雙孔大跨度公路框架橋頂進下穿既有鐵路線施工技術研究

竇曉曦 DOU Xiao-xi

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

目前我國高速公路交通網(wǎng)絡越來越密集，新建高速公路項目也陸續(xù)展開建設，由于我國交通網(wǎng)絡建設時間較早，使得新建高速難免會與鐵路線路產(chǎn)生交叉。新建高速線路為減少對既有高速影響，一般多采用下穿既有鐵路線路的設計，這樣不但便于施工，而且后期維護簡便，對鐵路既有線路影響較小。但框架橋頂進下穿鐵路技術較為復雜，其方案的可行性與施工能力水平直接關系著鐵路線路的安全，因此必須對框架橋頂進下穿方案進行仔細研究，使得框架橋下穿就位后其平面位置、高程等滿足有關要求，同時也必須要確保在整個施工過程中既有鐵路線路的安全。在武深高速公路始興聯(lián)絡線TJ3 合同段下穿贛韶鐵路框架橋施工中，由于該框架立交橋為雙孔大跨度結(jié)構(gòu)設計，采用頂進式下穿至既有鐵路線路，不但自重體積較大，頂進施工技術難度高，而且框架頂部距離既有鐵路軌面較小，對行車干擾和安全影響大。為確保該框架橋頂進后其結(jié)構(gòu)尺寸、平面位置及高程滿足有關要求，同時減少施工過程中對行車的干擾，保證既有鐵路線路運營安全，項目部對該框架橋頂進施工方案進行認真編排，同時對施工工序進行合理規(guī)劃，對影響的管線等設施進行提前處理。通過一系列舉措，不但減少了對行車的干擾，確保了既有營業(yè)線的安全運行，而且頂進后的框架橋其各項參數(shù)均滿足有關要求。通過現(xiàn)場實際應用，雙孔大跨度公路框架橋頂進下穿既有鐵路線相關技術在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

新建武深高速公路始興聯(lián)絡線道路等級為高速公路，設計行車速度100km/h，雙向四車道。本項目為武深高速公路始興聯(lián)絡線下穿贛韶鐵路框架橋工程，框架橋與贛韶鐵路交叉鐵路樁號為K105+044；下穿處為贛韶鐵路區(qū)間路基段，鐵路為正線單股道，電氣化鐵路，預留復線，復線線間距擬采用4.0m。

設計采用頂進兩孔13.75m 的框架橋作為道路下穿鐵路的通道，框架長24.0m，左右幅框架凈距0.2m，框架頂距離既有鐵路軌面約1.77m，設計采用對鐵路軌道架空后頂進施工。頂進框架結(jié)構(gòu)橫斷面：1.0m（側(cè)墻）+0.75m（檢修通道）+0.5（C 值）+3×3.75（車行道）+0.75（路緣帶）+0.5（C 值）+0.75（路緣帶）+1.0m（側(cè)墻）=15.75m。贛韶鐵路頂進框架頂覆土約1.77m，頂板厚1.1m，框架內(nèi)凈高均不小于5.5m，框架橋側(cè)墻厚1.0m，底板厚為1.2m，頂板加腋采用0.85×0.5m，底板加腋采用0.3×0.3m。（圖1）

圖1 框架橋下穿既有鐵路線路平面設計圖

2 框架橋總體頂進下穿施工方案

頂進工作坑設置在線路一側(cè)，工作坑開挖支護后在底板處修建滑板，在滑板頂面上鋪設隔離層，預制鋼筋混凝土框架涵身涵節(jié)，安裝頂進設備，堆放枕木垛，封鎖180 分鐘架設D24 施工便梁，加固既有線路，行車限速45km/h，方可進行箱涵頂進施工作業(yè)。首先將頂進前方鐵路路基土體進行開挖，然后對油泵進行加壓使頂鎬對框架橋產(chǎn)生推力，從而推進框架橋前進，完成上述頂進工序后將頂鎬回程，然后在空擋處增加一個頂鐵，然后再將頂進方向土體進行開挖出一個頂程距離，緊接進行下一次頂進工序，重復循環(huán)上述工序直至框架橋頂進到設計位置。（圖2）

圖2 框架橋頂進施工流程圖

3 主要施工工藝

3.1 便梁支撐樁開挖 本工程支撐樁設計樁徑為1.5m，里程方向樁間距為24.5m，橫向間距為4.45m，樁長設計均為12.0m。其主要施工工藝流程為：測量定位→管線探挖及遷改→砼鎖口施工（H≥300mm）→開孔挖取→抽排水修整護壁→鋼筋綁扎→支?！Ｕ行摹鷿沧o壁砼→養(yǎng)護→拆?！h(huán)往復→到達設計深度→終孔驗孔→鋼筋籠制作→鋼筋籠驗收→鋼筋籠安裝→澆樁身砼。

樁身混凝土應一次澆筑成型，過程中不得有較大間歇。當混凝土灌注頂面標高接近設計樁頂時，需將混凝土頂部浮漿抹除，確保樁頂標高及樁頂混凝土質(zhì)量滿足有關要求。

3.2 頂進工作坑開挖 鐵路頂進框架工作坑設在鐵路東側(cè)，由東向西分段頂進。先頂進右幅框架橋，一次頂進就位，再將左幅框架橋二先由北向南頂進到預定位置，再由東向西頂進至韶贛鐵路下?？蚣軜蛞慌c框架橋二工作坑在西側(cè)平行鐵路南北布置。工作坑開挖前，須先進行地下管線的探挖工作。先測量放樣出基坑范圍，在基坑范圍內(nèi)人工開挖不淺于3m 的十字探溝，摸清地下管線的類型、走向、埋深等情況。

