摘要：本文基于吉安市井開區(qū)吉商產(chǎn)業(yè)園污水主管下穿京九鐵路工程中護(hù)管框架涵的施工實踐，根據(jù)春運、防洪、防脹期間不允許進(jìn)行框架慢行頂進(jìn)等擾動路基施工的涉鐵工程管理要求，以及框架頂進(jìn)回填零沉降的質(zhì)量要求，為確保春運前按質(zhì)按量完工，對原有的帶鋼刃角暗挖頂進(jìn)施工方案進(jìn)行優(yōu)化探索。借鑒地鐵地下連續(xù)墻施工工藝特點，提出了排樁開挖頂進(jìn)的施工方案，確保了施工過程安全，實現(xiàn)了工后零沉降的質(zhì)量目標(biāo)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，可為其他既有線框架頂進(jìn)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：排樁；既有線框架；頂進(jìn)施工

作者簡介：林運唐，男，高級工程師。

1引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市道路與鐵路交叉的公跨鐵工程日益增多，公跨鐵的常見形式有上跨鐵路橋、下穿框架橋和暗挖隧道等，上跨鐵路橋和暗挖隧道受地形條件影響較大、造價高，而下穿框架橋因適應(yīng)性好、造價低得到大量推廣。隨著城市道路建設(shè)規(guī)模增加，下穿既有鐵路的框架橋結(jié)構(gòu)尺寸越來越大，傳統(tǒng)的軌束梁和D形便梁架空頂進(jìn)方案已無法滿足施工要求，修建隧道造價高、工期長，不適合在下穿既有線工程中應(yīng)用?？蚣軜蝽斶M(jìn)方案具有工期短、造價低、影響小等優(yōu)點［1］，但當(dāng)框架跨度超過D24 m施工便梁能滿足的尺寸后，只能采取橋式盾構(gòu)頂進(jìn)法，但該工法無標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可循，故推廣受限。排樁方案可解決跨度大（外形尺寸小于22 m）、覆土厚、地質(zhì)條件復(fù)雜等極端條件下的框架頂進(jìn)施工難題，得到越來越廣泛的應(yīng)用。排樁方案需事先架空線路，在框架兩側(cè)挖設(shè)人工挖孔排樁，可根據(jù)跨度大小、埋深、地質(zhì)條件選擇是否在樁頂設(shè)置冠梁和鋼（鋼筋混凝土）支撐，形成類似于地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)，以確?？蚣芗芸枕斶M(jìn)過程中路基穩(wěn)定和行車安全。本文基于吉安市井開區(qū)吉商產(chǎn)業(yè)園污水主管下穿京九鐵路工程中護(hù)管框架涵的施工實踐，闡述排樁施工方案的優(yōu)越性。

2工程概況

2.1結(jié)構(gòu)尺寸

吉安市井開區(qū)吉商產(chǎn)業(yè)園污水主管下穿京九鐵路工程采用1-2.0 m護(hù)管框架涵下穿京九鐵路，框架涵中心線與既有京九鐵路正交，交叉處中心鐵路里程為K1685+044。下穿的京九鐵路為雙線鐵路直線地段，線間距4.1 m，60 kg/m鋼軌，無縫線路，電力牽引，鐵路縱坡+6‰，路基位于路堤段，堤高為3.9～5.3 m。護(hù)管框架涵凈寬2.0 m，凈高2.1 m，頂板厚25 cm，底板厚30 cm，邊墻厚30 cm，全寬260 cm，全高265 cm，全涵共五節(jié)，第1～4節(jié)長度均為8橫延米，第五節(jié)長11橫延米，節(jié)間設(shè)3 cm沉降縫，涵長共43.12橫延米。京九鐵路上行覆土厚度為5.99 m，京九鐵路下行覆土厚度為6.09 m，出入口各設(shè)置一座豎井，豎井內(nèi)寬2.0 m，長1.2 m，豎井壁厚40 cm，為方便鋪設(shè)和后期檢修污水管，于每個豎井的兩側(cè)壁開2.0 m×2.4 m（寬×高）的孔洞。

