北海路下穿塘沽編組站頂進框架橋方案設(shè)計研究

王　聰

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京　100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

北海路下穿塘沽編組站頂進框架橋方案設(shè)計研究

王聰

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

摘要北海路地道橋橋址位于天津市塘沽區(qū)進港二線站場咽喉區(qū)，橋體下穿部位鐵路股道、道岔較多，地質(zhì)條件較差。結(jié)合鐵路情況，從下穿駝峰線、工作基坑的支護方案、頂進過程中的路基加固等方面進行研究，南北兩側(cè)對頂?shù)姆桨缚纱_保鐵路安全，同時節(jié)省工期。

關(guān)鍵詞頂進框架橋道岔對頂駝峰線

1項目概況

北海路地道橋橋址位于塘沽車站天津進港二線新港編組場咽喉區(qū)，鐵路呈東西走向。該橋位處既有鐵路為10股道，道岔7處。根據(jù)站場地形以及路基斷面形式，以2號股道與聯(lián)絡(luò)線線間中心處為分界點，將整個站場路基斷面分為南北兩部分，北側(cè)線路從北往南股道依次為17號股道、15號股道、11號股道、3號股道、進港二線正線(1號股道)、2號股道，南側(cè)線路從北往南股道依次為聯(lián)絡(luò)線、駝峰線、禁留線，機1線(50)。從北往南道岔號數(shù)依次為43號道岔、33號道岔、45號道岔、39號道岔、47號道岔、51號道岔、79號道岔。其中79號道岔為6號雙開道岔，其余道岔均為9號單開道岔。南側(cè)鐵路均為混凝土枕，北側(cè)鐵路均為木枕，無縫線路。橋位中心處軌面南、北側(cè)鐵路軌面最大高差1.123 m，北低南高。目前北側(cè)鐵路為電氣化鐵路，南側(cè)鐵路駝峰線、機1線，尚未實現(xiàn)電氣化。

本場地地基土主要為人工填土層、淤積層、全新統(tǒng)上組陸相沖積層、全新統(tǒng)中組海相沉積層、全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層、全新統(tǒng)下組陸相沖積層。天津塘沽地區(qū)海相沉積層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層較厚，一般為10 m左右，土質(zhì)軟，強度低，分布較穩(wěn)定，橋體底板持力層位于此層。本地區(qū)場地水位較高，靜止水位埋深0.4～2.2 m，表層地下水屬潛水類型。本場地環(huán)境類別為Ⅱ類，橋址處化學(xué)侵蝕環(huán)境作用等級為H2級，碳化環(huán)境作用等級T2，氯鹽環(huán)境作用等級為L3，鹽類結(jié)晶破壞環(huán)境作用等級為Y2。本場地土為軟弱土，場地類別為Ⅳ類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.15g，為抗震不利地段 。

2北海路地道橋頂進方案設(shè)計研究

2.1　頂橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)北海路南延線道路規(guī)劃斷面形式，北海路地道橋斷面凈跨度為11.5 m-11.5 m雙孔框架地道橋，橋體中墻、邊墻厚度均為1 m，橋體斷面總寬度為26 m。進港二線站場咽喉段軌面北側(cè)低，南側(cè)高，竣工后道路使用凈高為4.5 m，經(jīng)計算北側(cè)箱體設(shè)計凈高為6 m，結(jié)構(gòu)總高度為8.1 m；南側(cè)箱體設(shè)計凈高為6.5 m，結(jié)構(gòu)總高度為8.6 m。

2.2　地道橋頂進方案設(shè)計研究

頂橋設(shè)計目標(biāo)為橋體在不中斷鐵路行車的條件下，采用頂進法施工，實現(xiàn)北海路與進港鐵路二線的公鐵立交。

北海路地道橋橋址位于塘沽車站天津進港二線新港編組場咽喉區(qū)，鐵路呈東西走向。該橋位處既有鐵路為10股道，道岔7處。道路中線處最北側(cè)線路17號股道到最南側(cè)的機1線間的站場路基斷面寬度為79.3 m。鐵路最南側(cè)線路機1線南側(cè)7.7 m處有一條規(guī)劃鐵路線，故總的路基斷面寬度為87 m。考慮路基斷面寬度以及鐵路線路的平面位置、橋體兩側(cè)與市政箱體的結(jié)合點位置等，確定頂橋總長度為117.788 m。由于路基斷面較寬，橋體較長，需分節(jié)頂進。

鐵路現(xiàn)狀路基斷面北低南高，南北兩側(cè)橋體結(jié)構(gòu)總高度亦北低南高。由北向南單側(cè)分節(jié)頂進，北側(cè)線路軌底至南側(cè)高箱頂面最小距離不滿足頂橋線路加固施工工藝要求。由南向北單側(cè)分節(jié)頂進，北側(cè)低箱下穿南側(cè)鐵路時會造成線路加固系統(tǒng)不穩(wěn)，影響行車安全。另外，單側(cè)頂進頂橋的頂程過長，不利于頂進過程中頂進質(zhì)量控制。

