鐵路繁忙干線頂進大跨度框架施工技術總結與探討

摘要：本文通過京滬鐵路下穿大跨度框架橋頂進施工的工程實例，對便梁加固法框架頂進施工技術中的線路加固、頂進施工等關鍵工序進行了總結。

關鍵詞：線路加固;框架橋;頂進施工;鐵路營業線

引言

隨著我國經濟的飛速發展，城市規模不斷地的提高，市政道路的發展是必然的趨勢，為了舒緩交通壓力，更是對市政道路的寬度提出更高要求。為了解決新建市政道路與既有鐵路之間的矛盾，大跨度框架頂進施工便成為解決這一矛盾的重要方法，然而隨著鐵路行車密度不斷加大，行車速度不斷提高，如何能在不間斷行車且保證行車安全的情況下施工，將成為我們需要解決的問題。本文通過京滬鐵路K473+856處4孔分體框架（10.5m+13.0m+13.0m+10.5m）頂進施工的工程實例，介紹了便梁加固法框架頂進施工技術。

1工程概況

本項目在京滬三線處設立交橋下穿京滬三、四線，京滬三、四線屬濟南鐵路局繁忙干線，平均每15分鐘就有1輛列車經過施工現場，框架橋中心里程為京滬三線K473+856.19，規劃濟齊路與京滬三線交點道路里程K3+510.50，立交橋中線與京滬三、四線的夾角分別為70.69度和72.41度。下穿京滬鐵路立交橋采用4孔分體框架，其中機動車道框架孔徑為13.0m，凈高7.55m，邊孔頂板厚0.9m，底板厚1.1m，邊墻寬0.95m;兩側非機動車道與人行道設置框架孔徑為10.5m，凈高7.8m，邊孔頂板厚0.75m，底板厚1m，邊墻寬0.8m;框架主體沿道路長29.24m，順鐵路方向橋長57.45m。

2主要施工方案

2.1工作坑開挖

工作坑在京滬鐵路西側，距離鐵路坡腳10m（預留加固線路吊裝便梁時大型汽車吊工作面），工作坑不能一次性開挖至標高，挖掘機開挖后，應預留5～10cm厚土用人工進行修整整平，以確保清除浮土及爛泥后立即預制滑床板，同時還能避免挖掘機作業擾動原狀土，降低地基承載力。注意工作坑要與后背梁一并開挖，保證滑床板與后背梁鋼筋混凝土連成整體。

工作坑的尺寸除根據箱身結構尺寸確定外。在箱身底板后部要預留2m（千斤頂及一節小頂鐵長度），以便布置后背梁及頂進設施。箱身兩側預留1.0m以上便于支立模板及布置水溝、集水井。工作坑頂面宜設置排水明溝，防止雨季地表水倒灌工作坑內。工作坑兩側邊坡按1：1坡率控制，靠近鐵路側按1：1.5坡率控制，完成后人工修整邊坡，按照每平方米44kg的密度在邊坡上掛設Φ8光圓鋼筋網片，噴射C30速凝混凝土加固邊坡。

2.2工作坑底板及潤滑層施工

工作坑底板采用C20鋼筋混凝土澆筑，厚0.2m，待框架頂進時，將底板延伸至永久基礎處，底板下順框架頂進方向按3m間距設C20混凝土錨梁，錨梁與工作坑底板同時澆筑。工作坑底板上先鋪設1：3水泥砂漿，要求砂漿找平壓光后厚度小于2cm，再噴2mm厚的機油石蠟，最后鋪設整張塑料布隔離層。

2.3后背梁施工

本工程設計最大頂力3060t，鐵路框架橋后背梁采用C30鋼筋混凝土澆筑，高2m，寬1.5m，埋深0.5m，后背樁采用63a工字鋼，按8根/m布置，后背樁打入工作坑底板以下3m，后背填土高度5m。

2.4框架橋預制

單個箱體預制施工程序：工作底板上綁扎底板鋼筋→安裝箱身底板模板→灌注底板混凝土→綁扎邊墻鋼筋→支立邊墻、頂板模板→綁扎頂板鋼筋→灌注邊墻、頂板混凝土→做頂部墊層、防水層→覆膜養護。

各框架橋按照頂進順序進行預制。箱身鋼筋連接采用閃光對焊。鋼筋混凝土分兩次施工完成，第一次施工至底板倒角以上2.5m處、第二次施工邊墻及頂板。底板加強部、人行道懸臂與箱身混凝土同時澆注。箱身兩側邊墻施工縫錯開50cm以上，不得位于同一平面上。箱頂防水卷材為氯化聚乙烯，箱頂及兩側涂聚氨酯涂料兩遍，箱頂保護層為C40鋼纖維混凝土。先預制的箱體邊墻可作為后預制箱體邊墻的模板，注意在先預制的箱體邊墻上預留拉桿孔，箱體間沉降縫用高強度聚乙烯泡沫板覆蓋整張塑料布隔離最為經濟適用。

