鐵路繁忙干線頂進(jìn)大跨度框架施工技術(shù)總結(jié)與探討

摘要：本文通過京滬鐵路下穿大跨度框架橋頂進(jìn)施工的工程實(shí)例，對(duì)便梁加固法框架頂進(jìn)施工技術(shù)中的線路加固、頂進(jìn)施工等關(guān)鍵工序進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：線路加固;框架橋;頂進(jìn)施工;鐵路營(yíng)業(yè)線

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市規(guī)模不斷地的提高，市政道路的發(fā)展是必然的趨勢(shì)，為了舒緩交通壓力，更是對(duì)市政道路的寬度提出更高要求。為了解決新建市政道路與既有鐵路之間的矛盾，大跨度框架頂進(jìn)施工便成為解決這一矛盾的重要方法，然而隨著鐵路行車密度不斷加大，行車速度不斷提高，如何能在不間斷行車且保證行車安全的情況下施工，將成為我們需要解決的問題。本文通過京滬鐵路K473+856處4孔分體框架（10.5m+13.0m+13.0m+10.5m）頂進(jìn)施工的工程實(shí)例，介紹了便梁加固法框架頂進(jìn)施工技術(shù)。

1工程概況

本項(xiàng)目在京滬三線處設(shè)立交橋下穿京滬三、四線，京滬三、四線屬濟(jì)南鐵路局繁忙干線，平均每15分鐘就有1輛列車經(jīng)過施工現(xiàn)場(chǎng)，框架橋中心里程為京滬三線K473+856.19，規(guī)劃濟(jì)齊路與京滬三線交點(diǎn)道路里程K3+510.50，立交橋中線與京滬三、四線的夾角分別為70.69度和72.41度。下穿京滬鐵路立交橋采用4孔分體框架，其中機(jī)動(dòng)車道框架孔徑為13.0m，凈高7.55m，邊孔頂板厚0.9m，底板厚1.1m，邊墻寬0.95m;兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道與人行道設(shè)置框架孔徑為10.5m，凈高7.8m，邊孔頂板厚0.75m，底板厚1m，邊墻寬0.8m;框架主體沿道路長(zhǎng)29.24m，順鐵路方向橋長(zhǎng)57.45m。

2主要施工方案

2.1工作坑開挖

工作坑在京滬鐵路西側(cè)，距離鐵路坡腳10m（預(yù)留加固線路吊裝便梁時(shí)大型汽車吊工作面），工作坑不能一次性開挖至標(biāo)高，挖掘機(jī)開挖后，應(yīng)預(yù)留5～10cm厚土用人工進(jìn)行修整整平，以確保清除浮土及爛泥后立即預(yù)制滑床板，同時(shí)還能避免挖掘機(jī)作業(yè)擾動(dòng)原狀土，降低地基承載力。注意工作坑要與后背梁一并開挖，保證滑床板與后背梁鋼筋混凝土連成整體。

工作坑的尺寸除根據(jù)箱身結(jié)構(gòu)尺寸確定外。在箱身底板后部要預(yù)留2m（千斤頂及一節(jié)小頂鐵長(zhǎng)度），以便布置后背梁及頂進(jìn)設(shè)施。箱身兩側(cè)預(yù)留1.0m以上便于支立模板及布置水溝、集水井。工作坑頂面宜設(shè)置排水明溝，防止雨季地表水倒灌工作坑內(nèi)。工作坑兩側(cè)邊坡按1：1坡率控制，靠近鐵路側(cè)按1：1.5坡率控制，完成后人工修整邊坡，按照每平方米44kg的密度在邊坡上掛設(shè)Φ8光圓鋼筋網(wǎng)片，噴射C30速凝混凝土加固邊坡。

2.2工作坑底板及潤(rùn)滑層施工

工作坑底板采用C20鋼筋混凝土澆筑，厚0.2m，待框架頂進(jìn)時(shí)，將底板延伸至永久基礎(chǔ)處，底板下順框架頂進(jìn)方向按3m間距設(shè)C20混凝土錨梁，錨梁與工作坑底板同時(shí)澆筑。工作坑底板上先鋪設(shè)1：3水泥砂漿，要求砂漿找平壓光后厚度小于2cm，再噴2mm厚的機(jī)油石蠟，最后鋪設(shè)整張塑料布隔離層。

2.3后背梁施工

本工程設(shè)計(jì)最大頂力3060t，鐵路框架橋后背梁采用C30鋼筋混凝土澆筑，高2m，寬1.5m，埋深0.5m，后背樁采用63a工字鋼，按8根/m布置，后背樁打入工作坑底板以下3m，后背填土高度5m。

