李高峰

摘要：隨著我國(guó)鐵路網(wǎng)的逐步完善，原修建的各條單線鐵路實(shí)行客貨分流，增加干線鐵路網(wǎng)的運(yùn)量，需對(duì)既有單線鐵路實(shí)施增二線規(guī)劃，在節(jié)約投資及減少占地的前提下，各新建二線鐵路均與既有單線并行設(shè)計(jì)，這就使得在增建二線過(guò)程中，防護(hù)既有鐵路單線運(yùn)營(yíng)安全顯得尤為重要。由于原單線鐵路均修建上世紀(jì)七八十年代，鐵路兩側(cè)施工環(huán)境復(fù)雜，既有高路塹開挖防護(hù)施工就是其中之一。通過(guò)對(duì)臨近既有運(yùn)營(yíng)鐵路干線高路塹開挖防護(hù)施工工藝進(jìn)行比選、研究、再創(chuàng)新，并付諸實(shí)施，總結(jié)出一套確保營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)安全的施工防護(hù)體系，取得了良好的社會(huì)效益。

Abstract： With the gradual improvement of China's railway network， the original single-track railways have been implemented to divert passengers and cargoes， increasing the traffic volume of the main-line railway network. It is necessary to implement an additional second-line plan for existing single-track railways to save investment and reduce land occupation. Under the premise， each new second-line railway is designed in parallel with the existing single-line， which makes it particularly important to protect the safety of the existing single-line operation during the construction of the second line. Since the original single-line railways were built in the 1970s and 1980s， the construction environment on both sides of the railways was complicated， and the existing high road cutting excavation protection construction was one of them. By comparing， researching， re-innovating and protecting the construction technology of excavation and protection of high cuttings adjacent to the existing main railway lines， and putting it into practice， a set of construction protection system to ensure the safety of the business line operation was summarized and good social benefits were achieved.

關(guān)鍵詞：運(yùn)營(yíng)鐵路;膨脹巖;高路塹;樁板墻;坡面防護(hù)體系;安全

Key words： operating railway;swelling rock;high cuttings;pile-slab wall;slope protection system;safety

中圖分類號(hào)：U213.1+2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）10-0132-03

1? 項(xiàng)目背景

隨著我國(guó)鐵路網(wǎng)的逐步完善，鐵路干線運(yùn)輸量的增加，原修建的各條單線鐵路均不能滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)需求，需對(duì)既有單線鐵路實(shí)施增二線規(guī)劃，在節(jié)約投資及減少占地的前提下，各新建二線鐵路均與既有單線鐵路并行設(shè)計(jì)，這就使得在增建二線過(guò)程中，防護(hù)既有鐵路單線運(yùn)營(yíng)安全顯得尤為重要。原單線鐵路均修建上世紀(jì)七八十年代，鐵路兩側(cè)施工環(huán)境復(fù)雜，既有高路塹開挖防護(hù)施工就是其中之一。

2? 工程概況

陽(yáng)平關(guān)至安康增建二線鐵路工程是連接國(guó)家干線寶成鐵路的一個(gè)重要貨運(yùn)通道。中鐵六局太原鐵路建設(shè)有限公司施工的陽(yáng)安二線工程，全線90%以上以4m線間距與既有陽(yáng)安線并行。以某段路塹為例說(shuō)明，路塹全長(zhǎng)580m，全部為礫巖夾砂巖，弱膨脹、弱風(fēng)化Ⅳ級(jí)巖石，路塹高32m;巖體最外側(cè)為既有鐵路滿砌漿砌片石護(hù)坡，坡比

1：0.75，二級(jí)臺(tái)階，第一級(jí)臺(tái)階高18m，第二級(jí)高14m，臺(tái)階寬度1.1m。路塹坡腳距離既有陽(yáng)安鐵路中心為4.7m。設(shè)計(jì)采用樁板墻及錨桿防護(hù)體系進(jìn)行。

3? 施工技術(shù)的重難點(diǎn)

