂类土,以黄褐色、灰褐色、黑绿色为主,厚度0.3～10m,地下水较丰富,地下水类型主要为第四系孔隙潜水,局部为基岩裂隙水及承压水,地下水埋深0～16.30m,主要含水层为砂类土,主要靠大气降水和地表水补给,水位变幅1.0～3.0m。全桥共377个墩,设计桥墩基坑开挖线距既有滨洲铁路线路基坡脚距离3～70m不等,绝大部分属临近既有线施工范围,基坑开挖深度为3～5m,既有铁路路基平均高约为2m。

2 临近既有线基坑开挖施工安全影响因素分析

临近既有路施工其字面含义即靠近既有铁路开展各类工程作业。根据《铁路运输安全保护条例》第十条规定,铁路线路安全保护区的范围,从铁路线路路堤坡脚、路堑坡顶或者铁路桥梁外侧起向外的距离分别为:城市市区,不少于8m;城市郊区居民居住区,不少于10m;村镇居民居住区,不少于12m;其他地区,不少于15m。成都铁路局规定,临近营业线20m内为铁路安全保护区。哈尔滨铁路局规定临近营业线50m内为铁路安全保护区。虽然各铁路局的营业线安全保护区距离规定各不一样,但临近既有线进行基坑开挖施工与铁路营运相互间造成的影响因素是一样的,根据分析可知,临近既有线基坑开挖主要有三种安全影响因素:列车运行动载对基坑稳定性的影响;基坑土石方开挖对既有铁路营运造成的直接影响;基坑开挖前降水对铁路路基的间接影响。针对分析得出的安全影响因素,合理确定临近既有线基坑开挖安全距离及施工方案是确保营业线施工安全的前提。

3 临近既有线基坑开挖安全距离计算

针对分析确定的临近既有线基坑开挖中主要的安全影响因素情况,结合相关资料,分别对三种安全影响因素距离进行确认与计算,以确定相对准确的安全距离如下:

(1)参照《列车振动对铁路沿线结构物影响的动力分析》可知,列车振动随距钢轨距离的增加而衰减,在距钢轨25m处,振动几乎衰减到零,在此距离之外,列车振动对建筑物已无明显影响,确认列车运行动载对基坑开挖过程中的稳定性影响重点在距铁路25m以内,在此之内的基坑开挖在施工过程中应考虑相应的安全防护措施。(2)基坑直接开挖对临近既有线的影响距离。基坑直接开挖对临近既有线的影响距离可根据《改建既有线和增建第二线铁路工程施工技术暂行规定》内容“临近既有线施工的桥涵和其他建筑物基础,应自基坑底边,按1:1.5向上推算,确定开挖对既有线影响程度”的要求,进行计算临近既有铁路进行基坑开挖安全距离,进而确定开挖过程中的安全距离。设定既有铁路路堤高度为h1=(2m),开挖深度为h2(h21=3m、h22=5m),既有线路中心到承台边的距离为L1(L11=10.3m、L12=77.3m),接触网立柱外边到承台边的距离为

L2(L21=7m、L22=74m),承台边到既有线路中心的安全距离为L3。若基坑上口无接触网立柱

L3=1.5*(h1+h21)+5(路肩距离)+1(坑内的工作距离)=13.3m,L3=1.5*(h1+h22)+5(路肩距离)+1(坑内的工作距离)=16.5m,根据计算数据可知,在基坑上口无接触网立柱,开挖深度等于3m时,承台边到既有线路中心的安全距离不应小于13.3m;开挖深度等于5m时,承台边到既有线路中心的安全距离不应小于16.5m。若基坑上口有接触网立柱,且接触网立柱外边到线路中心距离大于等于3.3m。L3=1.5*(h1+h21)+(L1-L2)(接触网立柱外边到线路中心距离)+1(路肩距离)+1(坑内的工作距离)=12.8m,L3=1.5*(h1+h22)+(L1-L2)(接触网立柱外边到线路中心距离)+1(路肩距离)+1(坑内的工作距离)=15.8m,根据计算数据可知,在基坑上口有接触网立柱,开挖深度等于3m时,承台边到既有线路中心的安全距离不应小于11.8m;开挖深度等于5m时,承台边到既有线路中心的安全距离不应小于15.8m。根据以上计算依据,L3取最小值做为安全值,开挖深度≤5m时,直接进行临近既有线基坑开挖,当承台边到既有线路路基坡脚大于10.2m时,不会对既有铁路营运造成影响,但应对开挖基坑采取一定的安全防护措施后再进行基坑开挖施工。在有水地段的临近既有线基坑开挖施工前,必须要采取相应措施进行降水,因库萨金经验公式中降水影响半径随抽水孔水位降深变化而变化,适合降水影响半径计算,因此在计算有水地段基坑开挖前降水影响距离时采用库萨金经验公式进行确定,R=15.6m(渗透系数取0.4m/d,经过计算可确定,在有水地段基坑开挖前降水对既有线影响距离为15.6m。

4 实例应用

哈齐客运专线某特大桥全线共377个墩,其中我公司负责施工344个墩。在距离既有线

10m内无水地段及16m内有水地段,共41个墩的基坑开挖采用钢板桩防护进行组织开挖施工;在距离既有线10～25m范围内无水地段,共80个墩的基坑开挖采用加大放坡防护措施直接组织开挖施工;在距离既有线16～25m范围内有水地段共29个墩的基坑开挖采用轻型井点降水设备进行降水后组织开挖施工;在距离既有线25m范围外,共194个墩的基坑开挖未按临近既有线施工进行考虑。整个施工过程未发生任何影响既有线营运的安全问题,全部达到预期目标。

5 结语