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1、接触网基坑开挖技术教程接触网基坑开挖技术教程 一土壤的基本知识和铁路线路常识 、土壤的基本知识 土壤是很复杂的，不同的土质具有不同的建筑性质。学习土壤的基本知识，对于进行接触网工程的下部施工是很有必要的。 1土壤和岩石的分类 工程上按土壤的外观分成六类： (1)松土：用铁锹稍用力就能将锹头全部插入的土壤。包括松散的水分不大的各色粘土、砂粘土和各色粗细砂土、砂夹石等。 (2)普通土：用力蹬铁锹才能将锹头全部插入的土壤。包括水分较大的各色粘土和密实的砂粘土、干燥黄土、碎石夹土等。 (3)硬土：必须用镐先刨过后才能用铁锹挖的土壤。包括各色硬粘土、大石块夹土、密实的硬黄土和风化的砂石等。 (4)软石：
2、需用十字镐才能刨动，但刨掉的不多，部分需用爆破法开挖。包括各种顽石、风化粗砂岩、硬质风化页岩(比坚石还硬的一种石头)和较软的石灰岩等。 (5)次坚石：必须用爆破法开挖。包括页岩、砂岩、石灰岩及石英岩等。 (6)坚石：人工打眼困难，须用风枪打眼，用爆破法开挖。包括密实的石灰岩、大理石、粗粒花岗岩等。 由于接触网施工是在已修好的路基上进行的，而且路基是经过夯实的，因此，接触网施工中经常遇到的是硬土、软石、次坚石和坚石。 2土壤的承压力 接触悬挂的荷载通过支持装置传给支柱和基础，支柱和基础又把这一荷载连同占们本身的荷载传给大地。支柱和基础对土壤的作用力和倾覆力矩被；上壤的反作用力和抗倾覆力矩所平衡，
3、支柱和基础处于稳定状态。支柱和基础的稳定决定于基础类型，而：1：壤的唾爪力是决定基础的主要依据。土壤的承压力就是单位面积上土壤承受的压力，单位为Pa。一般工程上，使土壤正常工作面不发生破坏的承压力，称之为土壤的允许承压力。土壤的允许承压力不仅与土壤的种类有关，也与土壤的物理状态有关。比如密实的砂土比松散的砂土承压力大；而粘土在潮湿的情况下，由坚硬状态变为流动状态，承压力大大下降。通常情况下，普通土、硬土的允许承压力在0.10.3MPa之间，而软石类在0.3MPa以上。土壤的允许承压力是根据实验测定的。 工程中，除采用允许承压力表示土壤的工作性质外，还常采用土壤的安息角来表示。土壤的安息角就是：
4、在散粒土壤自然堆积时，堆积土壤斜坡不再增大时，这个斜坡与水平面的夹角叫做土壤的安息角。 、铁路线路常识 铁路线路是列车运行的基础。在接触网工程建设中一个最基本的要求就是要确保铁路线路的稳固，因此，进行接触网土石方工程施工必须了解铁路线路的构造。 铁路线路是由路基、桥隧建筑物和轨道组成的一个整体工程结构。图32所示是铁路线路横断面示意图。 1路基 路基按断面填挖形式分为路堤、路堑、半堤半堑和不挖不填路基等。 (1)路堤；由地面填筑而成的路基。横断面是由路基本体、护道、取土坑或排水沟所组成，如图33所示。 (2)路堑：由地面向下开挖而成的路基。其横断面是由路堑、侧沟、截水沟等组成，如图34所示。
5、(3)半堤半堑：由半个路堤和半个路堑组成的路基，如图35所示。 (4)不挖不填：路基面高度与原地面高度差不多，只将原地面稍加乎整，两侧开挖排水沟即修筑成不挖不填路基，如图36所示。 路基顶面两边缘之间的距离为路基顶面宽度。为了满足铺设轨道材料以及线路维修、运营的需要，路基顶面必须有足够的宽度。路基顶面宽度是根据铁路等级、轨道类型和土质情况确定的。 路基两侧必须筑成具有一定坡度的边坡，以保持路基稳固。路基边坡的坡度(坡度用竖、横尺寸的比例表示)，应根据土质、水文及路基高度等情况来确定。 路基面无道碴覆盖部分称为路肩。路肩的作用是：防止道碴散落到边坡上，保持道床完整；用于设置线路标志和行车信号；便
