李士中

（中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司工務(wù)部，上海 200070）

道路和鐵路立交交叉分為道路上跨鐵路和道路下穿鐵路2 種形式，后者簡稱下穿立交，為框架結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)高度低、引道短、造價低的優(yōu)點。為不中斷既有鐵路運營，下穿立交一般采用架設(shè)鋼便梁加固線路頂進(jìn)施工方法。隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，經(jīng)常出現(xiàn)道路需從車站范圍下穿鐵路，與從區(qū)間下穿鐵路相比，設(shè)計與施工難度均顯著增加［1-4］。本文以南京市黃家圩路拓寬改造工程下穿京滬鐵路南京火車站西側(cè)咽喉區(qū)為背景，介紹復(fù)雜環(huán)境下的鋼便梁架設(shè)、深基坑支護(hù)、鐵路線路加固、站場改造、頂進(jìn)施工步驟、附屬設(shè)施等，可供類似工程參考。

圖1 工程平面位置

1 工程概況

南京市黃家圩路拓寬改造工程是南京市火車站北站房及北廣場的配套工程，道路等級為城市次干路，設(shè)計速度30 km/h。下穿京滬鐵路立交橋位于京滬鐵路南京站西側(cè)咽喉區(qū)，鐵路線路情況復(fù)雜。主體結(jié)構(gòu)為（8.00+14.75+14.75+6.50）m 下穿鐵路框架，架設(shè)鋼便梁加固線路頂進(jìn)施工。頂進(jìn)工作坑周邊建筑、管線眾多，頂進(jìn)新框架的同時須切割拆除既有框架。本工程包括咽喉區(qū)的鐵路設(shè)備改移和恢復(fù)，拆除既有框架，新建框架［5-7］。

黃家圩路道路等級為城市次干路，與京滬鐵路、滬寧城際鐵路南京站咽喉區(qū)交叉，如圖1所示。

主體框架位于京滬鐵路南京站西側(cè)咽喉區(qū)，對應(yīng)鐵路里程為京滬鐵路上行線K1150+169，下穿京滬正線等9 條鐵路（其中京滬正線2 條，南京至南京西正線2 條，到發(fā)線5 條），橋位兩側(cè)均為密集道岔區(qū)，京滬直達(dá)列車在此處以常速通過。

京滬鐵路下已建有2×8.5 m框架，限高3.8 m，為機(jī)動車雙向2 車道?？蚣芙Y(jié)構(gòu)長度為61.4 m，分2 個階段先后施工建成，南段38.0 m，北段23.4 m。由于凈高不足，本次工程予以廢棄。

北側(cè)滬寧城際鐵路于2010年7月1日開通，其下已預(yù)留（8+16+16+8）m 框架，限高4.2 m，長度23.6 m，本次工程予以順接。

2 框架橋主體工程

框架橋主體結(jié)構(gòu)為（8.00+14.75+14.75+6.50）m 4個分離式框架（見圖2），自東往西（自上海往北京）依次編號為框架Ⅰ、框架Ⅱ、框架Ⅲ、框架Ⅳ，中孔布置機(jī)動車道，邊孔布置人行和非機(jī)動車道。結(jié)構(gòu)外高等高，均為7 m，框架Ⅰ結(jié)構(gòu)凈高為5.95 m，框架Ⅱ、框架Ⅲ結(jié)構(gòu)凈高為5.25 m，框架Ⅳ結(jié)構(gòu)凈高為5.5 m?？蚣芪挥诘缆分本€段，框架設(shè)計為直線、平坡。中孔框架頂板厚75 cm，邊墻和底板厚100 cm，結(jié)構(gòu)凈高5.25 m。軌底至箱頂80 cm。

框架采用C40 鋼筋混凝土，抗?jié)B等級為P8，框架依據(jù)TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算并配置鋼筋。

