基于改進(jìn)高鐵地道橋下穿線路加固施工技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

周 迅

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610213)

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，高速鐵路下穿地道現(xiàn)澆框架橋施工經(jīng)常采用整體開(kāi)挖、整體現(xiàn)澆工藝。成都某項(xiàng)目工期緊迫，鐵路快線無(wú)法停運(yùn)、施工時(shí)間受限制等困難，對(duì)列車(chē)在不停運(yùn)的條件下通過(guò)線路加固措施達(dá)到同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)澆框架橋施工的目的很有必要。本項(xiàng)目建設(shè)地址位于成都平原范圍內(nèi)，工程場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，主要由人工填土層沖、洪積層泥巖組成，所以，本高速鐵路地道框架橋線路加固成為保證高速鐵路列車(chē)正常安全運(yùn)行的重要關(guān)鍵因素，本文重點(diǎn)對(duì)改進(jìn)線路加固施工做簡(jiǎn)明闡述，以供類(lèi)似工程參考。

1 工程概況

本項(xiàng)目地道現(xiàn)澆框架橋結(jié)構(gòu)為市政配套基礎(chǔ)設(shè)施工程，途徑成灌高速鐵路運(yùn)行線路，與成灌線成大角度斜交，角度為132.06°，下穿地道分為框架段和拉槽段2部分，框架橋全斷面尺寸為47.6 m×9.15 m，下穿框架橋長(zhǎng)度為50 m，垂直鐵路方向長(zhǎng)度為37 m，兩側(cè)懸臂為0.5 m。

本工程位于成都平原岷江水系一級(jí)階地，設(shè)計(jì)勘探資料揭露地層情況主要由人工填土層沖、洪積層泥巖組成。工程施工嚴(yán)格按照超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)手段，本著地表和隧道內(nèi)相結(jié)合、構(gòu)造探測(cè)和水探測(cè)相結(jié)合、長(zhǎng)中短期分階段預(yù)報(bào)相結(jié)合的三結(jié)合原則，做到有疑必探、先探后掘[1-3]，同時(shí)強(qiáng)化安全管控，穩(wěn)步推進(jìn)施工進(jìn)度，確保列車(chē)通行的原則，工序及時(shí)跟進(jìn)，優(yōu)化施工工藝控制。在工程實(shí)施過(guò)程中，對(duì)遇到的不確定因素，及時(shí)研判制定應(yīng)對(duì)措施，保證在突發(fā)情況時(shí)立即采取處理方案，確保工程安全、列車(chē)運(yùn)行安全和工期要求。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)踐

成灌高速鐵路下穿地道現(xiàn)澆框架橋施工整個(gè)過(guò)程中，要保證鐵路運(yùn)行穩(wěn)定、線路不被停運(yùn)，所以?xún)?yōu)化改進(jìn)線路加固的工藝是保證線路正常運(yùn)營(yíng)必備因素。成灌高速鐵路下穿地道框架，框架現(xiàn)澆時(shí)的“挖孔樁開(kāi)挖、D型梁線路加固措施”是本項(xiàng)目施工中的最大難點(diǎn)。針對(duì)本項(xiàng)目成灌高速鐵路動(dòng)車(chē)走行線相關(guān)主管單位的要求，每天施工時(shí)段控制在鐵路天窗時(shí)間進(jìn)行，規(guī)定每天有限時(shí)間在3～5 h的天窗時(shí)間可以利用，因此施工呈現(xiàn)出任務(wù)重、工期緊的特點(diǎn)。

為了確保項(xiàng)目實(shí)施的可行性，及時(shí)改進(jìn)了挖孔樁施工工藝、線路加固工藝以及人員出網(wǎng)后如何對(duì)線路進(jìn)行監(jiān)控的相應(yīng)措施；同時(shí)在施工結(jié)束后，由于成灌高速鐵路運(yùn)營(yíng)速度較高，對(duì)路基沉降、開(kāi)挖后回填的密實(shí)度監(jiān)管控制也做了必要的優(yōu)化措施。線路采用人工挖孔樁基礎(chǔ)、D型梁支撐方式保證列車(chē)正常運(yùn)行。挖孔樁上部頂管利用原地面高程處頂進(jìn)至樁孔內(nèi)，形成人工操作平臺(tái)，實(shí)施下部挖孔樁施工。在樁基及頂管實(shí)施前，首先要解決線上列車(chē)運(yùn)行動(dòng)荷載的難題，經(jīng)過(guò)荷載計(jì)算，改進(jìn)頂管型式，采用加厚鋼筋混凝土管，樁基開(kāi)挖過(guò)程中采用鋼護(hù)壁及注漿護(hù)壁外側(cè)空隙，保證樁基外側(cè)密室，內(nèi)側(cè)穩(wěn)固，實(shí)施時(shí)頂管承載力完成滿足荷載要求。

