三孔連續大斷面框架橋下穿鐵路頂進施工技術

馮向前FENG Xiang-qian

（中鐵十七局集團第四工程有限公司，重慶 401121）

1 工程概況

山西省大同市慶新路設計時速為50km/h，道路紅線寬50m，機動車道使用凈高為4.5m，非機動車道使用凈高為2.5m。慶新路在北同蒲上行線K7+672 處下穿鐵路線，框架橋設計為（7.5+16+16）m 三孔連續框架橋，凈高6.4m，框架橋橫斷面圖見圖1。北同蒲上行線K7+672 橋位處既有鐵路為一股道，鐵路位于直線段，為無縫線路、混凝土枕，軌型為60kg/m，框架橋與鐵路夾角為70°。鐵路兩側有鐵路通信、信號電纜及電氣化接觸網桿等。

圖1 下穿北同蒲線框架橋橫斷面圖（單位m）

2 總體方案及工藝流程

北同蒲鐵路為國家級重要客貨交通干線，為不中斷既有鐵路運營，下穿立交一般采用架設鋼便梁加固線路頂進施工方法[1]。頂進工藝流程：管線防護改移→施做后背樁、支撐樁、抗移樁、防護樁→開挖頂進框架橋基坑、施做滑板后背→制框架橋并加固既有線路→進行框架橋頂進→框架橋就位→拆除線路加固，橋上鋪設橋枕，更換道碴→施做橋上欄桿、電纜槽、擋墻→電纜入槽、施做橋面排水工程。

3 關鍵施工工藝

3.1 既有鐵路線路加固施工

3.1.1 頂進前路基注漿加固

為防止路基在頂進過程中坍塌，橋體頂進前對線路路基進行注漿加固[2]。注漿采用水泥水玻璃雙漿液。注漿時實行分層從上到下、先四周后中心的順序，鉆注漿孔采取跳隔，注漿壓力控制0.1～0.5MPa，并加強觀測。注漿管立面布置見圖2。

圖2 注漿管立面布置圖

3.1.2 橋體就位后路橋過渡段注漿加固

為加固被擾動的路基土體，需要對框架橋邊墻與路基之間的過渡區采取注漿加固，加固剖面見圖3。頂進前先在框架橋外邊墻焊接水平注漿管，間距1.5m。注漿管用Φ40 普通鋼管，在距鋼管端1.0～1.5m 處開始鉆孔，鉆孔沿管壁間隔200mm，呈梅花形布設，孔位互成90°，孔徑8～10mm。橋體頂進過程中，隨橋體一起進入路基。橋體就位后開始注漿。

圖3 注漿加固剖面示意圖（單位mm）

注漿材料為普通硅酸鹽水泥P.O42.5，水灰比1∶1。注漿范圍為橋體西側10m，路橋過渡段采用級配碎石夯填，同時預埋注漿管。注漿管直徑為42mm，注漿壓力0.3MPa，但對臨近路基側的第一排注漿管適當減少漿液，其注漿壓力宜采用0.1MPa。注漿順序先注周邊后注中間，并間隔鉆孔注漿。

3.1.3 加固期線路監測

注漿加固過程中，在框架橋中線兩側30m 范圍內布觀測點，間距5m，每間隔半小時對線路高程進行一次觀測，觀測結果及時反饋鐵路現場監護人員。

3.1.4 線路加固

線路加固采用43/m 鋼軌3-5-3 扣軌梁和I45b 工字鋼縱、橫梁結合的縱挑橫抬方式?？圮壊扇?-5-3 形式，扣軌接頭距離錯開1.5m，采用木梭頭設于每組扣軌的端頭，橫梁采用I45b 型工字鋼，間距0.9m，接頭距離錯開不小于1.5m，橫梁、扣軌布置斷面見圖4。橫梁的一頭支于框架體頂板上，另一頭支于抗滑樁的冠梁上。為避免連電，工字鋼橫梁上分別墊1cm 厚的絕緣木板、絕緣膠墊?？v梁采用2根1 組的I45b 工字鋼，接頭錯開不小于1.5m，縱、橫梁之間設一層絕緣膠墊，縱梁兩端支承于枕木垛。采用Φ22-U型螺栓及10mm 厚扣板將橫梁、扣軌、縱梁聯結為一體。

圖4 橫梁、扣軌布置斷面示意圖（單位m）

考慮到頂進橋身作業有時會帶動線路橫向移動情況，事先在框架橋頂板尾部布置拉環，間距3m，利用倒鏈與線路加固體系相連，頂進作業時實時拉緊倒鏈；另外，線路與防護樁之間利用鋼支撐頂緊。

3.2 三孔整體框架橋頂進施工

3.2.1 頂進設備的安裝和調試

在框架橋預制和后背墻完成后開始安裝頂進設備。根據設計最大頂力、頂程，現場選用符合要求的頂進千斤頂，另外要有備用千斤頂。按照頂進合力中心為軸線，對稱布置千斤頂。全部安裝后要進行調試合格。

