铁路营业线流沙地质沉井施工控制措施

 铁路营业线流沙地质沉井施工控制措施

刘练功

郑州中原铁道工程有限责任公司 河南郑州 450000

摘要：

随着城市建设现代化，地下空间利用得到大幅开发，顶管法因无需大面积开挖基坑，且埋深不受限制，在地下综合管廊中广泛采用，而沉井常配合做为顶管作业工作场地，保障顶管作业的安全进行，且工艺成熟，对周边建筑物影响小，尤其适用于管廊与营业线铁路交叉段施工。沉井施工受地质条件影响较大，尤其是流沙地质，流塑性大，易造成沉井下沉困难，渗漏水等问题，对沉井主体结构施工及质量控制不利。本文结合施工实际，对该地质情况下沉井施工进行总结。

关键词：铁路；沉井；流沙；施工

一、项目概况

兰考县济阳大道（南环路-金牛大道）项目位于兰考县县城西部，起点为南环路，终点为金牛大道，为南北向城市主干路。建成后将成为兰考县城市外框架，是兰考县西部重要道路。济阳大道跨陇海铁路立交工程，道路设计长度1.3km，于陇海铁路相交处为上跨立交桥。立交桥两侧对称布置为济阳大道市政配套附属工程综合管线防护涵。防护涵平行于济阳大道敷设，包括污水、雨水、给水、电力、燃气以及热力管线，根据规划，除雨水管线外，其余管线均与陇海铁路交叉。

防护涵主体于铁路南北两侧设工作沉井，施工时用作出发井和接收井，利用泥水平衡顶管下穿陇海铁路，待管涵下穿陇海铁路施工完毕后作为检查井。防护涵顶进施工为营业线施工。

二、水文地质

本项目所处区域位于豫东平原，历代黄河曾多次泛滥、决口、改道，区域内人工河道、沟渠纵横交错，地形平缓，地貌单元属于黄河冲积平原，总体场地平整，地面标高64.14～65.71m，最大相对高差1.5m。

勘测显示，项目区场地范围内稳定地下水位埋深3.4～4.7m，高程60.74～60.89m，年变幅1.0～2.0m。考虑到该地区地下水受附近小河影响，雨季时变幅存在大于2.0m的可能。

根据现场地质调绘，拟建项目区场地范围内不良地质主要为地表以下20m深度范围内，地下水位以下的②1层细砂、③1层粉土、④层粉土具地震液化现象。

三、工程特征

济阳大道道路中线与铁路交叉处陇海铁路下行线里程为K459+920.6。本工程共设沉井8座，施工时作为顶管始发井和接收井，管涵顶进完成后作为检查井。

济阳大道综合管线自西向东依次为2-2.0m热力管防护涵、1-1.0m燃气管防护涵、2-1.5m给水管和电力管防护涵、1-2.6m污水管防护涵。2-2.0m热力管防护涵与陇海铁路交叉处铁路里程为K459+979.16和K459+984.06；l-1.0m燃气管防护涵与陇海铁路交叉处铁路里程为K459+961.59；2-1.5m给水管和电力管防护涵与陇海铁路交叉处铁路里程为K459+872.69和K459+868.89；l-2.6m污水管防护涵与陇海铁路交叉处铁路里程为K459+837.05。防护涵与陇海铁路交角均为89.5°。

防护涵结构参数如下表

四、控制重点

本工程为涉及营业线施工，工作沉井边缘距线路中心21.64m，距铁路封闭网仅16m，为邻近营业线施工，易对铁路路基稳定造成影响。受场地限制，工作沉井无法整体预制，需采用分节预制下沉；且根据现状地质调查，本地处于黄河泛滥区且水位较高，土质大多数是粉土、细砂等，流塑性强，沉井距铁路较近，如在南北工作井范围打设降水井降低水位将造成场区铁路路基沉降，只能采取不排水下沉。开挖过程采取措施严格控制周边地面沉降，做好封底及井身防水，防止结构渗漏水。

五、主要控制措施

1、水泥搅拌桩施工

由于本地区为流沙地质，地下水位浅，地质条件差，沉井施工前，需采取水泥搅拌桩对沉井四周进行基坑封闭，该措施能有效减少地下水的涌入和流沙对井壁的吸附力。桩长超过沉井高度5m，桩径70cm，相互咬合20cm，桩身距井壁最近处20cm。先对沉井靠近铁路侧施工3排水泥搅拌桩，以加固沉井顶进侧土体，一是防止铁路侧土体塌方，确保铁路线路稳定，二是保证顶管洞口处止水效果。之后对沉井非铁路侧施作搅拌桩，对沉井整体形成封闭的止水帷幕结构。

