下穿鐵路客運專線框構橋施工技術研究

摘要：懷安縣北環路拓寬改建項目下穿京包、張呼鐵路立交工程，施工技術復雜，施工難度大。從施工技術角度，詳細的闡述了工程特點和難點、施工方案優化、關鍵施工要點以及施工安全注意事項等方面內容，最后基于實際施工過程中存在的缺陷，指出施工過程中存在的問題，并給出了詳細的改進措施。相關研究成果可為框構橋頂進施工提供借鑒參考。

關鍵詞：框構橋；施工技術；頂進；方案優化

0" "引言

隨著我國經濟高速發展，城市交通體系日趨成熟，框構橋由于其結構性能好、施工速度快以及工程造價低的優點而得到了廣泛應用[1-2]。框構橋在下穿既有鐵路線施工過程中，與既有線路運營相互影響，因此施工安全風險較一般工程大，本文依托工程實例，詳細介紹了下穿鐵路客運專線框構橋施工技術，為工程中出現的問題，提供解決思路，保障了工程質量及施工安全。

1" "工程概況

1.1" " 工程簡介

懷安縣北環路拓寬改建項目下穿京包、張呼鐵路立交工程，線路整體為東西走向。西起點位于與車站西路北延相交的平交口，分為左右幅路，向東南行進，左幅下穿京包鐵路的同時，由張呼客專-懷安站特大橋52號與53號墩之間下穿通過，最終與右幅路逐漸合攏與改建北環路順接。針對上下行框構橋施工難度大，技術復雜的特點，通過對施工方案的論證，決定采用多項針對性措施來保證框構橋施工順利完成。

該工程采用單孔16m頂進式框構橋分別下穿京包鐵路上下行線，其位于柴溝堡-郭磊莊站區間。上行線框構橋在京包線上行K234+590.78處下穿），與鐵路中心線夾角為86.5°，如圖1所示。下行線框構橋在京包線下行K234+593.59處下穿，與鐵路夾角為80.8°，如圖2所示。

鐵路軌底距框構頂板面最小距離為0.8m。工作面分別設置在上行線西側與下行線東側。框構橋與鐵路平面位置關系如圖3所示。改建項目左幅路下穿京包鐵路處為單向3車道，框架總寬18.2m，總高7.6m，結構凈高5.5m，頂板厚1.0m，邊墻及底板厚均為1.1m。框架最大頂力19835kN。

1.2" " 工程特點與難點

框構橋線路加固采用16m+24m+16m的D型便梁，頂管采用3-5-3扣軌+工字鋼縱橫梁加固體系進行加固。現場勘測及試驗表明，研究區地基需進行加固，加固方案的選擇是本工程難點。該處地下水位較高，在施工過程中需嚴格控制排水條件。

頂進施工段需拆除原有擋墻，拆除后可能會對施工以及行車安全造成隱患，需要采用跳槽拆除法，以減小安全隱患。頂進側存有暗埋方涵，距離框構橋最近僅為2.3m，為施工方便需要將其拆除。拆除過程中，需考慮路基大變形甚至失穩問題。此外施工過程中，采取何種措施控制框構橋就位標高誤差在8cm以內也是項目面臨的挑戰之一。

1.3" " 施工監測

1.3.1" "基坑施工監測

冠梁的水平位移和垂直位移監測，沿冠梁每隔10m布置一個移位監測點，且每邊不小于3個監測點。基坑周邊地表沉降觀測沿周邊地表每20m設一個沉降監測點。

1.3.2" "路基監測

路基注漿施工時，軌底以下 2.5m 范圍內不注漿，注漿加固后地表隆起累計不得大于4mm。路基地表沉陷不超過3mm/d或沉陷不超過30mm。

1.3.3" "張呼鐵路橋墩監測

張呼鐵路52號、53號橋墩根部預埋觀測螺栓，采用水準儀進行觀測，每天進行觀測并記錄數據。

2" "框構橋設計方案優化

2.1" " 基礎樁基變更為注漿

根據現場荷載試驗可知，地基的承載力特征值約為120kPa，但設計承載力高達180kPa，因此需對地基進行加固處理。加固方法采用0.4m×0.4m鋼筋混凝土方樁，樁長16m，間距1m。根據設計方案共需要1340根方樁。由于沒有現成的打樁設備，如果購買或者自行研發代價較高。經過專家多次評審論證，將方案最終改為水泥注漿加固方案。采用優化后方案，一方面不占用頂進時間，另一方面可以極大的減小工程造價，大大提升施工效率。

