合肥元一路下穿淮南線立交橋頂進施工控制

張家偉

(安徽上鐵地方鐵路開發(fā)有限公司，安徽合肥 230041)

既有合肥元一路下穿淮南線框架橋與鐵路淮南線相交于K77+440處，該框架橋與鐵路淮南線下行線的中心線交角為88°36'24″，框架橋為 1-14.0 m 箱形橋，長度為 12.0 m。為滿足交通需求，進行擴孔設(shè)計，新增3孔跨度為14.0 m的分離式箱形立交橋，結(jié)構(gòu)高度5.50 m，使用凈高4.5 m，長度與既有框架橋相同。為減少施工對既有鐵路的影響，新增的3孔分離式箱形立交橋采用預(yù)制后頂進的方案，頂進時線路架空采用D型便梁，就位后的3孔分離式箱形立交橋，其中1孔位于既有框架橋的一側(cè)，其他2孔位于既有框架橋的另一側(cè)。

本次施工之前，需要對既有鐵路線路進行撥道，以滿足D型便梁架設(shè)和線間距的要求，待施工結(jié)束后線路再恢復(fù)原來狀態(tài)。撥道范圍:相交處南北兩側(cè)各215.088 m和215.390 m，撥道總長430.478 m，最大撥距0.90 m，架設(shè)D型便梁處線間距為5.00 m。

本次框架橋頂進施工的關(guān)鍵是:保證D型便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，需要進行相應(yīng)的分析;頂進過程中采取有效的施工工藝，確保頂進過程中框架橋的方向和高程可控，框架橋就位后滿足整體上的美觀要求。

1 D型便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性

新增3孔框架橋的頂進順序依次是:第1孔(圖1中既有框架橋左側(cè))、第2孔(圖1中既有框架橋右側(cè))、第3孔(第2孔框架橋右側(cè))。便梁基礎(chǔ)斷面尺寸為寬度×高度=2.5 m×3.0 m，長度與路基寬度相同。

圖1 D型便梁基礎(chǔ)

框架橋頂進過程中，要求箱體側(cè)面切土，嚴(yán)禁采取大開挖再頂進，以充分保證便梁基礎(chǔ)的安全性。但考慮到最不利狀態(tài)和列車運行安全，仍然需要檢算基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定和滑動穩(wěn)定、地基承載力，以及基礎(chǔ)和箱體之間的土體穩(wěn)定性。

檢算主要依據(jù)TB 10002.1-2005鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范、TB 10002.5-2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范、TZ 203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南，并參考JGJ 120-99建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程等現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在圖1中，當(dāng)基礎(chǔ)和箱體之間的土體因特殊原因破壞時，基礎(chǔ)可能向箱體方向傾覆或滑動，此時考慮基礎(chǔ)左側(cè)的土壓力而忽略基礎(chǔ)右側(cè)的土壓力。因此需要檢算該工況下的基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

1)基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定系數(shù):

其中，Pi為各豎直力，kN;ei為各豎直力Pi對檢算截面重心的力臂，m;Ti為各水平力，kN;hi為各水平力Ti對檢算截面的力臂，m;s為在沿截面重心與合力作用點的連接線上，自截面重心至檢算傾覆軸的距離，m。

設(shè)計荷載依據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》取值并組合，其中豎向力包括:線路、便梁和基礎(chǔ)自重以及列車活載等。水平力包括列車牽引力或制動力、基礎(chǔ)承受的土壓力(含列車活載引起的土壓力)等。計算表明，由于基礎(chǔ)較寬且深度不大，基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定系數(shù)大于1.5，滿足規(guī)范要求。

2)基礎(chǔ)的滑動穩(wěn)定系數(shù):

其中，Pi為各豎直力，kN;Ti為各水平力，kN;f為基礎(chǔ)底面與地基土間的摩擦系數(shù)，取0.35。

該種工況下最不利的情況是列車活載全部作用于基礎(chǔ)側(cè)面而便梁上沒有列車活載，此時水平力最大而豎向力最小。計算資料表明，由于基礎(chǔ)底面較大，基礎(chǔ)的滑動穩(wěn)定系數(shù)大于1.3，也滿足規(guī)范要求。

上述基礎(chǔ)的滑動，是檢算基礎(chǔ)沿其底面滑動的穩(wěn)定性。此外，還需要檢算基礎(chǔ)連同土坡沿滑動弧面滑動的穩(wěn)定性，且需要考慮2個滑動弧面(見圖2)。

