下穿鐵路立交橋工程設(shè)計(jì)與施工順序

郭勇剛，李海軍，尹貽新

(1.成都中鐵隆工程集團(tuán)有限公司，四川成都610041 2.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南250022)

1 工程概況

某鐵路立交橋位于京滬線上，橋上線路為京滬上、下行和辛泰鐵路共三股道，既有橋?yàn)槿⒘性O(shè)置的一孔Lp=16 m低高度先張法預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路梁，T型橋臺(tái)，橋全長(zhǎng)28.05 m，橋下凈高4.5 m，橋下道路寬度14.0 m。拓寬后的道路紅線寬度為60.0 m，為城市主干道，其中道路寬度為33.0 m，中間為兩上兩下的機(jī)動(dòng)車道，兩側(cè)為非機(jī)動(dòng)車道、人行道及綠化帶。經(jīng)多方案研究比選，決定將既有橋原位拆除改建為(10+12+12+10)m鋼筋砼框架橋?？蚣軜蛟O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)凈高為6.4 m，橋下道路通行凈高不小于4.6 m。為了不中斷鐵路運(yùn)營(yíng)同時(shí)保證橋下交通暢通，減少投資，框架橋采用4孔8個(gè)箱體分批預(yù)制分步頂進(jìn)施工方案，同時(shí)邊頂進(jìn)邊拆除舊橋。新建橋梁與既有橋的平、立面關(guān)系見圖1和圖2。

頂進(jìn)新橋中心線與規(guī)劃拓寬道路中心線一致，規(guī)劃道路中心線與京滬上行線交角89.2°，與京滬下行線交角90°，與辛泰線交角89.8°。箱身采用C35抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)≥P8;箱體頂部設(shè)TQF－1型防水層、C40纖維混凝土保護(hù)層。

橋上線路情況:橋上3股道，均為小半徑的圓曲線，京滬上、下行線路為無縫線路，辛泰線為有縫的普通線路。線路坡度:下行i=2.9‰，上行i=2.5‰，辛泰線i=4.3‰。橋上設(shè)雙側(cè)欄桿、擋碴塊、護(hù)輪軌。

圖2 新橋與舊橋裝門面關(guān)系圖(單位:cm)

橋址區(qū)宏觀地貌單元為山前沖洪積平原，地形較平坦，鐵路以路堤形式通過，路堤高5.6～6.0 m，周圍房屋密集。經(jīng)勘探揭示，場(chǎng)地表層為人工填土(包括雜填土和素填土)其下依次為砂礫、粉質(zhì)黏土、細(xì)角礫土、粗砂、粉質(zhì)黏土、中砂、細(xì)砂、粗角礫土、中砂、黏土、粉質(zhì)黏土、石灰?guī)r等，該橋基底置于細(xì)角礫土上，地基允許承載力[σ]=200 kPa，箱身設(shè)計(jì)基底應(yīng)力σ=130 kPa。地下水水位深度約1.2～1.5 m，主要受大氣降水補(bǔ)給及附近排水暗渠滲漏的影響，水位隨季節(jié)變化而變化。抗震設(shè)防烈度為6度，土壤最大凍結(jié)深度0.5 m。

2 內(nèi)力分析及結(jié)構(gòu)計(jì)算

設(shè)計(jì)荷載包括:①鐵路活載:“中－活載”，列車沖擊力、邊孔邊墻外側(cè)活載土壓力;②城市活載:城－A級(jí);③恒載:結(jié)構(gòu)自重、線路設(shè)備重、靜止土壓力;④其他:混凝土收縮、徐變應(yīng)力、溫度效應(yīng)及基礎(chǔ)變位等的影響、橋上電氣化支柱產(chǎn)生的豎向力和彎矩。

