秦云锋
（中铁三局三公司 山西太原 030006）
摘要：近年来，随着我国经济建设的发展，铁路建设已遍布大江南北，特别是铁路运煤专用线正在陕西省榆林市大力建设，但铁路专用线建设势必会与既有的地上铁路和地下管线交错纵横，造成铁路专用线建设难度大、成本高、安全风险高。本文简要介绍了一种简单高效的在紧邻既有运营铁路线且上跨天然气管道狭窄上下空间内进行复杂桥涵群施工的施工技术。该桥涵施工技术可以大大降低桥涵施工难度并显著加快施工进度，同时大幅度减少人工、材料等生产资源的使用，更重要的可以降低对既有运营铁路和天然气管道的安全影响保障施工安全。
关键词：紧邻既有运营铁路线且上跨天然气管道；狭窄上下空间内；复杂桥涵群施工
桥涵群设计为2孔12m框架小桥+1-3m盖板涵结构。通过采用钢板桩、高压旋喷桩、高压旋喷桩+插钢管三种结合防护方式对既有桥梁锥体加固；使用高压旋喷桩止水帷幕与井点降水相结合方式进行基坑降水；加强施工中对天然气管道的保护措施；优化2孔12m框架小桥浇筑顺序；采用钢筋混凝土管护臂沉井技术施工桩板挡土墙桩基础等一系列施工方法形成一种在紧邻既有运营铁路线且上跨天然气管道狭窄上下空间内进行复杂桥涵群施工的施工技术，降低了施工难度和风险、加快了施工进度并有效节省了工程成本。本文以此桥为例，简要叙述该项施工技术。
一、工程概况：
该桥涵为2孔12m框架小桥+1-3m盖板涵群桥涵结构，该桥涵地处榆林毛乌素沙漠地区，桥位处地层主要为风积粉细砂，地表水不发育，地下水丰富，地面以下3m即有水。
其中2-12m框架小桥为地上结构与既有靖神运营重载万吨铁路1-32m天然气中桥线间距为15m，桥全长28.43m，箱形桥净高8m，净宽2×12m，箱形桥顶板厚1.3m，边墙厚1.1m，底板厚1.05m；箱形桥基础处理方式为10m长直径60cm高压水泥旋喷桩；箱型桥设计右侧为八字墙，左侧为一字墙，一字墙下设桩基托梁基础，桩基采用人工挖孔桩；涵身侵入既有靖神铁路天然气中桥锥体护坡内，作为交通通行和地面输水管线安装使用。
1-3m钢筋混凝土盖板箱涵在2孔12m框架小桥大里程侧桥的正下方4.18m处并斜交154°，桥全长19m，基础为10m长直径60cm高压水泥旋喷桩，作为直径1080mm天然气管道的保护涵而设置。
二、施工工艺流程及施工要点：
2.1施工工艺流程
施工准备→测量放线→既有锥体防护→基坑开挖→场地平整→高压旋喷桩止水帷幕与地基加固→天然气管道支护→天然气保护涵基坑降水→天然气保护涵主体施工→小里程箱型桥底板施工→小里程侧中边墙施工→大里程底板施工→小里程箱型桥边墙及大里程箱型桥边墙施工→顶板施工→沉降缝施工→人工挖孔桩施工→挡土墙施工。
2.2施工要点
2.2.1既有线桥梁锥坡防护
为了防止既有线桥梁锥体坍塌及轨道失稳，基坑开挖前需对既有桥梁锥体进行防护，防护采用边角防护钢板桩、纵向内防护高压旋喷桩、纵向外防护高压旋喷桩+插钢管三种防护方式结合的施工方法，减小了既有线运营对施工的影响，提高了施工效率，加强了防护质量。
钢板桩施工前清除场内杂物及其他荷载，由测量人员对钢板桩设计位置进行测量放样，并撒白灰线进行标示，先进行定位桩的施打工作，钢板桩打入前在锁口内涂抹油脂，以方便打入和拨出；高压旋喷桩桩径600mm，施工前在既有桥梁锥体处先整平作业面，在设计位置处外扩10cm进行定位桩的打入工作，定位桩位置必须准确，后钻机进行成孔并注浆；高压旋喷桩+插钢管施工是在高压旋喷桩水泥浆液初凝前使用挖机压入10mm厚直径35cm钢管，钢管外漏500mm，待全部施工完成后将外漏钢管连接浇筑C30砼形成冠梁，增强抗倾覆能力。
2.2.2天然气保护涵地基处理过程中天然气管道防护措施
天然气保护涵地基处理采用高压旋喷桩工艺，为避免施工过程损坏天然气管道，与中国石油长庆油田采气三厂现场踏勘后确定管道相对位置，通过人工探管的方式将管道具体位置探明。
为减小高压旋喷桩钻孔时震动对天然气管道的影响，施工前沿管道两侧距管道10cm左右位置插入1.2cm厚竹胶板，插至管道底部以下0.5m处，对地基处理范围外2m以内的所有管道先进行半封闭防护，形成压力缓冲区，避免因高压旋喷桩压力大导致损坏天然气管道。
2.2.3天然气保护涵基坑开挖、降水
