寧啟鐵路復(fù)線電化工程斜交斜做框架涵頂進(jìn)接長快速施工技術(shù)

曹建新，湯勁松

(1．上海鐵路局寧啟復(fù)線電化工程建設(shè)指揮部，江蘇 揚州 225012;2．石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

寧啟鐵路復(fù)線電化工程斜交斜做框架涵頂進(jìn)接長快速施工技術(shù)

曹建新1，湯勁松2

(1．上海鐵路局寧啟復(fù)線電化工程建設(shè)指揮部，江蘇 揚州 225012;2．石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

既有鐵路復(fù)線工程并行地段小間距的框架涵接長施工，通常采用線路加固條件下的原位現(xiàn)澆施工法。該方法周期長，工序多，對既有線干擾大，具有較大的安全風(fēng)險。本文結(jié)合寧啟鐵路復(fù)線電化工程斜交斜做框架涵接長施工的實際情況，提出了慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的快速施工方法，即先在既有線路基坡腳以外預(yù)制框架涵，在用便梁加固線路、確保行車安全的條件下，線路限速的慢行期間，拆除梯形節(jié)，頂進(jìn)預(yù)制框架涵。對該方法的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

框架涵 頂進(jìn)接長 斜交斜做 復(fù)線工程

寧啟鐵路復(fù)線電化工程全線共有188座斜交斜做框架涵需要接長，孔徑為1.5～6.0 m，斜交角度為0～45°，線間距為4.4～15.0 m。當(dāng)設(shè)計要求拆除既有涵洞的梯形節(jié)時，若并行地段小間距的框架涵接長施工采用傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆方式，需要對路基和線路采取必要的防護(hù)和加固措施，營業(yè)線施工需要較長的慢行時間，對既有線的運營干擾大，安全風(fēng)險高。同時，由于鐵路運輸部門給予營業(yè)線施工的慢行和封鎖時間有限，在規(guī)定的工期內(nèi)，完成如此眾多框架涵的接長施工，施工組織和施工難度也面臨嚴(yán)峻考驗。

本文以寧啟鐵路復(fù)線電化工程斜交斜做框架涵接長施工為例，通過方案比選，提出了慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的快速施工方法，并介紹了該方法的施工工藝流程。

1 工程概況

寧啟鐵路復(fù)線電化工程里程K230+852處1跨4.0 m斜交斜做框架涵，斜交角度為45°，接長長度為(3.7+5.0+3.0)m，凈高4.7 m，總高5.35 m，混凝土總方量83.2 m3，質(zhì)量208 t，框架涵接長平面布置如圖1所示。既有梯形節(jié)長邊5.5 m，短邊1.5 m，平均長度為3.5 m，已伸入軌道底0.2 m，且體積龐大。

圖1 里程K230+852處框架涵接長平面布置示意

2 施工方案比選

傳統(tǒng)的框架涵接長施工大多采用線路加固條件下的原位現(xiàn)澆施工方法。施工項目包括:便梁支墩人工挖孔樁施工，穿鋼枕，架便梁，拆除梯形節(jié)和八字端翼墻，地基處理，基坑降水與開挖，基礎(chǔ)澆筑施工，現(xiàn)澆接長框架涵施工(底板和部分邊墻鋼筋綁扎和澆筑，邊墻和頂板鋼筋綁扎和澆筑)，框架涵混凝土養(yǎng)護(hù)，防水層和保護(hù)層施工，箱側(cè)回填級配碎石，拆除便梁，拔出鋼板樁，補(bǔ)充道砟并恢復(fù)線路等。整個施工過程均涉及營業(yè)線施工的慢行作業(yè)。

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆接長框架涵的施工環(huán)節(jié)如用便梁加固線路、拆除梯形節(jié)和八字端翼墻、箱側(cè)回填級配碎石、拆除便梁、拔出鋼板樁、補(bǔ)充道砟并恢復(fù)線路等施工項目必須在既有線上進(jìn)行，而框架涵的預(yù)制和養(yǎng)護(hù)可以在既有線路基坡腳以外完成，并借用下穿既有線的框架涵頂進(jìn)施工方法，即可實現(xiàn)框架涵接長的快速施工。經(jīng)過方案比選，提出了先在既有線路基坡腳以外預(yù)制接長框架涵，在用便梁加固線路的慢行點內(nèi)拆除梯形節(jié)、頂進(jìn)框架涵的慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的快速施工方法。

