下穿既有繁忙鐵路特大頂進箱橋整體下落施工技術(shù)*

張 帆

(中鐵七局集團鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450052)

0 引言

一般地，箱橋在頂進過程中對其箱橋頂面四角標高進行觀測，如頂進過程中箱橋頂面實測標高超過頂進前箱橋頂面設(shè)計標高并有上浮現(xiàn)象，則采取頂進箱橋前端土方進行適當(dāng)超挖等手段來降低箱橋上浮高度。也就是說，降低箱橋上浮的措施是通過箱橋向前每頂進一鎬采取箱橋前端底板土方進行適當(dāng)超挖來逐步降低箱橋頂面實測標高超高部分的差值。有時，因頂進箱橋底板下土質(zhì)堅硬等原因，即便在頂進過程中每頂一鎬路程均超挖土方，位于箱橋范圍內(nèi)的線路架空臨時支點挖孔樁也遠遠鑿除到箱橋底板下，箱橋仍無下落趨勢，一直到箱橋頂進就位后箱橋頂面實測標高也未降到設(shè)計標高。這種情況下，必須要求箱橋整體下落來滿足上述需求。

1 工程概況

濟東高速公路新鄉(xiāng)連接線新鄉(xiāng)市東二環(huán)新中大道8m+15m，15m+8m立交橋工程位于新鄉(xiāng)北站—衛(wèi)輝站間、京廣鐵路K585+014.7處，67°角斜交下穿既有繁忙京廣鐵路兩股道，該段線路均為直線無縫線路，速度160km/h。京廣線箱橋結(jié)構(gòu)為(8m+15m)，(15m+8m)東、西兩座兩孔連續(xù)鋼筋混凝土框架箱橋，兩座箱橋間隔6.3m，每座箱橋順線路寬28.56m，長20.6m，高8.5m，東、西兩座自重各為4 330.5t。工作坑設(shè)置在京廣鐵路南側(cè)，采用“挖孔支點樁+Ⅰ100縱梁+橫抬梁[3703]桿件”軟架空法加固線路，先頂進西座箱橋，再頂進東座箱橋。地下水埋深箱橋底板下2m左右年變幅為1m，箱橋底板處為亞黏土、強風(fēng)化泥灰?guī)r。快車道凈空高度≥5.2m，慢車道凈空高度≥3.5m，橋上軌底至箱橋頂板頂?shù)母叨取?.8m，頂進就位的西座箱橋頂面距軌底實際高差僅為58～62cm，滿足不了160km/h以上行車速度鐵路大型機械清篩搗固維修或現(xiàn)行鐵路箱橋內(nèi)汽車行駛高度要求，如圖1所示。

圖1 8m+15m，15m+8m立交橋工程線路架空加固立面(單位：cm)

2 下落方案的設(shè)計思想

頂進箱橋的整體下落是在既有繁忙上、下行京廣鐵路軟架空加固下，列車以45km/h速度慢行通過，采用箱橋特大體積、質(zhì)量自然下落的原則，在水位低和土質(zhì)較好條件下，利用小型機具縱、橫向巷道開挖法，逐步削弱整體下落箱橋底板土體接觸面可保證整體下落的質(zhì)量及速度，本方案正是基于以上原則而設(shè)計。其適用于上浮超標頂進箱橋或底板標高要下移的質(zhì)量較大、體積較大結(jié)構(gòu)物。

完成箱橋整體下落后采用小型機具回填、壓漿加固處理箱橋基底，滿足箱橋頂既有鐵路列車和箱橋內(nèi)汽車安全運營。

3 工程特點及關(guān)鍵技術(shù)

京廣鐵路上、下行線是中國境內(nèi)一條連接北京市與廣州市的國家Ⅰ級客貨共線鐵路，線路呈南北走向，車流量較大，平均每天通行車輛120對左右，對工程施工造成很大干擾。

為確保列車安全、順利通過，采用巷道開挖回填法施工的上、下行兩股道下雙孔連續(xù)西座箱橋整體下落施工方案，滿足鐵路大型機械清篩搗固維修或箱橋內(nèi)汽車行駛高度要求。