2.2設(shè)計方案

吉安市井開區(qū)吉商產(chǎn)業(yè)園污水主管下穿京九鐵路護(hù)管框架涵設(shè)計采用頂進(jìn)法施工，受線間距的限制，線路加固采用D16 m施工便梁，考慮到框架基底至路肩高達(dá)7.5 m，為保證線路安全，頂進(jìn)時每股道采用3組D16 m便梁加固。即先在京九鐵路上、下行各采用2組D16 m施工便梁架空線路，挖設(shè)便梁支點樁，便梁支點采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，再在京九鐵路上、下行各用3組D16 m施工便梁架空頂進(jìn)護(hù)管框架涵，中跨D16 m施工便梁采用1.5 m挖孔樁基礎(chǔ)，樁頂設(shè)置橫系梁，壓稍D16 m施工便梁采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。涵端頭設(shè)置鋼刃角，利用鋼刃角切土，采用人工開挖帶土頂進(jìn)，涵頂路基和涵側(cè)過渡段采用注漿進(jìn)行加固。該方案共需架空10組D16 m施工便梁，挖設(shè)6根挖孔樁基礎(chǔ)，線路兩側(cè)挖孔樁直徑為1.5 m，兩線間挖孔樁直徑為1.8 m，18個鋼筋混凝土支墩，線路兩側(cè)支墩尺寸為2 m×2 m×1.2 m（長×寬×高），兩線間支墩尺寸為3 m×1.5 m×1.5 m（長×寬×高），出入口共設(shè)11根直徑為1.5 m的防護(hù)樁。線路加固平面布置如圖1所示。

3施工方案調(diào)整原因

3.1施工質(zhì)量難保證

本工程施工圖設(shè)計時間為2019年12月，因路地協(xié)調(diào)、征地拆遷等原因，2023年開始正式施工。根據(jù)2020年7月國鐵集團(tuán)頒布的相關(guān)文件，框架涵頂進(jìn)施工時，需對涵頂路基及涵側(cè)過渡段采用混凝土進(jìn)行回填，確保施工結(jié)束后路基零沉降，保證既有線運營安全。本涵若按設(shè)計采用帶土頂進(jìn)施工，在涵頂路基和涵側(cè)過渡段進(jìn)行注漿加固，因涵址地質(zhì)情況為粉質(zhì)黏土層，注漿效果不理想，很難達(dá)到文件中對回填混凝土密實度的要求。

3.2施工安全風(fēng)險大

雖涵址地基基本承載力σ0=180 kPa，設(shè)計基底應(yīng)力σ=150 kPa，地質(zhì)條件較好，但根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，涵址地下水位較高，涵結(jié)構(gòu)尺寸小，若護(hù)管框架涵采用帶土頂進(jìn)法施工，只能采用人工挖土作業(yè)，極易造成土方坍塌，對人員作業(yè)、鐵路行車安全構(gòu)成較大威脅。

為確保施工安全，經(jīng)各參建方共同研究討論，借鑒地鐵站地下連續(xù)墻施工工藝特點，對原設(shè)計方案進(jìn)行變更優(yōu)化。

4施工方案調(diào)整

4.1調(diào)整措施

采用2孔D24 m施工便梁一次架空線路，先在涵身兩外側(cè)開挖兩排人工挖孔排樁，并制作樁頂冠梁形成類似地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，待樁身混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，采用小型挖掘機(jī)一次開挖到設(shè)計涵底高程以下20 cm，然后澆筑20 cm厚的C20混凝土頂進(jìn)延長滑板，待滑板混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，用中繼間法頂進(jìn)涵體，涵體頂進(jìn)到位后，采用C15素混凝土回填涵側(cè)及涵頂，恢復(fù)線路。具體架空結(jié)構(gòu)為：京九鐵路上、下行各使用1組D24 m施工便梁架空線路，便梁支點采用擴(kuò)大基礎(chǔ)支墩，線路兩側(cè)支墩尺寸為2 m×2 m×1.2 m（長×寬×高），兩線間支墩尺寸為3 m×1.5 m×1.5 m（長×寬×高），共6個鋼筋混凝土支墩，該支墩尺寸與原設(shè)計尺寸保持一致。該方案共需架空2組D24 m施工便梁，涵兩側(cè)挖設(shè)30根直徑為1.25 m防護(hù)樁排樁，樁間凈距0.15 m（護(hù)壁30 cm，樁間距為2.0 m），樁長以樁底高程不低于涵底高程4 m控制，入口7根直徑1.25 m防護(hù)樁。護(hù)管框架涵架空平面圖如圖2所示，護(hù)管框架涵防護(hù)樁布置平面圖如圖3所示，護(hù)管框架涵防護(hù)樁布置立面圖如圖4所示。