2.5D型便梁加固線路。

本項目采用D16及D24型便梁加固線路，將線路架空后，施工支點挖孔樁，待挖孔樁支點混凝土強度達到要求后，將便梁縱移至挖孔樁頂，頂進框架橋。

2.5.1便梁施工

便梁進場、出場、橫移需利用天窗點進行施工，應提前一個月上報要點計劃申請，按照路局審批計劃時間在點內將便梁裝卸、橫移、運輸完畢。便梁安裝程序：調整既有砼枕間距→抽換橫梁→架設縱梁，安裝聯結板及牛腿→安裝斜桿和所有聯結系統→回填道砟，搗固道床。

抽換橫梁前要先計算好每根橫梁的位置，并在鋼軌上做好標記，便于以后與縱梁準確連接。根據做好的標記，將既有砼枕間距適當調整。抽換橫梁應按工務規則要求“六抽一”。由主梁兩端向中心排列抽換，抽一根砼枕，塞一根橫梁，人工拖拽的形式將砼枕拉出、橫梁拉入并調平，其中有一根鋼軌下需要墊大塊絕緣橡膠板，防止軌道電路短路，影響信號和行車，塞入橫梁后回填搗實道碴，直至所有橫梁穿入。未抽出的既有砼枕不得隨意拆除，以保證既有線路軌距穩定。

便梁防護線路進行挖孔樁施工時，采用鋼木枕木垛做便梁臨時支點，枕木垛底要求清理至道碴底，并整平，保證枕木垛的平穩，然后按計劃位置，將兩片縱梁就位，待主梁墊穩撐牢后，微調個別偏差的橫梁，安裝聯結板S4及牛腿。

逐段扒除道碴，安裝斜桿和所有聯結系統，組裝過程中聯結板S4及牛腿上Φ23孔均要上滿螺栓、彈簧墊圈，不得漏裝;牛腿與連接板S4上的全部螺栓應同時上緊，彈簧墊圈置于螺母及平墊圈之間。

便梁安裝達到要求后進行挖孔樁的施工。待樁身砼強度達到要求時，縱移便梁，將便梁兩端置于挖孔樁頂部或框架頂，因本項目地處鐵路繁忙干線車流量大，所以便梁縱移必須在封鎖點內且需接觸網停電的情況下，利用汽車吊進行縱梁移動，所移位置的橫梁要在縱梁移動前全部抽換完畢，待縱梁到位后，微調個別偏差的橫梁與縱梁聯結。鄰線列車通過時必須停止便梁縱移。

框架橋頂進就位后利用封鎖點撤出便梁，線路恢復常速。撤換橫梁時，應撤一根鋼橫梁，隨即補充道碴并搗固，不得成段撤換。

2.5.2支點挖孔樁施工

考慮機械鉆孔所需工作面對鐵路路基破壞過大，且對臨時支點的穩定性構成威脅，所以本項目線路加固便梁支點采用人工挖孔樁，挖孔樁直徑為2.0m，樁長24m，按每排2根，間距4.46m，排距24.5m設置。

按1：1放坡開挖作業平臺，平臺頂距便梁縱梁底不小于1.8m凈空，出土通道留在蓋梁內側，邊坡掛鋼筋網后采用C30速凝混凝土防護，平臺地面采用10cm厚C15素混凝土硬化，井口設置C30鋼筋混凝土鎖口，鎖口高出設計樁頭及原地面0.35m，厚0.3m。開挖樁孔自上而下逐層進行，先挖中間部分的土方，然后擴及周邊，有效地控制開挖孔的截面尺寸，護壁采用現澆C30鋼筋混凝土，護壁立模后綁扎鋼筋，上下節主筋鋼筋必須相互搭鉤。

為防止接觸網觸電，鋼筋籠每根主筋長度不得大于5m，利用列車間隔時間逐根放入孔內，并設專人進行監督，在孔內綁扎成鋼筋籠，鋼筋籠主筋接頭采用套絲連接。挖孔樁混凝土灌注采用安裝導管地泵輸送進行。樁頂預埋P43鋼軌，增加便梁的限位措施，防止線路橫向、縱向移動。

2.6框架頂進

本項目框架橋采用單側頂進施工，頂進期間線路限速45km/h，每個邊孔設計最大頂力為2330t，共需300t千斤頂16臺，每個中孔設計最大頂力3060t，共需300t千斤頂20臺。便梁全部移至挖孔樁支點上后，開始框架頂進施工。

本項目框架橋由4孔分體框架構成，施工程序為：開挖1#、3#框架橋基坑→施工1#、3#框架橋基礎→頂進1#、3#框架橋→回填1#、3#框架橋兩側鐵路路基→縱移挖孔樁支點上的便梁至1#、3#框架橋頂→開挖2#、4#框架橋基坑→施工2#、4#框架橋基礎→頂進2#、4#框架橋→回填4#框架橋外側鐵路路基→施工框架間沉降縫→拆除便梁，恢復線路。