框架設(shè)計基底應(yīng)力為111 kPa，基底位于粉質(zhì)黏土層，地基容許承載力為90 kPa，框架基底采用φ60 cm高壓旋噴樁加固，間距1.1 m×1.1 m，樁長8 m。復(fù)合地基的容許承載力為120 kPa。

圖2 框架立面（單位：cm）

3 引道工程

引道采用U 形槽。U 形槽采用C40 鋼筋混凝土，抗?jié)B等級為P8。每節(jié)U 形槽長15 m，節(jié)段之間設(shè)2 cm變形縫。采用鉆孔樁圍護(hù)后開挖基坑，在基坑內(nèi)現(xiàn)澆施工U 形槽。U 形槽底設(shè)φ0.8 m 鉆孔灌注樁作為抗拔樁。U 形槽外側(cè)邊墻涂聚氨脂防水涂料2 層，內(nèi)側(cè)各相鄰邊墻間縫隙沿縱向通長填塞特種水泥砂漿，底部設(shè)外貼式止水帶以阻止地下水涌入引道。

U 形槽外側(cè)邊墻頂設(shè)鋼筋混凝土欄桿，內(nèi)側(cè)非機(jī)動車道分隔墻頂設(shè)鋼欄桿。

4 基坑工程

立交主體和引道共有3個基坑：南側(cè)基坑、中間基坑和北側(cè)基坑。南側(cè)基坑為頂進(jìn)工作坑，框架頂進(jìn)就位后作為南側(cè)U 形槽明挖基坑，位于京滬鐵路南側(cè)，基坑深7.5 m。中間基坑為中間段U 形槽明挖基坑，位于京滬鐵路和滬寧城際鐵路框架之間，基坑深8.4 m。北側(cè)基坑為北側(cè)U 形槽明挖基坑，位于滬寧城際鐵路框架橋北側(cè)，基坑深7.3 m。

南側(cè)基坑?xùn)|側(cè)有曙光大酒店裙房（為樁基礎(chǔ)）、污水處理池、鐵路工區(qū)（老信號樓，3層，擴(kuò)大基礎(chǔ)），頂進(jìn)后背南側(cè)有φ1 000 mm 鑄鐵既有自來水管，西側(cè)為施工便道。中間基坑?xùn)|側(cè)有鐵路新信號樓（為樁基礎(chǔ)）。北側(cè)基坑南側(cè)的滬寧城際鐵路框架橋西北角邊緣與線路中心距離較短，僅3.5 m，且其上有電力架空線。

框架頂進(jìn)工作坑設(shè)于京滬鐵路南側(cè)，由南向北平坡頂進(jìn)。頂進(jìn)順序依次為西半幅的框架Ⅳ、框架Ⅲ，東半幅的框架Ⅰ、框架Ⅱ。由于框架位于鐵路道岔區(qū)，須待道岔遷改、架設(shè)24 m 便梁加固線路后方可頂進(jìn)框架。便梁基礎(chǔ)為混凝土條基，下設(shè)密布高壓旋噴樁加固地基。

南側(cè)基坑頂進(jìn)后背采用單排φ180 cm 鉆孔樁圍護(hù)，東側(cè)污水池邊采用單排φ180 cm鉆孔樁圍護(hù)，東側(cè)其余部分采用雙排φ150 cm 鉆孔樁圍護(hù)，排間距4 m。其余兩邊均采用單排φ150 cm 鉆孔樁圍護(hù)。其中西側(cè)圍護(hù)每隔3根樁設(shè)鋼絲繩拉索?；铀慕遣捎忙?09 mm鋼管斜撐。

中間基坑西側(cè)采用雙排φ150 cm 鉆孔樁圍護(hù)，排間距2.75 m，東側(cè)采用單排φ150 cm鉆孔樁圍護(hù)。

北側(cè)基坑兩側(cè)均采用單排φ150 cm鉆孔樁圍護(hù)。

所有圍護(hù)樁樁頂均須設(shè)置帽梁或連梁，使之成為整體。圍護(hù)樁外設(shè)雙排φ60 cm高壓旋噴樁止水帷幕，南側(cè)基坑?xùn)|邊緊鄰污水池邊圍護(hù)樁外因沒有空間施工雙排旋噴樁，采用在樁間及樁周高壓旋噴注漿止水，深11 m。

