鐵路線路下頂進(jìn)框架橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

席飛鵬

【摘 要】本文主要針對(duì)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)原則、工程所使用的結(jié)構(gòu)步驟以及工程實(shí)例進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】頂進(jìn)式；下穿鐵路框架橋；設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

引言

許多鐵路線盡管現(xiàn)已開(kāi)始營(yíng)運(yùn)，可是許多地方因發(fā)展原因必需修建新的橋涵。為了使得鐵路線路的運(yùn)營(yíng)不遭到施工的影響，當(dāng)下所運(yùn)用的方法中最多見(jiàn)的就是限速行車(chē)直接頂進(jìn)的方法，即我們平常中所說(shuō)的頂入法。該種方法在施工中具有其獨(dú)有的特色，主要是確保了鐵路的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)在路基一側(cè)的預(yù)制箱型結(jié)構(gòu)或許預(yù)制圓管，經(jīng)過(guò)油壓千斤頂憑借事先準(zhǔn)備好的支持，直接頂入路基中，完成鐵路橋涵建造。該種方法即頂入法，是當(dāng)時(shí)鐵路施工建造中最常用的方法，被應(yīng)用在許多國(guó)內(nèi)大型立交橋的建造中，并取得了相應(yīng)的效果，得到了業(yè)界的共同肯定。

一、設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)原則

1、在進(jìn)行施工前要將框架橋所觸及的規(guī)模進(jìn)行整理，并對(duì)施工規(guī)模內(nèi)的環(huán)境予以了解，包含地面設(shè)備以及地下設(shè)備，例如施工區(qū)域管線的品種以及位置標(biāo)準(zhǔn)，并查詢(xún)清楚管線的所屬單位，并對(duì)管線的暫時(shí)處置協(xié)議以及處理計(jì)劃予以清晰。

2、為了便利施工后的翼墻的建造以及行車(chē)安全，應(yīng)當(dāng)對(duì)框架橋的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)心考量，分別對(duì)地質(zhì)構(gòu)造以及橋高和過(guò)橋管線等內(nèi)容進(jìn)行斷定，此外，人行道以及刃角和圍墻也是需要進(jìn)行思考的因素。

3、該種方法建立的橋梁，應(yīng)當(dāng)確保其前段的安穩(wěn)性和安全性，設(shè)置相應(yīng)的鋼筋混凝土刃角的方法可以得以實(shí)現(xiàn)。以挖土過(guò)程中邊坡的安穩(wěn)作為基礎(chǔ)，斷定伸臂的長(zhǎng)度，以確保構(gòu)造可以承受施工以及行車(chē)所發(fā)生的荷載。

4、該種方法建立的立交橋在施工后應(yīng)當(dāng)在其構(gòu)造后部進(jìn)行尾墻的設(shè)置，然后使得其構(gòu)造可以堅(jiān)持平衡安穩(wěn)，標(biāo)語(yǔ)翼墻施工。而施工中以及施工后所遭到的荷載嘴和便是伸臂程度斷定的基礎(chǔ)。別的，框架橋變強(qiáng)所受到的附加彎矩也是影響伸臂強(qiáng)度的基礎(chǔ)。

5、當(dāng)已經(jīng)存在一個(gè)框架橋，頂進(jìn)操作是同類(lèi)立交橋，那么就需要在兩橋之間預(yù)留充分的空間用以預(yù)防出現(xiàn)頂進(jìn)偏差，在此基礎(chǔ)上盡量的另兩座橋的邊墻距離縮短到1米左右。另外，框架橋的同線路軌道之間的高差需要根據(jù)加固材料以及道路等級(jí)等因素進(jìn)行確定，一般約0.85m。

二、工程實(shí)例

1、工程概況

本工程位于大理州祥云縣彩云南現(xiàn)山地新城開(kāi)發(fā)項(xiàng)目處，框架橋下穿廣大鐵路，與鐵路相交角度為90度，相交處鐵路中心里程為K164+780。廣大鐵路為單線非電氣化鐵路，預(yù)留電氣化條件，P50鋼軌，有縫鐵路，Ⅱ型軌枕，碎石道碴，線路縱坡-3‰，設(shè)計(jì)范圍內(nèi)為直線段、高路堤，東側(cè)路肩有兩條鐵路通信電纜；橋址處北側(cè)有既有1-4m排水涵，鐵路里程為K164+812。鐵路東側(cè)有兩條通信電纜在施工前探明走向，并做好防護(hù)措施。橋下規(guī)劃道路連接祥賓公路與云南現(xiàn)山地新城，道路等級(jí)城市道路三級(jí)，道路寬18m，為2m非機(jī)動(dòng)車(chē)道+7m機(jī)動(dòng)車(chē)道+7m機(jī)動(dòng)車(chē)道+2m非機(jī)動(dòng)車(chē)道。線路縱坡為2.5%，框架橋中心處路面標(biāo)高為2019.55m。新建框架橋孔徑為2-11m，兩孔分開(kāi)修建，橋內(nèi)凈高6.5m，總高8.4m，軌頂至框架底的高度為9.75m?？蚣艽怪庇诰€路方向主體長(zhǎng)度10m?？蚣軜蚍挚最A(yù)制，待線路加固完成后分孔頂進(jìn)施工。

