北海路下穿塘沽編組站頂進框架橋方案設計研究

王　聰

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

北海路下穿塘沽編組站頂進框架橋方案設計研究

王聰

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

摘要北海路地道橋橋址位于天津市塘沽區(qū)進港二線站場咽喉區(qū)，橋體下穿部位鐵路股道、道岔較多，地質(zhì)條件較差。結合鐵路情況，從下穿駝峰線、工作基坑的支護方案、頂進過程中的路基加固等方面進行研究，南北兩側對頂?shù)姆桨缚纱_保鐵路安全，同時節(jié)省工期。

關鍵詞頂進框架橋道岔對頂駝峰線

1項目概況

北海路地道橋橋址位于塘沽車站天津進港二線新港編組場咽喉區(qū)，鐵路呈東西走向。該橋位處既有鐵路為10股道，道岔7處。根據(jù)站場地形以及路基斷面形式，以2號股道與聯(lián)絡線線間中心處為分界點，將整個站場路基斷面分為南北兩部分，北側線路從北往南股道依次為17號股道、15號股道、11號股道、3號股道、進港二線正線(1號股道)、2號股道，南側線路從北往南股道依次為聯(lián)絡線、駝峰線、禁留線，機1線(50)。從北往南道岔號數(shù)依次為43號道岔、33號道岔、45號道岔、39號道岔、47號道岔、51號道岔、79號道岔。其中79號道岔為6號雙開道岔，其余道岔均為9號單開道岔。南側鐵路均為混凝土枕，北側鐵路均為木枕，無縫線路。橋位中心處軌面南、北側鐵路軌面最大高差1.123 m，北低南高。目前北側鐵路為電氣化鐵路，南側鐵路駝峰線、機1線，尚未實現(xiàn)電氣化。

本場地地基土主要為人工填土層、淤積層、全新統(tǒng)上組陸相沖積層、全新統(tǒng)中組海相沉積層、全新統(tǒng)下組沼澤相沉積層、全新統(tǒng)下組陸相沖積層。天津塘沽地區(qū)海相沉積層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層較厚，一般為10 m左右，土質(zhì)軟，強度低，分布較穩(wěn)定，橋體底板持力層位于此層。本地區(qū)場地水位較高，靜止水位埋深0.4～2.2 m，表層地下水屬潛水類型。本場地環(huán)境類別為Ⅱ類，橋址處化學侵蝕環(huán)境作用等級為H2級，碳化環(huán)境作用等級T2，氯鹽環(huán)境作用等級為L3，鹽類結晶破壞環(huán)境作用等級為Y2。本場地土為軟弱土，場地類別為Ⅳ類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.15g，為抗震不利地段 。

2北海路地道橋頂進方案設計研究

2.1　頂橋結構設計

根據(jù)北海路南延線道路規(guī)劃斷面形式，北海路地道橋斷面凈跨度為11.5 m-11.5 m雙孔框架地道橋，橋體中墻、邊墻厚度均為1 m，橋體斷面總寬度為26 m。進港二線站場咽喉段軌面北側低，南側高，竣工后道路使用凈高為4.5 m，經(jīng)計算北側箱體設計凈高為6 m，結構總高度為8.1 m；南側箱體設計凈高為6.5 m，結構總高度為8.6 m。

2.2　地道橋頂進方案設計研究

頂橋設計目標為橋體在不中斷鐵路行車的條件下，采用頂進法施工，實現(xiàn)北海路與進港鐵路二線的公鐵立交。

北海路地道橋橋址位于塘沽車站天津進港二線新港編組場咽喉區(qū)，鐵路呈東西走向。該橋位處既有鐵路為10股道，道岔7處。道路中線處最北側線路17號股道到最南側的機1線間的站場路基斷面寬度為79.3 m。鐵路最南側線路機1線南側7.7 m處有一條規(guī)劃鐵路線，故總的路基斷面寬度為87 m。考慮路基斷面寬度以及鐵路線路的平面位置、橋體兩側與市政箱體的結合點位置等，確定頂橋總長度為117.788 m。由于路基斷面較寬，橋體較長，需分節(jié)頂進。

鐵路現(xiàn)狀路基斷面北低南高，南北兩側橋體結構總高度亦北低南高。由北向南單側分節(jié)頂進，北側線路軌底至南側高箱頂面最小距離不滿足頂橋線路加固施工工藝要求。由南向北單側分節(jié)頂進，北側低箱下穿南側鐵路時會造成線路加固系統(tǒng)不穩(wěn)，影響行車安全。另外，單側頂進頂橋的頂程過長，不利于頂進過程中頂進質(zhì)量控制。