2.4框架橋預(yù)制

單個(gè)箱體預(yù)制施工程序：工作底板上綁扎底板鋼筋→安裝箱身底板模板→灌注底板混凝土→綁扎邊墻鋼筋→支立邊墻、頂板模板→綁扎頂板鋼筋→灌注邊墻、頂板混凝土→做頂部墊層、防水層→覆膜養(yǎng)護(hù)。

各框架橋按照頂進(jìn)順序進(jìn)行預(yù)制。箱身鋼筋連接采用閃光對(duì)焊。鋼筋混凝土分兩次施工完成，第一次施工至底板倒角以上2.5m處、第二次施工邊墻及頂板。底板加強(qiáng)部、人行道懸臂與箱身混凝土同時(shí)澆注。箱身兩側(cè)邊墻施工縫錯(cuò)開50cm以上，不得位于同一平面上。箱頂防水卷材為氯化聚乙烯，箱頂及兩側(cè)涂聚氨酯涂料兩遍，箱頂保護(hù)層為C40鋼纖維混凝土。先預(yù)制的箱體邊墻可作為后預(yù)制箱體邊墻的模板，注意在先預(yù)制的箱體邊墻上預(yù)留拉桿孔，箱體間沉降縫用高強(qiáng)度聚乙烯泡沫板覆蓋整張塑料布隔離最為經(jīng)濟(jì)適用。

2.5D型便梁加固線路。

本項(xiàng)目采用D16及D24型便梁加固線路，將線路架空后，施工支點(diǎn)挖孔樁，待挖孔樁支點(diǎn)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，將便梁縱移至挖孔樁頂，頂進(jìn)框架橋。

2.5.1便梁施工

便梁進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)、橫移需利用天窗點(diǎn)進(jìn)行施工，應(yīng)提前一個(gè)月上報(bào)要點(diǎn)計(jì)劃申請(qǐng)，按照路局審批計(jì)劃時(shí)間在點(diǎn)內(nèi)將便梁裝卸、橫移、運(yùn)輸完畢。便梁安裝程序：調(diào)整既有砼枕間距→抽換橫梁→架設(shè)縱梁，安裝聯(lián)結(jié)板及牛腿→安裝斜桿和所有聯(lián)結(jié)系統(tǒng)→回填道砟，搗固道床。

抽換橫梁前要先計(jì)算好每根橫梁的位置，并在鋼軌上做好標(biāo)記，便于以后與縱梁準(zhǔn)確連接。根據(jù)做好的標(biāo)記，將既有砼枕間距適當(dāng)調(diào)整。抽換橫梁應(yīng)按工務(wù)規(guī)則要求“六抽一”。由主梁兩端向中心排列抽換，抽一根砼枕，塞一根橫梁，人工拖拽的形式將砼枕拉出、橫梁拉入并調(diào)平，其中有一根鋼軌下需要墊大塊絕緣橡膠板，防止軌道電路短路，影響信號(hào)和行車，塞入橫梁后回填搗實(shí)道碴，直至所有橫梁穿入。未抽出的既有砼枕不得隨意拆除，以保證既有線路軌距穩(wěn)定。

便梁防護(hù)線路進(jìn)行挖孔樁施工時(shí)，采用鋼木枕木垛做便梁臨時(shí)支點(diǎn)，枕木垛底要求清理至道碴底，并整平，保證枕木垛的平穩(wěn)，然后按計(jì)劃位置，將兩片縱梁就位，待主梁墊穩(wěn)撐牢后，微調(diào)個(gè)別偏差的橫梁，安裝聯(lián)結(jié)板S4及牛腿。

逐段扒除道碴，安裝斜桿和所有聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，組裝過程中聯(lián)結(jié)板S4及牛腿上Φ23孔均要上滿螺栓、彈簧墊圈，不得漏裝;牛腿與連接板S4上的全部螺栓應(yīng)同時(shí)上緊，彈簧墊圈置于螺母及平墊圈之間。

便梁安裝達(dá)到要求后進(jìn)行挖孔樁的施工。待樁身砼強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，縱移便梁，將便梁兩端置于挖孔樁頂部或框架頂，因本項(xiàng)目地處鐵路繁忙干線車流量大，所以便梁縱移必須在封鎖點(diǎn)內(nèi)且需接觸網(wǎng)停電的情況下，利用汽車吊進(jìn)行縱梁移動(dòng)，所移位置的橫梁要在縱梁移動(dòng)前全部抽換完畢，待縱梁到位后，微調(diào)個(gè)別偏差的橫梁與縱梁聯(lián)結(jié)。鄰線列車通過時(shí)必須停止便梁縱移。

框架橋頂進(jìn)就位后利用封鎖點(diǎn)撤出便梁，線路恢復(fù)常速。撤換橫梁時(shí)，應(yīng)撤一根鋼橫梁，隨即補(bǔ)充道碴并搗固，不得成段撤換。

