連新奇

(海南鐵路有限公司，海南?？?570125)

1 概述

我國高速鐵路自本世紀初開始建設，至今已建成并開通運營的里程超過20 000 km。隨著經濟、社會的快速發(fā)展，鐵路客運量大幅增長，初期規(guī)劃設計的局限性逐漸顯現，使得部分高鐵線路需要增設車站，以適應地方經濟發(fā)展及方便群眾出行[1-3]。

高鐵車站的增設將引起既有框架橋涵接長施工的問題[4]。其常規(guī)工法為:①涵洞八字墻后做樁基防護；②拆除八字墻；③接長涵洞施工[5]。其中，樁基施工及拆除八字墻都涉及到擾動路基本體，需要封鎖線路施工，可能影響鐵路運營安全[6-8]。因此，常規(guī)工法必須在高鐵停止運營的天窗點施工，且存在工期長、效益差、安全性低等問題[9]。

在常規(guī)工法基礎上，張景元等[10]提出新舊箱涵連接處的止水設計方案，可控制路基、管線的變形范圍，使得施工期列車可慢行通過；曹建新等[11]提出了便梁加固線路頂進接長框架涵的快速施工方法，通過場外預制框架涵主體，減少了營業(yè)線作業(yè)時間，降低了既有線施工風險，但仍需要對列車進行限速。以往工法難以克服橋涵接長施工與列車運營之間的相互影響，以下提出一種新工法，可以在不影響高鐵正常運營的條件下對框架橋涵進行接長施工[12]。

2 高鐵框架橋涵接長的方案設計

海南環(huán)島鐵路東段長度為308.11 km，目前已增設1座車站，共涉及到6座框架橋涵需要接長。

2.1 總體施工方案

施工前，利用Ⅲ級封鎖點對既有路基邊坡插打鋼板樁進行防護，再采用破碎錘拆除既有八字墻墻身及基礎?；娱_挖前，應在綜合維修段工務、信號、通信、供電專業(yè)監(jiān)護人員的監(jiān)護下進行探溝的開挖，探明地下電纜的走向、數量等，并做好相應防護工作。同時，建立和完善聯系網絡，實現與既有線行車與設備等管理部門之間的互聯互通。

基坑開挖一般采用無支護機械開挖與人工輔助開挖，根據地質情況和基坑深度選取適宜的開挖坡度。在既有涵洞八字墻一側，設置鋼板樁、鋼管柱和竹排進行既有路基防護。對于采用旋噴樁加固處理的涵洞，可與路基加固防護同步施工；對于采用基底換填砂夾碎石的涵洞，基坑開挖后應盡快施工，以防止雨水浸泡[13]。

根據鐵路機車車輛限界制定施工臨時行車限界，嚴禁施工機具、工程材料等侵入臨時行車限界。大型機械施工時，必須采用“一機一人，人隨機走”的防護原則。開挖后，基坑四周應搭設鋼管或舊軌枕防護，夜間在醒目位置掛設照明燈，以防止行人車輛誤入施工區(qū)域。

2.2 框架橋接長方案

采用繩鋸設備對八字墻進行切割。既有八字墻頂面寬0.6 m，底面寬2.82 m，接長框構主體邊墻厚0.72 m。八字墻切除至頂面以下1.5 m處時，人工鑿出設置橫向支撐工字鋼的支點槽，放置2道I40a橫向型鋼。兩端與[20型鋼焊接，以方便綁扎鋼筋及支設模板。在綁扎邊墻鋼筋時，鋼筋間距可適當調整。八字墻切除后，路基邊坡有1.5 m左右無防護，可將腳手架鋼管打入坡面3 m進行加固，鋼管單根長3 m，間距0.5 m，鋼管與土體之間設置竹排支擋。如圖1所示。

2.3 涵洞接長方案

加固說明:既有蓋板涵填土高度6.9 m。對八字墻外側進行鋼板樁防護施工，鋼板樁單根長度為6m。在鋼板樁頂部靠八字墻一側設置I20a型鋼，工字鋼與鋼板樁采用U形箍連接，每米設置1道。在兩道工字鋼間設置1道橫撐，橫撐采用I20a型鋼，長度為6.5 m。后設置斜撐使其形成整體固結。如圖2所示。

