合肥元一路下穿淮南線立交橋頂進施工控制

張家偉

(安徽上鐵地方鐵路開發有限公司，安徽合肥 230041)

既有合肥元一路下穿淮南線框架橋與鐵路淮南線相交于K77+440處，該框架橋與鐵路淮南線下行線的中心線交角為88°36'24″，框架橋為 1-14.0 m 箱形橋，長度為 12.0 m。為滿足交通需求，進行擴孔設計，新增3孔跨度為14.0 m的分離式箱形立交橋，結構高度5.50 m，使用凈高4.5 m，長度與既有框架橋相同。為減少施工對既有鐵路的影響，新增的3孔分離式箱形立交橋采用預制后頂進的方案，頂進時線路架空采用D型便梁，就位后的3孔分離式箱形立交橋，其中1孔位于既有框架橋的一側，其他2孔位于既有框架橋的另一側。

本次施工之前，需要對既有鐵路線路進行撥道，以滿足D型便梁架設和線間距的要求，待施工結束后線路再恢復原來狀態。撥道范圍:相交處南北兩側各215.088 m和215.390 m，撥道總長430.478 m，最大撥距0.90 m，架設D型便梁處線間距為5.00 m。

本次框架橋頂進施工的關鍵是:保證D型便梁基礎的穩定性，需要進行相應的分析;頂進過程中采取有效的施工工藝，確保頂進過程中框架橋的方向和高程可控，框架橋就位后滿足整體上的美觀要求。

1 D型便梁基礎的穩定性

新增3孔框架橋的頂進順序依次是:第1孔(圖1中既有框架橋左側)、第2孔(圖1中既有框架橋右側)、第3孔(第2孔框架橋右側)。便梁基礎斷面尺寸為寬度×高度=2.5 m×3.0 m，長度與路基寬度相同。

圖1 D型便梁基礎

框架橋頂進過程中，要求箱體側面切土，嚴禁采取大開挖再頂進，以充分保證便梁基礎的安全性。但考慮到最不利狀態和列車運行安全，仍然需要檢算基礎的傾覆穩定和滑動穩定、地基承載力，以及基礎和箱體之間的土體穩定性。

檢算主要依據TB 10002.1-2005鐵路橋涵設計基本規范、TB 10002.5-2005鐵路橋涵地基和基礎設計規范、TZ 203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南，并參考JGJ 120-99建筑基坑支護技術規程等現行技術標準。

在圖1中，當基礎和箱體之間的土體因特殊原因破壞時，基礎可能向箱體方向傾覆或滑動，此時考慮基礎左側的土壓力而忽略基礎右側的土壓力。因此需要檢算該工況下的基礎穩定性。

1)基礎的傾覆穩定系數:

其中，Pi為各豎直力，kN;ei為各豎直力Pi對檢算截面重心的力臂，m;Ti為各水平力，kN;hi為各水平力Ti對檢算截面的力臂，m;s為在沿截面重心與合力作用點的連接線上，自截面重心至檢算傾覆軸的距離，m。

設計荷載依據《鐵路橋涵設計基本規范》取值并組合，其中豎向力包括:線路、便梁和基礎自重以及列車活載等。水平力包括列車牽引力或制動力、基礎承受的土壓力(含列車活載引起的土壓力)等。計算表明，由于基礎較寬且深度不大，基礎的傾覆穩定系數大于1.5，滿足規范要求。

2)基礎的滑動穩定系數:

其中，Pi為各豎直力，kN;Ti為各水平力，kN;f為基礎底面與地基土間的摩擦系數，取0.35。

該種工況下最不利的情況是列車活載全部作用于基礎側面而便梁上沒有列車活載，此時水平力最大而豎向力最小。計算資料表明，由于基礎底面較大，基礎的滑動穩定系數大于1.3，也滿足規范要求。

上述基礎的滑動，是檢算基礎沿其底面滑動的穩定性。此外，還需要檢算基礎連同土坡沿滑動弧面滑動的穩定性，且需要考慮2個滑動弧面(見圖2)。

圖2 滑動弧面

其中，cik，φik分別為最危險滑動面上第i土條滑動面上土的固結不排水(快)剪粘聚力、內摩擦角標準值;li為第i土條的弧長;bi為第i土條的寬度;γk為整體穩定分項系數，取1.3;ωi為作用于滑裂面上第i土條的重量(按上覆土層的天然土重計算);θi為第i土條弧線中點切線與水平線夾角。

計算采用專業軟件同濟啟明星深基坑支擋結構分析計算軟件FRWS2008進行。列車和軌道荷載依據TB 10025-2006鐵路路基支擋結構設計規范附錄A換算成土柱。軟件計算結果滿足設計規范要求。

3)地基承載力。

D型便梁基礎作為剛性混凝土明挖基礎，需要滿足沉降和承載

采用下列公式計算:力要求。其中，控制沉降的主要方法是加強日常的監測工作，實行趟檢制，發現問題及時整修。計算承載力時需考慮中心荷載和偏心荷載兩種情況，并且采用多種荷載組合檢算，以確定最大基底應力。計算結果表明，基礎的基底最大壓應力小于地基的允許承載力，同時外力對基底截面重心的偏心矩也滿足限值規定。

為滿足設計計算條件，需要采取相應的構造措施，主要有:基礎頂面和底面均設置配筋，以加強整體性，同時滿足列車橫向搖擺力的作用;此外，基底要平整，因為傾斜的基底可能會導致基礎的滑動穩定性無法滿足要求。作為安全儲備，頂進過程中必須保證箱體一側的切土，隨挖隨頂，保證基礎和箱體之間的土體不會破壞。

2 頂進施工關鍵措施

由于新增3孔框架橋就位后，與既有框架橋形成整體性的結構，因此需要在施工中嚴格控制，發現問題及時調整。主要采取的措施有:

1)箱體尚未進入路基之前，充分利用導向墩隨時調整方向，確保箱體軸線及間距。整個頂進過程中，最多每隔50 cm需要檢查箱體的軸線和標高變化并及時作出相應的調整。

2)由于箱體就位后，相互之間的凈距僅50 mm，為防止頂進過程中箱體碰撞導致防水層破壞，需要在已經就位的箱體外側的下部設置50 mm厚的隔離物體。本工程中隔離物體采用硬質木材，效果良好。

此外，需要設置沉降觀測點以監測路基及便梁基礎的變化，及時分析并根據結果對線路或便梁進行調整，這也是頂進過程中的一個關鍵性環節。

3 結論與建議

該工程自2011年開工，至2011年年底已順利施工結束。從監測數據來看，整個施工過程中，便梁的基礎未出現異常的沉降、位移或裂縫;箱體就位后，新增3孔框架橋與既有框架橋的軸線和標高偏差均較小，不僅符合規范要求，而且從目測效果來看，滿足美觀要求。

從工程經驗并結合本工程的實踐來看，施工前必須考慮周全，重要的臨時結構必須經過計算并配合相應的構造措施才能保證施工中臨時結構的安全;同時，細微的工藝措施對于工程的順利實施也非常關鍵。此外，由于施工過程中某些結構可能處于動態，即施工對于結構的影響持續變化，因此過程中的監測非常重要，需要及時了解并分析結構物變化情況，發現異常情況要及時處理，必要時停止施工。最后，由于工程各有特點，因此需要施工前仔細規劃，要根據工程特點采取相應的措施。

［1］TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設計基本規范［S］.

［2］TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎設計規范［S］.

［3］TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南［S］.

［4］JGJ 120-99，建筑基坑支護技術規程［S］.

［5］TB 10025-2006，鐵路路基支擋結構設計規范［S］.