由《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.3—2005)查得，HRB335鋼筋母材及縱向加工(打磨)的閃光對(duì)焊接頭在主力或主力加附加力作用下，容許應(yīng)力[σs]分別為180 MPa或230 MPa，C35混凝土無箍筋及斜筋的容許主拉應(yīng)力[σtp－2]=0.83 MPa。沿橋正向取單位長(zhǎng)度的梁段，按平面框架結(jié)構(gòu)建立模型，恒載、汽車和人行活載引起的土壓力簡(jiǎn)化為分布荷載，列車活載按影響線加載作用在結(jié)構(gòu)上。不同荷載組合對(duì)于頂板、底板、邊板的影響不同，取其最不利情況進(jìn)行分析，根據(jù)跨中、支承邊的內(nèi)力大小、主彎矩方向及板的幾何特性來確定配筋方案。計(jì)算中考慮了側(cè)墻根部剪應(yīng)力及底板由于頂進(jìn)的影響，邊孔和中孔框架混凝土無箍筋及斜筋的最大主拉應(yīng)力均出現(xiàn)在底板與邊墻相交的角點(diǎn)處，其值 σtp－2分別為 0.611 MPa和 0.697 MPa，截面強(qiáng)度滿足要求，變形也在容許范圍之內(nèi)。

3 施工順序

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)將既有橋上的混凝土枕全部抽換成木枕，并按照要求安裝曲線軌道加強(qiáng)設(shè)備。

(2)施工需要的便梁全部到位，所有影響施工的接觸網(wǎng)立柱、通信、信號(hào)電纜全部遷移完畢。

3.2 施工邊孔

(1)既有橋橋臺(tái)前面搭建4.5 m×3.0 m八三支墩將既有梁托起，對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行卸載防護(hù);

(2)在每股線路兩側(cè)、遠(yuǎn)離橋臺(tái)端D24 m便梁支座端頭處設(shè)樁經(jīng)為200 cm挖孔樁作為D24 m便梁支點(diǎn)，要求挖孔樁樁底標(biāo)高低于框架底板底標(biāo)高2.0 m，同時(shí)在橋臺(tái)端相對(duì)于D24 m便梁支點(diǎn)處對(duì)既有橋臺(tái)進(jìn)行橫向幫寬(注意幫寬部分砼埋設(shè)牽釘與既有橋臺(tái)聯(lián)成整體);

(3)拆除橋上欄桿，鑿除橋臺(tái)擋碴墻影響便梁施工部分，以便架設(shè)D24 m便梁。

(4)架設(shè)D24 m便梁加固鐵路線路(詳見圖3);

(5)分次將兩個(gè)邊孔4個(gè)箱體頂進(jìn)(北邊孔先對(duì)頂，南邊孔再對(duì)頂)，邊頂進(jìn)邊拆除橋臺(tái)影響部分，將箱體頂進(jìn)就位;

(6)邊孔頂進(jìn)就位后，結(jié)合擋土板支撐開挖施工出入口八字翼墻和東西兩側(cè)箱體間擋土墻。

圖3 拆除舊橋施工便梁加固線

3.3 開通邊孔交通

清理邊孔施工場(chǎng)地，埋設(shè)邊孔設(shè)計(jì)穿越的各種管溝和管線，夯填土方，臨時(shí)硬化邊孔路面，開通邊孔交通。

3.4 施工北中孔

(1)開通邊孔交通，封閉既有橋下交通;

(2)拆除和遷移橋下干擾施工的建筑物和各種管線，預(yù)制中孔箱體。D24 m便梁支點(diǎn)一側(cè)放在對(duì)應(yīng)北邊孔框架箱體上，另一側(cè)設(shè)在上海方向橋臺(tái)幫寬的混凝土支點(diǎn)上。同時(shí)在橋下靠近北京方向的橋臺(tái)12.0 m處，搭設(shè)4.5 m×7.5 m八三式支墩作為便梁臨時(shí)輔助支點(diǎn)(頂進(jìn)中孔時(shí)使用)，在既有北京方向橋臺(tái)上設(shè)置混凝土輔助支點(diǎn)(拆除舊梁時(shí)使用)，使D24 m便梁跨度保證在18.0 m以內(nèi)(見圖4);

(3)鑿除橋梁擋碴墻影響便梁施工部分，在既有線路曲線外側(cè)利用八三桿件塔架安設(shè)滑軌和移梁小車，縱移D24 m便梁。

(4)架設(shè)一孔D24 m便梁，點(diǎn)內(nèi)將既有橋臺(tái)臺(tái)帽上支座割除，將既有舊梁下落后橫移出線路，人工將既有混凝土梁拆除并運(yùn)走;