施工方案調(diào)整后，為提高涵體整體質(zhì)量，減少涵體連接處工作量，在保持涵長不變的情況下，將5節(jié)涵變更為3節(jié)涵，第一、二節(jié)涵長均為14橫延米，第三節(jié)涵長15橫延米，節(jié)間設(shè)3 cm沉降縫，涵長共43.06橫延米。

4.2調(diào)整難點

因架空結(jié)構(gòu)所處位置位于線間距只有 4.1 m的直線地段，若采用傳統(tǒng)的最低位架設(shè)D24 m施工便梁（即軌底至梁底82.5 mm），梁體高出軌面299 mm，此時梁體內(nèi)側(cè)至線路中心最小距離為1 520 mm，無法

滿足1 725 mm的限界要求。為此，經(jīng)過多次論證，對D24 m施工便梁安裝方式進(jìn)行改進(jìn)，對兩線間便梁采用超低位（即軌底至梁底97.5 mm）安裝，在縱梁加肋梁最上方孔往上150 mm處加鉆一排孔，將原D24 m施工便梁S12牛腿改用D16 m施工便梁S3牛腿［2］。D24 m施工便梁架空立面如圖5所示，限位圖如圖6所示，牛腿結(jié)構(gòu)如圖7所示。經(jīng)核查，調(diào)整后限界滿足要求。

5方案比較

近年來南昌局集團(tuán)公司加強(qiáng)涉鐵工程管理，為確保行車安全，春運、防洪、防脹期間都不允許進(jìn)行框架慢行頂進(jìn)施工，國慶節(jié)假期結(jié)束后開始線路慢行施工，至春運開始前取消慢行，線上作業(yè)工期只有110天，若采取原設(shè)計方案無法完成既定施工任務(wù)，再加上調(diào)整前方案采取暗挖帶土頂進(jìn)后注漿，很難保證路基密實。為此，公司提出采取放坡開挖和排樁方案，放坡開挖需按調(diào)整前方案架空體系進(jìn)行架空，并對兩種方案的工期、經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)行比較。其中放坡開挖的工期為130天，排樁方案的工期為90天；放坡開挖比原設(shè)計方案增加51.18萬元，排樁方案比原設(shè)計方案節(jié)約43.65萬元；排樁方案大大減少了D形便梁架空次數(shù)，大幅減少了人員上道作業(yè)時間，從而大大降低了人身安全和行車安全風(fēng)險。排樁方案的工期、經(jīng)濟(jì)性和安全性更優(yōu)，放坡開挖與排樁方案的經(jīng)濟(jì)性比較見表1，工程量比較見表2。

根據(jù)對比情況，決定采用排樁方案，該方案完全符合相關(guān)文件對架空體系的要求，且可在不增加費用的情況下，大大減少封鎖次數(shù)，縮短慢行時間，最大限度地降低涉鐵工程施工對鐵路運輸?shù)挠绊?，滿足地方業(yè)主的工期要求。

