田韓線架空線路現(xiàn)澆框架箱涵的探討

張 亞 利

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

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田韓線架空線路現(xiàn)澆框架箱涵的探討

張 亞 利

(中煤科工集團(tuán)武漢設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

結(jié)合平煤礦區(qū)鐵路田韓線平交改立交工程的實(shí)際現(xiàn)狀，采用了架空線路就地現(xiàn)澆施工工藝，并對(duì)線路架空、基坑開(kāi)挖、框架箱涵現(xiàn)澆施工等技術(shù)進(jìn)行了闡述，使工程安全、質(zhì)量、工期、費(fèi)用都得到了有效保證和控制。

平交改立交，線路架空，現(xiàn)澆，箱涵

1 項(xiàng)目背景

平頂山礦區(qū)鐵路始建于20世紀(jì)50年代，隨著煤礦的開(kāi)發(fā)建設(shè)而逐步興建起來(lái)的，它為中國(guó)平煤神馬集團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱平煤)所擁有，并由平煤經(jīng)營(yíng)管理，旨在為煤礦建設(shè)、生產(chǎn)、綜合經(jīng)營(yíng)服務(wù)的煤炭工業(yè)專用鐵路。經(jīng)過(guò)平煤多年的精心經(jīng)營(yíng)，截止目前，礦區(qū)鐵路已形成了以田(莊站)韓(莊站)線為礦區(qū)鐵路主干線，通達(dá)平煤各大生產(chǎn)礦井的放射型鐵路網(wǎng)絡(luò)。

在礦區(qū)鐵路的運(yùn)營(yíng)中，由于受煤礦采空區(qū)沉陷的影響，路基下沉為普遍現(xiàn)象；本礦區(qū)鐵路路基下沉現(xiàn)象尤其明顯，有些路段經(jīng)過(guò)多次的起道后，現(xiàn)有鐵路路基高度已抬高5 m～8 m，最大點(diǎn)抬高有10 m左右，沉陷區(qū)原有的道口、涵洞等鐵路設(shè)施都已中斷或沉陷；線路下沉嚴(yán)重，造成線路的幾何尺寸超標(biāo)，線路高低不平，坡度超限，多處涵洞需要接長(zhǎng)，多處平交道口需要改為立交道口。2004年以來(lái)平煤礦區(qū)鐵路逐步進(jìn)行安全投入和技術(shù)改造，許多平交道口改為立交，2005年田韓線有3處平交改立交。

2 立交方案選擇

2.1 項(xiàng)目概況

田韓線是平煤礦區(qū)鐵路的主干線，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為工業(yè)企業(yè)Ⅱ級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)速50 km/h，為單線鐵路。一方面，隨著全國(guó)鐵路的多次大提速，大部分線路進(jìn)行了全線隔離封閉，既有鐵路線上修建很多上跨或下穿的通道，以便于鐵路兩側(cè)行人和車輛的通行。為減少礦區(qū)鐵路安全事故，平煤鐵路管理部門也希望將鐵路平交道口改為下穿式立交，實(shí)施封閉化管理；另一方面，田韓線大部分位于鄉(xiāng)村，平交道口大多是等級(jí)較低的鄉(xiāng)村道路，由于采空區(qū)沉陷，平交道口兩側(cè)的道路不斷下沉，鐵路多次起道，原平交道口處實(shí)際上已經(jīng)變?yōu)槁返潭危揽趦蓚?cè)道路由緩坡變成了陡坡，部分道口處的道路坡度過(guò)大，行人與車輛通行困難，當(dāng)?shù)貙?duì)這類平交道口有很大意見(jiàn)，希望能改為下穿立交通過(guò)鐵路。

本次田韓線3處平交改立交在平煤鐵運(yùn)處統(tǒng)一計(jì)劃安排下，按照輕重緩急的原則，在2005年度安排實(shí)施，這3處平交道口沉降約3 m～5 m，它們與平煤礦區(qū)鐵路大多數(shù)鄉(xiāng)村道路平交道口相類似，在礦區(qū)具有代表性。圖1為本項(xiàng)目其中1處平交道口在改建之前的實(shí)景。