臨近既有鐵路側(cè)巖石路塹開挖大部分施工單位均采用覆蓋防爆被或者設(shè)置爆破墻等措施進(jìn)行控制爆破，也有的采用靜力爆破，地質(zhì)均為較硬的巖石;但是本課題研究路塹開挖位于陜南地區(qū)，土質(zhì)均有膨脹性，而且大部分為礫巖夾砂巖，地質(zhì)不同，適應(yīng)施工工藝不同，主要通過(guò)方案比選，采取更安全、具有可實(shí)施性的施工工藝，更有效的完成施工任務(wù)。

通過(guò)對(duì)臨近既有弱膨脹砂礫巖高路塹開挖工藝進(jìn)行研究，對(duì)此類范圍內(nèi)的既有線施工提供安全、可靠、可操作性的經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

涉及難點(diǎn)一：采用防護(hù)體系的有樁板墻開挖，樁板墻大部分位于既有路塹邊坡中間，無(wú)施工通道，無(wú)工作平臺(tái)，而且地質(zhì)均為弱膨脹性、弱風(fēng)化砂巖及礫巖，人工開挖不具備條件，如采用控制爆破，又臨近既有陽(yáng)安鐵路，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。主要研究?jī)?nèi)容：采用新工藝進(jìn)行樁板墻施工，同時(shí)保證外露面表觀質(zhì)量合格，美觀。

涉及難點(diǎn)二：臨近既有陽(yáng)安鐵路高路塹樁前土體開挖，路塹邊坡陡峭，無(wú)施工通道，無(wú)機(jī)械開挖施工平臺(tái)，地質(zhì)均為為弱膨脹性、弱風(fēng)化砂巖及礫巖，如采用控制爆破，無(wú)法采取措施保證既有線安全，如采用靜力爆破，此類地質(zhì)，爆破無(wú)效果，或效果極差。主要研究?jī)?nèi)容：采用新的既有安全防護(hù)體系，采用特殊施工機(jī)械進(jìn)行施工，保證運(yùn)營(yíng)鐵路安全。

4? 關(guān)鍵施工工藝

4.1 樁板墻開挖工藝調(diào)整

4.1.1 開挖方式比選

高路塹開挖防護(hù)體系，一般選用樁板式擋土墻，適用于土壓力大，高陡巖土邊坡加固，是常規(guī)擋墻和邊坡設(shè)計(jì)無(wú)法有效解決的。陽(yáng)安二線工程高路塹巖石地質(zhì)樁板墻施工，設(shè)計(jì)一般建議開挖方式均為控制爆破，因緊鄰運(yùn)運(yùn)營(yíng)鐵路，普通控制爆破，無(wú)法采取有效防護(hù)措施，可能造成裂縫巖體路塹不穩(wěn)定，危及行車安全，或石子飛濺到既有線，造成行車事故;采用二氧化碳靜態(tài)預(yù)裂爆破，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，此地質(zhì)為弱膨脹、礫巖夾砂巖，遇水巖質(zhì)較軟，沒(méi)有臨空面，預(yù)裂范圍小，預(yù)裂整體效果差，預(yù)裂周期長(zhǎng)，進(jìn)度慢。而且采用爆破或預(yù)裂工藝施工后，樁板墻孔內(nèi)外幾何尺寸不規(guī)則，無(wú)法保證外露面的外觀質(zhì)量，后期仍需要加工裝修，費(fèi)用極高。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)大量實(shí)踐對(duì)比，研究工藝，最終選定人工水磨鉆開挖方式進(jìn)行。既保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全又不影響工期，而且采取簡(jiǎn)單措施即可保證外觀質(zhì)量。

4.1.2 水磨鉆開挖工藝

樁孔尺寸為2m*3m，樁長(zhǎng)19-26m，水磨鉆鉆孔開挖，水鉆直徑為15cm，長(zhǎng)度為60cm，鉆眼位置沿樁板墻內(nèi)部四周緊挨布置，中間部分采用“米”字+菱形狀設(shè)置，眼距為0.2m，巖體鉆孔完成后，采用鋼釬插入取芯范圍臨空面致巖體裂碎，人工風(fēng)鎬鑿除，提升至孔外。