除上述優(yōu)勢，采用排樁方案可在架空體系完成、排樁等相關(guān)防護(hù)措施到位后，全斷面一次性開挖完成，制作頂進(jìn)工作滑板，再進(jìn)行頂進(jìn)施工。待頂進(jìn)到位后，采取素混凝土回填框架頂及兩側(cè)部分，這樣可以確保頂進(jìn)高低、方向零誤差，工程驗收開通后線路零沉降，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效頂進(jìn)施工，確保施工過程中及驗收后鐵路行車安全。同時，可解決因地質(zhì)情況不良，即便采取注漿等地基加固措施，仍無法避免框架頂進(jìn)“扎頭”的施工難題；以及暗挖頂進(jìn)后注漿加固很難確保擾動土體絕對密實，造成驗收后線路下沉，危及行車安全的安全隱患。此外，排樁方案采用機(jī)械代替人工挖土，提高了工作效率，改善了工作條件，降低人身安全風(fēng)險。

6注意事項

（1）D24 m施工便梁選型時，應(yīng)考慮目前市場上D24 m施工便梁肋梁安裝孔普遍為13個孔，無法采用超低位架空，應(yīng)選用改裝后有14個安裝孔的D24 m施工便梁。

（2）因采用超低位架空，梁體豎向方向的偏心過大，梁體會出現(xiàn)“八”字形傾斜現(xiàn)象，應(yīng)加裝下牛腿S13。受道床的影響，下牛腿安裝較困難，為確保安全，經(jīng)研究決定，下牛腿安裝數(shù)量不少于75%。

（3）受空間影響，下牛腿聯(lián)結(jié)螺栓M18×100很難安裝，故將聯(lián)結(jié)螺栓調(diào)整為M18×50，避免了下牛腿螺栓與聯(lián)結(jié)螺栓安裝沖突的問題。

（4）便梁組裝完畢后，為加強(qiáng)便梁穩(wěn)定性，還需在挖空地段加裝下連桿。

（5）為避免“紅軌”現(xiàn)象，組裝便梁過程中，要做到“手不離撬棍”，避免用兩根撬棍同時撬一根橫梁，方鋼枕時，注意檢查絕緣墊板位置是否正確。

（6）為防止串孔，防護(hù)樁開挖應(yīng)跳孔開挖，開挖前在樁頂挖設(shè)長15 m、寬9.3 m、高2.8 m的挖樁通道，通道兩側(cè)坡面采用掛網(wǎng)噴混凝土方式進(jìn)行加固，鋼筋網(wǎng)采用6@250×250，正方形布置，網(wǎng)筋之間用扎絲間隔綁扎，鋼筋搭接時要牢，掛網(wǎng)時確保有保護(hù)層；混凝土強(qiáng)度等級為C20，3 d強(qiáng)度不應(yīng)低于12 MPa。噴射混凝土厚度為8 cm，分兩次噴射，每次4 cm，面層沿邊坡縱向每20～30 m的長度分段設(shè)置豎向伸縮縫，縫寬為2～3 cm。

7結(jié)語

（1）排樁方案在既有線框架頂進(jìn)施工中具有適應(yīng)性強(qiáng)的特點，采取該方案可在頂進(jìn)前進(jìn)行全面開挖，制作頂進(jìn)滑板，這樣可實現(xiàn)大跨度框架、地質(zhì)條件不良情況下框架頂進(jìn)施工，采用D24 m施工便梁理論上可頂進(jìn)正交框架的最大外形尺寸為22 m。

（2）排樁方案可有效規(guī)避相關(guān)文件中有關(guān)架空長度的問題，可減少架空施工便梁孔數(shù)，大大降低施工對鐵路線路的擾動，減少封鎖天窗次數(shù)，有效縮短慢行時間，從而最大限度降低施工對鐵路運輸和安全的影響。

（3）排樁方案特別適用于涵頂填土比較高、孔徑比較小的框構(gòu)涵頂進(jìn)施工，對路基的防護(hù)比較到位，最大程度降低了施工引起的線路變形；但開挖防護(hù)樁工作量較大、慢行時間較長是其制約因素。

參考文獻(xiàn)

［1］ 龔紅勇.橋式盾構(gòu)反拉板摩阻力分布特征及反拉力理論計算［J］.世界橋梁，2020，48（4）：65-69.

［2］ 林運唐.D24 m施工便梁在小線間距地段的架空頂進(jìn)施工技術(shù)［J］.國防交通工程與技術(shù)，2015，13（5）：56-58.