6、于养护工作中堆放材料、工具及人员行走；“电化”改造设置接触网支柱等。路肩宽度根据铁路等级和行车条件有所不同，如I、级铁路的路堤其路肩宽度不小于06m，路堑的路肩宽度不小于04m。 2路基的排水设施 水是路基的大敌。路基的排水设施有地面上的排水设施和地面下的排水设施两种。地面 上的排水设施在路堤地段为排水沟或挖通的取土坑；在路堑地段为侧沟、截水沟。地面下的排水设施有排水沟、渗沟等。在接触网施工中，尤其是基坑开挖时，要注意保护排水设施，确保其畅通。 3道床 道床就是路基上面铺设的石碴。道床的主要功用是：稳固轨枕以稳定轨道；缓和轨枕传来的力并把力均匀地传递到路基顶面上：排除线路积水。因此，道碴材料应
7、当坚硬、稳定、富有弹性，并有利于排水。 道床铺设主要包括道床厚度、顶面宽度及边坡坡度三个尺寸的要求。道床厚度是指轨枕底至路基面的高度，轨道类型不同，道床厚度不同，道床厚度一般为200300mm。道床顶面应有足够的宽度，一般线路上木枕地段为30m，混凝土轨枕地段为31m，对于曲线半径小于600m的曲线区段，曲线外侧应加宽015m。为防止道床边塌落，一般线路的道床两侧设有坡度为l：175的边坡。 在接触网基坑开挖施工时，应注意不要将弃土混入道碴中，同时尽量保持道床的完整。 二接触网基坑开挖基本要求 接触网基坑分为钢筋混凝土支柱坑、基础坑和拉线坑。 人工开挖基坑时，应注意以下事项： (1)在开挖过程
8、中，发现地下埋设物，不能自行处理时，应立即停止工作，并与有关单位联系处理。同一组软(硬)横跨的两坑宜同时开挖。 (2)在开挖过程中，如果必须移动坑位时，可按设计跨距允许偏差+1m、2m进行调整，调整后的跨距不得大于设计允许最大跨距。 调整软(硬)横跨支柱基坑时，同一组软(硬)横跨支柱基坑应相应位移，单开道岔的标准定位支柱位置应符合设计要求。 (3)基坑大小以能保证支柱安装或基础浇制为原则，需安装横卧板、底板的支柱，基坑断面尺寸应适当加大，基坑深度应符合支柱(基础)埋深的要求。 (4)基坑开挖过程中，必须保证线路路基的稳定，保证行车安全。不准将弃土污染道碴。位于水沟中或水沟沿上的基坑，应及时立杆
9、或浇注基础，回填、疏通水沟。被破坏的水沟不能恢复原样时，应改移侧沟保证水沟畅通。 (5)坑边不得放置重物或工具，以免落下伤人，坑下工作人员必须戴好安全帽。 (6)为防止道碴塌落，在坑口四周用木板挡住道碴，火车通过时坑下工作人员应提前上坑，坑口堆土量不可过多，应随时移土，以免对坑壁压力过大塌落伤人。 (7)应随时检查坑形有无倾斜走形，并及时加以纠正。 (8)在土质松软、碎石和填方的基坑或有流砂产生的基坑，开挖时应设置防护板，防护板与坑壁间不应有空隙，挖坑深度超过1m时，应随基坑的挖深将防护板打下直至基坑底部，且防护板用木撑撑紧。 (9)对于侧限较小的支柱基坑，坑边距线路很近，为保证开挖期间行车和
