下穿鐵路立交橋工程設計與施工順序

郭勇剛，李海軍，尹貽新

(1.成都中鐵隆工程集團有限公司，四川成都610041 2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南250022)

1 工程概況

某鐵路立交橋位于京滬線上，橋上線路為京滬上、下行和辛泰鐵路共三股道，既有橋為三座并列設置的一孔Lp=16 m低高度先張法預應力混凝土鐵路梁，T型橋臺，橋全長28.05 m，橋下凈高4.5 m，橋下道路寬度14.0 m。拓寬后的道路紅線寬度為60.0 m，為城市主干道，其中道路寬度為33.0 m，中間為兩上兩下的機動車道，兩側為非機動車道、人行道及綠化帶。經多方案研究比選，決定將既有橋原位拆除改建為(10+12+12+10)m鋼筋砼框架橋。框架橋設計結構凈高為6.4 m，橋下道路通行凈高不小于4.6 m。為了不中斷鐵路運營同時保證橋下交通暢通，減少投資，框架橋采用4孔8個箱體分批預制分步頂進施工方案，同時邊頂進邊拆除舊橋。新建橋梁與既有橋的平、立面關系見圖1和圖2。

頂進新橋中心線與規劃拓寬道路中心線一致，規劃道路中心線與京滬上行線交角89.2°，與京滬下行線交角90°，與辛泰線交角89.8°。箱身采用C35抗滲混凝土，抗滲等級≥P8;箱體頂部設TQF－1型防水層、C40纖維混凝土保護層。

橋上線路情況:橋上3股道，均為小半徑的圓曲線，京滬上、下行線路為無縫線路，辛泰線為有縫的普通線路。線路坡度:下行i=2.9‰，上行i=2.5‰，辛泰線i=4.3‰。橋上設雙側欄桿、擋碴塊、護輪軌。

圖2 新橋與舊橋裝門面關系圖(單位:cm)

橋址區宏觀地貌單元為山前沖洪積平原，地形較平坦，鐵路以路堤形式通過，路堤高5.6～6.0 m，周圍房屋密集。經勘探揭示，場地表層為人工填土(包括雜填土和素填土)其下依次為砂礫、粉質黏土、細角礫土、粗砂、粉質黏土、中砂、細砂、粗角礫土、中砂、黏土、粉質黏土、石灰巖等，該橋基底置于細角礫土上，地基允許承載力[σ]=200 kPa，箱身設計基底應力σ=130 kPa。地下水水位深度約1.2～1.5 m，主要受大氣降水補給及附近排水暗渠滲漏的影響，水位隨季節變化而變化。抗震設防烈度為6度，土壤最大凍結深度0.5 m。

2 內力分析及結構計算

設計荷載包括:①鐵路活載:“中－活載”，列車沖擊力、邊孔邊墻外側活載土壓力;②城市活載:城－A級;③恒載:結構自重、線路設備重、靜止土壓力;④其他:混凝土收縮、徐變應力、溫度效應及基礎變位等的影響、橋上電氣化支柱產生的豎向力和彎矩。

由《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范》(TB10002.3—2005)查得，HRB335鋼筋母材及縱向加工(打磨)的閃光對焊接頭在主力或主力加附加力作用下，容許應力[σs]分別為180 MPa或230 MPa，C35混凝土無箍筋及斜筋的容許主拉應力[σtp－2]=0.83 MPa。沿橋正向取單位長度的梁段，按平面框架結構建立模型，恒載、汽車和人行活載引起的土壓力簡化為分布荷載，列車活載按影響線加載作用在結構上。不同荷載組合對于頂板、底板、邊板的影響不同，取其最不利情況進行分析，根據跨中、支承邊的內力大小、主彎矩方向及板的幾何特性來確定配筋方案。計算中考慮了側墻根部剪應力及底板由于頂進的影響，邊孔和中孔框架混凝土無箍筋及斜筋的最大主拉應力均出現在底板與邊墻相交的角點處，其值 σtp－2分別為 0.611 MPa和 0.697 MPa，截面強度滿足要求，變形也在容許范圍之內。

3 施工順序

3.1 施工準備

(1)將既有橋上的混凝土枕全部抽換成木枕，并按照要求安裝曲線軌道加強設備。

(2)施工需要的便梁全部到位，所有影響施工的接觸網立柱、通信、信號電纜全部遷移完畢。

3.2 施工邊孔

(1)既有橋橋臺前面搭建4.5 m×3.0 m八三支墩將既有梁托起，對橋臺進行卸載防護;

(2)在每股線路兩側、遠離橋臺端D24 m便梁支座端頭處設樁經為200 cm挖孔樁作為D24 m便梁支點，要求挖孔樁樁底標高低于框架底板底標高2.0 m，同時在橋臺端相對于D24 m便梁支點處對既有橋臺進行橫向幫寬(注意幫寬部分砼埋設牽釘與既有橋臺聯成整體);