2.2 方案比選

既有鐵路線平交改立交，一般采用框架結(jié)構(gòu)，較為常見(jiàn)的方法是預(yù)制框架，加固線路后頂進(jìn)施工，另外還有一種是架空線路后就地現(xiàn)澆。本次平交改立交均為鄉(xiāng)村道路，通行車輛較少，路幅窄，經(jīng)與當(dāng)?shù)貐f(xié)商，下穿立交采用單孔框架箱涵形式，箱涵跨徑按既有道路寬度控制，箱涵高度按能通行農(nóng)用車輛為最高凈空，3處立交箱涵規(guī)格均為1-4.0 m×3.5 m。

施工方案根據(jù)礦區(qū)鐵路的實(shí)際情況，并考慮工程安全、施工難度、工期、經(jīng)濟(jì)性決定采用架空線路就地現(xiàn)澆箱涵，理由如下：

1)現(xiàn)澆方案施工難度小。本項(xiàng)目箱涵均為單孔箱涵，跨徑4 m，凈高3.5 m，涵長(zhǎng)10 m～17 m，主體結(jié)構(gòu)工程量少，對(duì)這類箱涵無(wú)論頂進(jìn)還是現(xiàn)澆，其線路加固范圍相當(dāng)，工藝類似，差別不大，工藝區(qū)別在頂進(jìn)和現(xiàn)澆。這種小型框架施工，頂進(jìn)作業(yè)施工需要配套頂進(jìn)工作坑、滑板、后背等附屬工程，其難度明顯大于現(xiàn)澆施工。并且箱涵是原位現(xiàn)澆而成，避免了頂進(jìn)施工易出現(xiàn)的栽頭或抬頭以及斜交角度大、左右偏差過(guò)大的問(wèn)題，安全滿足設(shè)計(jì)要求。線路架空現(xiàn)澆箱涵施工流程詳見(jiàn)圖2。

2)現(xiàn)澆方案工期短。礦區(qū)鐵路等級(jí)低，行車速度低，根據(jù)《鐵路營(yíng)業(yè)線施工安全管理辦法》既有線下頂進(jìn)或現(xiàn)澆施工時(shí)，線路加固架空段限速45 km/h，而田韓線實(shí)際運(yùn)行速度不到35 km/h，故不影響鐵路運(yùn)行速度；另外，該線通行車次較少，其行車間隙的時(shí)間比國(guó)鐵要寬裕很多，能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)施工作業(yè)，在該條件下，采用現(xiàn)澆方案比頂進(jìn)作業(yè)工期短。線路加固后，箱涵可以開(kāi)始作業(yè)，而頂進(jìn)作業(yè)需要前期準(zhǔn)備的工作較多，附屬工程多，頂進(jìn)本身工序還包含預(yù)制涵節(jié)的過(guò)程，與直接現(xiàn)澆箱涵相比工期要長(zhǎng)，因此現(xiàn)澆方案工期占優(yōu)。

經(jīng)上述分析，架空線路就地現(xiàn)澆箱涵的施工方案符合鐵路現(xiàn)實(shí)情況。實(shí)際上，目前在平煤礦區(qū)鐵路，架空線路現(xiàn)澆施工工藝應(yīng)用較為廣泛，有些大型框架立交橋也采用了架空現(xiàn)澆方案。

3 實(shí)施步驟

具體施工過(guò)程都是較為常見(jiàn)的施工工藝，各個(gè)施工過(guò)程僅作概括介紹。

3.1 線路架空

目前線路加固較為普遍使用的方法有：吊軌梁法、橫梁加固法、縱橫梁加固法、軌束梁法、工字鋼束梁法等。

由于本項(xiàng)目是單線架空，架空的跨度在10 m～20 m，較為簡(jiǎn)單，采用單跨架空即可。每處橫抬梁采用6片[30；平行線路兩側(cè)的縱梁采用Ⅰ100工字鋼，間距4.2 m；支墩采用2 m×2 m的挖孔樁，共4個(gè)，箱涵與鐵路的斜交角度決定了架空范圍的大小。圖3為正交箱涵的架空立面圖。

