中铁建工集团有限公司 上海
摘要：营业线站台范围内，原楼梯顶板及侧墙混凝土结构（C35P6）整体人工破除，回填混凝土、孤石采用静态爆破方式。基坑深度约为11m，因施工空间狭窄，不经过处理挖掘机无法正常作业，且不得造成线路下沉影响行车安全，整个过程施工，只能通过人工完成，施工难度极大。利用钻孔静态爆破技术可在不影响周围土体的情况下将需开挖土体进行有效破碎，从而减小了开挖难度，大大提高了施工效率，边坡采用土钉、锚索、喷锚支护结构，确保了行车线路的安全运行。
关键词：营业线；混凝土；钻孔；爆破；开挖；支护
1 前言
随着城市建设不断发展，火车站改扩建工程持续发展，在改扩建的同时避免不了营业线施工，所遇到的地质环境不再局限于松软土质，遇到风化岩层、混凝土等硬质土层情况将越来越多，常规镐头机破碎、挖掘机开挖结合的基础开挖方式，机械投入大，对工期进度也有严重制约，已经很难满足施工要求，特别是对机械开挖受限制、临近营业线的施工场地。
厦门站改扩建工程，已开通范围，站台间楼梯改造地质环境较为特殊，除开楼梯结构、孤石坚硬外，楼梯两侧为回填混凝土及回填土层，因施工空间狭窄，不经过处理挖掘机无法正常作业，且不得造成线路下沉影响行车安全，整个过程，只能通过人工完成，施工难度极大，对进度形成严重影响，需要开发一种既能保证周围土体不受影响，又能有效的控制深基坑开挖尺寸，还能确保行车正常运行的新技术。
在厦门站改扩建工程中，结合地质及设计特点，应用钻爆结合营业线深基坑开挖施工，取得了良好的效果。
2 适用范围
适用于土质坚硬，微风化、中风化泥岩层，不经过处理挖掘机械无法正常作业，深度深、开挖土方量大、不影响行车安全且工期紧的营业线施工场地。
3 工艺原理
3.1结构概况
厦门站改扩建工程其中4站台西侧出站直梯和楼梯为箱型结构，底板厚700mm，顶板厚600mm，侧墙厚600mm，井壁厚400mm，混凝土强度为C35P6，地基承载力>200kPa，结构最低标高为（垫层）-11.99m，已施工完成；站台面垫层标高为-0.100m，100mm厚C15混凝土找坡层，内配φ8@500钢筋网片，3：7灰土，路基碾压密实。
各钻孔测得的地下水稳定水位埋深为：1.5～7.8m，稳定水位标高为：-2.5～13.3m。地下水稳定水位多在坡积土与填筑土交界附近。据调查，该场地地下水位年变化幅度1.5m 左右，雨季时水位一般为0～1m。拟采用明排措结合疏干井施来降低地下水位。
通过施工楼梯和直梯结构了解，箱型结构底部为岩石，岩面比较高，结构施工完成后两侧回填C20混凝土。
根据施工要求，需对原有楼梯、直梯进行拆除，并按新变更图新建楼扶梯。拆除及新建工程为营业线施工，需考虑边坡支护、营业线施工、混凝土及岩石爆破、进度等重要施工问题。
3.2爆破原理及支护方法
空压机钻机钻完孔，用高压风对孔内进行吹洗干净，人工将孔周围石渣清理后，向孔内灌入静态破碎剂，并捣实。
深基坑采用土钉与锚索、喷锚支护的方式。
（1）土钉施工参数
入射角度为15°；
水平间距取1.5m；
孔径为≥130mm；
超钻0.1m，稳钻1-2min；
土钉为1 36钢筋，间隔2m设置一道定位支架，确保居中孔洞；
允许偏差：孔深-50mm，孔径±5mm，孔距±100mm；
土钉接长采用双面搭接焊，焊接长度不应小于5d（d为钢筋直径）；
（2）锚索施工参数
入射角度为15°；
水平间距取1.5m；
孔径为≥150mm；
锚索垂直方向的孔距误差不大于100mm；
钻头直径不小于设计钻孔直径3mm；
钻孔深度不小于设计长度，也不大于设计长度500mm；
锚索为3Ф15钢绞线（每束为7Ф5）；
套管内自由端范围放入4Ф15钢绞线。
锚索张拉前，应取0.1~0.2轴向拉力设计值对锚索预张拉1~2次，使杆体完全平直，各部位接触紧密；不大1.0m/min；
（3）注浆施工
A．注浆管的出浆口插入距孔底300~500mm处，浆液自下而上连续灌注。
B．锚索一次注浆采用水泥净浆，水灰比0.45~0.55，必要时可加入外加剂。
C．浆液应搅拌均匀，并过筛，随拌随用，浆液应在初凝前用完；
D．一次注浆待孔口溢浆，即可停止注浆；浆体硬化后不能充满锚固体时，应进行补浆。
E．锚索注浆采用二次高压注浆工艺，注浆材料为水泥净浆，二次高压注浆水灰比为0.45~0.55；注浆体强度不小于25MPa。
F．二次高压注浆时间为一次注浆形成的锚固体强度达到5MPa后进行，且一、二次注浆累计水泥用量不小于75kg/m，一次注浆压力按常压注浆，二次高压注浆压力为2.5~5.0MPa。
4 施工工艺流程及操作要点
4.1 工艺流程