(3)拆除橋上欄桿，鑿除橋臺擋碴墻影響便梁施工部分，以便架設D24 m便梁。

(4)架設D24 m便梁加固鐵路線路(詳見圖3);

(5)分次將兩個邊孔4個箱體頂進(北邊孔先對頂，南邊孔再對頂)，邊頂進邊拆除橋臺影響部分，將箱體頂進就位;

(6)邊孔頂進就位后，結合擋土板支撐開挖施工出入口八字翼墻和東西兩側箱體間擋土墻。

圖3 拆除舊橋施工便梁加固線

3.3 開通邊孔交通

清理邊孔施工場地，埋設邊孔設計穿越的各種管溝和管線，夯填土方，臨時硬化邊孔路面，開通邊孔交通。

3.4 施工北中孔

(1)開通邊孔交通，封閉既有橋下交通;

(2)拆除和遷移橋下干擾施工的建筑物和各種管線，預制中孔箱體。D24 m便梁支點一側放在對應北邊孔框架箱體上，另一側設在上海方向橋臺幫寬的混凝土支點上。同時在橋下靠近北京方向的橋臺12.0 m處，搭設4.5 m×7.5 m八三式支墩作為便梁臨時輔助支點(頂進中孔時使用)，在既有北京方向橋臺上設置混凝土輔助支點(拆除舊梁時使用)，使D24 m便梁跨度保證在18.0 m以內(見圖4);

(3)鑿除橋梁擋碴墻影響便梁施工部分，在既有線路曲線外側利用八三桿件塔架安設滑軌和移梁小車，縱移D24 m便梁。

(4)架設一孔D24 m便梁，點內將既有橋臺臺帽上支座割除，將既有舊梁下落后橫移出線路，人工將既有混凝土梁拆除并運走;

(5)頂進北側中孔，邊頂進邊拆除一個相應橋臺影響施工部分，將一孔頂進就位。

3.5 施工南中孔

(1)在既有線路下，位于既有上海方橋臺與頂進的北中孔間搭設8.0 m×6.0 m八三桿件支墩對線路進行卸載。要點拆除一孔D24 m施工便梁，同時在點內對線路進行起道、撥道作業，使線路技術狀態滿足規范要求;

(2)將頂進就位的北中孔及南邊孔框架作為便梁支點，架設一孔D24 m便梁，利用便梁對線路卸載，拆除原加固線路的8.0 m×6.0 m八三桿件;

(3)頂進南中孔，邊頂進邊拆除另一個橋臺，將中孔頂進就位;

圖4 北中孔箱體頂進便梁線路加固示意

(4)對線路進行起道、撥道作業，使線路技術狀態滿足規范要求，恢復橋上線路設備，鐵路交通恢復正常;

(5)按要求完成剩余工作，恢復橋下公路交通。

4 施工及養護注意事項:

(1)施工時應進一步核實橋梁位置和方向。

(2)施工時、加固線路需加強施工防護和觀測，以確保行車安全。

(3)在頂進過程中進行嚴密觀測，每頂一鎬觀測一次，應使箱體平行移動，不準強行糾偏，不準強行上抬或下調。

(4)基坑回填須分層夯實達最佳密實度的95%以上。

(5)框架之鋼筋嚴禁在頂、底板的跨中出現接頭。施工時要嚴格控制箱身混凝土的澆注質量，特別是應加強混凝土的振搗養護、溫度控制和檢查。

(6)為防止橋頭路基塌陷，在橋后頂進超挖和施工擾動范圍內夯填三七灰土并在橋后設M10漿砌片石過渡段長4.0 m，寬4.0 m，高1.5 m。

(7)施工時嚴禁雨水及施工用水浸泡基坑。

(8)橋上京滬線為無縫線路，施工時應力放散，應與工務配合工作，同時與電務、行車等各有關部門密切配合，以確保行車安全。

(9)框架頂進前，首先將地下水位降至底板底以下1.0 m以上，方可進行頂進作業。

(10)橋兩側設限高架及限高標志。

5 結束語

在運輸繁忙的既有線上設計施工作業，應詳細勘察現場，研究橋式方案，精心組織，科學合理的確定施工工序，充分做好施工防護工作以減少對既有線運輸的干擾。施工前要全面了解既有線路設備的情況，根據現場實際，制定相應措施，理解設計文件，開好施工預備會，優化施工方案，將施工中的不利因素考慮多一些，這樣才能在施工中掌握主動權。

本立交橋頂進施工，涉及多家工程、運營單位，必須做好協調工作。必須由鐵路局業務部門作為牽頭單位，統一指揮，協調各單位之間的關系。

[1]TB 10002.1－2005鐵路橋涵設計基本規范[S]

[2]TB 10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S]

[3]中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規程[M].北京:中國鐵道出版社，2006