10、施工的安全，可采用吊轨防护，即在坑侧的枕木头上放置两根小面朝上的钢轨(长度一般不小于4m)，再在两轨间倒放一根钢轨，最后用夹板和螺栓固定在枕木头上。 (10)为了保证行车安全，接触网基坑挖好后，暴露时间应尽量缩短，一般不超过一昼夜，特别是雨天更要加强对基坑的巡视检查。 为了统一使用防护板，一般钢筋混凝土柱常采用套板，即统一了坑形，也便于防护板的回收，如图4一l一5所示。 套板一般为30mm厚、20mm宽，制成15X12m的木框，每200nun下一层，注意木框结合处要互相抵紧、方框的长、宽边固定方式要交替使用。 在流砂地带开挖基坑时，采用混凝土预制井圈做防护。开挖时，要注意四周均匀取土，使圈均匀
11、下沉，沉下一层再加一层，如图4一l一6所示。 坚石地带的基坑必须用爆破法开挖，由受过专门训练的炮工操作，且必须做好防护工作。爆破后应检查铁路有无损坏或妨碍行车的物体，要保证铁路及通信线路畅通，若出现瞎炮必须由炮工处理。 三基坑开挖工艺 (一)开挖准备 1确认坑口测量标记，复核辅助桩侧面限界 2清理坑口周围环境，排除障碍物； 3设置预防道碴落入坑口的防碴挡板；复核坑口尺寸； 4确定排土地点，采取防止道碴污染及排水沟堵塞的措施； 5根据施工技术部门提供的调查资料，初步确认地下埋设物的路径及埋深，准备防护措施和材料； 6初步确认土质软硬程度，采取合理的基坑防护措施，准备足够的防护材料； 7施工工具准
12、备及劳动组织。 (二)基坑开挖方法及基坑防护措施 根据我国电气化铁路接触网工程特点，结合我国的实际情况，接触网基坑开挖作业仍以人工开挖为主。人工开挖具有施工方便、不需占用线路、施工工具简单、成本低等优点。对于不同土质基坑采用不同的具体开挖方法。 1硬土质类基坑开挖 硬土质类基坑使用十字镐、铁锹开挖。这类土质自身结合力强，除雨季不会塌方，基坑开挖不需采取基坑防护措施。 挖坑时，按照坑位测量标记，沿坑口先用镐将地面刨开，再用铁锹将松土铲去。开挖过程中，锹镐配合交替使用，每用镐刨松一层，就用铁锹清理一次，弃土远离坑口06m以外，但不易过远。当坑深小于15m时，可由坑内人员直接排土；坑深超过15m时(
13、此时坑内直接排土困难)，由坑上人员用吊篮提土或采用挑杆排土法，如图312所示。 开挖过程中，随时检查基坑限界，修整坑壁，坑底尺寸应与坑口尺寸保持一致。 当坑口弃土堆积过多时，坑上人员应进行清理，注意不要让弃土1昆入道碴，并做好排水疏通工作。 基坑挖好后，坑下人员将坑底整平夯实。 2碎石类基坑开挖 碎石类基坑开挖一般采用局部支撑防护板的办法，来加强坑壁的稳定性。 基坑开挖方法与硬土质类基坑基本相同，在保证行车安全的前提下，坑口宜适当加大。 防护板一般用30mm厚、200mm宽的木板制成，常用松木或硬杂木，被腐蚀及破裂多节的木材不得使用。防护板安装步骤及方法如下： (1)根据基坑大小等情况预制防护
14、板； (2)修理坑壁，使之易于安装防护板； (3)每挖下200mm就安装一层，形成一层方框套板 要互相错开，交替使用，如图313、图314所示。 防护板安装时应注意四框结合处要挤紧，并在防护板与坑壁的间隙处填满土挤紧，以加强防护板的稳固性。 每下几层防护板之后，就要复核一下基坑限界，防护板的安装位置应能满足立杆要求。 在开挖过程中，应随时检查支撑结构的状态，如支撑是否变形、开裂及受力情况等。对于过度受力或变形的应预先加固，加固的方法是打紧受力较小部分的楔子、增加立木及横撑等。 3流沙、高水位类基坑的开挖 流沙、高水位类基坑采用局部支撑防护板的施工方法已不适宜，它不仅浪费大量木材，而且施工进度也