3.2 基坑開(kāi)挖

線路架空完成后即可進(jìn)行基坑開(kāi)挖同時(shí)做好防護(hù)，開(kāi)挖到位后，立即立模、綁扎鋼筋準(zhǔn)備澆筑混凝土。

3.3 框架箱涵現(xiàn)澆施工

本項(xiàng)目涵身為C35鋼筋混凝土，3處立交共計(jì)不到230 m3混凝土，體積較小。架空線路下的箱涵現(xiàn)澆工藝與新建線路上的箱涵相同。

3.4 防水層

箱涵頂部為TQF-1防水層，其上為3 cm厚細(xì)石混凝土保護(hù)層，內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)，箱涵兩側(cè)為881-1防水層。

3.5 拆除架空設(shè)備恢復(fù)線路

防水層施工完畢且主體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即可進(jìn)行拆除架空設(shè)備恢復(fù)線路工序。

3.6 附屬工程施工

線路恢復(fù)后嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求施工，完成路塹擋墻、護(hù)坡、檢查臺(tái)階、欄桿等附屬工程。

4 采空區(qū)平交改立交的特點(diǎn)

4.1 沉降影響

由于建設(shè)場(chǎng)地位于礦區(qū)采空區(qū)范圍內(nèi)，箱涵設(shè)計(jì)時(shí)需考慮采空區(qū)沉降影響，根據(jù)本項(xiàng)目所在的位置，結(jié)合礦區(qū)開(kāi)采情況，經(jīng)測(cè)算，該片采空區(qū)后期約有1 m的沉降量，因此設(shè)計(jì)時(shí)箱涵兩側(cè)需要預(yù)留1.5 m涵長(zhǎng)。

4.2 基坑開(kāi)挖

一般地區(qū)平交改立交基坑較深，相應(yīng)基坑支護(hù)工程量大，施工難度大，立交涵出入口段路塹深，擋墻高。而采空區(qū)沉陷后道口處鐵路高出兩側(cè)地面，開(kāi)挖量主要是鐵路路基的填方，原地面下基坑實(shí)際開(kāi)挖較淺，立交涵出入口路塹段較短，因而相比一般地區(qū)，采空區(qū)沉陷區(qū)域平交改立交基坑開(kāi)挖的支護(hù)工程量少、工藝簡(jiǎn)單，這也是選擇架空現(xiàn)澆的一個(gè)重要因素。

5 結(jié)語(yǔ)

田韓線2005年3處平交改立交于當(dāng)年完成并投入使用，目前運(yùn)營(yíng)良好。該項(xiàng)目針對(duì)平煤礦區(qū)的鐵路實(shí)際情況，采用架空現(xiàn)澆施工工藝，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并在之后的礦區(qū)鐵路平交改立交工程中得到了推廣實(shí)施。

[1] 張青松．既有線上就地現(xiàn)澆框架橋線路加固工程的設(shè)計(jì)和施工[J]．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(10):28-30.

[2] 喻勝朋．宛坪高速公路下穿寧西鐵路分離立交框架橋施工技術(shù)[J]．科技信息，2008(2):126-127.

Inquiry on cast-in-situ frame box girder of overhead line on Tian-Han route

Zhang Yali

(WuhanDesignAcademyCo.,Ltd,ChinaCoalScience&TechnologyGroup,Wuhan430064,China)

Combining with actual status of turning grade crossing into grade separation of Tian-Han route of Ping coal mine area, the paper adopts cast-in-situ construction technology of overhead line, and describes overhead line, foundation excavation, frame box girder casting and other technologies, so as to effectively guarantee and control engineering safety, quality, duration and cost as well.

turning grade crossing into grade separation, overhead line, cast-in-situ, box girder

2015-05-24

張亞利(1975- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)22-0138-03

U448.17

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