材料准备→测量放线→站台面层及1.25m范围内土层开挖→混凝土凿槽→静态爆破→第1排土钉施工→注浆→混凝土凿槽→第2道锚索施工→注浆→型钢梁施工→混凝土凿槽→第3排土钉施工→注浆→混凝土凿槽→第4道锚索施工→注浆→挂网喷锚→型钢梁施工→混凝土凿槽→第5排土钉施工→……混凝土凿槽→静态爆破→最后一道土钉施工→注浆→排水沟施工→清底
4.2施工准备
（a）根据设计图纸、基坑开挖计划及进度要求，安排好相应的材料及机械设备、人工。
（b）保证营业线行车安全，及施工现场场地平整，道路通畅，旋挖钻机等设备能够进出方便。
4.3操作要点
4.3.1土层开挖
（1）首先破除开挖范围内（四站台楼扶梯南侧至站台墙内边缘）的站台面垫层；
（2）采用轮式小挖机挖除站台墙与楼梯侧墙南侧之间的部分回填土层，土方堆放至旅客地道内，堆放高度≯2米，在开挖范围搭设1.8m彩钢板作为防护（南侧高度0.9m，避免影响行车视线），并在东、西两侧钢管上贴上反光警示标志，防止施工影响行车安全；
（3）破除站台墙，破除范围为站台墙地面往下1.25m，随破随清理。
4.3.2混凝土凿除
在一排土钉施工位置上方，标高-1.25向下1.0m为第一排土钉施工标高，按1.5m间距要求放钻孔点，钻孔采用Ф42mm钻头施工，深度为1/2墙厚；
4.3.3静态爆破
（1）布眼：布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向尽可能做到与临空面平行；横向分布孔距30cm，纵向间距30cm布置成平排炮孔，排距以30cm左右为宜，必须采取逐排作业，不得多排同时作业，钻眼深根据现场石方状态而定，一般以1.2~2M为宜。
（2）钻孔：
A．钻孔的直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔，根据以往经验本工程拟采用直径为42mm钻孔最佳。
B．钻空内的余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。
（3）钻孔深度和装药深度：孤立的岩石钻孔深度为目标破碎体80%~90%，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在2m较好。装药深度为孔深的100%。
（4）装药
A．向下和横向的眼孔，可在药剂中加入22~32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗科大小决定）拌成流质状态（湖状），均匀后灌入钻孔内，倒满为止，每米直径42mm的孔需要膨胀剂约2.1公斤，即每立方岩石用膨胀剂约23.3Kg。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22~0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉未药剂水灰比在32%作于时流动性较好，也可以不通过捅实过程。向下灌装捣产较方便，根据本工地的具体情况，本工地拟采用“由上至下，分层破碎”的施工方式，方便人工操作。
B．水平方向和向下方向的钻孔，可用地钻孔直径略小的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，30~50秒左右药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捅装紧，密实地装填到孔口。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实。”也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留5cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。
C．装药完成后约3-5小时为岩石开裂时间，裂泡大约为2-3公分宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。
4.3.4土钉施工
（1）首先降土及破除楼梯侧墙（包括割除钢筋）至-3.05m标高后，土钉定位。
（2）在确定土钉孔位后，用液压土钉钻机钻孔（边加钻杆边钻进）。该成孔采用液压钻进，达到设计深度后，不立即停钻，超钻0.1m并稳钻1—2min，防止底端头不达到设计的锚固直径以及保证灌浆充分。当达到（不小于）设计深度后，移动至下一钻孔；
（3）第一排土钉施工标高为-2.25m，入射角15°，水平间距1.5m布置，孔径≥130mm；
（4）清孔提钻：终孔后清除孔内余渣，同时现场进行孔深测量，土钉孔偏斜度。完成后，及时安设土钉体并灌浆，以防塌孔。