既有线桥梁锥坡防护、高压旋喷桩止水帷幕验收合格，地基高压旋喷桩施工完后方可对基坑进行开挖作业。施工区域范围内地下水位较高，结合分析粉细砂地层地质基坑降水采用井点降水方式，基坑开挖前先沿基坑四周插入降水软管并连通降水设备进行降水，直至基础施工完，降水过程中要安排专职人员进行降水，若降水效果不佳可通过加深降水软管降水深度、增加降水软管数量或者采用污水泵抽水眀排的方式结合进行降水，以达到最佳降水效果。
基坑开挖采用机械人工相配合的方式，邻近天然气管道5米范围内采用人工开挖的方式，并使用黑心棉、竹胶板将天然气管道包裹封闭，每开挖2m管道临时用钢管脚手架+竹胶板支撑一段进行临时支墩支撑，待施工区域全部开挖完成后浇筑永久混凝土U型墩。其他区域使用小型挖掘机与装载机相配合进行开挖，并配有专职安全员进行现场防护，保证施工过程万无一失。基坑开挖完试验地基承载力满足要求后立即按设计进行基底换填处理并进行碾压压实。
2.2.4天然气保护涵主体施工
1-3m天然气保护涵涵长19m，采用分节施工的方式，因天然气保护涵影响2孔12m箱型桥，工期成为最重要施工控制因素，箱下涵节钢筋骨架采取提前预制加固，使用吊车将其吊装到规定位置，并将拼接完成的模板吊装完成，加固报验后浇筑混凝土，分节依次施工，直至涵节全部浇筑完成，混凝土浇筑完成后对其进行薄膜覆盖洒水养生，争取最快达到设计强度，以满足涵洞具备吊装条件。对天然气防护永临结合支墩进行第二步--以临时支墩为骨架，支立模板，浇筑混凝土形成永久支墩。
2.2.5天然气保护涵回填、吊装盖板
为防止天然气泄漏集聚引起爆炸，涵内通过采用细砂回填措施形成相对密闭空间来减少泄漏气体聚集。在回填前先对天然气管道外壁进行防腐和防水处理并安装天然气管道电磁防护设备，经天然气主管运营单位现场验收后对涵洞出入口进行砌筑，砌筑完成后采用小型挖机进行细砂回填。涵洞内填砂完成后进行预制盖板吊装，预制盖板吊装采用人工配合小型汽吊车的方式进行吊装。
2.2.6搭设满堂脚手架并进行预压试验
采用Ф48脚手架作支架，为确保支架的整体稳定性，顶部采用可调范围为0～600mm的可调托座和顶杆调整，边墙内模与外模用对拉螺栓固定。内模支架间距0.6m×0.6m，第一层杆距离地面0.3m,以上部分每1m设一道水平杆,上部水平杆距板底0.2m,剪刀撑每2m设一道,外模竖向每25㎝设一道6㎝×8㎝方木,方木外部用脚手架管水平方向每50㎝设置2根脚手架管,对拉螺栓间距不得大于80㎝。墙身模板预留拉杆孔，用φ12对拉镙栓穿PVC管对拉加固。外围架立杆横距1.2m,立杆纵距1.5m,步距1.8m。支架搭设时，应根据现场实际情况布置支架位置，必须保证支架刚度及稳定性。
支架搭设完成后需对支架进行预压，以消除支架的非弹性变形，同时采用1.5T的沙袋堆载的方法，人工配合吊车进行吊装，吊车直接吊至底模进行预压，根据每个沙袋的重量计算出每阶段加载的个数及整个区域布置的沙袋数量及重量，自跨中向两边依次加载。按预压荷载总重的80%→100%→120%进行分期加载及分期卸载，并测得各级荷载下的测点的变形值，预压试验合格后方可进行顶板及边墙混凝土浇筑。
2.2.7双孔12m箱型桥箱身施工顺序
受制于小里程涵洞内输水管道穿越工期、冬季施工气温低及两个涵洞之间3CM伸缩缝的影响，施工时按涵洞部位①→②→③→④→⑤的浇筑顺序进行，在保证质量的前提下，工期较俩框架小桥分开独立施工成型提前15天。
①箱型桥小里程侧一孔框架桥底板；②小里程侧一侧一孔框架桥中墙至斜梗下1.5m处；③箱型桥大里程侧一孔框架桥底板；④小里程侧一孔框架桥剩余边墙及顶板；⑤大里程一孔框架桥边墙及顶板。
2.2.8桩板挡土墙基础施工
箱型桥左侧设计为一字桩板式挡土墙，桩基础位于既有桥梁椎体上，挖孔桩桩长6m，桩径为1.2m，左侧设置8根挖孔桩。人工开挖应随即利用卷扬机下沉预制钢筋砼管，达到边施工边护壁的效果，能有效的避免塌孔和保证开挖作业人员的安全，大大的提高了施工效率，加快了施工进度。
三、关键施工注意事项及控制标准
3.1人工挖孔桩
3.1.1人工挖孔桩沉井预制钢筋混凝土护壁应符合如下要求：