4.1.3 水磨鉆開挖工效

以樁孔尺寸2m*3m為例，每根樁配置3人，孔口1人出渣，孔內(nèi)2人用2臺(tái)水磨鉆作業(yè)，平均5分鐘1孔，半天時(shí)間完成孔內(nèi)鉆眼，剩余半天用風(fēng)鎬進(jìn)行破除，每日可完成0.6m（3.6m3）。和控制爆破相比，不受既有線影響，不受炸藥限制，可連續(xù)作業(yè)，安全性高、效率高。

4.2 樁板墻外觀質(zhì)量工藝調(diào)整

4.2.1 施工工藝比選

樁板墻根據(jù)其受力特點(diǎn)，一般為一半嵌入基巖質(zhì)，一半外露，與樁與樁之間的混凝土板共同受力，達(dá)到穩(wěn)定巖土的目的。

因樁板墻在施工過(guò)程中，如是土質(zhì)地質(zhì)，則需要施做鋼筋混凝土護(hù)壁，按照施工工藝，兩節(jié)護(hù)壁之間有空隙，不平整;如果是石質(zhì)地質(zhì)，可不做護(hù)壁，采用爆破或者是水磨鉆工藝，造成樁壁不規(guī)則，凹凸不平;以上無(wú)論土質(zhì)還是石質(zhì)地質(zhì)，均無(wú)法保證外觀平滑、美觀。一般均為采取一定措施后，即澆筑樁身混凝土，最后樁前土后才進(jìn)行再次裝修，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、比選，采用砂漿找平與三合板組合方式的工藝，成孔后即施工，可確保外觀質(zhì)量一次通過(guò)驗(yàn)收。

4.2.2 保證外觀質(zhì)量施工工藝

樁板墻成孔后，即對(duì)外露一側(cè)護(hù)壁或孔壁進(jìn)行找平，鉛錘線控制垂直方向，帶氣泡刮杠控制水平方向，人工剔除不平整部位，砂漿抹面找平，最后用射釘槍將三合板固定在孔壁上。

4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)用效果

陽(yáng)安二線沿線共計(jì)設(shè)置樁板墻1.26km/210根，全部采用此工藝施工。采用后裝修方式一方面樁身混凝土與護(hù)壁粘連，孔壁外側(cè)不易剝落，而且還需搭設(shè)腳手架裝修平臺(tái)，浪費(fèi)勞力資源，經(jīng)濟(jì)上不劃算且高空作業(yè)有墜落的風(fēng)險(xiǎn);另一方面這種抹面極易掉落，效果不佳，安全隱患大，影響鐵路運(yùn)營(yíng)安全，造成二次裝修增加工程成本，且達(dá)不到裝修的目的。使用了新的裝修工藝，操作簡(jiǎn)單，最終可縮短工期、節(jié)約成本、裝修效果好，外露面美觀平整，一次到位。24m長(zhǎng)單根樁外露12m，成本對(duì)比，見表1。

4.3 高路塹開挖工藝調(diào)整

4.3.1 施工工藝比選

高路塹開挖分為兩大部分，一部分為樁板墻頂路塹膨脹巖體開挖，另一部分為樁前巖體開挖，無(wú)論那一部分，按照現(xiàn)場(chǎng)高路塹臨近既有線施工情況，均無(wú)法采用爆破工藝施工，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐、比選，采用專用裂巖長(zhǎng)臂鉤機(jī)配合移動(dòng)式竹鋼管排架防護(hù)體系進(jìn)行掏槽開挖，效果好，安全穩(wěn)定。（圖2）