2.2" " 線路股道不等高措施

框構橋上下行線與其他股道高差較大，在工字鋼加固時需進行特殊處理。常規處理方案如下：①抬高上下行線。其技術難點主要是需對路線的縱斷面進行修改，需要變更設計，調整接觸網，并得到鐵路局審批，實施難度大。②按最低一股道穿工字鋼，其他股道加墊木板找平。其技術難點主要是木墊板不穩定，可能影響行車安全。

考慮到以上兩種方案實施難度，本文提出了一種新方案，具體如下：采用搭接方式對高低兩個加固體系的接頭位置進行處理，計算出搭接量為2.5m。施工中，為防止工字鋼橫移，在搭接位置電焊兩個槽鋼進行固定。該方案實施難度低，工作量小且操作簡單，可提升施工效率。

2.3" " 機械穿抽工字鋼

本項目加固所用的工字鋼數量較多，且同時穿越多股道，穿、抽工字鋼工作量龐大。傳統施工方法過多依靠人工，費時費力。本次施工采用機械配合人工進行I56a型工字鋼穿、抽，利用裝載機拉動工字鋼減小人工工作強度，加快施工進度。

3" "框構橋總體施工流程

根據現場實際情況，框構橋在鐵路兩側同時預制和頂進，框構橋和圓管在不中斷鐵路行車條件下采用頂進法施工，施工要點包括6點：基坑施工及框構橋主體預制；防護樁、支撐樁、后背樁施工；線路加固；頂進施工；線路恢復；附屬工程施工。具體施工流程圖見圖4。

4" "框構橋關鍵施工方法

4.1" " 線路加固方案

框構橋線路加固采用16m+24m+16mD型便梁加固（見圖5），圓管頂進采用3-5-3扣軌+工字鋼縱橫梁加固體系，線路加固期間限速45km/h。技術要點如下：

線路加固采用3-5-3扣軌+工字鋼縱橫梁加固體系。3-5-3扣軌加固總長25m，縱橫梁體系加固12.5m。工字鋼橫梁采用I25b工字鋼，每根長6m，2根一組，每組間距1.2m。線路兩側設雙拼45b工字鋼縱梁，橫梁范圍內通長。

股道采用“3-5-3”制扣軌梁，鋼軌外側3扣軌，道心5扣軌。采用P50鋼軌，扣軌長度25m，間距3.6m。穿入3.3m木枕，即每隔6根混凝土枕在軌枕空當內穿一根木枕，道外3扣緊貼砼枕端頭布置，道心5扣軌在道心處設置。采用卡環與下穿工字鋼橫梁連接成整體，防止線路出現縱橫向變形。鋼軌接頭處錯開1m以上，扣軌長度與縱梁長度相當。扣軌梁兩端加裝梭頭，防止鋼軌翹頭傷人碰車。

4.2" " 拆除路基內原有暗埋擋墻

施工過程中，存在既有漿砌片石擋墻。該擋墻上頂寬1.2m，下寬3.0 m，高度約為3～4m，框構橋在此段施工時，必須對該擋墻進行拆除。拆除過程中可能會發生擋墻傾倒危險，為了安全拆除采取以下措施：

設置8根挖孔樁并加設鋼筋籠加固處理，挖孔樁技術指標見表1。頂進框構橋挑檐頂過枕木頭25cm時，方可進行挖孔拆除施工。為了保證安全拆除，采用跳槽拆除法。放坡比為1：1.05，且由上向下施工，先拆邊墻后拆樁周位置。定點集中突破，夜間加快拆除速度，每日開挖1m，頂進1m。為防治擋墻傾斜，前段挑檐部分應離樁間2～3m，且采用圓木支撐在懸臂與樁之間。

4.3" " 拆除路基既有內埋方涵

頂進側存有暗埋方涵，尺寸為2m，方涵與線路平行，且方涵底部位于框構底板10cm。為保證施工安全，方涵拆除分兩階段施工：第一階段在線路加固過程中實施，路肩3m外放坡1：0.85，先拆除蓋板及外側；第二階段為線路加固后實施，放坡1：0.5，拆除方涵剩余部分。拆除完成后，空隙部分用C20混凝土填孔并抹平。

4.4" " 控制排水條件

框構橋地下水位位于滑板面1m以上，施工過程中采用打井排水措施，降水井共16個，深度為20m。為保證挖孔樁施工過程中孔內干燥，水位線需在滑板面5m以下。頂進施工過程中，雇傭專人進行抽水，保證不間斷排水，控制水位在滑板面2.0m以下。