圖1 框架橋接長方案(單位：cm)

圖2 2號涵洞鋼板樁防護設置示意(單位：mm)

3 高鐵框架橋涵接長的施工工法

3.1 施工準備

①開工前，應結合現場實際地形地質條件與設計要求，檢查既有橋梁和涵洞，核對其布局、孔徑、長度、出入口高程等基本數據。

②了解地方電源及水源情況，確定接電及接水口，并配備發(fā)電機。

③對地下管線、限高架等設備進行調查，并做好改移、防護、監(jiān)護工作。

3.2 鋼板樁施工

采用拉森40鋼板樁，打入前應對打樁位置進行放線。振動錘順橋向夾起鋼板樁，當鋼板樁吊離地面后，轉動打樁機，并將樁放入指定位置。振樁前，振動錘的樁夾應夾緊鋼樁上端，并使振動錘與鋼樁重心在同一直線上。符合要求后，開動機器，打設第一根樁。完成后檢查成樁的深度、位置，符合要求后，打設第二根樁。以此類推，直至完成所有鋼板樁的施工。

3.3 基坑開挖

采用機械開挖、人工配合修正邊坡，人工開挖、清底兩種基坑開挖形式。斷道開挖應先與地方政府取得聯系，并采取繞道方案保障車輛通行。為了確保泄洪功能，在排洪涵施工前，必須設置導流管或明渠引水。

基坑開挖之前，首先應檢查基坑的中心線、方向和高程?；娱_挖過程中，若有地下水滲出，應設置污水泵與集水坑將水及時排出，避免基底受到浸泡。基坑開挖應連續(xù)進行，不可中斷。開挖至距設計高程200～500 mm處改由人工清底、平整，防止超挖現象，最大限度減小對基底原狀土的擾動。

3.4 基礎施工

基礎施工前，根據設計資料，檢查基坑的位置、尺寸及高程、承載力、基底地質等情況，核對無誤后方可施工。

樁基施工過程中，應預防樁基塌孔，做好基礎施工工藝控制；建議采用跳樁施工，降低樁基礎施工對既有鐵路的影響[15]。另一方面，應加強既有樁基、墩身的沉降監(jiān)控，并對鋼筋籠吊裝進行安全防護，嚴控吊臂伸出長度，以免進入高速鐵路軌面范圍[16]。

3.5 混凝土施工

①混凝土采用工廠化拌制，輸送車運輸，泵車灌注，插入式振動器搗固，滴槽養(yǎng)生[17]。

②模板采用普通定型組合鋼模板，木模板部位需外包鐵皮。

③鋼筋應保持平直，無局部彎折；表面無油漬、漆污、浮皮、鐵銹等物。加工后不應出現削弱鋼筋截面面積的傷痕[18]。

④混凝土灌注之前，必須清除模板及鋼筋表面的雜物，然后均勻涂抹隔離劑于模板，以利拆模。核對模板的幾何尺寸和堅固程度，對鋼筋規(guī)格、數量、位置，螺栓、鋼板等預埋件位置進行檢查，待檢驗合格后，方能灌注混凝土。

⑤混凝土灌注過程中，應安排專人檢查模板、支架、拱架、鋼筋和預埋件等穩(wěn)固情況，當發(fā)現有超過允許偏差變形值或堵塞等情況時，應立即停止施工，并在混凝土初凝前完成修整，以免產生施工縫。

3.6 養(yǎng)護施工

①混凝土振搗完成后，應盡量減少暴露時間，及時采用塑料布對暴露面進行緊密覆蓋，以免水分蒸發(fā)。

②混凝土初凝前，應卷起覆蓋物，搓壓不少于2次，待表面平整壓實后再次覆蓋[19]。

③混凝土接近終凝時，卷起覆蓋物，鋪設養(yǎng)護毯，待養(yǎng)護毯深度濕潤后，重新覆蓋塑料布，進入保溫保濕養(yǎng)護。

④嚴禁在升溫階段(表層溫度較高時)對混凝土進行涼水養(yǎng)護。

⑤澆水次數應保證混凝土處于濕潤狀態(tài)(白天通常1～2 h一次，晚上4h一次)?；炷帘韺訙囟冉抵列∮陴B(yǎng)護水溫10℃以下時，可進入灑水養(yǎng)護階段[20]。

