連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工技術

申 佩（中鐵二十五局集團第三工程有限公司，湖南長沙410000）

連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工技術

申 佩（中鐵二十五局集團第三工程有限公司，湖南長沙410000）

時代在進步，城市的發(fā)展日新月異，城市道路的規(guī)劃拓展經常會與老舊鐵路形成交叉，遇到公路下穿既有鐵路的情況一般采用框架涵施工。選擇合理的框架涵施工方案能夠降低對既有線的行車干擾，保證既有鐵路行車安全，同時還可以加快施工進度，保證施工工期和降低施工成本。常德市尚德路下穿石長鐵路工程通過多部門綜合相關因素綜合分析，最終確定采用了連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工方案；并詳細敘述了方案從線路防護到架空加固、頂進作業(yè)、行車防護、拆除架空等施工步驟。

框架涵；線路防護；D型便梁；線路架空；支墩轉換；頂進

1 工程概況

常德市尚德路下穿石長鐵路工程位于尚德路與石長鐵路交匯處。

尚德路與石長鐵路交叉點處里程為公路K5+262.9=石長線K102+294，交角為79.58°。采用8m+12m+12m+8m四孔頂進框架貫穿鐵路東西側道路。

新建頂進框架為四孔獨立框架，框架與框架間留10cm施工空隙，框架橋內機動車道行車凈高不小于5m，非機動車道與人行道凈高不小于3.5m，框架頂板至軌底覆土厚度不小于1.2m。鐵路荷載為中-活載，道路荷載為公路-1級，設計車速為60km/h，人群荷載為5.0kN/m2。頂進框架橋出入口兩側設混凝土擋墻連接。

2 施工方案比選

參考其他類似工程的施工方法，主要包括封鎖拆除線路明挖施工、架空線路現(xiàn)澆施工、架空線路頂進施工等，其中架空線路頂進施工又有多種施工方法。結合該框架涵跨徑大、孔數(shù)多、工程量大、施工周期長、石長鐵路運輸較繁忙及涵洞兩端地形條件等因素綜合分析各方案可行性，經過比選最終確定最優(yōu)施工方案。

2.1 封鎖拆除鐵路明挖施工

該方案是將擬建涵洞位置鐵路股道全部或者部分封鎖，將鋼軌、軌枕拆除移走，然后用大型機械設備進場將涵洞基坑挖好再進行涵洞澆筑施工，混凝土達到齡期后回填基坑、過渡段，恢復線路，適用于火車站股道比較多或者鐵路已經廢棄的地段進行涵洞施工。

該方案優(yōu)點是操作簡單、施工費用小。但該涵洞所處石長鐵路K102+294位置為鐵路區(qū)間，只有上行、下行兩股道，不具備鐵路轉線和長時間封鎖施工的可能性，方案不可行。

2.2 架空線路整體現(xiàn)澆施工

該方案是將涵洞所在位置線路架空，然后將線路下方土石方挖除棄走，清理出涵洞基坑位置進行框架涵原位整體現(xiàn)澆，待混凝土達到齡期后回填基坑、過渡段等，拆除架空恢復線路。

該方案施工對當?shù)馗蓴_較小，施工用地面積小。缺點就是架空后才能進行框架涵現(xiàn)澆施工和混凝土齡期養(yǎng)護，施工時間較長，相應對線路影響時間長，干擾大；且架空設備占用時間長，費用比較大。

2.3 逐孔架空線路頂進施工

該方案是在線路外側挖掘工作坑，將框架在工作坑內全部預制好，并同步做好頂進后背等相關設施，框架預制的同時做好線路防護及架空第一孔框架所在線路。等各方面條件具備后對線路封鎖要點，頂進一孔框架到位就及時回填補碴并移動框架上面的D便梁到下一孔框架位置，之后重復直至四孔框架全部到位。

該頂進方案較傳統(tǒng)路基涵洞工程具有結構性能優(yōu)良、工期短、線路下方開挖量小、安全可靠且對既有線運營影響小、恢復快等優(yōu)點；此外D便梁使用組數(shù)少、周轉效率高。缺點就是需準備工作坑場地，施工占地面積較大，但該處涵洞施工預制坑場地可以直接利用線路外側尚德路路基，不需要額外征地；要點次數(shù)多，審批麻煩。

