趙博ZHAO Bo

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

0 引言

目前我國高速交通網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，越來越多的高速公路項目陸續(xù)開展建設(shè)，使得越來越多的人們享受到高速公路所帶來的便捷與通暢。當(dāng)高速公路線路與鐵路線路交叉時，主要有兩種方案，一是采用橋梁上跨鐵路線，但上跨鐵路橋梁跨度較大，多采用連續(xù)梁或轉(zhuǎn)體橋梁，該兩種橋梁不但工程造價高，而且施工工期較長，而且對鐵路線路影響較大，后期維護成本較高。二是下穿頂進鐵路線路，一般下穿結(jié)構(gòu)多采用框架橋，下穿頂進施工不但對鐵路線路影響時間短，而且框架橋自身剛度大，變形小，后期維護費用低，但框架橋在頂進施工時安全風(fēng)險高，需要鐵路部門配合，同時要確保既有鐵路運營安全。在武深高速公路始興聯(lián)絡(luò)線項目下穿既有鐵路框架橋頂進施工中，由于該框架橋為雙孔大跨徑設(shè)計，所頂進下穿的贛韶鐵路橋路基距離框架橋頂覆土約1.9m，施工難度大，安全風(fēng)險高。為確保該框架橋能夠順利頂進，使其標(biāo)高與位置滿足要求，同時還要確保既有鐵路線運營安全，項目部對該框架橋施工方案進行仔細(xì)研究，對施工工序進行優(yōu)化，同時對施工安全措施進行嚴(yán)格把控，通過上述一系列舉措，不但保證了該框架橋頂進施工中既有鐵路線的安全運營，而且也使得框架橋頂進后其頂板和底板標(biāo)高位置符合相關(guān)要求。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該大跨徑框架橋頂進下穿既有鐵路所涉及的工藝和措施在施工中取得很好的效果。

1 工程概況

武深高速公路始興聯(lián)絡(luò)線項目起于羅壩鎮(zhèn)深渡水鄉(xiāng)坪田村，在深渡水設(shè)置互通連接武深高速，而后經(jīng)過橫嶺村，周所村，在頓崗鎮(zhèn)東側(cè)跨越X346，于石坪村東側(cè)跨越墨江及S343，設(shè)置始興東互通與S244 相連，經(jīng)過馬市鎮(zhèn)澇洲水村置服務(wù)區(qū)及紅梨村、安水村，終點位于馬市鎮(zhèn)柴塘村。路線全長29.55km。全線共設(shè)互通式立交3 處、服務(wù)區(qū)1 處、管理分中心1 處、養(yǎng)護工區(qū)1 處、收費站1 處。

該頂進框架橋用雙孔設(shè)計，孔跨布置形式為10.0+10.0m，全寬為21.95m?？驑?gòu)橋中線與鐵路線路交角為90°。頂進框構(gòu)橋結(jié)構(gòu)凈高按6.1m 設(shè)計，橋體總高度為6.58m。結(jié)構(gòu)使用凈高≥5.1m?？驑?gòu)頂板厚65cm，底板厚70cm，側(cè)墻、中間墻厚均為65cm，加腋尺寸為150*50cm。

本框架橋下穿贛韶鐵路，鐵路里程為K129+137.4，設(shè)計時速120km/h，鐵路軌底距離框架橋頂部距離為1.9m。（圖1）

圖1 下穿涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

2 總體施工方案

頂進工作坑設(shè)置在線路一側(cè)，工作坑開挖支護后在底板處修建滑板，在滑板頂面上鋪設(shè)隔離層，預(yù)制鋼筋混凝土框架涵身涵節(jié)，安裝頂進設(shè)備，堆放枕木垛，封鎖180 分鐘架設(shè)D24 施工便梁，加固既有線路，行車限速45km/h，方可進行箱涵頂進施工作業(yè)，首先將頂進前方鐵路路基土體進行開挖，然后對油泵進行加壓使頂鎬對框架橋產(chǎn)生推力，從而推進框架橋前進，完成上述頂進工序后將頂鎬回程，然后在空擋處增加一個頂鐵，然后再將頂進方向土體進行開挖出一個頂程距離，緊接進行下一次頂進工序，重復(fù)循環(huán)上述工序直至框架橋頂進到設(shè)計位置。

