階梯型框架頂進橋下穿既有鐵路施工技術(shù)研究

王 新 龍

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

階梯型框架頂進橋下穿既有鐵路施工技術(shù)研究

王 新 龍

(山西四建集團有限公司，山西 太原 030012)

以某框架頂進橋的建設(shè)施工為例，通過對該項工程實際情況的考察分析，選用D型便梁架空既有鐵路頂進下穿施工方法，并對采用D型便梁進行架空、滑板施工、框架橋頂進等施工工藝流程及其注意事項進行了系統(tǒng)說明，以期為城市道路下穿既有鐵路的立交施工提供參考借鑒。

框架橋，D型便梁，既有鐵路，架空

某市政工程在與鐵路斜交路段設(shè)置了框架頂進橋。兩條既有鐵路的間距為6.9 m，存在1.5 m左右高差，框架橋形成階梯型斷面，一部分高10.7 m(長8.5 m)，另一部分高12.15 m(長10.5 m)。通過采用D型便梁加固架空既有鐵路、優(yōu)化滑板構(gòu)造、調(diào)整頂進施工工藝等措施，在提高框架頂進橋的施工質(zhì)量，確保施工過程的安全方面積累了一定的經(jīng)驗，為階梯型框架頂進橋的建設(shè)施工提供了借鑒。

1 階梯型框架頂進橋施工工藝選擇

對于基本在同一平面內(nèi)下穿多條既有鐵路的頂進橋，通常采用型鋼架空線路，由于本工程兩條線路之間存在1.5 m的高差，加固所用的型鋼切割量、損耗量非常大，且兩條線路分開加固，線路整體穩(wěn)定性差，頂進過程非正交階梯型框架橋，更易引起線路橫移，通過對現(xiàn)場條件、市場的考察分析，選擇采用D型便梁架空既有鐵路頂進下穿施工的方法與該工程的實際情況更為吻合。

階梯型框架頂進橋施工主要分為對既有鐵路沿線架空加固和框架橋頂進兩部分工作內(nèi)容：既有鐵路線路架空加固選擇：通過在既有鐵路線路兩側(cè)設(shè)置支撐樁、制作樁承臺等措施，將D型鋼便梁沿鐵路平行方向安裝在承臺或樁上，在兩個平行的便梁之間采用“H”型鋼從鋼軌底部穿過作為連接橫梁，將鋼軌進行橫抬架空(見圖1)。

框架橋頂進方式選擇：在下穿路口的一側(cè)，開挖工作坑及制作滑板、后靠背、導(dǎo)向墩，在工作坑的滑板上預(yù)制鋼筋混凝土框架橋，挖掘機利用框架橋底板為操作平臺沿頂進方向進行土方掏挖，在框架橋與后靠背之間設(shè)置千斤頂，千斤頂借助后背墻的反力將框架橋頂進至設(shè)計位置。

2 施工工藝控制

2.1 施工工藝流程

基準(zhǔn)點布設(shè)→支撐樁施工→采用D型便梁進行線路架空→工作坑施工→滑板施工→預(yù)制框架橋→框架橋防排水施工→框架橋頂進→路基及橋側(cè)注漿加固→拆除D型便梁恢復(fù)線路。

2.2 基準(zhǔn)點布設(shè)

根據(jù)圖紙、施工順序、安全監(jiān)控的要求，在工作坑外圍、鐵路沿線兩側(cè)提前埋設(shè)高程、坐標(biāo)控制點，作為工作坑開挖、沿線鐵路觀測、頂進施工的測量控制基準(zhǔn)點。工作坑開挖完成后，在工作坑內(nèi)布置控制點，作為框架橋預(yù)制、頂進施工的測量依據(jù)。

2.3 采用D型便梁進行線路架空

D型鋼便梁型號應(yīng)結(jié)合框架橋的寬度及架空加固跨度進行選擇，進場前要對便梁的外觀質(zhì)量、焊縫質(zhì)量、螺栓、緊固件等配件進行數(shù)量清點及預(yù)拼裝，D型便梁由縱梁、橫梁組成，連接部件采用高強螺栓連接。在每組D型便梁兩端，根據(jù)土質(zhì)情況在距支撐樁兩側(cè)一定范圍內(nèi)采用型鋼進行輔助加固，減少鐵路路基側(cè)塌對鐵路通行造成影響。線路架空期間，列車應(yīng)慢行通過施工路段(建議時速≤45 km/h)。

