匡寧

中鐵四院集團(tuán)廣州設(shè)計(jì)院有限公司 廣東 廣州 510600

一、工程概況

某城市道路提升改造工程道路規(guī)劃定位為城市次干路，雙向6車道，道路紅線寬度40m，設(shè)計(jì)速度30km/h。原道路為寬約7米的水泥路，于鐵路站場(chǎng)咽喉區(qū)路基段內(nèi)設(shè)1-6m蓋板交通涵。本次道路提升改造工程擬架空鐵路線路后拆除舊涵，在原涵洞位置采用開(kāi)挖頂進(jìn)法施工2孔16m寬框架橋穿越既有鐵路。

新建框架橋?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，分左右兩幅，箱形斷面，雙向6車道布置，并設(shè)置人行道及非機(jī)動(dòng)車道。單孔框架橋結(jié)構(gòu)凈寬16米，凈高5.9米，邊墻、頂板厚1.1米，底板厚1.2米，主體長(zhǎng)30米。

本工程位于鐵路站場(chǎng)咽喉區(qū)附近，橋位處既有鐵路共有5股道，其中正線2股，站線2股，岔線1股。道岔有2組，均為12號(hào)單開(kāi)道岔。鄰近位置有鐵路接觸網(wǎng)立柱4根，其中1根為道岔定位柱。在鐵路路基邊坡上有鐵路通信、信號(hào)電纜1條，光纜7條。鐵路貫通線高壓電纜1條。

二、鐵路線路架空防護(hù)方案

2.1、架空便梁系統(tǒng)設(shè)計(jì)

框架橋下穿處位于鐵路站場(chǎng)咽喉區(qū)，線路股道多，列車行車密度大，站場(chǎng)內(nèi)鐵路設(shè)備復(fù)雜，為確保施工期間鐵路運(yùn)輸安全，合理的線路架空設(shè)計(jì)是本項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，而在咽喉區(qū)道岔范圍進(jìn)行針對(duì)各股道的實(shí)際情況，選擇合適的架空便梁系統(tǒng)是本工程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，針對(duì)道岔區(qū)線路情況，模仿下承式鋼梁的受力特點(diǎn)，架空結(jié)構(gòu)采用縱挑橫抬方式，對(duì)道岔區(qū)股道進(jìn)行加固。

架空系統(tǒng)縱向主梁采用I100 型鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)承受單線及雙線荷載情況，由單片或雙片工字鋼組成。主梁沿股道間縱向布置，為改善主梁受力狀況，減少下?lián)献冃危?jīng)驗(yàn)算分析主梁最大跨度控制在11米，并將主梁首尾相連拼接成連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

根據(jù)主梁間距及荷載受力情況計(jì)算確定工字鋼橫梁的型號(hào)，在主梁間距最大的位置（中心距9.5米），為保證架空系統(tǒng)上的2股道能同時(shí)行車，采用了I64a型工字鋼作為橫梁。橫梁的設(shè)置方向與框架橋中心線方向一致。位于尖軌區(qū)的橫梁需工廠特制，在對(duì)應(yīng)尖軌位置的鋼橫梁頂面加焊一塊特制的滑床臺(tái)板，臺(tái)板頂部和尖軌底部間隔2mm左右，以便于尖軌橫向滑動(dòng)；在輪載作用下，尖軌底部可以直接作用在滑床臺(tái)板上，以避免懸空。

由于道岔區(qū)的軌道方向各不相同，橫梁不能與所有枕木方向一致，為保證枕木上的荷載傳遞至橫梁上，在枕木與橫梁之間設(shè)置了由I12型鋼拼成的短縱梁，短縱梁沿軌道方向布置，縱梁與枕木之間空隙用硬木填塞，用螺栓、上板將兩者連接牢固。最后在主梁與橫梁、橫梁與軌下短縱梁、短縱梁與軌道枕木之間采用吊桿、橫擔(dān)、U型螺栓、螺母等構(gòu)件進(jìn)行連接，使架空便梁系統(tǒng)形成一個(gè)穩(wěn)固的整體。

