浅谈高速铁路下穿公路U型槽施工技术
摘要:本文描述了某铁路工程下穿高速公路的工程实例，介绍了U型槽基坑开挖，施工工艺和保证措施，最终对结构稳定性进行验算分析。总体来看，采用下穿U型槽的方式跨越高速公路，具有风险小、工期短、造价省、对原有线路运营影响小的特点，能够有效加快施工进度、提高施工质量、降低施工风险，值得在高速铁路建设中推广。
关键词：高速铁路；U型槽；施工工艺
1.工程概况
某铁路工程作为2022年冬奥会快速通道、京津冀一体化建设的国家重点工程。本标段位于河北省张家口境内，属于寒温带半干旱性气候区。在京新高速公路与京包铁路交口处，既有上跨高速的T梁，原地面与既有桥梁梁底净距为4.2m，交角48°；又有铁路的地面道路和管线，既有铁路并行，现场地形复杂。为不影响原有公路与铁路的交通状态，且保证既有建筑物的安全与稳定，通过方案研究，决定对此段路基设封闭式路堑，采用U型槽整体结构。U型槽通过边墙支撑土体压力，由边墙、底板自重及附属设施自重抵抗地下水的扬压力，从而保持结构的稳定性，确保铁路运营安全的目的。U型槽设计总长度大100m，最宽处达34.8m，基槽开挖深度6m，边坡为1:0.4。
关键词：高速铁路；U型槽；施工工艺
1.工程概况
某铁路工程作为2022年冬奥会快速通道、京津冀一体化建设的国家重点工程。本标段位于河北省张家口境内，属于寒温带半干旱性气候区。在京新高速公路与京包铁路交口处，既有上跨高速的T梁，原地面与既有桥梁梁底净距为4.2m，交角48°；又有铁路的地面道路和管线，既有铁路并行，现场地形复杂。为不影响原有公路与铁路的交通状态，且保证既有建筑物的安全与稳定，通过方案研究，决定对此段路基设封闭式路堑，采用U型槽整体结构。U型槽通过边墙支撑土体压力，由边墙、底板自重及附属设施自重抵抗地下水的扬压力，从而保持结构的稳定性，确保铁路运营安全的目的。U型槽设计总长度大100m，最宽处达34.8m，基槽开挖深度6m，边坡为1:0.4。
1.1土质情况
本段穿越怀来盆地，地形平坦，线路两侧为农田及果园，植被发育。本标地层主要由素填土、粉土、新黄土、细圆砾土、粗圆砾土组成。
1.2嵌固深度计算
经查阅京新高速公路该处桥梁地质资料，地下水埋深在45～48m左右。地震动峰值加速度为0.2g,地震基本烈度为VIII度，最大冻结深度为0.99m。为保证公路桥安全，取6.7m。
2.桩型方案
由于本段路基范围内有一条贯通电力电缆，首先与供电设备管理单位联系，共同确认电缆设施的位置、径路，然后将电缆迁改到既有线另一侧，并设立标志牌。正式开工前，首先在既有路堑上设置硬隔离栅栏，将施工现场与既有京包线隔离。临时栅栏采用高度为1.8米钢丝网片、φ48mm钢管立柱间距3.0m，埋深40cm。DK109+561～DK109+607设Φ1.2m钢筋混凝土围护桩，桩长16m,桩间距0.3m,单侧共计29根。为在强度和桩径满足设计的条件下保证施工进度及经济效益采用挖孔灌注桩施工，所有桩基同时进行施工。DK109+561～DK109+607设Φ1.2m钢筋混凝土围护桩，桩长16m,桩间距0.3m,单侧共计29根。
路堑开挖前在坡顶设置截水沟，防止地表水流入基坑内，或对围护结构顶造成边坡冲刷。
本段穿越怀来盆地，地形平坦，线路两侧为农田及果园，植被发育。本标地层主要由素填土、粉土、新黄土、细圆砾土、粗圆砾土组成。
1.2嵌固深度计算
经查阅京新高速公路该处桥梁地质资料，地下水埋深在45～48m左右。地震动峰值加速度为0.2g,地震基本烈度为VIII度，最大冻结深度为0.99m。为保证公路桥安全，取6.7m。
2.桩型方案
由于本段路基范围内有一条贯通电力电缆，首先与供电设备管理单位联系，共同确认电缆设施的位置、径路，然后将电缆迁改到既有线另一侧，并设立标志牌。正式开工前，首先在既有路堑上设置硬隔离栅栏，将施工现场与既有京包线隔离。临时栅栏采用高度为1.8米钢丝网片、φ48mm钢管立柱间距3.0m，埋深40cm。DK109+561～DK109+607设Φ1.2m钢筋混凝土围护桩，桩长16m,桩间距0.3m,单侧共计29根。为在强度和桩径满足设计的条件下保证施工进度及经济效益采用挖孔灌注桩施工，所有桩基同时进行施工。DK109+561～DK109+607设Φ1.2m钢筋混凝土围护桩，桩长16m,桩间距0.3m,单侧共计29根。
路堑开挖前在坡顶设置截水沟，防止地表水流入基坑内，或对围护结构顶造成边坡冲刷。