工作坑頂周圍設置60cm×60cm 的截水溝，以防地表水流入工作坑、防止地下水滲入基坑邊坡土體。基坑底部四周設置60cm×60cm 的排水溝，排水溝離坡腳30cm，排水溝設5‰的縱坡以利排水。沿排水溝每10m 設置一個集水井，集水井截面尺寸為140cm×170cm，集水井比排水溝低110cm，使基坑滲出的地下水、雨水通過排水溝匯聚于集水井內(nèi)，然后用水泵將其排出基坑外。

3.3 頂進框架橋預制 框架橋預制時需對橋體平面位置、頂部和底部標高進行放樣，其施工主要分為三個步驟：首先是施工框架橋底板部分，在底板鋼筋綁扎后澆筑至框架下倒角處，然后施工框架邊墻部分，最后施工框架頂板部分。其主要施工工序為：橋位測量→底板鋼筋安裝→底板模板安裝→底板混凝土澆筑→邊墻鋼筋安裝→邊墻模板安裝→邊墻混凝土澆筑→頂板支架安裝→頂板底模安裝→安裝鋼筋→澆筑混凝土→端部刃角安裝→防水層施工。（圖3）

圖3 框架橋預制支架體系布置圖

3.4 D 型鋼便梁安裝 鋼便梁由吊車分節(jié)吊裝就位后再進行縱向組合拼裝，縱梁聯(lián)結(jié)采用聯(lián)結(jié)板進行，聯(lián)結(jié)板材質(zhì)與強度等級需與便梁相同，聯(lián)結(jié)板主要構(gòu)成為上下夾板和一組左右腹板。便梁架設采用50T 吊車吊裝到路肩，然后利用申報的既有線天窗點將便梁胯下橫移。架設便梁前，橫梁與鋼枕全部安裝到位，以減少便梁安裝時間，減少對既有線路的影響，確保行車安全和穩(wěn)定。將支撐樁頂部預留鋼筋提前挖出，便梁安裝就位后及時將預留鋼筋與便梁進行連接，防止便梁產(chǎn)生縱向位移。（圖4）

圖4 鋼便梁安裝示意圖

3.5 既有鐵路線下開挖及支護 頂進按框架頂部無覆土，帶側(cè)面土狀態(tài)頂進。每掘進進尺控制在30cm。待框架頂進并將刃角插入土體30cm 后，才能進行下一進尺的開挖。開挖時采用人工配合小型挖機開挖路基，小型農(nóng)用車將挖出的土方運送在選好的場地堆放。開挖之后路基下部做木擋板防護，防護鋼管間距1m。上部坡度做素噴混凝土來防護路基，邊開挖邊做下部木擋板防護。

3.6 下穿鐵路框架橋頂進施工 涵洞頂進時多臺千斤頂需協(xié)同配合，每個頂進點頂進行程需一致，每處頂鎬的頂進方向必須平行于框架軸線方向。為確保頂鎬的反向作用力能夠均勻地傳遞至后背墻上，在框架與頂鐵之間以及頂鎬與后背墻之間均設置分配梁。由于頂鐵自重較大，其在安裝時需采用吊車配合人工進行安裝。頂鐵每隔3m 需設置一道橫向頂梁，從而增加頂鐵的整體穩(wěn)定性。在每個頂程結(jié)束后，將頂鎬活塞收缸復原，然后在空擋處再填放頂鐵，然后重復上述前一個頂進工序直至框架箱體頂進至設計位置。

4 頂力計算及設備配置

頂力計算：P=k[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3]

式中：P－最大頂力（t）；k－系數(shù)，取k＝1.2；

N1－涵頂上荷載（t），由于采用架空頂進，故該項為0；f1－涵頂部表面與頂部荷重之間的摩阻系數(shù)，取f1＝0.3；

N2－框架橋自重（t），N2＝QL＋10（t），式中Q 為單位長度涵身自重（t/m），L 為頂進涵長（m），10（t）為機具、人群、刃角以及未能及時運走的土重等施工荷重；

f2－框架橋底板與基底土摩阻系數(shù)，取f2＝0.8；E－框架橋兩側(cè)土壓力（t）；

E=2×（γ×h×Ka）由于采用架空頂進，故該項為0；

f3－側(cè)面摩阻系數(shù)，取f3＝0.8。

由于在框架橋頂進時用D16 型施工便梁架空線路，并且采取邊開挖邊頂進，頂上及兩側(cè)土壓力比較小，從而N1忽略不計。則計算簡化為P=k（N1+N2）f2=1.2×（3680.4+10）×0.8=3533.2t，故，需配備500t 千斤頂8 臺。

5 安全質(zhì)量保障措施

①框架橋頂進時要嚴格注意施工時間段，當列車通過時嚴禁施工，同時頂進時頂進設備周邊嚴禁站人，防止出現(xiàn)意外傷人。②孔口作業(yè)人員必須拴掛好安全帶，井底的作業(yè)人員與上部的人員要采用對講機保持聯(lián)系，如遇見異常情況，井底人員通知上部人員，以便及時采取相應措施。③在施工過程中，鐵路股道應雙向設置防護并24 小時巡視，觀察和檢查線路路基變化情況，以及線路加固設備的變化及穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)問題及時進行養(yǎng)護和加固，確保行車及施工安全。

6 結(jié)束語

通過對該框架橋頂進施工方案進行認真編排，同時對施工工序進行合理規(guī)劃，對影響的管線等設施進行提前處理等一系列舉措，不但減少了對行車的干擾，確保了既有營業(yè)線的安全運行，而且頂進后的框架橋其各項參數(shù)均滿足有關要求。經(jīng)現(xiàn)場實際應用，該雙孔大跨度公路框架橋頂進下穿既有鐵路線相關技術在施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。