2.6.1頂進挖土及地基處理

本項目頂進挖土采用大開挖方式施工，即不采用傳統的吃吐頂進，而是將鐵路路基按1：1坡率向兩側放坡全斷面開挖，框架空頂。開挖完成后及時將邊坡掛鋼筋網噴射速凝混凝土加固。施工挖土前，要探明鐵路路基中埋設的地下管線、電纜及其它障礙物，以防止出現挖斷影響行車等，同時要與所屬單位聯系，看其對施工的要求進行處置。頂進開挖面要保持1：1的坡度。為防止塌方傷人，挖土以機械為主，人工為輔，自卸車運土。便梁下側箱體位置要逐段開挖完成，特別要注意天氣變化，每次開挖距離要根據頂進進度決定，盡量做到短時間內箱身能夠緊切開挖面，較長時間不頂進時不得挖土。

地基夯填0.3m砂夾碎石后，采用0.5m厚的鋼筋混凝土澆筑基礎，施工時注意基礎主筋與滑床板的連接，避免頂進前端滑床板與框架橋底部基礎脫節引起框架橋扎頭或抬頭。

2.6.2頂進施工

頂進設備安裝與調試合格后，進行試頂工作，一般以頂動箱身為止。同時還要注意觀察后背和底板的變化。試頂工作是操縱所有千斤頂一起頂出，頂快觸到后背后，油壓力逐步升高，當克服箱身的起動阻力，箱身被頂動，壓力迅速下降。

試頂后還要進行一次全面的檢查，如各部位情況均屬良好便可進行正式的頂進。每鎬的頂程，通常情況下為800mm。箱身前進后使千斤頂的活塞回復原位，在空檔處填放頂鐵，待下次開鎬，如此循環往復，直至箱身就位。安放頂鐵時必須保證每節頂鐵的同軸性，且每4～8m安放橫梁（分配梁），同軸的頂鐵間有空隙時必須用鐵楔塞實。頂進時，后背和頂柱上不準站人，防止頂柱弓起崩出或后背意外傷人，且保持箱身不斷頂進，如由于某種原因迫使暫時停止箱身頂進時，亦應間續的頂動箱身，以防止箱身阻力增大。

頂進時，要時刻檢查線路加固、箱身、滑床板及后背梁的變化，要全過程監測框架軸線及高程，發生變化時及時采取糾偏措施。如：調整兩側的千斤頂數量，增加或減少頂力調整方向偏差;在框架前端增加橫向支撐，迫使框架向相反方向移動。

2.7監控量測

本框架橋基坑開挖及頂進施工全過程按設計要求進行監測。確保行車安全及框架正確頂進就位。

（1）鐵路路基邊坡監測

沿線路方向埋設一排觀測樁，可設在路肩道床坡腳處，工作坑開挖前進行放線和標高測量，測得各樁初始值;工作坑開挖過程中，每8h測一次，有變化時增加次數;開挖完成后，一周內每一天測兩次，但汛期、雨后要增加監測次數。軟土路基下沉和水平位移同步發生時，以總變形量來確定報警值，每天變形超過10mm，或總變形量超過40mm時報警。

（2）線路加固便梁支墩監測

在支墩上設觀測點;線路軌道上設檢測點;慢行速度監測點。支墩下沉量及位移每天一次;線路軌道，剛開通時每趟列車通過都要檢測，正常情況下2～3次/d;當列車超速嚴重時，組織慢行測速。汛期、雨天、支墩不穩出現險情時要增加監測頻次。鋼筋混凝土支墩，單側支墩下沉和水平位移超過2mm/d或總位移量超過20mm報警;施工期間線路軌道幾何尺寸：正線軌距+7mm～-4mm、水平6mm、高低6mm超過時報警;架設便梁后，列車限速45km/h，經監測超過時及時向上級和有關運輸部門報告。

（3）頂進作業過程監測

在箱身前端設置固定的接收靶，接收靶用厘米方格紙，頂力從油泵壓力表讀取，經計算獲得;水平：每鎬偏差超過10mm，累計超過50mm報警;方向：每鎬偏差超過10mm，累計超過50mm報警;頂力達到設計最大頂力的80%時，在頂進過程中箱身在方向或高程上出現誤差時，及時掌握后續發展趨勢，采取相應措施進行糾偏，以防超過報警值后再進行處理。

結束語

鐵路營業線施工關鍵是保證列車行車及施工人員的安全，所以一定要嚴格按照國家營業線施工管理辦法進行施工，切實做好施工人員的崗前培訓及鐵路防護工作，在采取一系列的質量和安全保證措施后，使頂進工作得以順利進行。本文通過京滬鐵路K473+856處頂進施工的工程實例，介紹了便梁加固法框架頂進施工技術，為以后同類施工積累經驗。

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