路堑开挖由小里程向大里程进行施工，采用挖掘机开挖、25t自卸式汽车运输。本段路堑开挖深度最深约为8.96m，路堑开挖自上而下分层进行，每层1m, 并与开挖边线预留20cm，由人工进行修坡，确保坡面平整、密实、无凹坑。U型槽顶路堑开挖坡度为1：1.5，U型槽喷锚支护处开挖坡度为1：0.4，围护桩处垂直开挖。
挖土施工与锚杆施工相互配合，交替进行。在挖至锚杆下部0.2m处，待该层锚杆完成后，才可向下继续开挖。分层开挖至基坑底设计深度以上30cm,再用人工整平至基坑设计深度。
3.U型槽施工工艺
3.1施工工艺流程
场地平整→测量定桩位→开挖桩孔（1m深度）→支设护壁模板→进行护壁砼施工→按每节护壁要求高度重复开挖、护壁施工直到设计桩底标高→钢筋笼制作、吊装到位→桩基砼浇筑。
3.2 U型槽底板施工
灌注前，将垫层顶面清理、凿毛、冲洗干净，将模板内的杂物和钢筋上的污渍等清除干净，进一步检查模板、加固、支撑、钢筋骨架、预埋构件是否符合要求；灌注过程中，设专人检查模板、支架等，发现问题及时处理[2]。灌注时砼的自由倾落高度不得大于2m，以防
挖土施工与锚杆施工相互配合，交替进行。在挖至锚杆下部0.2m处，待该层锚杆完成后，才可向下继续开挖。分层开挖至基坑底设计深度以上30cm,再用人工整平至基坑设计深度。
3.U型槽施工工艺
3.1施工工艺流程
场地平整→测量定桩位→开挖桩孔（1m深度）→支设护壁模板→进行护壁砼施工→按每节护壁要求高度重复开挖、护壁施工直到设计桩底标高→钢筋笼制作、吊装到位→桩基砼浇筑。
3.2 U型槽底板施工
灌注前，将垫层顶面清理、凿毛、冲洗干净，将模板内的杂物和钢筋上的污渍等清除干净，进一步检查模板、加固、支撑、钢筋骨架、预埋构件是否符合要求；灌注过程中，设专人检查模板、支架等，发现问题及时处理[2]。灌注时砼的自由倾落高度不得大于2m，以防
止对模板冲击过大以及产生离析现象。
3.2 U型槽侧墙施工
U型槽混凝土浇筑采用分段浇筑。由地泵送入模，混凝土罐车统一运送施工现场。浇筑混凝土前，前层混凝土的强度不得小于1.2Mpa；凿除施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子和松弱混凝土层，并用水冲净、湿润，但不得有积水。宜在横向施工缝处涂抹一层优质水泥基渗透结晶涂层，然后再持续浇筑新层混凝土。施工缝处的新层混凝土应捣实。浇筑混凝土前应将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净；当模板有缝隙和孔洞时，应予堵塞，不得漏浆。
3.3防水施工
U型槽结构采用自粘卷材全包式防水。U型槽主体结构沿纵向每9.98米设置一道伸缩缝，缝宽2cm。伸缩缝采用硬塑料泡沫板、聚笨乙烯泡沫塑料板嵌缝，两端采用20mm厚聚氨酯密封膏封堵。伸缩缝采用中埋式止水带进行防水，侧墙外侧采用背贴式止水带防水。
4.U型槽保证措施
4.1伸缩缝和止水带施工
每段U型槽设宽度为2cm的伸缩缝，贯通墙身和底板。中埋式止水带的中间凸起部分要正对在2cm宽的伸缩缝上，沉降缝中填充硬塑料泡沫板。沉降缝表面用聚氨酯密封膏止水。
3.2 U型槽侧墙施工
U型槽混凝土浇筑采用分段浇筑。由地泵送入模，混凝土罐车统一运送施工现场。浇筑混凝土前，前层混凝土的强度不得小于1.2Mpa；凿除施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子和松弱混凝土层，并用水冲净、湿润，但不得有积水。宜在横向施工缝处涂抹一层优质水泥基渗透结晶涂层，然后再持续浇筑新层混凝土。施工缝处的新层混凝土应捣实。浇筑混凝土前应将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净；当模板有缝隙和孔洞时，应予堵塞，不得漏浆。
3.3防水施工
U型槽结构采用自粘卷材全包式防水。U型槽主体结构沿纵向每9.98米设置一道伸缩缝，缝宽2cm。伸缩缝采用硬塑料泡沫板、聚笨乙烯泡沫塑料板嵌缝，两端采用20mm厚聚氨酯密封膏封堵。伸缩缝采用中埋式止水带进行防水，侧墙外侧采用背贴式止水带防水。
4.U型槽保证措施
4.1伸缩缝和止水带施工
每段U型槽设宽度为2cm的伸缩缝，贯通墙身和底板。中埋式止水带的中间凸起部分要正对在2cm宽的伸缩缝上，沉降缝中填充硬塑料泡沫板。沉降缝表面用聚氨酯密封膏止水。
4.2墙身水平施工缝处理
施工缝的表面应凿毛至露出集料，但不应伤及集料和接缝的边棱。凿好后的表面应清洗干净，除去松散的颗粒，趁混凝土还未完全凝固时，尽可能将混凝土表面的浮浆及松散材料清除。施工缝混凝土浇筑应连续进行。