3.1 關(guān)鍵技術(shù)——縱、橫向巷道互通開挖施工

采用洛陽鏟、風(fēng)鎬、鐵鍬開挖，小推車運土，形成直角梯形斷面或等腰梯形斷面縱、橫向相互連通巷道，用鐵鍬挖成小型方洞，使箱橋底板土體硬性接觸面積逐漸變小，在箱橋自重下自然下落。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)——回填施作，壓漿密實施工

人工分層填土夯實，結(jié)合高壓風(fēng)管吹砂機械填塞人工填不到的部位。壓漿前，先向箱橋底板下回填土體壓清水下沉密實，然后間隔重復(fù)壓力壓水泥、粉煤灰混合液漿，達到箱橋底板下基本密實為止。

采用小型機具縱、橫向巷道開挖法，逐步削弱整體下落箱橋底板土體接觸面，利用箱橋自重實現(xiàn)可控整體下落，完成整體下落后采用小型機具回填、壓漿加固處理箱橋基底，滿足箱橋頂既有鐵路列車和箱橋內(nèi)汽車安全運營。其施工工藝科學(xué)、現(xiàn)場操作便捷；施工過程安全性高，箱橋整體下落量可控；回填、壓漿處理牢固、穩(wěn)定性可靠，效果明顯。

4 工藝流程和施工方法

4.1 工藝流程

上浮超標的下穿既有鐵路頂進箱橋整體下落施工工藝如圖2所示[1-3]。

圖2 上浮超標的下穿既有鐵路頂進箱橋整體下落施工工藝流程

4.2 施工方法

1)采用洛陽鏟、風(fēng)鎬和鐵鍬等工具開挖，小推車運出土方；在箱橋底板1下沿箱橋?qū)挾?8.56m設(shè)置4條寬1.6m、高1.5m縱向巷道2，從西向東依次為第1縱向巷道2-1、第2縱向巷道2-2、第3縱向巷道2-3和第4縱向巷道2-4(圖3中方向為上北下南)；從西向東分別布設(shè)尺寸為2.8，1.6，6，1.6，6.53，1.6，4.03，1.6，2.8m，其尺寸大小取決于箱橋底板1下線路架空臨時支點樁6位置，即縱向巷道2緊鄰支點樁6，目的是先探明確認支點樁6是否是箱橋底板1底受力點，如圖3所示。

圖3 箱橋底板巷道開挖平面

2)4條縱向巷道2挖通后，沿第1縱向巷道2-1和第4縱向巷道2-4從箱橋南至北間距4.8，10.6，4.6m垂直方向人工開挖橫向巷道3，分別與第2縱向巷道2-2、第3縱向巷道2-3相通，其尺寸大小取決于箱橋底板1下線路架空臨時支點樁位置，即橫向巷道3緊鄰支點樁6，目的同樣是先探明確認支點樁6是否是箱橋底板1底受力點。第2縱向巷道2-2、第3縱向巷道2-3之間橫向巷道3與其他橫向巷道3呈梅花形設(shè)置，如圖3所示。

3)如箱橋底板1受力點是支點樁6，用風(fēng)鎬鑿除樁頭，使箱體自然下落。

4)如支點樁6未緊貼箱橋底板1，則是箱橋底板1下的土體受力。在清除局部受力的土體前，先要將縱向巷道2、橫向巷道3相互通連，形成方格梅花網(wǎng)通道，箱橋底板1底部硬性接觸的土體被巷道分割成若干塊狀，如圖3所示。

5)清除局部受力土體時，利用縱向巷道2、橫向巷道3先將箱橋邊墻7底板下的土體挖成直角梯形斷面4，其次再將箱橋底板1中部土體挖成等腰梯形斷面5，最后將已挖成的梯形接觸面逐步用鐵鍬挖長、寬均為20cm方洞、間隔20cm，使箱橋底板1土體硬性接觸面積逐漸變小，如圖4所示。

圖4 箱橋底板巷道開挖立面

6)在箱橋、箱橋頂面的軌道線路和架空加固設(shè)備質(zhì)量不變下，不斷削弱箱橋底板1硬性接觸面面積，逐步壓塌硬性接觸面土體，達到使箱橋整體下落滿足鐵路大型機械清篩搗固維修的目的。