靠近鐵路及接觸網(wǎng)電力線范圍的圍護(hù)鉆孔樁，當(dāng)鉆機(jī)無法作業(yè)時，施工可根據(jù)實際情況改為挖孔樁。挖孔樁范圍土體須先用高壓旋噴樁加固以確保安全。

既有框架西北角因既有框架較短，箱端距相鄰城際鐵路只有3.5 m，圍護(hù)樁墻不能與框架連接封閉，采用沉井綁扎鋼筋混凝土板擋土，沉井處及周邊采用高壓旋噴樁地基加固后分層開挖，沉井就位后作為立交排水集水井之用。

基坑范圍內(nèi)采用井點降水，降水深度為基坑底下1 m。

5 便梁架設(shè)方案

在便梁防護(hù)下頂進(jìn)施工框架橋已有幾十年的歷史，工藝成熟，便梁架設(shè)的適用范圍一般是鐵路線路位于直線或大半徑的圓曲線，相鄰線路間有足夠的線間距，不能有道岔［8-11］。因此須先對南京站西端咽喉區(qū)進(jìn)行改造，把線路加固范圍內(nèi)的站場股道臨時遷改，將道岔移出施工范圍，待施工完成后再予以恢復(fù)。經(jīng)過與鐵路部門的溝通，采用停運1股站線、改移其余道岔、逐孔整節(jié)頂入框架的設(shè)計方案。

6 站場改造

為滿足架設(shè)便梁需要，必須將既有道岔移出立交橋施工范圍。

考慮到南京站為京滬鐵路上的一個客運大站，客流量大，到發(fā)線有效長650～1 050 m、客運站臺長550 m的具體情況，站場改造主要內(nèi)容如下：

拆除既有77#單開道岔和81#～87#交分道岔；鎖閉75#，79#道岔側(cè)向，在既有9道上鋪設(shè)臨時L1#道岔連通既有10 道；在5 道上鋪設(shè)臨時L2#道岔接通既有4 道；在上行正線Ⅱ道上鋪設(shè)臨時L3#道岔接通既有3道；將91#號道岔向車站方向平移約8 m（如圖3所示）。待立交改建完成后拆除臨時道岔，原址恢復(fù)拆除的既有線路及道岔。

圖3 南京站西端咽喉區(qū)改建示意

7 頂進(jìn)施工步驟

主體結(jié)構(gòu)為4 個分離式框架，在便梁防護(hù)下依次頂入西邊孔、西中孔、東邊孔、東中孔。為了縮小便梁布設(shè)范圍，盡可能減小對南京站運營的影響，減少工程造價，優(yōu)化便梁基礎(chǔ)布置，加深支墩深度至2.5 m。以密布高壓旋噴樁替代挖孔樁基礎(chǔ)并在路基兩側(cè)封頭，優(yōu)化施工組織，縮短基坑暴露時間。不設(shè)拖梁，使站線遷改控制在橋梁中心線兩側(cè)各40 m 范圍，僅比框架結(jié)構(gòu)邊線多出13.8 m。西側(cè)邊孔線路加固斷面見圖4。

圖4 西側(cè)邊孔線路加固斷面（單位：cm）

頂進(jìn)西側(cè)中孔時，便梁一端擱置在已就位的西邊孔上，一端擱在既有框架上，便梁支座相應(yīng)位置設(shè)支撐。既有2 × 8.5 m 框架位于新建的東側(cè)2 個框架范圍，與新框架為錯縫位置關(guān)系，頂進(jìn)新框架時分別切割鑿除。頂進(jìn)東邊孔時，余下的一個半老框架還在原位，便梁的一端架在上面，設(shè)計在每個便梁支座位置采用φ609 mm 鋼管支撐作為便梁基礎(chǔ)，東側(cè)邊孔線路加固斷面見圖5。