15、缓慢，又不安全。此类基坑目前一般采用混凝土防护圈作基坑防护进行基坑开挖。 混凝土防护圈规格：内径1480mm、壁厚60mm、高度400mm。 采用混凝土防护圈作基坑防护，进行流沙、高水位类基坑开挖的施工方法类似沉井法。首先将防护圈安放在基坑位置，防护圈中心应与支柱中心重合。在防护圈里边均匀取土，使其随挖随沉。防护圈借自重不能下沉时，可在其上面均匀地增加负荷，使其均匀下沉。沉下一层，就再加一层直到坑深符合规定要求为止。在下沉过程中，发现倾斜、位移要及时纠正，校正的方法是采用取土法或增加负荷法。 校正倾斜：在下沉较慢侧多挖土或在顶面增加负荷，也可用增加负荷与挖土同时进行的方法。 校正位移：可先偏挖
16、土使防护圈倾斜，然后均匀取土，使防护圈沿倾斜方向沉至正确位置时，再校正防护圈倾斜。 4石质基坑开挖 石质基坑采用爆破法开挖。采用爆破法开挖基坑前，应首先与车站联系，取得准许爆破作业手续。 石质基坑开挖的主要作业程序是：打眼一爆破一开挖。 (1)打眼。打眼的方法有人工打眼和机械打眼两种。施工中应以机械打眼为主，在无法使用机械打眼时才采用人工打眼。 人工打眼常用双人打眼法(即1人扶钎，1人打锤)，使用3060kg大锤，一字形钢钎头(刃口可根据岩石软硬做成不同的形状，有平行、内凹月牙形和外凸三角形)。 四、质量要求及安全规则 (一)质量要求 1基坑位置 基坑横线路方向中心线应对准纵向测量标记并垂直线
17、路(软横跨支注坑垂直于正线)中心线。如必须移动时，可按设计跨距+lm一一2m进行调整，调整后的跨距不得大于设汁允许最大跨距；软横跨支柱坑应相对位移；道岔柱坑应符合设计要求。 2基坑尺寸 各类支柱基坑应能满足立杆、整杆要求。采用就地灌注的基础坑，长、宽尺寸应各加大l030mm。 3基坑深度 混凝土支柱坑坑深为线路中心线标高面至坑底妁距离。当支柱位于站台上时，坑深为支柱的设计埋深，由站台面至坑底测定。 当支柱设置底板时，坑深应为设计坑深加底板厚度。 钢柱基础坑深根据基础标高和距轨面高差要求确定： Hhhd 式中： H坑深，线路中心线标高面至坑底的垂直距离； h基础高度； h基础面至轨面距离； d垫
18、层厚度。 位于站台上的基础坑深等于基础高度。 坑深的施工允许误差为100mm。 (二)基坑开挖安全规则 1一般要求 (1)确定坑位时，应根据地下设施调查情况，采取躲开或其它安全措施。基坑开挖过程中如发现地下电缆、管道、文物等设施时，应立即停止工作，及时报告施工负责人及有关单位，妥善处理。 (2)遇有大雨、暴雨、连阴雨时，不得开挖基坑。 (3)防护板的厚度及支撑截面，应保证基坑稳固。挖坑时应经常检查防护板有无变形、损坏或折断现象。更换支撑时，应先装后拆。拆除防护板时，应按回填顺序由下而上逐层拆除。有倒坍危险的基坑，经施工负责人同意方可不拆。 2基坑开挖 (1)挖坑作业，每个基坑不得少于2人，坑内作业时，坑上必须有人防护。当发现来车或听到(看到)待避信号时，坑内人员应到安全地点待避，列车通过时，坑内不得有人。 (2)基坑开挖作业，必须保证路基的稳定，不得使其受到破坏和减弱。 挖坑时遇到排水沟(盲沟)，应先做好疏通改道排水工作。 (3)挖坑弃土，应有防止道碴污染的措施。区间弃土应投出坑边o6m以外的田野侧，堆积高度不得超过轨面。 (4)在挖坑地段，应设专人巡回检查，如发现基坑坍塌或线路状态有变动等情况，应立即采取抢救措施。如对行车有影响时，应在故障消除并恢复线路良好状态后，方可放行列车。 (5)在站台、平交道口等地点的基坑，支柱安装前应采取防止行人坠落的安全措施。