2.1 改進(jìn)列車(chē)運(yùn)行荷載在線路加固施工中人工挖孔樁的措施

挖孔樁采用方形樁，類(lèi)型分為3種，結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表1。

表1 人工挖孔樁型式 單位：m

人工挖孔樁開(kāi)挖前，在挖孔樁孔口1.0 m高度處施筑鎖口護(hù)壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鎖口混凝土高出挖孔樁頂高程30 cm，采用常規(guī)配置雙層鋼筋，鎖口混凝土C25厚度30 cm，采用鋼模板澆筑泵送混凝土施工。鎖口混凝土以下人工挖孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用[10、[12槽鋼作為輕型鋼模板骨架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋骨架，同時(shí)用做模板，按3種斷面尺寸進(jìn)行制作。首先在加工廠先行組裝，滿足要求后由小型運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，然后倒運(yùn)至挖孔樁部位，由人工拼裝就位，每節(jié)段挖土深度根據(jù)鋼模板高度確定，每節(jié)段鋼模板之間采用螺栓M20連接，同時(shí)在鋼模板外側(cè)采用鋼板焊接進(jìn)行加固[4]。每完成一節(jié)拼裝作業(yè)就澆筑一層混凝土，每層上下層形成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，挖孔樁采用C25鋼筋混凝土護(hù)壁。最后，利用在鋼模板側(cè)壁預(yù)留的灌漿孔，對(duì)巖土間縫隙、空隙進(jìn)行回填灌漿，采用0.5～0.6∶1的水泥漿灌漿，進(jìn)一步做好加固補(bǔ)強(qiáng)措施。與此同時(shí)，在每處挖孔樁位置設(shè)置2.5 m寬的人工便道運(yùn)送渣土和工程材料。

挖孔樁樁芯采用C25混凝土，采用混凝土罐車(chē)配合泵車(chē)澆筑，輸送泵管布置沿鐵路邊上行至軌道上橡膠平交道口，由塑料平交道口設(shè)置入樁進(jìn)料孔灌注混凝土。由于施工時(shí)間只有3～5 h，為保證混凝土初凝之前不受擾動(dòng)，特別是列車(chē)運(yùn)行動(dòng)載對(duì)樁芯混凝土的影響，采用每根樁獨(dú)立布置一臺(tái)混凝土輸送泵和管道，改善配合比提高混凝土早強(qiáng)強(qiáng)度和縮短初凝時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速施工提前拆除混凝土輸送泵，保證列車(chē)行車(chē)安全。需要注意的是，挖孔樁要預(yù)留出地道現(xiàn)澆框架口的位置，在預(yù)留位置采用螺栓固定的支撐，待地道現(xiàn)澆框架襯砌至挖孔樁處時(shí)，對(duì)巖土間縫隙、空隙進(jìn)行回填灌漿，采用0.5～0.6∶1的水泥漿灌漿，進(jìn)一步做好加固補(bǔ)強(qiáng)措施。考慮到樁頂部直接承受集中荷載，樁頂混凝土澆筑時(shí)，頂部預(yù)埋10 mm厚鋼板并澆灌混凝土形成便梁支撐平臺(tái)。

由于涉及成灌高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)，只有3～5 h天窗作業(yè)時(shí)間，將原一班作業(yè)施工組織方式，改為采用兩班倒的方式交替連續(xù)施工，每班每根樁挖土2人，人力卷?yè)P(yáng)機(jī)提土2人，小型人力翻斗車(chē)運(yùn)土2人，工作時(shí)間每30 min換一次，運(yùn)土采用在線路上搭設(shè)2.0 m寬橡膠平交道口，小型翻斗車(chē)運(yùn)至線路外。材料的運(yùn)進(jìn)由小型翻斗車(chē)通過(guò)鋪設(shè)橡膠平交道口運(yùn)至樁位，開(kāi)挖進(jìn)尺每天0.5 m掘進(jìn)，每根樁配置共12人，保證了挖孔樁的施工速度。

挖孔樁施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 挖孔樁施工工藝流程

2.2 改進(jìn)列車(chē)運(yùn)行荷載在線路加固施工中D型梁的措施

結(jié)合既有鐵路線路施工技術(shù)，本項(xiàng)目采用工字鋼縱橫抬梁及吊軌梁進(jìn)行D型便梁架設(shè)，起吊采用5 t卷?yè)P(yáng)設(shè)備操作，前后50 m施工范圍內(nèi)鐵路混凝土軌枕全部抽換為木軌枕。根據(jù)施工條件需要及荷載分布情況，均勻間隔替換既有線混凝土軌枕，為做好用電安全防護(hù)措施，針對(duì)抬梁軌道段增設(shè)絕緣軌距拉桿，通過(guò)抬軌梁將架空段鋼筋混凝土軌枕?yè)Q成木軌枕[5]，在走行軌的內(nèi)外側(cè)采用P50舊軌3-3-3-3組合成吊軌梁，配合魚(yú)尾板及U型扣件將線路連接成整體。