圖5 東側(cè)邊孔線路加固斷面（單位：cm）

最后頂進(jìn)的是東側(cè)中孔，便梁兩端分別擱在已就位的框架上，相應(yīng)位置設(shè)支撐。

既有2 × 8.5 m 框架因凈空不足須廢棄。新建框架先頂東邊箱，后頂東中箱，頂進(jìn)東側(cè)6.5 m 邊箱時，同時原位廢除大半個既有8.5 m 框架，為保證剩余框架的穩(wěn)定，需對剩余部分進(jìn)行支撐加固，廢除的結(jié)構(gòu)在頂進(jìn)新框架時切割鑿除。頂進(jìn)東側(cè)14.75 m 中箱時，再切割廢除余下的一個半既有框架。

為了縮短基坑暴露時間，采用邊鑿除老框架邊頂進(jìn)新框架的施工方案。

8 附屬工程

框架頂滿鋪氯化聚乙烯防水卷材，防水層上設(shè)6 cm厚C40細(xì)石聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土保護(hù)層?？蚣軆蓚?cè)邊墻涂聚氨脂防水涂料2層。框架頂設(shè)M20水泥砂漿排水坡（3～7 cm），箱頂雨水通過邊墻內(nèi)埋設(shè)的泄水管匯入道路內(nèi)。

框架兩端洞口頂面設(shè)電纜槽及人行道欄桿及防拋網(wǎng)，南側(cè)電纜槽內(nèi)側(cè)設(shè)自來水管槽道。

南側(cè)1道按TB 10002—2017《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定鋪設(shè)護(hù)輪軌。北側(cè)10道位于道岔區(qū)，無法鋪設(shè)護(hù)輪軌，采用在箱頂設(shè)置擋塊進(jìn)行防護(hù)。擋塊平行10道設(shè)置，與10道中心線距離為1.75 m。

箱頂設(shè)接觸網(wǎng)基礎(chǔ)，框架兩側(cè)與路基接壤處設(shè)道岔過渡段。

框架兩端與U形槽接頭處設(shè)變形縫，采用鋼邊橡膠止水帶外加外貼式防水卷材，結(jié)構(gòu)全面外包防水卷材。

框架內(nèi)設(shè)置照明、監(jiān)控設(shè)備。立交引道南北入口處分別設(shè)限高防護(hù)架。

立交地表水經(jīng)路面順流一部分流入橫截溝，一部分流入排水側(cè)溝，2 條溝里的水匯入與橫截溝相連的鋼管內(nèi)。立交北側(cè)2根鋼管與3#集水井相連，立交南側(cè)3根鋼管與1#集水井相連。1#，2#集水井通過φ1 400 mm排水管連接。最終水通過1#集水井后進(jìn)入進(jìn)水閥門井，由泵站提水排入市政排水系統(tǒng)。

9 結(jié)語

該工程位于鐵路車站咽喉區(qū)，且市政交通繁忙、周邊建筑和市政管線眾多，施工時逐孔頂進(jìn)框架。經(jīng)過合理布置施工步驟，利用既有橋孔維持道路通行，整個施工過程中沒有中斷黃家圩路通行。施工過程中僅停運1 條鐵路站線，對鐵路的影響減少到了最小程度。對于在車站咽喉地區(qū)建造下穿立交有很好的借鑒作用。

在地質(zhì)情況復(fù)雜、地層起伏變化大的地區(qū)，視周邊環(huán)境因素和地層變化情況逐段設(shè)計檢算圍護(hù)結(jié)構(gòu)，針對不同情況分別采用不同直徑的單雙排鉆孔樁、拉錨、設(shè)撐、沉井、挖孔樁等多種圍護(hù)方案，可以取得較好經(jīng)濟(jì)效益。