圖2 頂進橋整體施工流程圖

3 主要施工工藝

3.1 便梁支撐樁開挖

本工程支撐樁設(shè)計樁徑為1.5m，里程方向樁間距為24.5m，橫向間距為4.45m，樁長設(shè)計均為12.0m。線路同時采用左右對稱開挖挖孔作業(yè)采用人工逐層開挖，遇堅硬土層用錘、釬或風(fēng)鎬破碎，首先開挖孔中心位置土體，然后向周邊逐步開挖，允許誤差為30mm。先做鎖口施工，鎖扣砼護壁高出地面30cm。一般情況下每層挖深1m 左右。樁孔分節(jié)開挖分節(jié)澆筑護壁，必須當(dāng)天開挖當(dāng)天澆筑護壁，嚴(yán)禁超挖。

樁身混凝土應(yīng)一次澆筑成型，過程中不得有較大間歇。當(dāng)混凝土灌注頂面標(biāo)高接近設(shè)計樁頂時，需將混凝土頂部浮漿抹除，確保樁頂標(biāo)高及樁頂混凝土質(zhì)量滿足有關(guān)要求。[1]

圖3 支撐樁平面位置布置圖

3.2 鋼便梁安裝

鋼便梁由吊車分節(jié)吊裝就位后再進行縱向組合拼裝，縱梁聯(lián)結(jié)采用聯(lián)結(jié)板進行，聯(lián)結(jié)板材質(zhì)與強度等級需與便梁相同，聯(lián)結(jié)板主要構(gòu)成為上下夾板和一組左右腹板。便梁架設(shè)采用50T 吊車吊裝到路肩，然后利用申報的既有線天窗點將便梁胯下橫移。架設(shè)便梁前，橫梁與鋼枕全部安裝到位，以減少便梁安裝時間，減少對既有線路的影響，確保行車安全和穩(wěn)定。將支撐樁頂部預(yù)留鋼筋提前挖出，便梁安裝就位后及時將預(yù)留鋼筋與便梁進行連接，防止便梁產(chǎn)生縱向位移。

圖4 鋼便梁現(xiàn)場組裝圖

3.3 橫梁安裝

橫梁由H 型鋼制作焊接而成，長3960mm、寬200mm、高212mm，橫梁順線路方向間距按照0.67m 進行布置，然后將鐵路原有軌枕拆除移走，同時清理干凈橫梁之間的道碴，橫梁的安裝堯嚴(yán)格遵循“隔六穿一”的原則，為防止產(chǎn)生紅光帶，橫梁與軌道之間必須安裝好絕緣板等設(shè)施，經(jīng)專人檢查確認(rèn)無誤后，采用專用鋼軌扣件將橫梁與軌道進行緊固，最后采用軌道尺和測量儀器對軌間距、水平位置、軌向進行檢查上述參數(shù)是否均達(dá)到要求，確保列車通行安全。如圖5 所示。

圖5 橫梁安裝示意圖

3.4 工作坑施工

工作坑設(shè)于既有線路右側(cè)，基坑及坑頂四周設(shè)置40×60cm 排水溝，頂進后背墻為漿砌片石墻體，砂漿強度為M10，長10m，寬1m，高2.5m。前面設(shè)置梯形截面的漿砌片石，后背梁前設(shè)置長3 根10mI45 工字鋼，工字鋼與每根頂柱之間再墊一塊20mm 厚的鋼板。

采用43 型鋼軌做為滑板兩側(cè)導(dǎo)向墩，每根鋼軌長度為150cm。工作坑滑板需與后背墻設(shè)計為一個整體，底板、地錨梁和后背梁均一次現(xiàn)澆連接為整體，從而增大底板與地基之間的摩擦力。同時為了降低底板頂面的摩擦系數(shù)，在底板澆筑成型后采用水泥砂漿進行抹光找平，水泥砂漿凝固后再其表表涂上一層30mm 厚度的石蠟，從而最大程度地降低框架橋與滑板之間的摩擦力。

3.5 框架涵預(yù)制

框架涵預(yù)制工作面設(shè)置時，對框架位置精確定位，確保其涵身中心軸線與底板中心線重合。預(yù)制涵身時需設(shè)置船頭坡，在預(yù)制箱涵身時在涵底前端作船頭坡，以便頂進時將高出涵底的土壤壓入箱涵底，增強其承載能力，防止扎頭[2]。

其施工順序是：測量定位→綁扎底板鋼筋→澆筑底板→養(yǎng)護→安裝內(nèi)?！壴厜绊敯邃摻睢惭b外?！嘧⑦厜绊敯寤炷痢B(yǎng)護→拆?！飨渖矸浪畬?。

3.6 路基開挖

線路架空之后，采用人工配合小型挖機開挖路基，小型農(nóng)用車將挖出的土方運送在選好的場地堆放。開挖之后路基下部做木擋板防護，防護鋼管間距1m。上部坡度做素噴混凝土來防護路基，邊開挖邊做下部木擋板防護。