(5)頂進(jìn)北側(cè)中孔，邊頂進(jìn)邊拆除一個(gè)相應(yīng)橋臺(tái)影響施工部分，將一孔頂進(jìn)就位。

3.5 施工南中孔

(1)在既有線路下，位于既有上海方橋臺(tái)與頂進(jìn)的北中孔間搭設(shè)8.0 m×6.0 m八三桿件支墩對(duì)線路進(jìn)行卸載。要點(diǎn)拆除一孔D24 m施工便梁，同時(shí)在點(diǎn)內(nèi)對(duì)線路進(jìn)行起道、撥道作業(yè)，使線路技術(shù)狀態(tài)滿足規(guī)范要求;

(2)將頂進(jìn)就位的北中孔及南邊孔框架作為便梁支點(diǎn)，架設(shè)一孔D24 m便梁，利用便梁對(duì)線路卸載，拆除原加固線路的8.0 m×6.0 m八三桿件;

(3)頂進(jìn)南中孔，邊頂進(jìn)邊拆除另一個(gè)橋臺(tái)，將中孔頂進(jìn)就位;

圖4 北中孔箱體頂進(jìn)便梁線路加固示意

(4)對(duì)線路進(jìn)行起道、撥道作業(yè)，使線路技術(shù)狀態(tài)滿足規(guī)范要求，恢復(fù)橋上線路設(shè)備，鐵路交通恢復(fù)正常;

(5)按要求完成剩余工作，恢復(fù)橋下公路交通。

4 施工及養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng):

(1)施工時(shí)應(yīng)進(jìn)一步核實(shí)橋梁位置和方向。

(2)施工時(shí)、加固線路需加強(qiáng)施工防護(hù)和觀測(cè)，以確保行車安全。

(3)在頂進(jìn)過程中進(jìn)行嚴(yán)密觀測(cè)，每頂一鎬觀測(cè)一次，應(yīng)使箱體平行移動(dòng)，不準(zhǔn)強(qiáng)行糾偏，不準(zhǔn)強(qiáng)行上抬或下調(diào)。

(4)基坑回填須分層夯實(shí)達(dá)最佳密實(shí)度的95%以上。

(5)框架之鋼筋嚴(yán)禁在頂、底板的跨中出現(xiàn)接頭。施工時(shí)要嚴(yán)格控制箱身混凝土的澆注質(zhì)量，特別是應(yīng)加強(qiáng)混凝土的振搗養(yǎng)護(hù)、溫度控制和檢查。

(6)為防止橋頭路基塌陷，在橋后頂進(jìn)超挖和施工擾動(dòng)范圍內(nèi)夯填三七灰土并在橋后設(shè)M10漿砌片石過渡段長(zhǎng)4.0 m，寬4.0 m，高1.5 m。

(7)施工時(shí)嚴(yán)禁雨水及施工用水浸泡基坑。

(8)橋上京滬線為無縫線路，施工時(shí)應(yīng)力放散，應(yīng)與工務(wù)配合工作，同時(shí)與電務(wù)、行車等各有關(guān)部門密切配合，以確保行車安全。

(9)框架頂進(jìn)前，首先將地下水位降至底板底以下1.0 m以上，方可進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。

(10)橋兩側(cè)設(shè)限高架及限高標(biāo)志。

5 結(jié)束語

在運(yùn)輸繁忙的既有線上設(shè)計(jì)施工作業(yè)，應(yīng)詳細(xì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，研究橋式方案，精心組織，科學(xué)合理的確定施工工序，充分做好施工防護(hù)工作以減少對(duì)既有線運(yùn)輸?shù)母蓴_。施工前要全面了解既有線路設(shè)備的情況，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定相應(yīng)措施，理解設(shè)計(jì)文件，開好施工預(yù)備會(huì)，優(yōu)化施工方案，將施工中的不利因素考慮多一些，這樣才能在施工中掌握主動(dòng)權(quán)。

本立交橋頂進(jìn)施工，涉及多家工程、運(yùn)營(yíng)單位，必須做好協(xié)調(diào)工作。必須由鐵路局業(yè)務(wù)部門作為牽頭單位，統(tǒng)一指揮，協(xié)調(diào)各單位之間的關(guān)系。

[1]TB 10002.1－2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S]

[2]TB 10002.3－2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[3]中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2006