左幅框架橋架空立面布置圖（單位cm）

右幅框架橋架空立面布置圖（單位cm）

2.2、便梁支墩設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)勘查顯示，框架橋下穿鐵路位置處下伏厚約2米的飽和流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及厚約4～6米的飽和中密中砂層。地下水位位于路肩下約3米位置。經(jīng)前期挖探核對(duì)，工點(diǎn)處施工條件惡劣，如采用人工挖孔樁施工有較大的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)比選采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)作為便梁支墩，條形基礎(chǔ)下設(shè)高壓旋噴樁加固土體，形成復(fù)合地基承載上部荷載。由于道岔區(qū)架空系統(tǒng)受力相對(duì)復(fù)雜，根據(jù)單線加載或雙線加載的不同加載工況，通過(guò)檢算確定旋噴樁加固深度。

高壓旋噴樁采用單重管，樁徑60cm,間距50cm布置，樁長(zhǎng)15m,密排布置，在旋噴樁初凝前內(nèi)插 28mm鋼筋與上方的條形基礎(chǔ)連接。主要施工流程如下：

先施工左右兩側(cè)小混凝土支墩，采用便梁加固線路，然后開(kāi)挖股道下的基坑（基坑深度需要滿足旋噴樁鉆機(jī)最小工作高度的要求）為旋噴樁施工開(kāi)辟作業(yè)空間，高壓旋噴樁一次性施工完成后，在復(fù)合地基上澆筑鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)做為架空便梁系統(tǒng)的支墩。

條形基礎(chǔ)及高壓旋噴樁立面圖

2.3、鐵路軌道道床整治及路橋過(guò)渡段處理

本項(xiàng)目框架橋?yàn)榈透餐另斶M(jìn)框架橋，為實(shí)現(xiàn)框架橋剛體到路基彈性土體之間的平順過(guò)渡，減少成橋后過(guò)渡段路基土體的病害，框架橋主體頂進(jìn)就位后需要對(duì)鐵路軌道道床進(jìn)行整治，并加固受到施工影響的鄰近路基。主要措施如下：

頂進(jìn)就位后，在框架橋頂部回填中粗砂（厚35cm），再夯填花崗巖道碴；對(duì)框架橋邊墻和路基土體之間的空隙，采用5%的水泥穩(wěn)定碎石回填并注漿密實(shí)；對(duì)兩側(cè)路橋過(guò)渡段的土體開(kāi)裂區(qū)域采用花管注漿的方式進(jìn)行密實(shí)；對(duì)框體橋兩側(cè)線路加固影響范圍內(nèi)受污染的道碴進(jìn)行更換和回填；在恢復(fù)損壞的鐵路路基邊溝和邊坡綠化后拆除架空系統(tǒng)。

路橋過(guò)渡段處理圖（單位cm）

三、主要施工流程

1.開(kāi)挖工作坑；滑板、后背墻施工；預(yù)制框架橋主體。

2.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查遷改受影響的既有鐵路管線；注漿加固影響范圍內(nèi)的接觸網(wǎng)立柱；對(duì)線路軌道進(jìn)行無(wú)縫線路應(yīng)力放散作業(yè)。

3.架空股道，開(kāi)挖軌道下基坑，旋噴樁加固地基，施工條形基礎(chǔ)支墩。

4.方正枕木、穿插橫抬梁、安裝縱梁、連接縱橫梁各構(gòu)件，完成左幅框架橋線路架空系統(tǒng)的安裝

5.頂進(jìn)左幅框架橋，就位后采用混凝土切割工藝，沿既有交通涵軸線方向，分段拆除舊涵洞。

6.拆除左幅框架橋線路架空系統(tǒng)，安裝右幅框架橋線路架空系統(tǒng)。

7.頂進(jìn)右幅框架橋，就位后拆除頂進(jìn)設(shè)備，完成框架橋翼墻、連接段施工。

8.對(duì)鐵路軌道道道床整治、路橋過(guò)渡段處理后，拆除線路架空系統(tǒng)，對(duì)線路進(jìn)行第2次應(yīng)力放散作業(yè)。

四、既有鐵路架空施工注意事項(xiàng)

1、鐵路路基及坡腳兩側(cè)一般都埋設(shè)有各種管線，橋涵頂進(jìn)施工和架空便梁支墩開(kāi)挖過(guò)程中，稍有疏忽就會(huì)損壞光電纜，嚴(yán)重影響列車正常運(yùn)營(yíng)。本工程位于鐵路站場(chǎng)區(qū)域，鐵路設(shè)備、管線情況相對(duì)區(qū)間段更為復(fù)雜。