3.7 沉降縫及防水層施工

①基礎沉降縫的位置應與涵身沉降縫一致。

②涵洞沉降縫端面必須垂直整齊。

③防水層中使用的瀝青、麻布、石棉粉等防水材料必須達到規(guī)定要求。

④防水層接頭搭接有序，相鄰橫向搭接縫錯開，朝水流方向壓蓋。

⑤填縫前，必須確保沉降縫清潔并干燥。

⑥框架涵頂采用M10水泥砂漿找平層、甲種防水層和C40纖維混凝土保護層；側面采用丙種防水層、聚氨酯涂料。

框架橋接長施工工藝流程與涵洞接長施工工藝流程如圖3、圖4所示。

4 常規(guī)工法與新工法的對比

以某10.0 m×7.0 m框架橋為例，對常規(guī)工法和新工法的優(yōu)缺點進行比較。原設計方案為:接長框架橋的框架兩側各設3根挖孔樁防護，挖孔樁截面尺寸為1.5 m×1.8 m，樁長為16 m。挖孔樁及防護的主要工程數量為:挖土268 m3，C20樁身混凝土172.8 m3，C15護壁混凝土94.8 m3，樁身11.232 t，樁間木擋板8.4 m3。

圖3 框架橋接長施工工藝流程

圖4 涵洞接長施工工藝流程

4.1 安全性對比

(1)常規(guī)工法

樁基施工及拆除八字墻都會擾動路基本體，對鐵路運營安全影響很大；且在路基邊坡上施工空間受限，只能采用機械挖孔樁機施工，工效較低，而且存在施工時塌孔等安全隱患。

(2)新工法

切割八字墻的方法可以在高鐵運營期間施工，切割機械為混凝土取芯機及繩鋸，不需要大型機械，也不會對鐵路路基本體造成擾動，對高鐵運營安全影響較小。

4.2 質量對比

(1)常規(guī)工法

易造成框架橋涵與路基本體之間的三角區(qū)路基填筑困難，影響路基填筑質量。

(2)新工法

采用切割八字墻的施工方法，可以利用切割后的八字墻作為框架橋涵現澆混凝土的外模板，不存在三角區(qū)路基填筑困難的問題。

4.3 工期對比

(1)常規(guī)方法

正常情況下，人工挖孔樁單人施工速度為2～3 m/d，只能在天窗點進行施工作業(yè)速度大約為1.5 m/d。接長框架橋的框架兩側各設3根挖孔樁防護，挖孔樁截面尺寸為1.5 m×1.8 m，樁長為16 m，每根樁至少需要10 d的作業(yè)時間?？紤]到高鐵運營安全，框架橋每側不能同時開挖兩根及以上樁。因此，挖樁工期大約為30 d。

(2)新工法

采用切割八字墻的方法，混凝土取芯機鉆孔耗時2 d，繩鋸切割耗時1 d，累計工期3 d，相較于常規(guī)工法可節(jié)約工期約27 d。

4.4 經濟與社會效益對比

(1)常規(guī)方法

挖孔樁防護主要工程數量為:挖土268 m3，C20樁身混凝土172.8 m3，C15護壁混凝土94.8 m3，樁身11.232 t，樁間木擋板8.4 m3?；炷辆C合單價按2 000元/m3，挖孔樁造價約為54萬元。

(2)新工法

工程量:切割八字墻單側約為96 m2，雙側合計為192 m2，每平方米切割費用約1 000元，合計費用為19萬元。

新工法節(jié)約混凝土268 m3，節(jié)約鋼筋11 t，節(jié)約樁間木擋板8.4 m3，減少棄土268 m3，較傳統(tǒng)方法節(jié)約費用約35萬元，且節(jié)約資源與用地，經濟與社會效益顯著。

5 結束語

“繩鋸切割既有八字墻”工法能夠有效解決框架橋涵接長對既有高鐵路基本體擾動的問題。相較于常規(guī)方法，其安全性較高、施工質量較好、工期大大縮短、經濟與社會效益突出。在海南環(huán)島鐵路東段的框架橋涵接長施工中，新工法取得了良好的施工效果，可在今后既有鐵路框架橋涵接長施工中推廣應用。