1)鋼橫梁抽換。在線路垂直的方向設(shè)置工字鋼橫梁與縱梁進行連接，橫梁設(shè)置于鋼軌下，橫梁與鋼軌之間安裝絕緣墊，防止軌道電路短路，影響通行信號。穿鋼橫梁前，先測量出橫梁位置，在鋼軌上做出標(biāo)記，做到橫梁頂面與鋼軌底面垂直。

穿鋼橫梁在鐵路臨時封鎖時進行，先扒除道砟，然后由縱梁兩端向中心將縱梁范圍內(nèi)的枕木依次抽換為鋼橫梁。塞入橫梁時對準(zhǔn)連接板并定位，墊好尼龍絕緣角墊，及時用鋼軌卡件將橫梁同鋼軌卡緊固定，確保橫梁頂與線路結(jié)合緊密，同時將所有橫梁端頭調(diào)在同一水平線內(nèi)，便于與縱梁連接。及時回填道砟進行搗固，詳細檢查線路軌距、標(biāo)高、軌向，對超標(biāo)區(qū)及時調(diào)整。

2)架設(shè)D型便梁。架設(shè)前將橫梁兩端及以外的道砟全部清除，D型便梁的縱梁采用平板車運至現(xiàn)場。以樁體或承臺為支點，用吊車將縱梁吊裝在支撐點上，并精確抄平，支撐端處縱向埋設(shè)2根5 cm×5 cm的防移固定角鋼，防止縱梁位移及傾斜。安裝縱、橫梁的連接螺栓、牛腿、斜桿等連接件。

2.4 工作坑施工

工作坑開挖前，沿場地四周布設(shè)排水溝和截水溝，避免地表水流入開挖的基坑內(nèi)。

施工前根據(jù)開挖深度及土質(zhì)情況進行必要的支護設(shè)計和土方開挖方案設(shè)計。開挖至設(shè)計底標(biāo)高20 cm～30 cm處進行人工清底，嚴禁超挖。為保證地基具有足夠的承載力，需對地基進行夯實處理。在基坑底部四周設(shè)置排水溝及集水井，隨時抽取坑內(nèi)積水，排水方向應(yīng)向遠離線路方向進行設(shè)置。

2.5 滑板施工

工作坑挖至設(shè)計標(biāo)高后，進行滑板施工。工作坑滑板由墊層、混凝土滑板、錨梁、導(dǎo)向墩、后靠背等組成。

基坑開挖時將錨梁、導(dǎo)向墩的基槽土方一同開挖完成，地錨梁埋入工作坑滑板底面以下，沿滑板橫向貫通。為避免框架橋中心線在頂進入土前偏離既定方向，在框架橋底板兩側(cè)距離框架橋外邊5 cm～10 cm處設(shè)置鋼筋混凝土導(dǎo)向墩，導(dǎo)向墩與工作滑板結(jié)構(gòu)連接為一體。

工作坑滑板通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。滑板鋼筋與后靠背采取可靠的拉結(jié)措施，滑板混凝土施工完成后在表面抹20 mm厚的水泥砂漿找平層，平整度用2 m靠尺檢查小于2 mm，為減少頂進時扎頭因素，將滑板沿頂進方向做成一定的坡度。在滑板上面涂抹一層3 mm厚石蠟潤滑層，然后撒一層滑石粉，上面鋪塑料薄膜、油毛氈，作為隔離層，實現(xiàn)減少頂進阻力、提高滑移的目的。

工作坑后靠背通常按照框架橋頂進所需的最大頂力來設(shè)計，后靠背具體設(shè)置由設(shè)計單位通過計算確定。

2.6 預(yù)制框架橋

根據(jù)提前引測的控制點，結(jié)合設(shè)計圖紙、頂進方向和頂進設(shè)備的布置情況進行綜合考慮，在施工完畢的工作滑板上進行框架橋定位測量放線，將每孔框架橋的外邊線、墻體位置線、中心線、控制線進行施測，框架橋箱涵底板底面前端2 m～4 m范圍內(nèi)宜設(shè)高5 cm～10 cm船頭坡。在混凝土澆筑完畢后的12 h以內(nèi)對混凝土加以覆蓋和灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14 d。

