下穿既有繁忙鐵路特大頂進(jìn)箱橋整體下落施工技術(shù)*

張 帆

(中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南 鄭州 450052)

0 引言

一般地，箱橋在頂進(jìn)過程中對其箱橋頂面四角標(biāo)高進(jìn)行觀測，如頂進(jìn)過程中箱橋頂面實(shí)測標(biāo)高超過頂進(jìn)前箱橋頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高并有上浮現(xiàn)象，則采取頂進(jìn)箱橋前端土方進(jìn)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(jìn)一鎬采取箱橋前端底板土方進(jìn)行適當(dāng)超挖來逐步降低箱橋頂面實(shí)測標(biāo)高超高部分的差值。有時(shí)，因頂進(jìn)箱橋底板下土質(zhì)堅(jiān)硬等原因，即便在頂進(jìn)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(shí)支點(diǎn)挖孔樁也遠(yuǎn)遠(yuǎn)鑿除到箱橋底板下，箱橋仍無下落趨勢，一直到箱橋頂進(jìn)就位后箱橋頂面實(shí)測標(biāo)高也未降到設(shè)計(jì)標(biāo)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(jì)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(diǎn)樁+Ⅰ100縱梁+橫抬梁[3703]桿件”軟架空法加固線路，先頂進(jìn)西座箱橋，再頂進(jìn)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(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r?？燔嚨纼艨崭叨取?.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(jìn)就位的西座箱橋頂面距軌底實(shí)際高差僅為58～62cm，滿足不了160km/h以上行車速度鐵路大型機(jī)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(jì)思想

頂進(jìn)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(jī)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(jì)。其適用于上浮超標(biāo)頂進(jìn)箱橋或底板標(biāo)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(jī)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(yùn)營。

3 工程特點(diǎn)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(jī)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(yùn)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(shí)施工

人工分層填土夯實(shí)，結(jié)合高壓風(fēng)管吹砂機(jī)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(shí)，然后間隔重復(fù)壓力壓水泥、粉煤灰混合液漿，達(dá)到箱橋底板下基本密實(shí)為止。

采用小型機(jī)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(shí)現(xiàn)可控整體下落，完成整體下落后采用小型機(jī)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(yùn)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(biāo)的下穿既有鐵路頂進(jìn)箱橋整體下落施工工藝如圖2所示[1-3]。

圖2 上浮超標(biāo)的下穿既有鐵路頂進(jìn)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(yùn)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?yàn)樯媳毕履?；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(shí)支點(diǎn)樁6位置，即縱向巷道2緊鄰支點(diǎn)樁6，目的是先探明確認(rèn)支點(diǎn)樁6是否是箱橋底板1底受力點(diǎn)，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(shí)支點(diǎn)樁位置，即橫向巷道3緊鄰支點(diǎn)樁6，目的同樣是先探明確認(rèn)支點(diǎn)樁6是否是箱橋底板1底受力點(diǎn)。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(diǎn)是支點(diǎn)樁6，用風(fēng)鎬鑿除樁頭，使箱體自然下落。

4)如支點(diǎn)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(shí)，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(dá)到使箱橋整體下落滿足鐵路大型機(jī)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(jìn)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(diǎn)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(yuǎn)及近人工分層夯實(shí)，梯形空隙用人工搗實(shí)；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(shí)，增加高壓風(fēng)管吹砂機(jī)械向內(nèi)將砂石土粒吹得更密實(shí)；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(diǎn)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(shí)，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(qiáng)度1.25MPa、直徑50mm PPR壓漿管9，進(jìn)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(shí)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(shí)；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(jī)向箱橋底板1下壓注水泥、粉煤灰混合液漿，計(jì)劃壓2～3次。壓漿前將箱橋底板1四周回填夯實(shí)封嚴(yán)，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(dá)到箱橋底板1下基本密實(shí)為止，如圖5所示。

5 注意事項(xiàng)

1)頂進(jìn)箱橋上的軌道線路仍保持頂進(jìn)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(rèn)真檢查維修1次，滿足列車運(yùn)行條件；如發(fā)現(xiàn)大的問題危及行車安全不能及時(shí)處理，要立即采取相應(yīng)措施并和施工負(fù)責(zé)人與車站取得聯(lián)系進(jìn)行妥善處理。

4)列車慢行通過箱橋時(shí)，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(jìn)入巷道內(nèi)浸泡土體。

6)挖土人員要佩戴礦燈或亮光較強(qiáng)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(jìn)箱橋整體下落施工技術(shù)進(jìn)行施工驗(yàn)證，滿足箱橋頂軌道線路道床厚度用鐵路大型機(jī)械清篩搗固維修的需求，提高軌道線路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)維修的工效和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，并滿足箱橋內(nèi)汽車行駛高度。同時(shí)，下穿既有鐵路頂進(jìn)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(jìn)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]。