7)箱橋整體下落到位后，箱橋底板1梯形空隙、縱向巷道2、橫向巷道3要進行回填處理：①在箱橋墻體下砌筑長2m、寬1.8m、高1.5m片石支點墩8，均勻分布在墻體端頭和中間；②用原干黏土回填箱橋底板1下方的縱向巷道2、橫向巷道3，由遠及近人工分層夯實，梯形空隙用人工搗實；沿縱向巷道2、橫向巷道3每填2m長、30cm厚，用大錘錘挨錘、錘連錘夯砸一下，然后回填第2層，每層都按第1層方法處理，直至離箱橋底板1距離0.4～0.5m為止；距離箱橋底板1的底部0.4～0.5m回填砂土或石粉，用木推板將石粉或砂土推到最里層并和箱橋底板接觸，并用木棒搗實，增加高壓風(fēng)管吹砂機械向內(nèi)將砂石土粒吹得更密實；對于橫向連接巷道3和箱橋底板空隙也用此辦法處理，如圖5所示。

圖5 箱橋底板墻體端頭和中間砌筑片石支點墩、巷道和梯形空隙預(yù)埋壓漿管

8)壓漿處理。在回填石粉或砂、砂夾碎石或砂漿時，緊貼箱橋底板1位置，每縱向巷道2、橫向巷道3和梯形空隙埋入2～3根抗壓強度1.25MPa、直徑50mm PPR壓漿管9，進漿口均引到箱橋外，且PPR壓漿管9孔壁要布置有φ12mm針孔，相鄰針孔間隔50cm呈梅花狀設(shè)置，以便水泥、粉煤灰混合漿液噴出。壓漿的目的是使箱橋底板1下接觸面土體固結(jié)成密實的均布受力整體。在壓漿前，向箱橋底板1下先壓清水或使用水槍，使回填土體借助清水能下沉更密實；根據(jù)開挖巷道土方數(shù)量，按土體體積30%注水。注水24h后，采用注漿機向箱橋底板1下壓注水泥、粉煤灰混合液漿，計劃壓2～3次。壓漿前將箱橋底板1四周回填夯實封嚴，確保水泥、粉煤灰混合液漿不向外滲漏。每0.3～0.5MPa壓力壓漿一次直到壓不動為止，然后壓水處理沖洗PPR壓漿管9壓漿孔。間隔2～3h，再繼續(xù)壓，這樣重復(fù)2～3次，達到箱橋底板1下基本密實為止，如圖5所示。

5 注意事項

1)頂進箱橋上的軌道線路仍保持頂進中的架空加固狀態(tài)，使軌道線路始終穩(wěn)定[4]。

2)列車以45km/h速度慢行通過。

3)每過1趟車，線上線路工必須對線路軌距、水平和方向都要認真檢查維修1次，滿足列車運行條件；如發(fā)現(xiàn)大的問題危及行車安全不能及時處理，要立即采取相應(yīng)措施并和施工負責(zé)人與車站取得聯(lián)系進行妥善處理。

4)列車慢行通過箱橋時，箱橋底板下人員不能作業(yè)。

5)巷道出入口要高出外面，以免雨水進入巷道內(nèi)浸泡土體。

6)挖土人員要佩戴礦燈或亮光較強手電或帶罩安全低壓燈，以便有較好的視線來挖土。

6 結(jié)語

通過對新鄉(xiāng)市東二環(huán)新中大道下穿京廣鐵路8m+15m，15m+8m立交橋(8m+15m)西幅箱橋整體下落施工，采用下穿既有鐵路頂進箱橋整體下落施工技術(shù)進行施工驗證，滿足箱橋頂軌道線路道床厚度用鐵路大型機械清篩搗固維修的需求，提高軌道線路機械化養(yǎng)護維修的工效和養(yǎng)護質(zhì)量，并滿足箱橋內(nèi)汽車行駛高度。同時，下穿既有鐵路頂進箱橋整體下落施工技術(shù)也提高了施工過程的安全性，且技術(shù)效果明顯[5]。因此，在下穿既有鐵路頂進箱橋施工過程中，箱橋整體下落施工技術(shù)具有很好的適用性[6]。