施工前聯(lián)系鐵路工務(wù)、電務(wù)、通號(hào)等管線相關(guān)管理部門(mén)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)踏勘、測(cè)量，收集管線路徑、埋深等臺(tái)帳資料，組織人工挖探，摸清地下管線狀況。受施工影響的管線探挖出來(lái)后，在產(chǎn)權(quán)單位指導(dǎo)下采取措施進(jìn)行防護(hù)。在框架橋施工完成后，恢復(fù)砌筑電纜槽，及時(shí)將管線電纜移入槽內(nèi)，并做好與產(chǎn)權(quán)單位的驗(yàn)收交接工作。

2、本工程框架橋穿越處位于鐵路自動(dòng)閉塞區(qū)間內(nèi)，在對(duì)鐵路股道進(jìn)行架空施工搭設(shè)便梁時(shí)，要避免發(fā)生兩鋼軌間串電，形成軌道電路短路（“紅光帶”）。便梁架空施工穿入（抽出）橫梁鋼軌時(shí)，如橫梁上方?jīng)]有墊好木板，同時(shí)接觸鋼軌底部，或者裝卸螺栓扣件同一橫梁兩鋼軌同時(shí)作業(yè)時(shí)，扳手接觸都極易造成造成短路。絕緣材料磨損、架空系統(tǒng)各構(gòu)件受雜物污染也是造成事故發(fā)生的常見(jiàn)原因。

施工前需編制好傳電的施工作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，明確施工工序、作業(yè)流程及預(yù)防措施。對(duì)絕緣墊片等器材經(jīng)常檢測(cè)，同時(shí)保持便梁架空系統(tǒng)的清潔，防止污染。

3.便梁支墩施工

鐵路架空便梁系統(tǒng)的穩(wěn)固是確保鐵路行車安全和頂進(jìn)施工順利的關(guān)鍵，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)、線路股道、頂進(jìn)方案等因素合理地選擇支墩形式。不管采用何種形式的支墩，都必須檢算支墩的基底應(yīng)力。

本工程采用條形基礎(chǔ)作為支墩，下設(shè)高壓旋噴樁加固土體。軌道下施工前， 需要在鄰近地段進(jìn)行試樁試驗(yàn)，取得合理的配合比、注漿壓力等工藝參數(shù)，在軌道下旋噴樁施工期間，注意壓力的控制，避免出現(xiàn)軌道路基冒漿，起拱情況。

本工程為雙孔分次頂進(jìn)框架橋，在框架橋頂進(jìn)過(guò)程中需要將前期支墩鑿除。鑿除作業(yè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照施組計(jì)劃順序施工，避免盲目單側(cè)過(guò)快、過(guò)量開(kāi)挖，以免造成支墩向挖土側(cè)傾倒而造成線路變形。

4.施工監(jiān)測(cè)

既有鐵路下框架橋頂進(jìn)施工是不中斷鐵路行車的施工方法，施工過(guò)程容易受工程條件、水文地質(zhì)、自然災(zāi)害等影響，具有很多不確定因素，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。鐵路路基邊坡坍塌，架空便梁支墩沉降、箱身頂進(jìn)偏差超限等現(xiàn)象很容易導(dǎo)致施工事故的發(fā)生。在頂進(jìn)施工期間，必須加強(qiáng)對(duì)施工監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工。

應(yīng)特別要強(qiáng)如下監(jiān)測(cè)內(nèi)容：1.頂進(jìn)施工影響范圍內(nèi)路基邊坡沉降、位移監(jiān)測(cè)；2.頂進(jìn)施工影響范圍內(nèi)線路軌距、方向、水平的監(jiān)測(cè)。3.既有鐵路股道架空便梁支墩的沉降與位移監(jiān)測(cè)。4.鄰近的鐵路信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)撤機(jī)、接觸網(wǎng)電氣化立柱沉降位移監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)語(yǔ)

本工程對(duì)頂進(jìn)框架橋下穿鐵路站場(chǎng)咽喉區(qū)道岔股道架空防護(hù)的設(shè)計(jì)及施工進(jìn)行了探索，詳細(xì)分析了需要解決的技術(shù)難題，通過(guò)采用縱挑橫抬鋼便梁的線路加固方法，確保了框架橋施工期間列車運(yùn)行的安全，為類似工程積累了經(jīng)驗(yàn)。