2、線路加固施工方案

（1）本工程采用D24m便梁分次架空線路，進(jìn)行分孔頂進(jìn)的方案，先施工大理端框架橋頂進(jìn)，再施工廣通端框架橋頂。

（2）大理端框架橋頂進(jìn)施工。采用D24m便梁架空線路。便梁支撐樁大理端采用2根板樁，尺寸1.7*2.2m，樁長(zhǎng)17m。廣通端采用2根φ1.5m支撐樁，樁長(zhǎng)13m。大理端設(shè)一副9m長(zhǎng)副跨（1#副跨），副跨采用縱橫抬梁形式。采用P43鋼軌1-2扣做橫梁（在上），縱梁采用3I56b工字鋼（在下），縱梁一端支墊在板樁上，另一端采用砼支墩支墊。副跨中心采用1-2吊軌梁與1-2吊軌橫抬梁連接。廣通端設(shè)一副12.5m長(zhǎng)的副跨（2#副跨），副跨采用P43軌按3-5-5-3形式加固線路。線路加固完成后進(jìn)行框架橋頂進(jìn)施工。

（3）廣通端線路加固。當(dāng)大理端框架橋頂進(jìn)到位后，將大理端D24m便梁移至廣通端進(jìn)行架空線路，便梁一端架設(shè)在頂進(jìn)到位的框架橋頂，另一端架設(shè)在2根φ1.5m支撐樁上，樁長(zhǎng)13m。廣通端設(shè)置一副12.5m長(zhǎng)副跨（3#副跨），副跨采用P43軌按3-5-5-3形式加固線路。線路加固完成后進(jìn)行框架橋頂進(jìn)施工，在頂進(jìn)工程中需要拆除原大理端2根φ1.5m支撐樁。

（4）涉及軌道部分的主要工程內(nèi)容及施工順序?yàn)椋壕€路吊軌加固→開(kāi)挖、灌筑支撐樁及注漿加固路基→拆除吊軌梁→大理端架設(shè)D24m便梁并安裝副跨→大理端框架橋頂進(jìn)→大理端路基回填、注漿并施工八字墻→拆除副跨、轉(zhuǎn)移大理端D24m便梁移至廣通端安裝→安裝吊軌梁→廣通端框架橋頂進(jìn)→廣通端路基回填、注漿并施工八字墻→拆除副跨→拆除D24m便梁→恢復(fù)線路。

3.主要施工方法及工藝

3-1抽換木枕及安、拆吊軌

支點(diǎn)樁孔位置前后12.5m范圍的鋼筋混凝土枕全部抽換成木枕，并采用P43軌進(jìn)行3-5-5-3吊軌臨時(shí)線路加固防護(hù)處理。按“隔六抽一”的原則，在軌枕間掏槽后人工進(jìn)行抽換，同時(shí)把U型螺栓布置到位。穿入木枕后及時(shí)對(duì)道床進(jìn)行搗固，做到每穿一根搗固一處。枕木穿設(shè)完成后進(jìn)行3-5-5-3吊軌作業(yè)，扣板必須上緊，扣件不許侵限，并在端部做好木梭頭，木梭頭與木枕釘牢?？圮壪到y(tǒng)的拆除按依次松掉U型螺栓、拆除扣板、拆除扣軌梁、拆除U型螺栓、抽換軌枕、回碴搗固道床的順序進(jìn)行。

3-2鋼管注漿加固路基

注漿孔的布置根據(jù)漿液有效范圍，且相互重疊，使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個(gè)整體的原則決定的。鋼管沿線路縱向2m間距呈扇型布置于需加固的路基范圍內(nèi)，將注漿管分節(jié)打入路基，鋼管在鐵道兩側(cè)從地面開(kāi)始向下成一定傾角間隔布置，下叉角為15°。

3-3挖孔樁

（1）挖孔樁施工

鎖口施工前在孔位開(kāi)挖范圍外靠近線路側(cè)及鐵路行車(chē)限界外插打ф50mm鋼管樁，間距30cm，在枕木頭處設(shè)置鋼板圍擋，高度不得超出軌底，鋼板厚度δ≥3mm，道碴圍擋設(shè)置長(zhǎng)度為3m，防止開(kāi)挖引起道砟的滑塌。

