道路下穿包西鐵路框架橋糾偏方案的技術分析

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070）

內蒙古某道路下穿包西鐵路采用雙單孔14 m框架橋，包西鐵路是國鐵一級雙線電氣化鐵路，設計時速160 km/h，某道路按照二級道路標準設計，設計速度為80 km/h，雙四車道布置，鐵路下框架橋采用架設便梁頂進施工。

根據設計圖紙，框架橋基底處在人工填土層上，基底采用高壓旋噴樁進行地基加固，因地基處理不到位且地質情況復雜，頂進就位后框架橋工后水平偏移和豎向下沉較大，箱橋軸線與設計軸線交叉，交叉角度為2°，導致橋體西端向南偏移38 cm、東端向北偏移76 cm，西端高程較原設計下沉20 cm、東端較原設計下沉40 cm。框架橋的偏移和下沉影響了兩側道路的順接，線型扭曲不平順，須采用有效的糾偏措施，以滿足使用要求。

1 施工方案

第一階段：架設D梁，鑿除框間、涵背、涵頂混凝土，拆除端翼墻、防撞墩和欄桿基礎，抬升條基（鉆孔樁、支撐橫梁）施工；

封鎖包西線上下行正線區間段180 min的施工計劃：進行D形便梁架設、養護線路、鑿除頂板混凝土（人工鑿除）、鑿除欄桿和欄桿基礎；

鄰近營業線進行：鑿除框間、過渡段混凝土（人工配合機械進行繩鋸處理）、鑿除端翼墻（機械鑿除）、條基施工（鉆孔樁、支撐橫梁）；

挑檐邊墻下開挖基坑，施工鉆孔樁及支撐橫梁，在框架底板處設置標高觀測點，開挖基坑過程中，對框架橋主體進行沉降監測，一旦發現沉降值超過規定，須停止開挖施工。

第二階段：框架橋頂升和糾偏：單孔14 m框架橋選用8臺500 t頂鎬，平均布置在框架橋四角的條基（支撐橫梁）上。

布頂時在條基頂和框架挑檐邊墻底間布置1塊厚20 mm鋼板，以均勻受力；利用液壓泵站進行控制，液壓泵站并路控制8臺頂鎬。頂升按5個循環頂升框架，在頂升前，應對頂鎬、油泵液壓系統再次進行檢查，確保設備狀態良好，頂升必須在線路封鎖期間進行。第1循環先頂升扎頭較大的框架橋東側，最底層抄墊采用硬質雜木板（木板按現場坡度加工）墊水平；在其上墊混凝土墊塊，用8臺頂鎬頂升框架使之水平。第2、3、4、5次循環中，每個循環用8臺頂鎬同時頂升框架，每循環頂升高度控制在25～35 cm。每頂一次支墊一次，頂升框架至設計標高為止。當框架整體被頂升至設計標高后，測量并控制高度，全面進行支墊，撤去頂鎬等各項設備。在頂升過程中要求專業操作人員控制，頂起框架過程中，每頂起一鎬，注意觀測施工中各種情況，測量控制好水平標高，保證兩側不因傾斜使框架底板受力不均。最后一次頂起后在頂鎬之間放置8臺小塔克（滑車），用導鏈連接框架橋外側樁基與小塔克，利用吊鏈進行拉動小滑車使框架橋扭轉至設計位置，完成原位平面糾偏。在框架底回砌漿片，并預埋壓漿孔道，完成回砌漿片后，采用低壓注漿的施工技術塞滿框架底空隙，以確保底板下均勻密實。頂鎬布置實況如圖1所示。

圖1 頂鎬布置實況

第三階段：拆除D梁恢復線路，底板接長，恢復附屬結構。

框間及涵背混凝土回填施工；采用地泵澆筑混凝土。進行D形便梁拆除、大機搗固、恢復線路、底板接長、恢復端翼墻及防撞墩和欄桿、清理現場。

2 計算分析

2.1 框架橋挑檐邊墻計算

頂鎬需布置在條基和框架橋挑檐邊墻之間，框架橋挑檐邊墻集中受力情況下，需進行抗彎和抗剪承載力計算。

2.1.1 框架橋挑檐邊墻抗剪計算

基礎上部荷載：框架橋自重24 285 kN，安全系數取1.2。挑檐邊墻下支點集中力7 285 kN，計算剪力7 285 kN，挑檐邊墻寬度0.9 m，挑檐邊墻高8 m，內力偶的力臂0.87×（8-0.05）=6.917 m。計算如表1所示，抗剪滿足要求。