3.2.2 頂進作業前工作檢查

框架橋結構砼及后背墻必須達到設計強度；框架橋安裝鋼刃角，鋼刃角采用工字鋼和鋼板焊接組成，刃角長度為5.0m，縱向均為I45#工字鋼，工字鋼預埋于混凝土內，預埋長度為1.3m。鋼刃角側面形狀呈倒梯形，頂長5.0m，底長0.4m，由中間平臺和豎向肋板組成。刃角安裝應保證其外框尺寸不得有負誤差，一般比結構外壁大10mm，以免增加阻力。

檢查線路加固、現場照明、頂進系統安裝、觀測人員及儀器等符合要求后，才能進入頂進作業。

3.2.3 試頂

正式頂進前要進行試頂，油泵逐級升壓5～10MPa，每級升壓后要穩定10min 才停泵觀察頂進系統、框架橋情況。千斤頂活塞開始伸出，頂鐵壓緊后應即停止，檢查各部位情況，無異常現象才可開泵，直至框架橋滑動，記錄啟動頂力。

3.2.4 測量儀器安裝

為觀測結構頂進時的軸線及標高偏差，采取在后背墻稍遠處布設觀測站。采用水準儀對框架橋最外側四個角進行高程測量；采取經維儀觀測軸線偏差，標尺粘貼于框架橋一側的前后端。頂進過程中同時要觀測后背墻變形。

3.2.5 鐵路行車安全防護

安全防護人員、駐站聯絡員需要按規定通過所在鐵路運營單位的培訓并持證。防護信號工具、防護標志牌、通訊器材必須齊全、有效，鐵路工務、設備管理單位派駐監護人員要全部在位，頂進施工前要經過演練。施工現場要配備專人巡查線路穩定情況，特別是每通過一趟列車都要檢查線路，測量橫向位移、軌距、標高。線路封鎖、慢行防護示意圖分別見圖5、圖6。

圖5 線路封鎖防護示意圖

圖6 線路慢行防護示意圖

3.2.6 頂進作業

①頂進時控制好頂力和頂進方向，防止箱體偏轉和扎頭[3]。三孔框架橋沿頂進方向入土至入土一半長度這一階段是重要的定型階段，必須嚴格控制中線、標高偏差，做到隨偏隨糾。

②框架橋入土超過一半長度后，頂進方向基本成型，要實時進行標高糾偏，軸線每次糾偏幅度要小，防止多孔框架結構受扭變形，以及結構“扎頭”現象。

③頂鐵、頂柱安放時要保證軸線一致、長短搭配一致、位置一致。每間隔6m 頂柱長設一道橫梁，并且采用方木于每行頂柱之間頂死。為減少安全風險，在頂柱上覆蓋夯實50cm 厚的土層。

④挖土作業必須在列車通過間隔內開展，當駐站聯絡員通知有列車經過時要提前停止開挖，開挖人員撤離到頂進框架橋外面。為確保鐵路行車安全，頂進施工嚴格落實“少挖勤頂”原則，每次挖土進尺不超過1m，挖土邊坡不大于1∶0.75，實行從上向下的順序開挖；框架橋底板處應預留8～10cm 高的土層不挖，避免“扎頭”風險。

⑤頂進過程中要建立信息反饋制度，為下次頂進糾偏提前制定措施提供依據。當框架頂進方向發生偏移時，每一頂程糾偏不大于1cm[4]。

3.2.7 恢復線路

①作業順序。

拆除順序為：拆除3-5-3 扣軌→拆除橫抬梁同時補充道碴并修整→拆除縱梁→起道并整修線路→抽換橋枕起道并整修線路→線路穩定整修→恢復正點運輸（拆除橫梁與補充道岔修整協調進行）。

②作業方法。

1）補碴：根據初步計算的道碴需要量，事先將道碴運到線路兩側附近，采用人工方式運到框架橋范圍進行補碴。

2）抽出橫梁：補充道碴達到橫梁一半高度時，首先采用外包絕緣管的鋼絲繩把第一根橫梁抽出，同步解除橫梁與縱梁、扣軌的聯結，把連接件、枕木頭及木板清運至線路外。然后抽換Ⅲ型橋枕，繼續補充道碴到飽滿，人工將道碴搗固密實后方可抽出第二根橫梁，直到全部抽完。抽橫梁必須在無列車通過時進行，同時專人盯控軌道電路。

3）移除扣軌、縱梁：采取人工方式將扣軌、縱梁先搬運到運料平臺上。待與車站駐站員確認無列車要通過時，方可沿平行于線路方向將其抬運到線外位置。

4）抽換既有橋橋枕：按“隔6 換1”方式進行抽換，并隨時檢查線路幾何尺寸，并將道碴搗固密實。

5）安裝護輪軌：經確認線路達到鐵路行車條件后才可以安裝護輪軌，采取機械先把護輪軌吊至運料平臺上，再采取人工方式向平行線路方向抬運至線路中進行安裝。安裝過程中要嚴防碰傷鋼軌，嚴防發生連電。

4 結束語

近年來隨著城市及鄉村建設的發展和既有鐵路提速的要求，需要將大量的鐵路與公路，鄉村道路的平交道口改為立交道口，大跨度多孔框架橋采用頂進方式下穿鐵路路基，不影響鐵路的運營安全，又能確保下穿鐵路新建道路的順利實施[5]。