3.7 頂進作業(yè)

涵洞頂進時多臺千斤頂需協(xié)同配合，每個頂進點頂進行程需一致，每處頂鎬的頂進方向必須平行于框架軸線方向。為確保頂鎬的反向作用力能夠均勻地傳遞至后背墻上，在框架與頂鐵之間以及頂鎬與后背墻之間均設(shè)置分配梁。

由于頂鐵自重較大，其在安裝時需采用吊車配合人工進行安裝。頂鐵每隔3m 需設(shè)置一道橫向頂梁，從而增加頂鐵的整體穩(wěn)定性。在每個頂程結(jié)束后，將頂鎬活塞收缸復(fù)原，然后在空擋處再填放頂鐵，然后重復(fù)上述前一個頂進工序直至框架箱體頂進至設(shè)計位置。

4 頂力計算及設(shè)備選擇

4.1 計算最大頂力及過程

其中：P—最大頂力；

N1—橋涵頂上荷重（包括線路加固材料）；

f1—橋涵頂上表面與頂上荷重的摩擦系數(shù)，涂機油調(diào)制滑石油膏，取0.30；

N2—橋涵自重；

f2—工作底板與下方土體之間摩擦系數(shù)，根據(jù)基底土土質(zhì)情況，取0.8；

E—橋涵兩側(cè)土壓力；

f3—框架橋與兩側(cè)土體之間摩擦系數(shù)，根據(jù)土質(zhì)情況，取0.8；

R—鋼刃角正面阻力，根據(jù)土質(zhì)情況，取60t/m2；

A—鋼刃角切土正面面積；

K—修正系數(shù)，取1.2。

N1為橋涵頂上荷重（包括線路加固材料）。根據(jù)線路加固設(shè)計要求經(jīng)計算為120t。

N2經(jīng)計算為5450t，橋上施工人員及機械設(shè)備重為5t，總共為5455t。

兩側(cè)鋼刃角切土正面面積為0.2m2。

4.2 頂進設(shè)備選擇

頂進設(shè)備必須滿足頂進時的最大頂力和頂程，且千斤頂必須型號統(tǒng)一，盡可能地選擇大頂程，從而提高作業(yè)效率。千斤頂配套設(shè)施如油泵、油箱及其他設(shè)施需與千斤頂配套。

目前我公司已有的千斤頂最大頂力為400t，該框架橋自重為5450t，則至少需要14 臺該型號千斤頂方可滿足要求，考慮到避免千斤頂滿負(fù)荷作業(yè)，一般千斤頂輸出頂力按額定輸出頂力的75%進行計算，即每臺千斤頂工作時最大頂力為300t，則共需要20 臺該型號的千斤頂同時進行頂進作業(yè)。頂進設(shè)備安裝完畢正式頂進前，需做預(yù)頂試驗，檢查頂進設(shè)備的運行狀況是否正常。待檢查無異常后，方可進行正式頂進作業(yè)。

5 安全質(zhì)量保證措施

①施工前按照鐵路局的要求進行專項方案的編制及審批，并嚴(yán)格執(zhí)行。主要管理人員以及安全員、防護員、聯(lián)絡(luò)員、帶班人員、工班長須經(jīng)鐵路局培訓(xùn)合格后才能上崗[3]。

②要點和開天窗施工時，合理組織和安排施工進度，防止對上道工序及相鄰工程造成破壞。施工中加強安全防護并積極與相關(guān)專業(yè)協(xié)調(diào)。

③既有線路加固后，安排專人對軌間距、線路位置及軌道高差進行檢查，同時檢查軌道與橫梁之間的加固扣件是否擰緊無松動以及橫梁與軌道之間的絕緣是否良好，并且在后續(xù)每次列車經(jīng)過均要重新檢查。

④在框架箱體頂進過程中，采用全站儀和水準(zhǔn)儀對箱體位置及標(biāo)高進行實時監(jiān)測，每個頂進周期后，檢查其軸線位置及頂板底板標(biāo)高偏差是否在規(guī)定范圍內(nèi)，當(dāng)偏差過大時停止頂進，及時采取糾偏措施。

6 結(jié)束語

通過對框架橋頂進施工方案進行認(rèn)真規(guī)劃，對施工工序進行優(yōu)化，同時對施工安全措施進行嚴(yán)格把控，通過上述一系列舉措，不但保證了該框架橋頂進施工中既有鐵路線的安全運營，而且也使得框架橋頂進后其頂板和底板標(biāo)高位置符合相關(guān)要求。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該大跨徑框架橋頂進下穿既有鐵路所涉及的工藝和措施在施工中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。