橫梁采用Ⅰ56b工字鋼，間距按照50 mm-50 mm-50 mm循環(huán)布置；縱梁采用D型便梁，工字鋼與D型便梁通過(guò)32螺栓連接牢固[6-7]。D型便梁置于挖孔樁頂上，針對(duì)地道框架箱體尺寸和位置，采用12 m-16 m-16 m-16 m-12 m D型梁組合型式，其中，中間主體框架部分采用三跨16 m D型便梁結(jié)構(gòu)型式，兩側(cè)邊框架采用12 mD型便梁結(jié)構(gòu)型式。

吊軌梁采用50 kg/m鋼軌，3-3-3-3吊軌梁組裝方式，鋼軌接頭錯(cuò)開(kāi)1.0 m以上，兩端與縱梁平齊，并加設(shè)臨時(shí)梭頭。吊枕設(shè)置軌距桿，與吊枕下面的枕木用U型螺栓連接成整體[8-12]。U型螺栓采用28號(hào)圓鋼制作成，圓鋼兩端制作成M28螺紋絲口，絲口長(zhǎng)100 mm。

線路加固流程圖見(jiàn)圖2。

圖2 線路加固流程

線路加固完成，高速鐵路線架空后，測(cè)量放線定位，采用機(jī)械進(jìn)行巖土開(kāi)挖施工，以及地道鋼筋混凝土施工，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，對(duì)巖土空隙進(jìn)行灌漿填充[13-14]。

2.3 保證列車(chē)運(yùn)行安全及施工安全的技術(shù)措施

施工中，為保證列車(chē)正常運(yùn)行，該線路各項(xiàng)安全措施、防護(hù)等成為每日4 h施工的難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)成灌下穿地道頂管挖孔樁的研究與實(shí)踐，總結(jié)出承載鐵路列車(chē)正常運(yùn)行的幾項(xiàng)需特別注意：

(1)挖孔樁實(shí)施過(guò)程中，每30 cm一道鋼護(hù)壁內(nèi)撐施工、外側(cè)注漿成為線路列車(chē)安全運(yùn)行的主要手段。

(2)頂管施工中，每頂進(jìn)50 cm處，觀察前方地質(zhì)是否為不良地質(zhì)及管道內(nèi)有無(wú)裂痕；如有上述情況，立即停止施工，現(xiàn)將裂痕外的地質(zhì)進(jìn)行注漿處理，再將每50 cm頂進(jìn)距離修改成30 cm。

(3)對(duì)線路進(jìn)出入人員做到每人安全培訓(xùn)，熟知安全意識(shí)，保證每人都能安全上道，聽(tīng)從線路調(diào)度人員指揮。

(4)在線路外側(cè)設(shè)安檢，上道人員不毀壞鐵路設(shè)施，非工作人員禁止入內(nèi)；同時(shí)在離本線路2 km外安排4人等候預(yù)警通知，如發(fā)現(xiàn)線路下沉，無(wú)法通行情況，立即通知火車(chē)?？?。

(5)加強(qiáng)對(duì)線路不可遇見(jiàn)因數(shù)的一切防護(hù)，在項(xiàng)目實(shí)施中，配備專(zhuān)職調(diào)度人員與鐵路局調(diào)度科跟蹤聯(lián)系，列車(chē)通過(guò)前10 min，立即通知停止任何施工，撤出人員、機(jī)械，列車(chē)通行后通知恢復(fù)施工。

3 結(jié)束語(yǔ)

3.1 保證列車(chē)運(yùn)行質(zhì)量安全

通過(guò)對(duì)鐵路下穿地道地質(zhì)的掌握和特性分析、對(duì)其不良性地質(zhì)準(zhǔn)確定位，為工程施工提供各項(xiàng)技術(shù)支持，施工中通過(guò)選擇安全經(jīng)濟(jì)的施工方法，提前對(duì)線路加固段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制關(guān)鍵施工的參數(shù)，盡量避免因地質(zhì)、環(huán)境、施工中人為等重要因素的影響。在實(shí)施階段不斷優(yōu)化調(diào)整施工工藝，分析影響線路的原因，避免列車(chē)的停運(yùn)，達(dá)到了列車(chē)安全通行的目的。同時(shí)加強(qiáng)質(zhì)量管理工作，采用嚴(yán)格過(guò)程管理手段，避免因質(zhì)量導(dǎo)致的安全事故。

3.2 加快施工進(jìn)度，保證施工工期

通過(guò)對(duì)科學(xué)有效的施工工藝控制，特別是現(xiàn)場(chǎng)每日不到5 h的施工時(shí)間，施工過(guò)程中各工序與列車(chē)運(yùn)行的交叉作業(yè)安全防護(hù)等方面的研究，制定相應(yīng)的措施方案，保證了鐵路下穿地道施工進(jìn)度，確保工期目標(biāo)的平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)。

3.3 具有良好的社會(huì)示范效益

通過(guò)深入進(jìn)行框架橋線路加固技術(shù)研究，提升線路加固框架橋施工技術(shù)水平，對(duì)保證依托工程安全、快速、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)完建有十分重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，并將有力提升鐵路下穿地道施工工藝及施工技術(shù)水平，為類(lèi)似工程提供參考。