南北兩側對頂?shù)脑O計方案：橋體以2號股道與聯(lián)絡線線間中心處為界，采用南北兩側對頂法施工。首先，2號股道與聯(lián)絡線線間距為20.57 m，線間距較大，場地條件有利于對頂?shù)哪媳眱蓚葮蝮w在線間接頭。其次，線路加固條件較好，對行車安全影響較小。再次，橋體南北兩側場地均有開挖預制箱體工作坑條件，北側工作基坑出土車道可利用新港四號路，南側工作基坑出土車道可利用港濱路，有利于施工組織。南北對頂施工可以減小頂程，縮短工期。綜上，推薦南北兩側分節(jié)對頂方案。

北側路基斷面寬度約30 m，考慮線路的平面位置走向及橋體前懸壁、側刃角寬度，確定北側橋體長度為39.356 m，南側路基斷面寬度為46.5 m，并考慮南側有一股規(guī)劃線路，確定南側橋體長度為78.4 m。機1線與禁留線間距較大，場地條件較好，將南側橋體在此處分為兩節(jié)利用中繼間頂進。

經(jīng)以上分析，北海路地道橋的頂進設計方案為整座橋體共分三段頂進，其中：北側頂進框架橋由北向南頂進下穿既有17號股道、15號股道、11號股道、3號股道、進港鐵路二線正線、2號股道6條股道及岔線，長39.356 m；南側頂進框架橋分兩段設中繼間由南向北頂進，其中南側頂進段一為前段頂進橋，頂進下穿既有聯(lián)絡線、駝峰線、禁留線3條股道及岔線，橋長36.371 m；南側頂進段二為后段頂進橋，頂進下穿機1線1條股道(含預留未實施的鐵路規(guī)劃線)，橋長42 m。3座橋之間設置兩道變形縫，變形縫寬30 mm。北側頂進框架橋、南側頂進段一、南側頂進段二總長度(含變形縫)117.788 m。

2.3　線路加固方案設計

線路加固采用3-5-3扣軌及縱橫工字鋼梁加固法進行加固。橫梁采用工40b工字鋼，縱梁沿線路方向在線路兩側采用1～3根工45b縱梁與各橫梁扣接。橋區(qū)抽換加固段枕木，加固段全換成長木枕，木枕間距0.9 m，道岔段間距0.6 m，扣軌及縱梁的安拆施工應在天窗時間內(nèi)進行，橫梁的安拆施工應限速慢行，限速45 km/h。3-5-3扣軌在道岔轉(zhuǎn)轍機處斷開(見圖1)。

圖1　道岔線路加固示意

2.4　工作坑支護方案設計

本橋區(qū)地層中全新統(tǒng)中組海相沉積層第二亞層為淤泥質(zhì)黏土，土質(zhì)軟，強度低，總體厚度較大，分布較穩(wěn)定。地層水位較高，現(xiàn)場探明場地地表1.5 m左右見水。

頂進橋工作坑分別設置在站場南北兩側，基坑深度約為9.6 m，工作坑前側采用放坡開挖，其余三側采用雙排鉆孔灌注樁懸臂支護開挖施工。降水方案采用基坑內(nèi)管井降水。

排樁采用φ1 250@1 500灌注樁，排距2.5 m，樁間距1.5 m，樁頂設置冠梁，并在兩排樁頂隔樁設置連梁。由于橋體底板基底持力層在淤泥質(zhì)黏土層，坑底設高壓旋噴樁封底，以提高地基土承載力?？油庵顾捎秒p排φ600高壓旋噴樁止水帷幕，咬合200 mm，樁長17.5 m，止水帷幕設置在前后排樁之間。

2.5　下穿駝峰線方案設計

北海路地道橋橋址處站場南側有一條駝峰線，橋體下穿處位于駝峰線的下坡處，有機械減速頂裝置，駝峰線軌底高程距結構頂板1.423 m。由于橋位處駝峰線軌底距結構頂板距離較大，加之橋位處有減速頂裝置，橋體頂進時駝峰線線路加固困難，故考慮頂進時，駝峰線封閉停用。

頂橋施工步驟設計如圖2所示。

3結論

根據(jù)本橋所處站場咽喉區(qū)的特殊情況，采用南北兩側對頂方案，并對駝峰線進行臨時封閉，對線路路基注漿加固，基坑支護結構采用雙排樁懸臂結構，采用高壓旋噴樁進行止水。方案優(yōu)點：(1)節(jié)省工期；(2)縮短南北兩側橋體頂程，橋體頂力適中；(3)頂進時施工誤差更容易控制；(4)市政段箱體接鐵路段箱體采用現(xiàn)澆法施工，可以利用已有的南北兩側工作坑。

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中圖分類號:U442. 5

文獻標識碼:B

文章編號：1672-7479(2015)03-0127-03

作者簡介：王聰(1982—)，女，2007年畢業(yè)于西南交通大學橋梁與隧道專業(yè)，工學碩士，工程師。

收稿日期：2015-04-07