圖2 滑動弧面

其中，cik，φik分別為最危險滑動面上第i土條滑動面上土的固結(jié)不排水(快)剪粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值;li為第i土條的弧長;bi為第i土條的寬度;γk為整體穩(wěn)定分項系數(shù)，取1.3;ωi為作用于滑裂面上第i土條的重量(按上覆土層的天然土重計算);θi為第i土條弧線中點切線與水平線夾角。

計算采用專業(yè)軟件同濟啟明星深基坑支擋結(jié)構(gòu)分析計算軟件FRWS2008進行。列車和軌道荷載依據(jù)TB 10025-2006鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范附錄A換算成土柱。軟件計算結(jié)果滿足設(shè)計規(guī)范要求。

3)地基承載力。

D型便梁基礎(chǔ)作為剛性混凝土明挖基礎(chǔ)，需要滿足沉降和承載

采用下列公式計算:力要求。其中，控制沉降的主要方法是加強日常的監(jiān)測工作，實行趟檢制，發(fā)現(xiàn)問題及時整修。計算承載力時需考慮中心荷載和偏心荷載兩種情況，并且采用多種荷載組合檢算，以確定最大基底應(yīng)力。計算結(jié)果表明，基礎(chǔ)的基底最大壓應(yīng)力小于地基的允許承載力，同時外力對基底截面重心的偏心矩也滿足限值規(guī)定。

為滿足設(shè)計計算條件，需要采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，主要有:基礎(chǔ)頂面和底面均設(shè)置配筋，以加強整體性，同時滿足列車橫向搖擺力的作用;此外，基底要平整，因為傾斜的基底可能會導(dǎo)致基礎(chǔ)的滑動穩(wěn)定性無法滿足要求。作為安全儲備，頂進過程中必須保證箱體一側(cè)的切土，隨挖隨頂，保證基礎(chǔ)和箱體之間的土體不會破壞。

2 頂進施工關(guān)鍵措施

由于新增3孔框架橋就位后，與既有框架橋形成整體性的結(jié)構(gòu)，因此需要在施工中嚴(yán)格控制，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。主要采取的措施有:

1)箱體尚未進入路基之前，充分利用導(dǎo)向墩隨時調(diào)整方向，確保箱體軸線及間距。整個頂進過程中，最多每隔50 cm需要檢查箱體的軸線和標(biāo)高變化并及時作出相應(yīng)的調(diào)整。

2)由于箱體就位后，相互之間的凈距僅50 mm，為防止頂進過程中箱體碰撞導(dǎo)致防水層破壞，需要在已經(jīng)就位的箱體外側(cè)的下部設(shè)置50 mm厚的隔離物體。本工程中隔離物體采用硬質(zhì)木材，效果良好。

此外，需要設(shè)置沉降觀測點以監(jiān)測路基及便梁基礎(chǔ)的變化，及時分析并根據(jù)結(jié)果對線路或便梁進行調(diào)整，這也是頂進過程中的一個關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

3 結(jié)論與建議

該工程自2011年開工，至2011年年底已順利施工結(jié)束。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，整個施工過程中，便梁的基礎(chǔ)未出現(xiàn)異常的沉降、位移或裂縫;箱體就位后，新增3孔框架橋與既有框架橋的軸線和標(biāo)高偏差均較小，不僅符合規(guī)范要求，而且從目測效果來看，滿足美觀要求。

從工程經(jīng)驗并結(jié)合本工程的實踐來看，施工前必須考慮周全，重要的臨時結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過計算并配合相應(yīng)的構(gòu)造措施才能保證施工中臨時結(jié)構(gòu)的安全;同時，細微的工藝措施對于工程的順利實施也非常關(guān)鍵。此外，由于施工過程中某些結(jié)構(gòu)可能處于動態(tài)，即施工對于結(jié)構(gòu)的影響持續(xù)變化，因此過程中的監(jiān)測非常重要，需要及時了解并分析結(jié)構(gòu)物變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時處理，必要時停止施工。最后，由于工程各有特點，因此需要施工前仔細規(guī)劃，要根據(jù)工程特點采取相應(yīng)的措施。

［1］TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范［S］.

［2］TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.

［4］JGJ 120-99，建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］TB 10025-2006，鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］.