城際鐵路管樁施工安全技術(shù)

1估算路基沉降以確定鋪軌時(shí)間

工后沉降預(yù)測(cè)是確定鋪軌時(shí)間的依據(jù)，針對(duì)目前沉降估算精度難以滿足無砟軌道高速鐵路要求的問題，基于前期研究獲取的土工參數(shù)，采用規(guī)范法、經(jīng)驗(yàn)公式法、解析法對(duì)滬寧城際鐵路6個(gè)試驗(yàn)斷面開展沉降計(jì)算研究，經(jīng)對(duì)比分析最終確立復(fù)合模量法計(jì)算加固區(qū)沉降，e－lgp曲線計(jì)算下臥層沉降，得出的變形模量計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)較為接近。鋪軌時(shí)間的確定主要依賴于對(duì)實(shí)測(cè)曲線的推算。通過引入預(yù)測(cè)學(xué)中的變權(quán)重法，分別對(duì)雙曲線法、GM(1，1)法及星野法預(yù)測(cè)模型進(jìn)行優(yōu)化組合，得到新的變權(quán)重組合預(yù)測(cè)模型，該模型的預(yù)測(cè)結(jié)果精度更高且結(jié)果唯一，工程應(yīng)用性優(yōu)越。根據(jù)上述綜合沉降估算法與變權(quán)重組合推算方法，計(jì)算得到較精確的路基沉降發(fā)展趨勢(shì)，為確定鋪軌時(shí)間提供了依據(jù)。計(jì)算和測(cè)試結(jié)果均顯示，滬寧城際鐵路6個(gè)試驗(yàn)斷面工后沉降滿足控制要求。沉降計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相互驗(yàn)證，總結(jié)出的沉降計(jì)算方法與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)為確保工程質(zhì)量在超短工期內(nèi)完成進(jìn)度提供了技術(shù)保障。

2新線建設(shè)與既有線安全運(yùn)營雙向影響

2.1緊臨既有線管樁施工技術(shù)研究

為把滬寧城際鐵路施工對(duì)既有線的影響控制在安全范圍以內(nèi)，從設(shè)計(jì)、組織管理、施工工藝角度出發(fā)提出對(duì)策。其中，重點(diǎn)研究了緊臨既有線預(yù)應(yīng)力管樁施工工藝。工程實(shí)踐表明，由于預(yù)制管樁在施工過程中引起的振動(dòng)、擠土和噪聲對(duì)周圍環(huán)境的不良影響，尤其打樁產(chǎn)生的應(yīng)力波會(huì)造成周圍土體的強(qiáng)烈振動(dòng)，將影響既有線的運(yùn)營安全。為防止打樁施工對(duì)既有線的振動(dòng)以及擠壓影響，緊臨既有線預(yù)應(yīng)力管樁施工采用了設(shè)置應(yīng)力釋放孔、靜壓施工、調(diào)整施打順序等工藝優(yōu)化措施(圖5)。其中，應(yīng)力釋放孔(孔間距3～5m、孔徑0.5m)設(shè)置在緊臨既有線側(cè)，深度≥10m且≥1/2樁長，長度10～19m。圖5成樁施工優(yōu)化技術(shù)示意該成樁施工安全技術(shù)可從三個(gè)方面減小對(duì)既有線的影響:①通過在緊臨既有線側(cè)設(shè)置應(yīng)力釋放孔，對(duì)管樁施工的擠土效應(yīng)進(jìn)行有效釋放，阻斷土體繼續(xù)向既有線側(cè)傳遞;②采用靜壓施工取代動(dòng)力打樁，無振動(dòng)和施工噪音;③成樁采用跳打順序，盡早形成帷幕，抑制既有線側(cè)的擠土效應(yīng)，為超孔隙水壓力提供充足的消散時(shí)間。

2.2緊臨既有線施工安全管理研究

針對(duì)緊鄰既有線施工和交通運(yùn)輸相互干擾的問題，提出動(dòng)態(tài)不確定環(huán)境下，基于風(fēng)險(xiǎn)分析的施工天窗優(yōu)化模型，尋找可行性和最優(yōu)性上的平衡策略。創(chuàng)造性提出了施工組織與交通運(yùn)輸組織協(xié)調(diào)分析的管理理念。通過4組試驗(yàn)(圖6)，分別模擬股道垮塌不同狀態(tài)下(發(fā)生時(shí)間、垮塌嚴(yán)重程度、搶修作業(yè)方式)搶修施工作業(yè)，模擬分析其封鎖施工作業(yè)所需時(shí)間。在每組試驗(yàn)狀態(tài)下，考慮對(duì)車站列車運(yùn)行影響小，施工持續(xù)總時(shí)間短，既有利于施工單位連續(xù)施工、盡早完工，也利于降低對(duì)既有線行車的干擾，得出計(jì)算優(yōu)化解(圖7)。實(shí)踐證明，該模型消解了沖突，建立了施工組織優(yōu)化方法，具有較強(qiáng)的可操作性，為解決施工與運(yùn)營雙安全問題奠定了理論基礎(chǔ)。