水泥搅拌桩桩体固化剂选用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比采用0.45~0.55，水泥掺入量为20％且不小于50Kg/m，最佳水泥掺入量由室内配合比试验确定，桩身设计无侧限抗压强度为：R28=0.6Mpa，R90=1.2Mpa。搅拌桩施工中需注意桩位定位的准确性，防止侵入沉井结构限界，导致沉井下沉困难，成桩时确保单桩施工的连续性，防止中途中断造成断桩，每根桩咬合宽度和成桩深度必须按设计尺寸施工，否则影响止水效果。

2、沉井井身预制

本工程沉井高度最大为17m，结构高度大，无法采用整体预制下沉，需分三节制作三次下沉，第一节制作高度7m，待第一节混凝土浇筑强度达到设计强度时，进行首次沉井下沉，待首次下沉至场地地表50cm时，停止下沉。开始第二节制作，高度为5m，待第二节浇筑混凝土强度达到设计强度后，开始第二次下沉，待第二次下沉至场地地表50cm时，停止下沉，开始制作沉井剩余部分，达到设计强度要求后下沉至沉井设计高程。

沉井下沉时混凝土强度不得低于设计强度的100%，下沉启动前，先在井身外侧四角由下到上按井身高度标注分米线，可采用油漆喷涂，作为沉井垂直度和下沉标高的控制线，下沉过程设专人随时进行标高监测，防止下沉过量，每次下沉至距规定深度1m时，放缓下沉速度，加强观测，当四角高程不一致时，及时调整开挖部位进行纠偏。下沉首先采用机械挖土下沉的施工方法，当挖到水位以下位置时，流沙无法掏挖，改用钻吸法抽排，逐级下沉至设计标高。

分节预制时要加强井身水平施工缝处防水处理，一旦渗水，后期修复将非常困难。每次浇筑时在施工缝处嵌两道木条，浇筑完成后剔除，作为遇水膨胀止水条安装位置。养护至设计强度后对施工缝进行凿毛，将表面浮浆清理干净，安装遇水膨胀止水条，并涂刷水泥基渗透结晶材料。凝土的浇筑分层进行，每层浇筑厚度控制在30-50cm，混凝土振捣采用插入式振动器，操作要做到“快插慢拔”。必须振捣密实，在振捣上一层混凝土时，振动器应插入下层混凝土5cm左右，以消除两层间的接缝，上层混凝土的振捣应在下层混凝土初凝之前进行，为防止模板变形或地基不均匀沉降，沉井的混凝土浇筑应对称，均衡下料。浇筑混凝土做好振捣，防止接缝部位产生蜂窝。

3、沉井封底

当沉井下沉至距设计标高20cm时，停止下沉施工，使其靠自重下沉至接近设计标高。由于流沙及地下水位高，无法将井内抽排干净，为保证沉井封底质量，采用水下封底法。先对井内充水回灌，至自然地下水位线以上，以保证水压平衡。水下封底与钻孔桩灌注类似，下导管对井底沉渣进行清理，测量沉渣厚度满足要求后，利用导管进行混凝土灌注，完成后进行静置养护。待封底混凝土达到设计强度50%后，用大功率水泵将沉井内积水排出，对底部进行清理检查，如有渗漏点，及时进行注浆封堵。之后进行底板施工，对沉井与底板连接处预留钢筋进行除锈，按设计图纸绑扎底板钢筋，报监理检验合格后及时浇筑底板混凝土，底板混凝土浇筑时，应不间断进行，由四周向中间推进，并采用振动器振捣密实。

六、结语

沉井以其特有的优势在市政施工中得到广泛应用，而铁路营业线施工最重要的是保证线路和行车安全，特别是地质情况复杂地段，必须确保路基稳定，减少施工对铁路的扰动，尤其需要注意引起我们的重视。本工程中，通过加强关键环节施工控制，有效避免相应问题的产生，既提高了施工效率，又保证主体结构工程质量。同时为同类施工提供了可靠的借鉴经验。

参考文献：

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[2] 金哲浩.浅谈水利工程沉井下沉过程中流砂的处理方法[J].水能经济，2017（2）：28.

[3] 易钰.市政排水管道施工穿越流沙层的施工方法[J].房地产导刊，2015（3）：131.

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