4.3.2 樁板墻頂路塹開挖工藝

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)高路塹平面位置，修建臨時(shí)便道作為開挖前的通道，臨時(shí)便道寬5m，靠近既有線一側(cè)設(shè)置工字鋼防護(hù)欄桿，高度1.5m，另一側(cè)設(shè)置防撞墩。開挖前做好路塹頂截水溝。施工前，做好鋼管竹排架防護(hù)搭設(shè)，在既有路塹坡腳安設(shè)永久鋼管竹排架一道，在作業(yè)面外側(cè)1m安設(shè)移動(dòng)式鋼管竹排架一道。采用專用裂巖長(zhǎng)臂鉤機(jī)掏槽開挖，掏槽過(guò)程中，由高到低，從上而下，由外向里逐層開挖，最后刷坡至邊坡線，嚴(yán)禁掏底開挖，在作業(yè)面外側(cè)預(yù)留寬1.5m，高1.5m土擋，土擋上設(shè)置移動(dòng)鋼管竹排架防護(hù)，防護(hù)排架隨開挖逐層向下調(diào)整設(shè)置，始終保證排架高度高出開挖面1.5m。

4.3.3 樁板墻樁前路塹開挖工藝

①防護(hù)體系設(shè)置。

本段巖體開挖難度大，既有高邊坡防護(hù)形式為片石護(hù)坡。坡度僅為1：0.75，施工時(shí)設(shè)三道防護(hù)：第一道，在已施工完成的樁板墻頂設(shè)置鋼管竹排架，竹排架地面以上高度不小于1.5m，防護(hù)大機(jī)、人員安全，同時(shí)防止上部作業(yè)時(shí)石塊，雜物掉落至既有線影響行車安全;第二道，在既有擋墻平臺(tái)設(shè)置第二排鋼管竹排架，防止樁前土開挖過(guò)程中石塊滾落;第三道，既有漿砌片石護(hù)坡用GAR2型網(wǎng)全覆蓋主動(dòng)網(wǎng)防護(hù)，網(wǎng)片通過(guò)打眼錨固緊貼既有圬工，保證施工過(guò)程中，不會(huì)有片石滑落至既有線內(nèi)。

②巖體開挖施工。

防護(hù)體系施工完成后，準(zhǔn)備開挖施工。由于路塹高、陡，與樁板墻形成直角三角形狀，三角形頂部無(wú)裂巖鉤機(jī)施工作業(yè)面，因此分為兩個(gè)開挖階段，以裂巖鉤機(jī)作業(yè)平臺(tái)寬度5m為界。第一階段5m寬機(jī)械作業(yè)平臺(tái)范圍以上部分，為保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全，納入鐵路局天窗點(diǎn)內(nèi)施工，采用人工風(fēng)鎬鑿除加小型機(jī)械開挖，隨挖隨拆主動(dòng)防護(hù)網(wǎng);第二階段5m平臺(tái)以下部分巖體，納入鐵路局臨近施工范圍，采用裂巖鉤機(jī)縱向掏槽，預(yù)留土擋，隨挖隨拆主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。

開挖自上而下進(jìn)行，縱向分層開挖，先沿路塹縱向挖掘一溝槽，然后將溝槽兩側(cè)拓寬，上層通道拓寬至路塹邊坡后，再開挖下層通道，如此向縱深開挖至路基基底標(biāo)高，最后拆除既有線側(cè)預(yù)留土擋，搭設(shè)鋼管竹排架。因巖質(zhì)路塹，應(yīng)一次性開挖至設(shè)計(jì)基底位置，避免機(jī)械二次進(jìn)場(chǎng)。因場(chǎng)地狹窄，運(yùn)輸通道宜在便道處設(shè)會(huì)車平臺(tái)，倒進(jìn)正出，配合挖機(jī)裝車，完成整個(gè)開挖施工。

4.3.4 現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)用效果

陽(yáng)安二線工程臨近既有線高路塹段有3km/17萬(wàn)方，均為弱風(fēng)化、弱膨脹砂巖加礫巖地質(zhì)，采用爆破方式開挖，因距離既有線太近，爆破產(chǎn)生巖體飛濺可能對(duì)營(yíng)業(yè)線造成隱患，若制作防爆墻成本又極高，采用二氧化碳靜態(tài)爆破，此類地質(zhì)效果差，在工期十分緊張前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，優(yōu)化方案，采取鋼管竹排架加主動(dòng)網(wǎng)組合防護(hù)體系，由爆破改為裂巖鉤機(jī)開挖，并采用縱向掏槽方式掘進(jìn)，使用裂土鉤來(lái)破碎巖體，再使用挖機(jī)+自卸車清運(yùn)，360挖機(jī)帶裂土鉤每臺(tái)每小時(shí)可破鑿巖體30-40方，效率較高。經(jīng)過(guò)近四個(gè)月鏖戰(zhàn)，最終安全、高質(zhì)量完成了該處高風(fēng)險(xiǎn)工點(diǎn)施工。