南北兩側(cè)對頂?shù)脑O(shè)計方案：橋體以2號股道與聯(lián)絡(luò)線線間中心處為界，采用南北兩側(cè)對頂法施工。首先，2號股道與聯(lián)絡(luò)線線間距為20.57 m，線間距較大，場地條件有利于對頂?shù)哪媳眱蓚?cè)橋體在線間接頭。其次，線路加固條件較好，對行車安全影響較小。再次，橋體南北兩側(cè)場地均有開挖預(yù)制箱體工作坑條件，北側(cè)工作基坑出土車道可利用新港四號路，南側(cè)工作基坑出土車道可利用港濱路，有利于施工組織。南北對頂施工可以減小頂程，縮短工期。綜上，推薦南北兩側(cè)分節(jié)對頂方案。

北側(cè)路基斷面寬度約30 m，考慮線路的平面位置走向及橋體前懸壁、側(cè)刃角寬度，確定北側(cè)橋體長度為39.356 m，南側(cè)路基斷面寬度為46.5 m，并考慮南側(cè)有一股規(guī)劃線路，確定南側(cè)橋體長度為78.4 m。機1線與禁留線間距較大，場地條件較好，將南側(cè)橋體在此處分為兩節(jié)利用中繼間頂進。

經(jīng)以上分析，北海路地道橋的頂進設(shè)計方案為整座橋體共分三段頂進，其中：北側(cè)頂進框架橋由北向南頂進下穿既有17號股道、15號股道、11號股道、3號股道、進港鐵路二線正線、2號股道6條股道及岔線，長39.356 m；南側(cè)頂進框架橋分兩段設(shè)中繼間由南向北頂進，其中南側(cè)頂進段一為前段頂進橋，頂進下穿既有聯(lián)絡(luò)線、駝峰線、禁留線3條股道及岔線，橋長36.371 m；南側(cè)頂進段二為后段頂進橋，頂進下穿機1線1條股道(含預(yù)留未實施的鐵路規(guī)劃線)，橋長42 m。3座橋之間設(shè)置兩道變形縫，變形縫寬30 mm。北側(cè)頂進框架橋、南側(cè)頂進段一、南側(cè)頂進段二總長度(含變形縫)117.788 m。

2.3　線路加固方案設(shè)計

線路加固采用3-5-3扣軌及縱橫工字鋼梁加固法進行加固。橫梁采用工40b工字鋼，縱梁沿線路方向在線路兩側(cè)采用1～3根工45b縱梁與各橫梁扣接。橋區(qū)抽換加固段枕木，加固段全換成長木枕，木枕間距0.9 m，道岔段間距0.6 m，扣軌及縱梁的安拆施工應(yīng)在天窗時間內(nèi)進行，橫梁的安拆施工應(yīng)限速慢行，限速45 km/h。3-5-3扣軌在道岔轉(zhuǎn)轍機處斷開(見圖1)。

圖1　道岔線路加固示意

2.4　工作坑支護方案設(shè)計

本橋區(qū)地層中全新統(tǒng)中組海相沉積層第二亞層為淤泥質(zhì)黏土，土質(zhì)軟，強度低，總體厚度較大，分布較穩(wěn)定。地層水位較高，現(xiàn)場探明場地地表1.5 m左右見水。

頂進橋工作坑分別設(shè)置在站場南北兩側(cè)，基坑深度約為9.6 m，工作坑前側(cè)采用放坡開挖，其余三側(cè)采用雙排鉆孔灌注樁懸臂支護開挖施工。降水方案采用基坑內(nèi)管井降水。

排樁采用φ1 250@1 500灌注樁，排距2.5 m，樁間距1.5 m，樁頂設(shè)置冠梁，并在兩排樁頂隔樁設(shè)置連梁。由于橋體底板基底持力層在淤泥質(zhì)黏土層，坑底設(shè)高壓旋噴樁封底，以提高地基土承載力。坑外止水采用雙排φ600高壓旋噴樁止水帷幕，咬合200 mm，樁長17.5 m，止水帷幕設(shè)置在前后排樁之間。

2.5　下穿駝峰線方案設(shè)計

北海路地道橋橋址處站場南側(cè)有一條駝峰線，橋體下穿處位于駝峰線的下坡處，有機械減速頂裝置，駝峰線軌底高程距結(jié)構(gòu)頂板1.423 m。由于橋位處駝峰線軌底距結(jié)構(gòu)頂板距離較大，加之橋位處有減速頂裝置，橋體頂進時駝峰線線路加固困難，故考慮頂進時，駝峰線封閉停用。

頂橋施工步驟設(shè)計如圖2所示。

3結(jié)論

根據(jù)本橋所處站場咽喉區(qū)的特殊情況，采用南北兩側(cè)對頂方案，并對駝峰線進行臨時封閉，對線路路基注漿加固，基坑支護結(jié)構(gòu)采用雙排樁懸臂結(jié)構(gòu)，采用高壓旋噴樁進行止水。方案優(yōu)點：(1)節(jié)省工期；(2)縮短南北兩側(cè)橋體頂程，橋體頂力適中；(3)頂進時施工誤差更容易控制；(4)市政段箱體接鐵路段箱體采用現(xiàn)澆法施工，可以利用已有的南北兩側(cè)工作坑。

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中圖分類號:U442. 5

文獻標(biāo)識碼:B

文章編號：1672-7479(2015)03-0127-03

作者簡介：王聰(1982—)，女，2007年畢業(yè)于西南交通大學(xué)橋梁與隧道專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

收稿日期：2015-04-07