4.5" " 標高、方向準確就位

框構橋標高準確就位是施工難點之一，為保證施工進度，框構橋就位標高誤差需控制在8cm以內。采用如下控制措施：

結構預制時，滑板按3‰預留向上縱坡，并設置1.5m長和10cm寬的船頭坡。框構橋兩側設置導向墩以便進行觀測。設置觀測臺進行全天候監測，觀測站高于框橋頂部，制定嚴密觀測方案，設有專人值班，發現問題及時糾正。頂進過程中，采用底板欠挖，側面欠挖的措施對方向和標高進行糾正。

4.6" " 頂進施工

框構橋由南北兩側同時向鐵路頂進。圓管采用泥水平衡施工工藝頂進。框構橋箱體正式頂進前要進行試頂。試頂的頂力不能過大，一般為橋體自重0.8～1.2倍。試頂逐漸加壓，每升壓一次要穩定幾分鐘，并由專人對滑板、后背、框構橋和頂進設備進行檢查。如一切正常，方可加壓進行正常頂進。每次正常頂進開鎬前，要對設備及線路加固情況進行全面檢查。完成一個頂進過程后，更換不同的頂鐵再開鎬，如此往復直至頂進就位。

4.7" " 線路恢復

框構橋頂進就位后，及時拆除線路加固設施，補充道碴，找平軌面，撥正方向，頂進就位后注漿，按規定時間進行養護，恢復線路。

5" "施工安全注意事項

施工過程始終堅持安全第一的指導思想，嚴格管理，精心施工，并提前一周完成頂進施工，最終做到一事未出，一人未傷的良好結果。施工中主要采取以下安全施工措施：

施工前會同有關站段相關部門，共同調查了解工作面范圍內及施工現場地上、地下是否有妨礙施工的電纜及其他設施。對暴露的電纜及設施做好防護工作。現場采取橫、縱方向挑溝探物方法，確認無物后方動土施工。

在光、電纜徑路附近施工前提前24h通知通信段、電務段供電段，并向其通報施工范圍。頂進施工前，在通信段、電務段供電段監護人員配合下先挖探溝，找出既有電纜徑路位置，并做好相應電纜的防護。施工挖溝時不得使用鎬等利器，以防損害既有電纜。

對張呼高鐵52號、53號橋墩進行防護，在距離橋墩2m處設置鋼管欄桿防護，欄桿高度大于1.5m。施工時嚴禁機械、材料、人員進入防護欄桿內。頂進施工過程中，每天進行安全巡邏，組織碰頭會，強調落實安全措施。對通電網線進行檢查記錄，如有情況隨時向上級部門匯報，并對現場人員糾正。

對線路、扣軌進行專項檢查，每輛車都需進行嚴格檢查。隨時填寫線路幾何尺寸檢查記錄，檢查螺栓和木楔緊固程度。充分準備道碴、草袋及方木等搶險材料，一旦發生緊急事故和危險行車安全事件時，及時報告，組織搶險措施。

為避免線路橫移，采取以下措施進行預防：①設置防橫向工字鋼橫移擋墻；②在框構橋頂部設置錨固鋼筋；③橫梁與框構橋頂板采用小滑車，減小橫梁與橋的摩擦力。

6" "不足之處及優化方案

6.1" " 挑檐太短

框構橋設計挑檐長度為1.5m，設計中沒有考慮線路加固過程中工字鋼的使用，從而給線路加固施工帶來不便。施工中發現，橫向工字鋼需要加強，其驗算方法存在缺陷，安全性不足，造成安全隱患。因此，往后相關工作中需充分考慮挑檐的長度，一般要設置3.5m以上。

6.2" " 縱向工字鋼施工繁瑣

線路加固施工中，采用的工字鋼為I56a型，3根并為1根，由于結構自重大，施工極為危險。施工監測中發現，縱向和橫向工字鋼上部，采用傳統的U型螺栓連接件為主要受力構件，而工字鋼并非實質受力構件，因此需對螺栓進行加固處理。建議線路加固工字鋼優化為I45型，兩根并為1根即可。

6.3" " 橋枕扣軌有待優化

本項目中，將兩股股道的新III型橋枕全部替換為木質橋枕，以滿足扣軌要求。但如果將P50扣軌替換為P43扣軌，采用枕盒穿入3.4m木枕進行扣軌，也可滿足施工要求，且后者可以減少兩次抽換橋枕工作量，并可提高線路穩定性。

7" "結語

本文依托懷安縣北環路拓寬改建項目下穿京包、張呼鐵路立交工程開展了分析。從施工技術角度，介紹了工程特點和難點、施工方案優化措施和關鍵施工要點，重要闡述了框構橋施工過程中面臨的困難和技術難點，并給出了具有的優化措施，相關研究成果可為框構橋頂進施工提供借鑒參考。

參考文獻

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