2.4 連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工

該方案大體施工步驟跟線外預制逐孔架空線路頂進施工類似，主要區(qū)別在于采取一次性整體架空四孔框架所在線路并將單幅縱梁連成整體，待框架全部頂進到位后再進行線路恢復。

該方案相比上一個方案的優(yōu)點是工期更短 （可縮短約1/ 3）、對既有線運營影響更小（要點次數(shù)大幅減少、D便梁穩(wěn)定性上升）、更為節(jié)省道砟及基坑回填材料。該方案的缺點是需要的D便梁數(shù)量較多。

根據以上施工方案比選，綜合考慮工期長短、方案可行性、經濟合理性和安全可靠度等條件，決定采用連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工方案。

3 總體施工方案

頂進框架橋在石長鐵路東側設工作坑預制，石門至長沙方向四孔框架依次編號為框架Ⅳ、框架Ⅰ、框架Ⅱ、框架Ⅲ，頂進順序為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

線間距為7.5m，縱向設置4排各7根共計28根支點樁。橫向編號由東往西依次為Z1、Z2、Z3、Z4，縱向編號由北往南依次為-1、-2、-3、-4、-5、-6、-7。

在副跨外側分別設置縱向6根橫向2根共4組32根邊坡防護樁保證路基穩(wěn)定。邊坡防護樁施工時與線上支點樁錯開施工。

線路架空上、下行線石門方向副跨采用D16型整體式便梁，長沙方向副跨采用D12型整體式便梁。

主跨采用拼裝式連續(xù)D16便梁架空，縱向支點樁布置間距不大于16.4m（D16便梁梁長16.4m）即可保證梁體穩(wěn)定性。取ZX-2與ZX-3間距10.928m，ZX-3與ZX-4間距16.4m，ZX-4與ZX-5間距13.911m，ZX-5與ZX-6間距12.111m，框架Ⅰ處于ZX-3與ZX-4正中間以保證其頂進時能順利就位。

框架Ⅰ頂進到位后，將ZX-4支墩轉換至框架Ⅰ上，破除ZX-4支點樁，開始頂進框架Ⅱ；框架Ⅱ頂進到位后，將ZX-5支墩轉換至框架Ⅱ上，破除ZX-5支點樁，開始頂進框架Ⅲ；框架Ⅲ頂進到位后，將ZX-3支墩轉換至框架Ⅰ上，破除ZX-3支點樁，開始頂進框架Ⅳ。

4孔框架全部到位后進行基坑回填、涵頂補碴并拆除架空恢復線路。

圖1 挖孔樁平面示意圖

3.1 人工挖孔樁施工

施工順序：挖孔樁施工考慮兩線間的挖孔樁距離間距1.4m左右，以及施工受電氣化柱影響，采用分兩批次進行。第一批施工的為Z1-1、Z1-3、Z1-4、Z1-5、Z1-6、Z1-7、Z2-1、Z2-2、Z2-3、Z2-4、Z2-5、Z2-6、Z2-7、Z4-1、Z4-2、Z4-3、Z4-4、Z4-6、Z4-7及D1、D3、D4電化柱挖孔樁；第二批施工的為：Z1-2、Z3-1、Z3-2、Z3-3、Z3-4、Z3-5、Z3-6、Z3-7、Z4-5、D2號樁。

線上挖孔樁為：32根φ1.8m，L=15m；線下邊坡防護挖孔樁（1.8×1.8m）32根，長度15m，施工時與線上挖孔樁錯開施工。

線上挖孔樁（支點樁）護壁采用C25鋼筋混凝土、樁身采用C30鋼筋混凝土。其施工工藝流程為：施工準備→測量放樣→人工挖掘成孔、支護→清基→C30混凝土封底→相關單位進行質量驗收→鋼筋籠制安→相關單位進行質量驗收→灌注混凝土。

線下挖孔樁（防護樁）護壁采用C25鋼筋混凝土，樁身采用C25鋼筋混凝土。其施工工藝流程為：施工準備→測量放樣→人工挖掘成孔、支護→清基→C30混凝土封底→相關單位進行質量驗收→鋼筋籠制作→吊裝鋼筋籠→相關單位進行質量驗收→灌注混凝土。

3.2 線路架空加固

3.2.1 線路加固方案

線路架空主跨采用D16連續(xù)D型便梁 （拼裝式），長度53.25m（挖孔樁間距不大于16.4m）；線路架空上、下行線石門方向副跨采用D16型便梁，長沙方向副跨采用D12型施工便梁。