护壁采用C30预制钢筋混凝土管，管厚度为12cm，开口采用启口式，内径与设计桩径一致；钢筋混凝土管内外平整，无蜂窝、塌落、空鼓，局部凹坑深度不应大于5mm；钢筋混凝土管内表面裂缝宽度不得超过0.05mm，管外表面不允许有裂缝，钢筋混凝土管合缝处不应漏浆，允许修补缺陷，抗压等性能试验合格。
3.1.2人工挖孔桩应符合以下设计要求：
1）挖孔桩开挖顺序和防护措施应符合设计要求；
2）挖孔桩达到设计深度后，桩底地质情况应符合设计要求；
3）孔径、孔深不应小于设计值，孔型应符合设计要求；
4）挖孔桩挖孔允许偏差和检验方法应符合下表：
序号 项目 允许偏差 检验方法
1 孔位中心 50mm 测量检查
2 倾斜度 1% 测量或超声波检查
3.2高压旋喷桩+插钢管
3.2.1施工注意事项:
（1）水泥、钢管规格型号及质量符合设计要求,材料进场验证产品质量证明文件,并现场抽样检验,合格后方可使用。
（2）施工前现场取代表性试样在室内做配合比试验,确定浆液配合比。进行成桩工艺性试验（不少于3根）,确定水泥掺入比、注浆量、空气压力、注浆泵压力、旋转提升速度、转速等工艺参数,进行单桩或复合地基承载力试验，检验成桩效果，确认设计参数。监理单位、勘察设计单位参加工艺性试桩，并确认试验结论后，方可进行施工。
（3）高压旋喷桩采用一重管法,使用单通道的一重注浆管。当注浆管钻到土层的预定深度后,通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴,同时喷射出高压水泥浆液冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20 MPa左右压力的浆液,从内喷嘴中高速喷出。在高压水泥浆液流作用下,破坏土体的能量显著增大,喷嘴边喷射边旋转和提升,最后在土体中形成圆柱状固结体，用挖机吊起圆钢,同时用辅助设备保证钢管垂直度,把钢管对准桩芯,在钢管自重的作用下插入刚施工完成的高压旋喷桩中,当钢管收到桩身阻力不能在自重的作用下持续插入桩体中时,利用挖机把钢管压入至设计深度。
（4）钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50 mm。当注浆管下入土中,喷嘴达到设计高度时,即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后,随即分别按旋喷,定喷或摆喷的工艺要求,提升注浆管,由下而上喷射注浆。注浆管分段提升的搭接长度不得小于100 mm。在高压喷射注浆过程中发现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时,应查明产生的原因并采取措施。当高压喷射注浆完毕,应迅速拔出注浆管。施工中应如实记录高压喷射注浆的各项参数和出现的异常现象。由于施工场地狭小,施工过程中应合理摆放各个施工设备,以免延误工期。
（5）设置回浆池，钻机成孔和喷浆过程中将废弃的加固料及冒浆回收集中处理，防止污染环境。
3.2.1高压旋喷桩施工质量应满足如下标准:
成桩28d后，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，在桩身上、中、下取不同深度的3个试样做抗压强度试验，钻芯后的空洞采用水泥砂浆灌注封闭。数量、布桩形式、长度、完整性、均匀性、无侧限抗压强度、单桩或复合地基承载力符合设计要求
旋喷桩施工允许偏差、检验数量及检验方法
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结语：
通过以上采用钢板桩、高压旋喷桩、高压旋喷桩+插钢管三种结合防护方式对既有桥梁锥体加固；使用高压旋喷桩止水帷幕与井点降水相结合方式进行基坑降水；采用钢筋混凝土管护臂沉井技术施工桩板挡土墙桩基础等施工方法，可有效降低运营铁路运营对施工造成的干扰和降效；同时也可最大程度降低施工对既有铁路造成的运营和安全影响；明显降低了施工难度、加快可施工进度、节省了工程成本。通过采取特殊的天然气管道的保护措施确保了管道安全。此项技术能够为今后类似工程建设提供借鉴和参考。
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