該方法與傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆接長框架涵相比，具有以下優(yōu)點:①由于框架涵的主體在既有線路基坡腳以外預(yù)制完成，可大大減少營業(yè)線作業(yè)時間，有效降低既有線施工風(fēng)險，減小施工對既有線的運營干擾。②傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆接長框架涵方法在行車條件下施工，框架涵的頂板和側(cè)墻外側(cè)作業(yè)空間小，不便綁扎鋼筋和架立模板，極易出現(xiàn)變形、跑模等問題;而采用該快速施工方法，由于接長框架涵是在既有線路基坡腳以外預(yù)制完成，作業(yè)空間大，框架涵主體和防水層及保護(hù)層的施工質(zhì)量易于控制，且效率較高。

3 施工工藝流程

慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的施工過程包括:施工準(zhǔn)備、框架涵預(yù)制、路基防護(hù)和線路加固、梯形節(jié)拆除和框架涵頂進(jìn)、線路恢復(fù)和逐步提速、以及附屬設(shè)施施工等。其總體施工流程如圖2所示。其中，自線路加固的便梁支墩人工挖孔樁施工開始，到線路恢復(fù)并逐步提速至常速運行結(jié)束，為慢行施工時段。在慢行施工階段，利用行車間隙，完成梯形節(jié)的拆除和框架涵的頂進(jìn)等施工作業(yè)。因此，根據(jù)慢行和非慢行作業(yè)內(nèi)容，將上述各施工項目劃分為三個施工階段，依次為慢行點前施工階段、慢行點內(nèi)施工階段和慢行點后施工階段。其中，慢行點內(nèi)的施工是決定本項目能否成功實施的主要因素，具體安排如下:

圖2 用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵總體施工流程

1)便梁支墩挖孔樁施工。在線路限速45 km/h的慢行條件下，進(jìn)行便梁支墩人工挖孔樁施工。

2)穿鋼枕。利用夜間天窗時間封鎖線路180 min穿鋼枕。

3)架設(shè)便梁。利用夜間天窗時間封鎖線路 180 min架設(shè)便梁。

4)拆除梯形節(jié)和八字墻。①移出梯形節(jié)蓋板:鑿除影響蓋板外移的臺帽、耳墻和直口，直口下鑿出鎬窩，塞入頂鎬頂起蓋板;在框架涵內(nèi)部加2道圓木支撐;蓋板上打2個眼，穿入鋼絲繩;采用50 t吊車移出蓋板。②清理墻背部分填土，拆除頂進(jìn)前方、八字墻和梯形節(jié)內(nèi)混凝土路面及土方。③打眼:在八字墻翼墻、基礎(chǔ)以及梯形節(jié)邊墻和底板上打眼，眼距0.5 m，梅花狀布置。④裝膨脹劑:膨脹劑拌合成砂漿狀，放入眼內(nèi)，用鋼筋搗實，木楔塞緊;從上至下0.5 h一個時間差，12 h后逐步起反應(yīng)，達(dá)到逐步破碎、松動混凝土目的。⑤拆除梯形節(jié):待膨脹劑起作用后，在框架涵的外側(cè)，用油錘配合風(fēng)鎬從上向下、自外而內(nèi)拆除八字端翼墻和梯形節(jié);采用氣割切除混凝土中的鋼筋。⑥出砟:一臺小型挖掘機(jī)安排在既有箱涵內(nèi)，邊拆除邊從既有箱涵內(nèi)出砟;一臺大挖掘機(jī)放至外側(cè)，施工過程中與破碎錘互換出砟。⑦清理基底，底板鋪上一層中粗砂找平。