3.2.2 上、下行線線路架空平面圖

圖2 架空加固平面示意圖

3.2.3 施工行車防護方法

線路加固及框架頂進施工在區(qū)間正線上、下進行，施工期間需封鎖線路作業(yè)及慢行作業(yè)。

慢行期間在施工點設2名防護員，分別在上、下行方向負責接車，并帶齊有關防護用具，隨時與駐站聯(lián)絡員保持聯(lián)系，在每趟列車經過施工地點前吹笛并加對講機提示。封鎖期間設3名防護員，施工地點1名，兩端800m處各1名。

3.2.4 便梁安裝

（1）便梁的運輸方式

便梁及配件由汽車運送至施工現(xiàn)場。

（2）起重設備選擇及概況

根據現(xiàn)場實際情況以及查看吊車性能表后，本次兩線間便梁吊裝擬選擇兩臺220t全液壓汽車起重機。在配重50t、支腿全伸展的情況下，臂長為30～40m，工作幅度16m，額定起重量20t。線路外側便梁擬選擇兩臺130t全液壓汽車起重機吊裝。

吊機擺設地點：石長線上、下行吊機分別設于K102+294兩側路基邊下，兩臺吊車距離30m；距離路肩邊4.8～5.0m處。

（3）封鎖線路，人工穿鋼枕施工，封鎖點畢，開通線路，仍執(zhí)行原限速45km/h。事先在鋼軌上標識橫梁的位置，按混凝土枕間距，每空混凝土枕穿一根鋼枕，開挖一空穿一根，穿一根加固一根，與鋼軌接觸面墊好絕緣板，如此反復逐次施工，嚴格控制水平和方向，確保行車安全，其兩端與縱梁聯(lián)結，聯(lián)結方法采用高強螺栓與縱梁聯(lián)結擰緊。

（4）縱梁安裝就位

D型施工便梁縱梁吊裝前擺放位置：根據地形條件及道路條件等優(yōu)勢，預先將兩線的縱梁及上行線外側縱梁擺放在上行線外側安全及便于起吊的位置。下行線外側縱梁擺放在下行線外側安全及便于起吊的位置。

兩線間D型施工便梁縱梁吊裝安排：兩線間的（上行、下行）主跨縱梁整體（長53.25m，重30.1t）吊裝，利用2個垂直“天窗”采用兩臺220t的吊車抬吊安裝到位，兩線間的（上行、下行）兩端的副跨D12、D16型施工便梁（D12：長12.4m，重4.7t；D16：長16.4，重7.4t）利用1個垂直“天窗”采用兩臺220t的吊車安裝到位。

圖3 兩線間上下行線主跨吊裝平面示意圖

圖4 兩線間上下行線副跨吊裝平面示意圖

線路外側D型施工便梁吊裝安排：下行線外側主跨施工便梁分成兩段（長26.625m，重15t）吊裝，采用兩臺130t吊車分別吊裝（一個“V”天窗點內）完成；副跨長沙方向D12縱梁及石門方向的D16縱梁分別采用130t吊車吊裝（一個“V”天窗點內）完成；上行線外側主跨施工便梁分成兩段 （長26.625m，重15t）吊裝，采用兩臺130t吊車分別吊裝（一個“V”天窗點內）完成；副跨長沙方向D12縱梁及石門方向的D16縱梁分別采用130t吊車吊裝（一個“V”天窗點內）完成。

圖5 下行線主跨吊裝平面示意圖

圖6 下行線副跨吊裝平面示意圖

（5）縱、橫梁連接

縱梁吊裝到位后，立刻進行縱橫梁的連接施工。聯(lián)結板將牛腿與橫梁聯(lián)結，牛腿及聯(lián)結板上均應上滿螺栓，彈簧墊圈亦不得漏裝；縱橫連接完畢后，擰緊螺栓，隨時檢查，上緊松動的螺栓，待全部拼裝齊全后，須將全部螺栓進行加力，尤其是主要構件聯(lián)結部位的牛腿及聯(lián)結板上的螺栓，全部上滿并同時上緊，緊度適中，以免破壞彈簧墊圈應有的作用（彈簧墊圈置于螺帽與平墊圈中間）。