2.7 框架橋頂進

在框架頂進前，采用人工開挖橫槽探測管線，將所有影響頂進施工的電氣化、電務(wù)、通信及水電設(shè)備作好詳細調(diào)查，并按有關(guān)單位的要求采取妥善的措施進行保護，預(yù)制完的框架橋達到設(shè)計強度的100%之后，安裝并調(diào)試好頂進設(shè)備及刃腳，線路監(jiān)測、搶修人員及設(shè)備等已全部到位，鐵路線路的架空加固作業(yè)已完成，框架試頂成功之后方可進行框架頂進施工。

1)框架頂進施工順序。框架頂進橋一般由數(shù)個框架橋孔組成，分個進行頂進施工，通常有依次頂進、先頂兩邊后頂中間等順序組織施工，至于選擇哪種施工順序，必須在施工前，對線路情況充分掌握，結(jié)合D型便梁的支撐情況(先頂進到位的框架橋結(jié)構(gòu)可作為后續(xù)頂進D型變梁架空的支撐點)、豎向支撐樁的拆除順序進行綜合考慮和對比，選擇最為經(jīng)濟的施工順序。

如果框架橋頂進阻力過大，使后靠背設(shè)計、千斤頂布置困難時，或現(xiàn)場框架橋一次澆筑條件受限時，可與設(shè)計單位溝通，將框架結(jié)構(gòu)沿長度方向分成若干段，在每段連接處，設(shè)置中繼間，安放千斤頂形成中間接力的方式，將框架橋逐段頂進至設(shè)計位置。

每孔、每段框架橋頂進按照“頂進取土→基底檢查處理→開動油壓千斤頂頂進→測量→糾偏→縮回千斤頂→傳力柱接長”的順序，在多個循環(huán)后實現(xiàn)頂進到達設(shè)計位置。

2)頂力取值及千斤頂設(shè)置。頂力取值：頂進從起動、在滑板上空頂、刃腳切土、全部入土，直到框架橋就位等所需之力即頂力。其中以框架橋全部入土?xí)r所需之力最大，稱為最大頂力，該力除克服框架橋與土壤之間的摩阻力以及刃腳切土的土抗力之外還應(yīng)留有富余(一般取1.2倍)，以利頂進的順利進行，根據(jù)最大頂力選用相匹配的千斤頂。千斤頂靠邊對稱布設(shè)，利于框架頂進過程中的糾偏。

根據(jù)框架橋的截面尺寸和頂進長度，確定橫梁長度、傳力柱長度。頂進時千斤頂設(shè)在傳力柱與后靠背之間。頂進過程中隨時保持傳力柱與底板垂直，傳力柱軸線一致。

3)挖土。通常采用機械挖土，人工刷坡，自卸車運土，開挖面坡度根據(jù)土質(zhì)情況、線路加固情況和千斤頂?shù)捻敵檀_定。開挖坡面平順整齊，不得有反坡。列車通過時，嚴禁繼續(xù)挖土，人員應(yīng)撤離操作面以外，待列車通過后方可繼續(xù)施工。挖土工作與觀測人員密切配合，以前端框架橋底板為基準(zhǔn)測量，每次開挖頂進不超過0.5 m，勤挖快頂。頂進中，開挖、開頂、停頂由施工負責(zé)人統(tǒng)一指揮。頂進中隨時注意觀察傳力柱、橫梁、千斤頂、后背及線路變化，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

4)框架橋頂進。頂進作業(yè)時每次頂進前檢查液壓系統(tǒng)、頂柱安裝和后背變化情況。頂進時采用油泵集中供油，確保頂進時所有千斤頂同步進行，所有千斤頂?shù)挠凸芤潭ㄔ趥?cè)墻上。挖運土方與頂進作業(yè)循環(huán)交替進行，每前進一頂程即切換油路，并將頂進千斤頂活塞拉回復(fù)原，補放小傳力柱，更換長傳力柱，安裝橫梁。