施工期間，正線列車(chē)按限速為45km/h行駛，慢行點(diǎn)內(nèi)按規(guī)定設(shè)置各種作業(yè)牌、安排駐站聯(lián)絡(luò)員及現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員。

板樁施工前對(duì)板樁開(kāi)挖邊線外1m處每隔4m在線路兩側(cè)搭設(shè)枕木支墊支撐3-5-5-3扣軌系統(tǒng)，受施工條件限制，開(kāi)挖板樁時(shí)，需要將作業(yè)平臺(tái)降低1.5m左右，以便施工，出土采用橫穿線路掏槽出土，兩側(cè)墻壁采用擋板支撐。

（2）鋼梁限位設(shè)施預(yù)埋

在混凝土灌注到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，精確埋設(shè)限位預(yù)埋件。在支座的外側(cè)及端部各預(yù)埋一根L100*8的角鋼作為限位器，埋深30cm，露出混凝土面20cm，預(yù)埋角鋼離開(kāi)梁邊緣10cm，梁就位后用雜木板塞緊。

3-4、D24便梁架設(shè)

線路加固分2次進(jìn)行，第一次先安裝大理端D24便梁，待大理端框架橋頂進(jìn)到位后，再將大理端便梁倒用至廣通端。便梁選擇甲式最高位便梁。

①大理端D24便梁組裝架設(shè)方法：

在D24便梁架設(shè)前需要先申請(qǐng)線路封鎖要點(diǎn)，對(duì)支點(diǎn)進(jìn)行打磨平整、復(fù)核標(biāo)高，用雜木板調(diào)整至便梁支座底設(shè)計(jì)標(biāo)高。橫梁采用汽車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊裝抽換。將橫梁兩端頭及以外的道碴清除，在道床邊坡掏出縱梁槽，掏槽尺寸滿足縱梁安放并留有一定余量，便于落位與調(diào)整，道床邊坡用袋裝道碴堆碼牢固，保證軌枕頭道碴飽滿。把縱梁從祥云車(chē)站運(yùn)至橋位利用軌道吊吊裝就位。并安裝連接板及牛腿，此時(shí)鋼軌扣件可以臨時(shí)松開(kāi)。待縱梁與橫梁連接完畢后再固定鋼軌扣件。橫梁全部與縱梁聯(lián)接后，掏空橫梁間及底部的道碴和土方，安裝斜拉桿及其他配件。線路加固完成后，鐵路列車(chē)以≤45Km/h的速度慢行通過(guò)。

②廣通端D24便梁組裝架設(shè)方法：

待大理端框架橋頂進(jìn)到位，及時(shí)回填路基并施工大理端八字墻。按照路局相關(guān)規(guī)定向鐵路部門(mén)申請(qǐng)封鎖施工點(diǎn)。得到調(diào)度封鎖命令后，防護(hù)員立即插移動(dòng)停車(chē)信號(hào)牌，開(kāi)始封鎖作業(yè)。人工拆除D24便梁聯(lián)結(jié)件，采用軌道吊吊出兩片縱梁。大理端抽換橫梁運(yùn)至廣通端安裝。廣通端D24便梁安裝方法同大理端D24便梁安裝方法，縱梁一側(cè)安裝在支撐樁上，另一端安裝在頂進(jìn)到位的大理端框架橋上，不再贅敘。

③便梁拆除：按先縱梁、后橫梁的順序拆除。拆完便梁后要對(duì)線路進(jìn)行機(jī)械搗固。

3-5、副跨布置

（1）副跨架設(shè)

在路肩外側(cè)搭設(shè)工作平臺(tái)以便穿放工字鋼。副跨架設(shè)前需要封鎖要點(diǎn)。

1#附跨架設(shè)：采用縱橫梁抬形式（縱梁在下，橫梁在上）。縱梁采用3I56b工字鋼安裝在線路兩側(cè)，一端支墊在板樁上，另一端采用砼支墩支墊，橫梁采用P43鋼軌1-2扣從軌枕間穿入，與基本軌基礎(chǔ)面墊1cm厚橡膠墊絕緣?？v橫梁采用φ22U型螺栓連接為整體，并在線路中心設(shè)置1-2扣進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。橫梁與縱梁間隙應(yīng)以雜木板墊實(shí)?？v橫梁聯(lián)接完畢后對(duì)道床進(jìn)行回填道碴至滿槽，并且每隔1m用方木通過(guò)工字鋼縱梁對(duì)軌腰處進(jìn)行支頂，以加強(qiáng)線路的穩(wěn)定。