3.3 框架頂進

頂進順序：頂進框架Ⅰ→框架II處支墩轉換→頂進框架II→框架III處支墩轉換→頂進框架III→框架Ⅳ處支墩轉換→頂進框架Ⅳ→拆除架空便梁及恢復線路。

為使千斤頂及后背均勻受力，在后背前方與框架底板各布設鋼橫梁。頂進時油壓泵站放置在框架底板上，千斤頂、頂鐵軸線要一致。

3.3.1 框架試頂

試頂?shù)哪康氖抢^續(xù)檢查一下頂進設備是否正常，頂力是否均勻，后背、滑板及箱體有無異狀，并使框架與滑板分離。試頂時，油泵應逐漸加壓，每次生壓后還要穩(wěn)定10min，并對設備及滑板、后背梁等發(fā)生的裂縫情況進行檢查。

（1）各有關部位及觀測點均應有專人負責隨時檢查變化情況；

（2）開泵后，每當油壓升高5～10MPa時，須停泵觀察，發(fā)生異狀及時處理；當油泵油壓表升高35MPa時，應立即停止試頂，加千斤頂后再重新試頂；

（3）當千斤頂活塞開始伸出，頂鐵壓緊后應即停頂，經檢查各部位無異?，F(xiàn)象時，可再開泵，直至橋身起動。

3.3.2 挖土及出土

在頂進框架時利用一臺斗容1.1m3PC220挖掘機進行分層挖土并用鏟車及后八輪運輸車運至場外，及時對挖出的頂進通道用速凝混凝土進行換填，換填基礎達到強度后，立即進行框架頂進。

挖土注意事項：

（1）挖土中發(fā)現(xiàn)管道、電纜及其他埋設物應及時報告，不得擅自處理；

（2）挖土時不得暴露挖孔樁支墩，若支墩暴露，則可能造成支墩失穩(wěn)，危及行車；

（3）列車通過時應停止挖土，挖土及配合人員撤離開挖面1.0m以外，挖土時如發(fā)生坍方，影響行車安全，應迅速組織搶修加固，現(xiàn)場布置預留搶險通道，配備搶險材料。

3.3.3 框架頂進

頂進工作的過程是：開動高壓油泵，使千斤頂產生頂力，通過傳力設備，借助于后背的反作用力，推動框架前進?？蚣芮斑M后，回鎬使千斤頂復原，然后在空擋處填放頂鐵，進行下次頂進，如此循環(huán)往復，直至框架就位。頂進時應注意以下幾點：

（1）框架起動后，開始為不切土的空頂，但此時需要注意控制好框架頂進的方向，切不可麻痹，以免造成偏差，造成糾正困難。

（2）要嚴格控制中線偏移和水平高差，每頂一鎬都要進行觀測，及時進行糾偏。

（3）安放頂鐵、千斤頂要做到三個一致，及軸線一致、長短搭配一致、位置一致。為減少頂鐵自由長度和增加穩(wěn)定性，每間隔4～8m頂鐵設橫梁一道 （橫梁用工字鋼或H型鋼加工）。每行頂鐵間用方木頂緊。

（4）頂進過程中要對中線、高程、油表讀數(shù)、千斤頂開動臺數(shù)、頂力、頂進時間、頂進距離要每一頂程都要進行觀測和記錄，以供分析和為下一次頂進時采取糾偏措施提供依據。

3.3.4 測量

頂進時框架的準確就位是本次頂進的施工難點及重點，因此測量工作尤其重要。

要準確掌握框架頂進的方向和高程，在頂進的后方設置觀測站，觀測站應離后背一定距離，以免后背變形而影響觀測儀器的穩(wěn)定，觀測站設經緯儀及水平儀各一臺。

在頂進過程中，框架每前進一頂程，即應對框架的軸線和高程進行觀測，并要做好詳細記錄，如發(fā)現(xiàn)偏差應及時通知頂進指揮人員采取措施，進行糾正。

施測過程中，對水準點及標尺等要進行經常檢查，核對位置如有變位或過大誤差時要及時校正。

3.3.5 糾偏

糾偏是指在頂進框架的過程中出現(xiàn)的方向及高程的偏差進行糾正使之回復到設計位置的各種措施，由于本次框架頂進框架基礎是換填速凝混凝土，高程在換填混凝土要測設好，以便于順利頂進，但框架方向的控制及糾偏是本次頂進施工的難點，可從以下幾個方面進行糾偏和調整：