（5）抗浮土钉钢筋长度根据孔深及边坡面层，采用1根1 36钢筋，并间隔2米设置一道定位支架，确保钢筋居中洞孔。
4.3.5锚索施工
（1）混凝土凿除、定位及钻孔同第一排土钉施工工序
（2）施工标高为-3.75m，入射角15°，水平间距1.5m布置，孔径≥150mm；
（3）锚索垂直方向的孔距误差不大于100mm。钻头直径不小于设计钻孔直径3mm；
（4）钻孔深度不小于设计长度，也不大于设计长度500mm；
（5）成孔后先放入高密度聚氯乙烯防腐套管，套管内锚固段范围放入3Ф15钢绞线（每束为7Ф5），并在套管内注入防腐油脂；套管内自由端范围放入4Ф15钢绞线。
（6）锚索防腐措施
A．自由段采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹其层数不少于二层，并装入套管中，套管两端100~200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；
B．锚固段应除锈，砂浆保护层厚度应不小于25mm；
C．锚头的锚具经除锈、涂防腐漆三度后应采用钢筋网罩、现浇混凝土封闭，混凝土强度等级为C30。
4.3.6挂网喷锚
采用Ф8@200×200mm满挂，并喷射C20砼厚100mm。喷射混凝土的回弹率控制不大于15%。
4.3.7槽钢安装
槽钢安装垂直于基面
4.3.8排水沟施工
排水沟砌筑采用水泥标注，墙厚120mm，排水沟净空尺寸300×300mm
4.3.9清底
清理破除的混凝土及钢筋，至扶梯底板及挡墙施工基层为止。
5 基坑监测及营业线安全保证措施
5.1基坑监测
基坑进行土方开挖前，对支护结构与四周环境进行监测：坡顶位移、地面沉降、深层水平位移、地下水位、周边建筑物沉降、倾斜、水平位移、监测报警值等，监测点不应超过15m，各项监测的时间间隔可视施工进程确定，在土方开挖期间，每天天观测一次，底板浇注后时间可适当延长。详见下表：
注：1、h为基坑设计开挖深度，f为构件承载能力设计值；
2、累计值取绝对值和相对基坑深度（h）控制值两者的小值；
3、当检测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%，应报警；
4、建筑整体倾斜度累计值达到2/1000或倾斜速度连续3d大于0.0001H/d（H为建筑承重结构高度）时应报警。
5.2安全保证措施
5.2.1施工人员安全控制：凡参加邻近营业线机械施工的人员，必须进行营业线施工安全培训，考试合格后持证上岗。特殊作业人员必须持有符合国家规定的特种作业操作证和复审记录，方可上岗。
5.2.2站台临边搭设防护，不得随意拆除，拆除前必须进过安全管理人员确认后才可实施。
5.2.3在营业线邻近、并行地段进行桩机等机具施工时，不论是作业或停留，施工桩机具均不得侵入既有铁路限界。
5.2.4营业线旁施工过程中，做到视营业线为“高压线”，运行列车为“带电体”，把确保行车安全放在首位，承担施工安全的主体责任。重点抓住“五防”：防机具路料侵限、防挖断电缆、防线路防护失格、防既有路基质量失标、防作业人员车辆伤害。从卸料、材料堆放、机具保管、作业标牌、人员教育、硬件投入、督促检查等方面入手，规范管理，严加控制。
6 应用实例及效果
厦门站改扩建工程楼扶梯改造基坑基底为混凝土结构、孤石、回填土，开挖面积约88㎡，开挖最深约为11m，土方量约900m³，工程于2013年5月开工，2015年12月竣工。成功运用了临近营业线深基坑支护技术，在保证工程质量、缩短工期、节约成本方面取得了显著的效果，取得了良好的社会和经济效益。
利用空压机钻机钻孔，采用静态爆破方式对回填混凝土、孤石进行破碎，而对周围建筑物（轨道线路）不产生影响，然后靠人工对四周基坑壁进行修整及挖除内部土体，再采用土钉、锚索、喷锚支护的方式对土体进行支护。本工法的主要难度在于，如何确定土钉、锚索深度控制，在施工场地的受限的情况下，最大程度的确保营业线正常运行前提下，提高施工进度。
参考文献：
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[6] 中国有色金属工业协会.《工程测量规范》（GB50026-2007）.北京：中国计划出版社.2008
作者简介：
廖俊（1986年6月），男，本科，助理工程师，中铁建工集团厦门站改扩建工程项目经理部质检员。联系地址：福建省厦门市思明区火车站站西路158号惠风楼酒店（361000）
论文作者:廖俊
论文发表刊物:《基层建设》2016年1期
论文发表时间:2016/5/13
标签：钻孔论文; 混凝土论文; 基坑论文; 注浆论文; 作业论文; 深度论文; 站台论文; 《基层建设》2016年1期论文;