5.稳定验算
5.1整体稳定验算
计算方法：瑞典条分法；应力状态：总应力法；条分法中的土条宽度: 0.40m。整体稳定安全系数 Ks = 2.555。
5.2抗倾覆验算
Ks = 3.041 >= 1.250,满足规范要求。
经检算，防护桩整体稳定安全系数2.555；抗倾覆安全系数3.041 >= 1.250，满足要求。结合现场施工情况，采用U型槽下穿高速公路不仅能够避免高架桥的设置，而且对原有高速公路的干扰小，不必采用挂篮等高空作业，减少施工安全隐患，保证原有公路运营时间和周期。
施工缝的表面应凿毛至露出集料，但不应伤及集料和接缝的边棱。凿好后的表面应清洗干净，除去松散的颗粒，趁混凝土还未完全凝固时，尽可能将混凝土表面的浮浆及松散材料清除。施工缝混凝土浇筑应连续进行。
5.稳定验算
5.1整体稳定验算
计算方法：瑞典条分法；应力状态：总应力法；条分法中的土条宽度: 0.40m。整体稳定安全系数 Ks = 2.555。
5.2抗倾覆验算
Ks = 3.041 >= 1.250,满足规范要求。
经检算，防护桩整体稳定安全系数2.555；抗倾覆安全系数3.041 >= 1.250，满足要求。结合现场施工情况，采用U型槽下穿高速公路不仅能够避免高架桥的设置，而且对原有高速公路的干扰小，不必采用挂篮等高空作业，减少施工安全隐患，保证原有公路运营时间和周期。
6.结语
高速铁路工程采用下穿的方式跨越原有高速公路，具有风险小，工期短，占地少，造价省，对公路运营影响小等有点。在高速铁路建设上试一次有益的尝试，可以促进交通事业更快更高更强的发展，取得良好的社会和经济效益。混凝土U型槽的防护桩技术可靠，应用范围广，比梯形节省投资，节省土地，经济效益显著，极具推广前景。
参考文献:
高速路免费时间2022 1.建筑基坑支护技术规程[S],JGJ120-2012.Tchnical Secification for Rtaining and Potection of Bilding Fundation Ecavations.
2.齐峰.桥基施工浅谈[J],山西建筑,2010（31）:333-334.Qi Feng.Discuss on contrusting of Bridge Foundation.2010（31）:333-334.
3.周恒，王立波，林晨，等.下穿既有高速公路工程方案比选及探讨[J].现代交通技术，2013（5）：15-17Zhou Heng;Wang Libo;Lin Chen.Discussion on scheme comparison and selection for the project undercrossing existing expressway.[J].Modern Transportation Technology. 2013（5）：15-17.
高速铁路工程采用下穿的方式跨越原有高速公路，具有风险小，工期短，占地少，造价省，对公路运营影响小等有点。在高速铁路建设上试一次有益的尝试，可以促进交通事业更快更高更强的发展，取得良好的社会和经济效益。混凝土U型槽的防护桩技术可靠，应用范围广，比梯形节省投资，节省土地，经济效益显著，极具推广前景。
参考文献:
高速路免费时间2022 1.建筑基坑支护技术规程[S],JGJ120-2012.Tchnical Secification for Rtaining and Potection of Bilding Fundation Ecavations.
2.齐峰.桥基施工浅谈[J],山西建筑,2010（31）:333-334.Qi Feng.Discuss on contrusting of Bridge Foundation.2010（31）:333-334.
3.周恒，王立波，林晨，等.下穿既有高速公路工程方案比选及探讨[J].现代交通技术，2013（5）：15-17Zhou Heng;Wang Libo;Lin Chen.Discussion on scheme comparison and selection for the project undercrossing existing expressway.[J].Modern Transportation Technology. 2013（5）：15-17.
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论