（1）框架在空頂階段容易發(fā)生方向偏差，在頂進東西兩側框架時要充分利用導向墩進行方向控制，一鎬一調整。如方向偏差太大，導向墩難以控制，可用200t千斤頂進行調整，以保證框架入路基土后的設計方向。

（2）框架進入路基后，若方向出現(xiàn)偏移可利用以下方法進行調整。

（3）增減一側千斤頂?shù)捻斄Γ杭撮_或關一側千斤頂閥門，增加或減少千斤頂頂力數(shù)。如向左偏，即關閉減少右側千斤頂，如向右偏則反之。

（4）輪流開動兩邊高壓油泵調整：如向左偏就開左側高壓油泵，向右偏就開右側高壓油泵。

（5）頂鐵調整：在加換頂鐵時，可根據偏差的大小，將一側頂鐵楔緊，另一側頂鐵楔松或留1～3cm的間隙。如框架前端右偏，即將右側頂鐵楔緊，左側頂鐵預留間隙，開泵后，則右側先受力頂進，左側不動。

（6）在框架前端加橫向支撐來調整，支撐一端支在框架邊墻上，另一端支在開挖面上，頂進時迫使其向被頂一側調整。

3.3.6 拆除線路架空

（1）框架頂進到位后，對框架兩側空缺區(qū)和框架頂部（頂進前可先在頂部預填河砂不少于200mm）回填砂、石料、并搗實。

（2）根據批準的封鎖、慢行計劃，到附近車站辦理相關手續(xù)。先拆橫梁連接配件、后拆縱梁，拆梁前，必須先備有足夠的道碴和運碴工具，每拆一根梁后，馬上回填道碴邊填邊搗，拆除步驟與安裝相同。

（3）拆除線路架空便梁期間，養(yǎng)路工班應加強技術力量，勤檢查，勤搗實，發(fā)現(xiàn)線路不良處時應妥善處理，特別是對線路較大的起道，必須嚴格遵守營業(yè)線起道規(guī)定，嚴禁起高道。

（4）更換橋枕及安裝護輪軌

更換橋枕：便梁的拆除在框架頂進就位及翼墻完成施工后，按與安裝相反的程序進行。拆除前要先將橫梁下的道碴串搗密實，先拆除縱梁，再拆除橫梁。抽橫梁時同樣按照“隔六抽一”的方式將鋼枕及鋪枕換抽為設計要求的橋枕，將道碴夯實，多次提高壓平，加強線路搗固，直至不再下沉，并達到要求標高為止。

安裝護輪軌：橋枕更換完成后，在“天窗”點進行護輪軌安裝；安裝時注意先安裝護輪軌直股部分，最后安裝兩端梭頭，梭頭安裝完畢后進行絕緣檢測，合格后方可開通線路。

4 結束語

常德市尚德路下穿石長鐵路工程為常德市尚德路開通建設的節(jié)點工程，從2016年7月1日正式進場施工挖孔樁至今，一切順利，滿足了業(yè)主的工期要求，各項技術指標符合施工驗收規(guī)范要求。在石長線運輸繁忙、要點困難的限制條件下，現(xiàn)場采用連續(xù)D便梁整體架空逐孔支墩轉換頂進施工，現(xiàn)場吊裝合理安排，對既有線路影響時間短，影響范圍小，且大大縮短了施工周期，節(jié)省了建造費用。隨著鐵路的提速改造和道路交通的發(fā)展，在既有鐵路線下采用該架空方式頂進框架施工可供類似工程參考。

[1]中華人民共和國鐵道部.《鐵路橋涵工程施工質量驗收標準》（TB 10 415-2003/J 286-2004）.中國鐵道出版社，2003.

[2]唐文閣，李勤良.框架橋涵頂進施工技術簡介.四川建筑，2008（2）.

[3]舒文超，朱健身.橋涵頂進施工中常見糾偏法的結構受力分析.建筑技術，2002（11）.

[4]梁紅燕.大型火車站內頂進框架橋的設計.鐵道標準設計，2011（2）：76～79.

U449.5

A

2095-2066（2016）36-0237-04

2016-10-14

申 佩（1984-），男，工程師，主要從事鐵路、公路工程施工與管理工作。