2.5.2支點(diǎn)挖孔樁施工

考慮機(jī)械鉆孔所需工作面對(duì)鐵路路基破壞過大，且對(duì)臨時(shí)支點(diǎn)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，所以本項(xiàng)目線路加固便梁支點(diǎn)采用人工挖孔樁，挖孔樁直徑為2.0m，樁長(zhǎng)24m，按每排2根，間距4.46m，排距24.5m設(shè)置。

按1：1放坡開挖作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)頂距便梁縱梁底不小于1.8m凈空，出土通道留在蓋梁內(nèi)側(cè)，邊坡掛鋼筋網(wǎng)后采用C30速凝混凝土防護(hù)，平臺(tái)地面采用10cm厚C15素混凝土硬化，井口設(shè)置C30鋼筋混凝土鎖口，鎖口高出設(shè)計(jì)樁頭及原地面0.35m，厚0.3m。開挖樁孔自上而下逐層進(jìn)行，先挖中間部分的土方，然后擴(kuò)及周邊，有效地控制開挖孔的截面尺寸，護(hù)壁采用現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土，護(hù)壁立模后綁扎鋼筋，上下節(jié)主筋鋼筋必須相互搭鉤。

為防止接觸網(wǎng)觸電，鋼筋籠每根主筋長(zhǎng)度不得大于5m，利用列車間隔時(shí)間逐根放入孔內(nèi)，并設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)督，在孔內(nèi)綁扎成鋼筋籠，鋼筋籠主筋接頭采用套絲連接。挖孔樁混凝土灌注采用安裝導(dǎo)管地泵輸送進(jìn)行。樁頂預(yù)埋P43鋼軌，增加便梁的限位措施，防止線路橫向、縱向移動(dòng)。

2.6框架頂進(jìn)

本項(xiàng)目框架橋采用單側(cè)頂進(jìn)施工，頂進(jìn)期間線路限速45km/h，每個(gè)邊孔設(shè)計(jì)最大頂力為2330t，共需300t千斤頂16臺(tái)，每個(gè)中孔設(shè)計(jì)最大頂力3060t，共需300t千斤頂20臺(tái)。便梁全部移至挖孔樁支點(diǎn)上后，開始框架頂進(jìn)施工。

本項(xiàng)目框架橋由4孔分體框架構(gòu)成，施工程序?yàn)椋洪_挖1#、3#框架橋基坑→施工1#、3#框架橋基礎(chǔ)→頂進(jìn)1#、3#框架橋→回填1#、3#框架橋兩側(cè)鐵路路基→縱移挖孔樁支點(diǎn)上的便梁至1#、3#框架橋頂→開挖2#、4#框架橋基坑→施工2#、4#框架橋基礎(chǔ)→頂進(jìn)2#、4#框架橋→回填4#框架橋外側(cè)鐵路路基→施工框架間沉降縫→拆除便梁，恢復(fù)線路。

2.6.1頂進(jìn)挖土及地基處理

本項(xiàng)目頂進(jìn)挖土采用大開挖方式施工，即不采用傳統(tǒng)的吃吐頂進(jìn)，而是將鐵路路基按1：1坡率向兩側(cè)放坡全斷面開挖，框架空頂。開挖完成后及時(shí)將邊坡掛鋼筋網(wǎng)噴射速凝混凝土加固。施工挖土前，要探明鐵路路基中埋設(shè)的地下管線、電纜及其它障礙物，以防止出現(xiàn)挖斷影響行車等，同時(shí)要與所屬單位聯(lián)系，看其對(duì)施工的要求進(jìn)行處置。頂進(jìn)開挖面要保持1：1的坡度。為防止塌方傷人，挖土以機(jī)械為主，人工為輔，自卸車運(yùn)土。便梁下側(cè)箱體位置要逐段開挖完成，特別要注意天氣變化，每次開挖距離要根據(jù)頂進(jìn)進(jìn)度決定，盡量做到短時(shí)間內(nèi)箱身能夠緊切開挖面，較長(zhǎng)時(shí)間不頂進(jìn)時(shí)不得挖土。

地基夯填0.3m砂夾碎石后，采用0.5m厚的鋼筋混凝土澆筑基礎(chǔ)，施工時(shí)注意基礎(chǔ)主筋與滑床板的連接，避免頂進(jìn)前端滑床板與框架橋底部基礎(chǔ)脫節(jié)引起框架橋扎頭或抬頭。

2.6.2頂進(jìn)施工

頂進(jìn)設(shè)備安裝與調(diào)試合格后，進(jìn)行試頂工作，一般以頂動(dòng)箱身為止。同時(shí)還要注意觀察后背和底板的變化。試頂工作是操縱所有千斤頂一起頂出，頂快觸到后背后，油壓力逐步升高，當(dāng)克服箱身的起動(dòng)阻力，箱身被頂動(dòng)，壓力迅速下降。