2#附跨：采用P43鋼軌按3-5-5-3形式進(jìn)行扣軌當(dāng)做副跨。施工方法見(jiàn)吊軌安裝。

3#附跨：采用P43鋼軌按3-5-5-3形式進(jìn)行扣軌當(dāng)做副跨。施工方法見(jiàn)吊軌安裝。

附跨縱橫梁鋪設(shè)后，全面檢查各部分連接是否牢固，線路的軌距水平方向是否符合規(guī)范誤差，全面檢查合格后方可進(jìn)行下道工序作業(yè)。

3-6、線路移位控制

在挖孔樁混凝土灌注到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置時(shí)，精確埋設(shè)限位預(yù)埋件。在支座的外側(cè)及端部各預(yù)埋一根短軌作為限位器，埋深50cm，露出混凝土面30cm，梁就位后用雜木板塞緊。

3-7、工作坑施工方法

基坑開(kāi)挖前，做好地面排水系統(tǒng)，防止地表水流流入坑內(nèi)，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在工作坑內(nèi)設(shè)置排水溝及集水井，利用潛水泵排水，以保證在無(wú)水的條件下進(jìn)行坑內(nèi)作業(yè)。

3-8、底板及后背墻施工方法

基坑開(kāi)挖到位后上鋪20cm厚的碎石墊層。采用C25鋼筋混凝土滑板，滑板頂面設(shè)置20cm×20cm的φ10鋼筋網(wǎng)，鋼筋凈保護(hù)層為5cm?；屙乓休^高平整度，滑板抹2cm厚砂漿時(shí)，用抄平、水平尺控制，誤差要求在3mm以?xún)?nèi)，滑板的潤(rùn)滑層由潤(rùn)滑劑和塑料薄膜組成。待滑板砼干燥后再鋪設(shè)潤(rùn)滑劑，厚度3mm。潤(rùn)滑劑為將石蠟加熱到150℃左右，再摻入25%機(jī)油，攪拌均勻后鋪設(shè)，待石蠟冷卻后，鋪設(shè)滑石粉一道厚1mm，再在其上鋪一層塑料薄膜。滑板以下0.5m每隔2m設(shè)置橫向錨梁，防止框架橋頂進(jìn)過(guò)程中帶動(dòng)滑板移動(dòng)。為了控制框架在頂入土中之前的準(zhǔn)確方向，在頂進(jìn)前進(jìn)方向沿滑板兩邊每間距2m按設(shè)置導(dǎo)向墩。

后背墻采用M7.5漿砌片石。利用工作坑開(kāi)挖土方及外借土作后背墻填土夯實(shí)，漿砌片石后背墻前設(shè)C25鋼筋混凝土分配梁。

3-9、框架橋預(yù)制

框架涵采用分孔，前端設(shè)置1m長(zhǎng)5%的船頭坡，在每節(jié)框架的尾部預(yù)埋鋼板，以便焊接油頂托盤(pán)。先預(yù)制大理端框架橋，再預(yù)制廣通端框架橋。在框架預(yù)制的同時(shí)預(yù)留注漿加固孔洞，待框架頂進(jìn)到位后再進(jìn)行路基加固。

兩孔框架相鄰的邊墻必須確保平整順直，為確保頂進(jìn)時(shí)兩孔間脫離順利，施工第二孔時(shí)兩邊墻間采用高壓泡沫板進(jìn)行隔離，間距按10cm控制，并且第二孔緊靠第一孔的邊墻無(wú)法架立外模也無(wú)法采用對(duì)拉螺栓進(jìn)行邊墻模板加固，必須加強(qiáng)內(nèi)支撐來(lái)加固邊墻模板，并且放緩混凝土的灌注速度。

結(jié)束語(yǔ)

下穿框架橋作為當(dāng)下使用最多的橋梁施工建設(shè)技術(shù)之一，對(duì)我國(guó)的交通建設(shè)影響甚為深遠(yuǎn)，而對(duì)于該類(lèi)橋梁的建設(shè)，其質(zhì)量的主要影響因素便在于其設(shè)計(jì)之上。通過(guò)上述的分析論述，可以看出在進(jìn)行該類(lèi)橋梁的設(shè)計(jì)中必須保證以下幾方面內(nèi)容，首先需要綜合考慮橋梁的混色機(jī)，對(duì)施工中所涉及的各種因素進(jìn)行全面的分析，避免對(duì)行車(chē)以及行人活動(dòng)的影響；其次，還需要注意，在設(shè)計(jì)中同現(xiàn)澆框架中鋼筋的使用相比，該種橋所使用的鋼筋量要更大，從而避免病害的發(fā)生。

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