5)中心線及水平標(biāo)高控制、防扎(抬)頭、防線路位移的控制。中心線及水平標(biāo)高控制：在框架橋頂面中心線上前后端各設(shè)置兩個方向觀測點，在框架橋的四個角位各設(shè)置一個水平觀測點；每頂進一鎬及時對各觀測點進行測量，明確框架橋行走趨勢，制定相應(yīng)糾正措施，繪制框架橋方向和水平標(biāo)高變化關(guān)系圖。

框架橋扎頭控制：底板底部鋪設(shè)枕木鋼軌滑道，形成抬頭趨勢。框架橋扎頭時，如因土質(zhì)松軟造成，可在底板前端換鋪片石或碎石，邊換鋪邊頂進，必要時亦可打樁或灌注速凝混凝土帶，以增強底板前端土壤承載力，減少扎頭。或在刃角，底板前面適當(dāng)增加欠挖面積，然后強制頂進。或是超挖20 cm～30 cm，回填碎石并鋪砂取平，在砂面上鋪墊混凝土預(yù)制板，板面高出箱底3 cm～5 cm，作為仰坡頂進。

線路抗橫移失穩(wěn)措施：在框架箱涵頂板上間距2 m預(yù)埋拉環(huán)，用倒鏈將橫梁隨時頂進、隨時拉緊，并加強觀察，防止線路橫移。

3 架空線路期間養(yǎng)護注意事項

施工地段的線路巡養(yǎng)自接收之日起至交還工務(wù)段之日止。在此期間，項目部現(xiàn)場安全員負責(zé)對接管線路進行檢查及養(yǎng)護，巡養(yǎng)人員白天每隔4 h、夜間每隔4 h全面檢查一次線路設(shè)備及幾何尺寸情況，并在線路檢查記錄本上做好記錄。發(fā)現(xiàn)設(shè)備失效、幾何尺寸超限處應(yīng)立即加固和處理。

線路加固完畢，定時嚴格檢查線路的方向、水平、軌距及加固螺栓扣件是否松動，橫梁與鋼軌接觸處的絕緣情況。做好線路加固系統(tǒng)的日常檢查維護工作。

4 結(jié)語

階梯型框架頂進橋下穿既有鐵路施工，采用D型便梁進行架空，其施工費用遠比直接開挖要高，但是對作為國家交通經(jīng)濟大動脈的鐵路運輸相比，其作用和應(yīng)用價值更為重要。采用該施工方法，機械化程度高，人工作業(yè)量小，頂進過程中土方開挖量相對較少，從工程管理方面、材料節(jié)約方面均具有一定的經(jīng)濟效益。

D型便梁進行線路架空，標(biāo)高、尺寸調(diào)節(jié)靈活，安全系數(shù)高。通過利用工作坑提前預(yù)制階梯型框架橋主體，機械千斤頂頂進施工，合理借助工作坑內(nèi)混凝土滑板滑移性、后靠背反向受力的特點，將框架橋頂進至預(yù)定區(qū)域。在不阻斷鐵路運輸?shù)那疤嵯拢M行框架橋下穿立交施工，比傳統(tǒng)做法更為安全可靠。為城市道路下穿既有鐵路的立交施工提供了技術(shù)保障，對加快經(jīng)濟發(fā)展、緩解城市交通壓力具有積極的作用。

[1] 祁會祥，王新龍，衛(wèi) 芷，等.框架橋運用D型便梁架空既有鐵路頂進下穿施工工法(晉建質(zhì)字[2015]82號)[Z].

[2] CJJ 2—2008，城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

Study on construction technology of stair-style frame jacking underpassing existing railway

Wang Xinlong

(Shanxi4thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Taking the frame jacking bridge construction as an example, through analyzing the actual engineering conditions, the paper selects the construction method of D-style auxiliary girder aerial existing railway jacking underpassing, and systematically describes construction technology procedures and matters of aerial and sliding construction and frame bridge jacking of D-style auxiliary girder, with a view to provide some guidance for the interchange construction of urban road underpassing existing railway.

frame bridge, D-style auxiliary girder, existing railway, aerial

1009-6825(2015)30-0093-03

2015-08-13

王新龍(1976- )，男，工程師

U445

A