試頂后還要進(jìn)行一次全面的檢查，如各部位情況均屬良好便可進(jìn)行正式的頂進(jìn)。每鎬的頂程，通常情況下為800mm。箱身前進(jìn)后使千斤頂?shù)幕钊貜?fù)原位，在空檔處填放頂鐵，待下次開鎬，如此循環(huán)往復(fù)，直至箱身就位。安放頂鐵時(shí)必須保證每節(jié)頂鐵的同軸性，且每4～8m安放橫梁（分配梁），同軸的頂鐵間有空隙時(shí)必須用鐵楔塞實(shí)。頂進(jìn)時(shí)，后背和頂柱上不準(zhǔn)站人，防止頂柱弓起崩出或后背意外傷人，且保持箱身不斷頂進(jìn)，如由于某種原因迫使暫時(shí)停止箱身頂進(jìn)時(shí)，亦應(yīng)間續(xù)的頂動(dòng)箱身，以防止箱身阻力增大。

頂進(jìn)時(shí)，要時(shí)刻檢查線路加固、箱身、滑床板及后背梁的變化，要全過程監(jiān)測(cè)框架軸線及高程，發(fā)生變化時(shí)及時(shí)采取糾偏措施。如：調(diào)整兩側(cè)的千斤頂數(shù)量，增加或減少頂力調(diào)整方向偏差;在框架前端增加橫向支撐，迫使框架向相反方向移動(dòng)。

2.7監(jiān)控量測(cè)

本框架橋基坑開挖及頂進(jìn)施工全過程按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)。確保行車安全及框架正確頂進(jìn)就位。

（1）鐵路路基邊坡監(jiān)測(cè)

沿線路方向埋設(shè)一排觀測(cè)樁，可設(shè)在路肩道床坡腳處，工作坑開挖前進(jìn)行放線和標(biāo)高測(cè)量，測(cè)得各樁初始值;工作坑開挖過程中，每8h測(cè)一次，有變化時(shí)增加次數(shù);開挖完成后，一周內(nèi)每一天測(cè)兩次，但汛期、雨后要增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。軟土路基下沉和水平位移同步發(fā)生時(shí)，以總變形量來確定報(bào)警值，每天變形超過10mm，或總變形量超過40mm時(shí)報(bào)警。

（2）線路加固便梁支墩監(jiān)測(cè)

在支墩上設(shè)觀測(cè)點(diǎn);線路軌道上設(shè)檢測(cè)點(diǎn);慢行速度監(jiān)測(cè)點(diǎn)。支墩下沉量及位移每天一次;線路軌道，剛開通時(shí)每趟列車通過都要檢測(cè)，正常情況下2～3次/d;當(dāng)列車超速嚴(yán)重時(shí)，組織慢行測(cè)速。汛期、雨天、支墩不穩(wěn)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)要增加監(jiān)測(cè)頻次。鋼筋混凝土支墩，單側(cè)支墩下沉和水平位移超過2mm/d或總位移量超過20mm報(bào)警;施工期間線路軌道幾何尺寸：正線軌距+7mm～-4mm、水平6mm、高低6mm超過時(shí)報(bào)警;架設(shè)便梁后，列車限速45km/h，經(jīng)監(jiān)測(cè)超過時(shí)及時(shí)向上級(jí)和有關(guān)運(yùn)輸部門報(bào)告。

（3）頂進(jìn)作業(yè)過程監(jiān)測(cè)

在箱身前端設(shè)置固定的接收靶，接收靶用厘米方格紙，頂力從油泵壓力表讀取，經(jīng)計(jì)算獲得;水平：每鎬偏差超過10mm，累計(jì)超過50mm報(bào)警;方向：每鎬偏差超過10mm，累計(jì)超過50mm報(bào)警;頂力達(dá)到設(shè)計(jì)最大頂力的80%時(shí)，在頂進(jìn)過程中箱身在方向或高程上出現(xiàn)誤差時(shí)，及時(shí)掌握后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，采取相應(yīng)措施進(jìn)行糾偏，以防超過報(bào)警值后再進(jìn)行處理。

結(jié)束語

鐵路營(yíng)業(yè)線施工關(guān)鍵是保證列車行車及施工人員的安全，所以一定要嚴(yán)格按照國(guó)家營(yíng)業(yè)線施工管理辦法進(jìn)行施工，切實(shí)做好施工人員的崗前培訓(xùn)及鐵路防護(hù)工作，在采取一系列的質(zhì)量和安全保證措施后，使頂進(jìn)工作得以順利進(jìn)行。本文通過京滬鐵路K473+856處頂進(jìn)施工的工程實(shí)例，介紹了便梁加固法框架頂進(jìn)施工技術(shù)，為以后同類施工積累經(jīng)驗(yàn)。

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