表1 框架橋挑檐邊墻抗剪計算

2.1.2 框架橋挑檐邊墻抗彎計算

挑檐邊墻下支點集中力為7 285 kN，支點集中力至箱身的距離取1.9 m（即力臂），則挑檐邊墻與箱身連接處的截面彎矩為7 285×1.9=13 841.5 kN·m。

框架橋挑檐邊墻抗彎計算各數值如下：

受壓區高度：295 mm；

抗彎承載力：39 590.33 kN·m；

截面受彎承載力：13 841.50 kN·m；

安全系數：2.86，截面安全。

原挑檐邊墻下布置一排直徑16 cm的HRB400級鋼筋，共8根。在頂力作用下，邊墻下部受拉鋼筋不能滿足要求，挑檐邊墻底部植入4排直徑25 mmHRB400級鋼筋，每排6根，鋼筋間距12 cm。

底部抗彎計算過程如表2所示，裂縫計算滿足要求。

表2 底部抗彎計算過程

根據《混凝土結構設計規范》（GB 50010—2010）中要求：受拉鋼筋錨固長度為1.0×0.14×360×25/1.71=737 m，取錨固長度為750 mm。

施工時，先鑿毛處理挑檐邊墻底部1.1 m范圍內，采用HVU化學黏結劑配合HRB400鋼筋直徑25 mm，在既有框架上植筋，間距@120 mm，鉆孔直徑30 mm，錨固深度75 cm，植筋完成后，澆筑混凝土。

2.2 條基基礎計算

建立箱身有限元模型，考慮條形基礎底土體的剛度貢獻，取用剛度為50 000 kN/m的僅受壓彈性支承，根據模型計算所得，最大樁頂力為4 789 kN。按照《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB 10093—2007），摩擦樁的單樁軸向受壓承載力容許值：樁長：30.0 m，樁徑：1.5 m。

計算可得：

樁頂外荷載值標準值：4 789.0 kN；

樁身自重與置換土重的差值：318.1 kN；

單樁底垂直軸力：5 107.1 kN；

安全系數：1.03。

2.3 底板加長后基底應力檢算

框構兩側挑檐邊墻范圍內底板接長，與原框構采用植筋連接，可有效降低框架橋基底壓應力，使得地基承載力滿足要求。

3 鐵路變形監測

3.1 監測內容

根據規范要求結合本工程特點，主要對便梁支墩和鐵路路基沉降、傾斜、水平位移進行監測，監測內容如下：

沉降、傾斜、水平位移監測基準點及工作基點布于測區外穩定區域，依據測區情況共設置2～4個基準點，工作基點與基準點共點。

各個梁支墩和線路路基布設1個沉降監測點和1個水平位移監測點。

3.2 監測周期及頻次

對便梁支墩和路基沉降、傾斜監測從施工開始至施工結束后1個月，監測周期暫估為3個月，具體監測時長依據施工進度及具體的工后沉降變形穩定情況確定。

監測周期內梁支墩和路基監測每天至少觀測2次，重點工序每2 h觀測1次。

當變形量達到預警值時加密觀測頻次。

3.3 監測方法

3.3.1 沉降監測沉降監測網按變形監測的等級三等執行，觀測時按二等水準測量的相關技術要求執行，將監測點作為二等水準觀測中各轉點進行附和或閉合水準路線觀測，采用基準點嚴密平差得到各監測點高程。

3.3.2 傾斜監測

傾斜監測采用差異沉降方法計算。

3.3.3 水平位移監測

水平位移監測按變形監測的等級二等執行。

采用極坐標法依次測量鄰近各監測點的平面坐標；每站測量1測回，取平均值作為最終成果；邊長的氣溫、氣壓改正由全站儀實時進行。

按上述方法，初始觀測連續測量至少2次，以后每次觀測值與初始值之差即為累計位移量（累計變化量）；相鄰2次觀測值之差即為本次監測的位移量（單次變化量）。

3.4 監測預警

監測采用兩級報警制度，即設置預警值及報警值，沉降單日預警值為±2 mm，單日報警值為±4 mm，累計報警值為±10 mm。

4 結語

某道路下穿包西線框架橋糾偏工程，因地制宜，結合鐵路和箱身現狀，鐵路線路在D形便梁架空防護后，采用鉆孔樁加條基為基礎原位頂升和平面糾偏的方案，施工快捷。在維持鐵路正常運營的情況下，短期內使框架橋安全復位，同時采用補救措施，有效降低箱身基底應力，保證其在正常使用中不再發生二次偏移和傾覆。該項目糾偏方案取得了成功，避免了重大經濟損失。