5)頂進(jìn)框架涵、箱側(cè)回填。①頂進(jìn)框架涵就位:采用4臺頂鎬，由2個液壓控制臺控制，接力頂進(jìn)，頂進(jìn)就位后的對接效果如圖3所示。②防水處理方式:采用遇水膨脹膠條粘貼在新舊框架涵端墻上，墻中間與內(nèi)側(cè)各一道，每邊兩層，隨頂進(jìn)擠壓密實;為達(dá)到防水的目的，頂進(jìn)就位后，立即在頂部接縫處施作一布兩涂防水層和C40速凝混凝土保護(hù)層。③箱體就位后，箱側(cè)回填砂夾碎石。

圖3 框架涵頂進(jìn)就位后的內(nèi)部對接效果

6)拆除便梁。利用當(dāng)天夜間天窗點封鎖線路，卸縱梁、抽出鋼枕，補(bǔ)充道砟和養(yǎng)護(hù)線路。

7)拔出鋼板樁。利用第二天夜間天窗點封鎖線路，拔出鋼板樁，封堵樁孔，并補(bǔ)充道砟、養(yǎng)護(hù)線路。

8)逐步提速至常速運行。補(bǔ)充道砟，采用小型液壓搗固機(jī)群養(yǎng)護(hù)線路，利用3 d時間逐步提速(45，60，80 km/h)后，恢復(fù)至常速。

根據(jù)該項目的工程量、施工機(jī)具設(shè)備和人員配置情況，計算每道工序所需作業(yè)時間，制定慢行點內(nèi)施工作業(yè)工藝流程，如圖4所示。可知，用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的施工方法，在既有線施工需要慢行16 d，比傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆接長施工方法慢行時間減少了約36 d。

圖4 慢行點內(nèi)施工作業(yè)工藝流程

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的施工方法與傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆接長施工方法相比，需要增加框架涵的頂進(jìn)費用，且預(yù)制框架涵需要增加地基處理和工作坑開挖工程量，直接投資費用有所增加;但考慮到該方法需要的慢行時間較少，大大減少了施工對既有線正常運營的干擾，能夠產(chǎn)生可觀的運營效益，間接經(jīng)濟(jì)效益巨大。因此綜合來看，該方法的經(jīng)濟(jì)效益良好。

以寧啟鐵路復(fù)線電化工程里程K230+852處框架涵為例，框架涵頂進(jìn)施工需要制作后背梁和滑床板，租賃頂進(jìn)施工的千斤頂、高壓油泵、頂鐵和頂柱等機(jī)具設(shè)備，以及增加頂進(jìn)施工的人工費，還要增加預(yù)制框架涵的工作坑降水和開挖等費用，根據(jù)有關(guān)定額和稅費取值標(biāo)準(zhǔn)，直接投資費用增加6.7萬元。另一方面，該快速施工方法減少慢行時間約36 d，根據(jù)寧啟鐵路運營效益和慢行施工措施分析，可減少慢行施工的經(jīng)濟(jì)損失約18萬元?？傮w計算，節(jié)約費用為11.3萬元。

4.2 社會效益

該方法與傳統(tǒng)的原位現(xiàn)澆接長施工方法相比，大大減少了營業(yè)線施工時間，有效降低了既有線安全運營的風(fēng)險，減少了施工對既有線正常運營的干擾，保證了列車通過能力和客運列車的正點率。在既有鐵路增建二線工期確定、既有線封鎖和慢行施工時間有限的情況下，能夠在有限的時間內(nèi)實現(xiàn)工期目標(biāo)，產(chǎn)生了顯著的社會效益。

5 結(jié)語

既有鐵路復(fù)線工程框架涵的接長施工采用慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的快速施工方法，可大大減少營業(yè)線作業(yè)時間，減小施工對既有線的運營干擾，有效降低既有線的施工風(fēng)險。

寧啟鐵路復(fù)線工程采用慢行點內(nèi)用便梁加固線路頂進(jìn)接長框架涵的快速施工方法，取得了較好的施工效果，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益?？稍诮窈蟮募扔需F路復(fù)線工程框架涵的接長施工中推廣應(yīng)用。

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(責(zé)任審編 周彥彥)

U449．5

:ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2015．08．07

2014-10-28;

:2015-01-08

上海鐵路局科研計劃項目(2011088)

曹建新(1965— )，男，江蘇南通人，高級工程師。

1003-1995(2015)08-0024-03