4.4 工藝總結(jié)

高路塹樁板墻施工及巖體開挖為中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)公司高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)和重點(diǎn)控制性工點(diǎn)，如何安全、快速施工完成是重點(diǎn)。

通過(guò)前期現(xiàn)場(chǎng)踏勘、調(diào)查、方案比選，采用水磨鉆進(jìn)行樁板墻挖孔樁施工，不僅保證安全，而且節(jié)約工期;采用樁板墻新裝修工藝，保證外觀質(zhì)量，節(jié)約成本;采用了裂巖鉤開挖工藝，保證施工順利進(jìn)行。在施工過(guò)程中，也遇到了一些困難，通過(guò)與鐵路局設(shè)備管理單位共同研究、實(shí)踐，不斷在細(xì)節(jié)處改進(jìn)工藝，克服困難，最終順利完成了標(biāo)段內(nèi)高路塹施工，并總結(jié)出了一套行之有效的施工工藝和方法并形成資料。在陽(yáng)安二線其他標(biāo)段得到廣泛認(rèn)可，也采用此工藝完成標(biāo)段內(nèi)樁板墻及巖質(zhì)高路塹開挖施工。

5? 施工技術(shù)特點(diǎn)及主要成果

5.1 特點(diǎn)

①采用水磨鉆開挖工藝，解決了臨近既有線，無(wú)法采用爆破施工，施工環(huán)境惡劣，機(jī)械無(wú)法到達(dá)等問(wèn)題，為后續(xù)類似挖孔樁施工提供方案，保證安全，又保證進(jìn)度。

②采用砂漿找平與三合板組合方式的裝修工藝，解決了樁板墻外露面質(zhì)量問(wèn)題，不僅節(jié)約投資，而且提高施工效率。

③采用裂巖鉤機(jī)專用機(jī)械及鋼管竹排架加主動(dòng)網(wǎng)組合防護(hù)體系，安全、快速完成巖質(zhì)高路塹開挖施工。保證既有鐵路運(yùn)營(yíng)安全，工程順利進(jìn)行。

5.2 主要成果

形成了《鄰近營(yíng)業(yè)線巖石地質(zhì)水磨鉆樁基成孔施工工法》中鐵六局級(jí)工法一項(xiàng)，中國(guó)鐵路西安局集團(tuán)公司優(yōu)秀工程總結(jié)一篇。

6? 施工技術(shù)效果

6.1 社會(huì)效益

陽(yáng)平關(guān)至安康增建二線工程，全線共有樁板墻210根，巖質(zhì)高路塹開挖17萬(wàn)方，全部采用了水磨鉆成孔、砂漿找平與三合板組合方式、裂巖鉤機(jī)專用機(jī)械及鋼管竹排架加主動(dòng)網(wǎng)組合防護(hù)體系組合式三種工藝進(jìn)行施工，采用了本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)，既降保證線路安全穩(wěn)定，又縮短工期，實(shí)現(xiàn)了施工安全、質(zhì)量的控制，得到甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位及其他標(biāo)段施工單位的一致認(rèn)可和肯定，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

采用水磨鉆成孔工藝，臨近既有線施工，不需要鐵路局天窗點(diǎn)，有效施工時(shí)間加長(zhǎng)，節(jié)約工期，進(jìn)而節(jié)約成本;采用砂漿找平與三合板組合方式的裝修工藝，安全、高效、節(jié)約成本，采用裂巖鉤機(jī)專用機(jī)械及鋼管竹排架加主動(dòng)網(wǎng)組合防護(hù)體系，不僅保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全，而且使得工程可順利進(jìn)行，很大程度上節(jié)約工期，進(jìn)而節(jié)約成本。

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