市政道路下穿既有鐵路施工方案探討

王 子, 林圣坤

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司， 四川成都 610041)

市政道路下穿既有鐵路施工方案探討

王 子, 林圣坤

(中國(guó)五冶集團(tuán)有限公司， 四川成都 610041)

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的新建道路需穿(跨)越既有線路工程。文章結(jié)合瀘州市九港路市政道路工程下穿隆(昌)瀘(州)鐵路隧道施工方案變更情況，為類(lèi)似工程如何有效縮短工期、節(jié)約投資、控制工程質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)總結(jié)出了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

下穿； 鐵路； 施工； 工期； 投資； 質(zhì)量； 風(fēng)險(xiǎn)

1 工程概況

本工程位于瀘州市龍馬潭區(qū)，起點(diǎn)處與龍馬大道相交，終點(diǎn)處與空港路相交。其中在K0+389.396處與隆(昌)瀘(州)鐵路K52+997相交處設(shè)計(jì)下穿鐵路通道一座，通道頂部計(jì)劃預(yù)留遠(yuǎn)期增建兩條鐵路線的需求[1]。

本框架橋?yàn)榇┰郊扔袨o隆鐵路而設(shè)，其中心線與既有瀘隆鐵路中心線斜交84°，縱段處于半徑2 500 m的凹形豎曲線上，通道全長(zhǎng)36 m，框架采用5.0 m+16.5 m+16.5 m+5.0 m四孔鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架(圖1)。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

(1)道路等級(jí)：城市主干道。

(2)建筑限界：

車(chē)行道(單孔)：16.5 m×5.0 m(寬×高)；

人行道(單孔)：5.0 m×3.3 m(寬×高)。

(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：100 a；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限：100 a。

(4)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防：抗震設(shè)防烈度為VI度，地震動(dòng)峰值加速度0.05g。

3 水文地質(zhì)情況

地勘資料顯示[2]，下穿鐵路工程所在地的地質(zhì)、水文情況較好，場(chǎng)地所處區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定，場(chǎng)地及附近除部分地段分布有較厚填土外，擬建道路沿線場(chǎng)地及地基總體穩(wěn)定性較好，適宜建設(shè)。

場(chǎng)地內(nèi)地表水水量較大，對(duì)后續(xù)施工影響較大，應(yīng)及時(shí)排除；上層滯水水量一般不大，施工前應(yīng)及時(shí)清除；基巖裂隙水一般水量較小，對(duì)道路施工影響較小。場(chǎng)地水及土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼混凝土中的鋼筋具有微腐蝕性；場(chǎng)地水及土對(duì)鋼筋混凝土管材具有微腐蝕性。

4 原設(shè)計(jì)要求的施工方案

本工程原設(shè)計(jì)要求采用框架預(yù)制、暗挖頂推施工工藝。其主要施工過(guò)程如下。

4.1 開(kāi)挖工作坑

基坑開(kāi)挖前，應(yīng)對(duì)地下管線、通訊信號(hào)電纜及既有設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，并與其主管部門(mén)商定保護(hù)措施及簽訂有關(guān)安全協(xié)議。

基坑按土質(zhì)巖層厚度分級(jí)開(kāi)挖，并在每級(jí)開(kāi)挖后設(shè)置向內(nèi)傾斜坡度2 %～4 %的護(hù)坡平臺(tái)，寬度2 m,并設(shè)置截水溝。分段分層開(kāi)挖，每層開(kāi)挖深度2 m，基坑開(kāi)挖到距離設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高0.3 m后由人工進(jìn)行淸底，并對(duì)基坑進(jìn)行整平?；铀闹芘潘疁?，四角設(shè)置集水井，用潛水泵抽取地面水。

工程實(shí)施范圍地下水影響較小，因此不考慮地下降水措施。

4.2 修筑工作坑底板、導(dǎo)向墩

開(kāi)挖縱、橫向地錨梁溝，設(shè)碎石墊層后便可進(jìn)行滑板混凝土施工，并按設(shè)計(jì)圖設(shè)地錨混凝土梁、導(dǎo)向墩。

滑板混凝土施工養(yǎng)護(hù)三天后便可施工潤(rùn)滑隔離層，潤(rùn)滑層為設(shè)置2 mm厚石蠟機(jī)油一層，滑石粉一層，隔離層設(shè)置塑料薄膜。

4.3 框架主體預(yù)制

本框架橋采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑，模板采用膠合木模板，滿(mǎn)堂鋼管支架支撐。框架分3次澆筑完成：第一次灌注框架底板及倒角以上20 cm位置；第二次灌注框架邊墻(高度至頂部倒角以下40 cm)；第三次灌注框架頂板及頂部倒角以下40 cm。

4.4 修筑后背

頂進(jìn)后背采用2 m×7 m的C30鋼筋混凝土后背梁及C15混凝土后背墻。C30鋼筋混凝土后背梁與工作坑底板施工同步進(jìn)行，并用鋼筋連成整體，幾何尺寸施工時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形做調(diào)整。

4.5 鐵路加固

根據(jù)設(shè)計(jì)擬采用24 m、12 m D型梁加固線路,挖孔樁施工前需要用3-3-3-3吊軌梁對(duì)鐵路進(jìn)行加固處理。主體框架部分采用三跨24 m D型便梁，將D型便梁的挖孔樁置于箱體中間，避開(kāi)框架的梗腋及邊墻位置，待鐵路線路加固后在線下施工框架結(jié)構(gòu)。

4.6 頂推設(shè)備安裝及施工

開(kāi)頂前進(jìn)行試頂，頂力約為結(jié)構(gòu)自重的0.4～0.8倍，使頂鎬同步逐漸加壓，每次升壓后穩(wěn)定10 min，并對(duì)設(shè)備、滑板、后背梁及箱體進(jìn)行檢查。在加壓過(guò)程中，如油壓突然下降，一是表明箱體已經(jīng)脫離滑板開(kāi)始移動(dòng)，此時(shí)可繼續(xù)頂進(jìn)。二是后背或箱體出現(xiàn)變形，此時(shí)停止頂進(jìn)，分析變形原因，采取加固措施。

框架頂進(jìn)方法為：在事先筑好的后背作為反力墻，用千斤頂?shù)纫簤涸O(shè)備頂推箱身前進(jìn)，待千斤頂回收后填放頂鐵，然后采取對(duì)既有路基擾動(dòng)最小的土方開(kāi)挖方法進(jìn)行施工，依次循環(huán)將箱身頂入就位。

4.7 收尾工作

待箱體頂進(jìn)到位后，箱體兩側(cè)按設(shè)計(jì)要求回填壓實(shí)，并恢復(fù)鐵路路基以及地下管線埋設(shè)。回填后仔細(xì)觀測(cè)鐵路的線路情況，進(jìn)行路基沉降觀測(cè)和保護(hù)工作。

施工注意事項(xiàng)[3]：

(1)框架結(jié)構(gòu)預(yù)制質(zhì)量控制：從影響質(zhì)量的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五大要素進(jìn)行控制，重點(diǎn)放在模板、支架搭設(shè)、鋼筋混凝土工程、頂推作業(yè)的事前控制上。

(2)交通導(dǎo)行：施工中需要列車(chē)慢行或封鎖線路施工提前向鐵路部門(mén)提出申請(qǐng)要點(diǎn)計(jì)劃，確保準(zhǔn)時(shí)開(kāi)通線路或解除慢行。封鎖、慢行施工期間，必須安排駐站聯(lián)絡(luò)員駐站，防護(hù)員負(fù)責(zé)設(shè)立有關(guān)防護(hù)標(biāo)志，施工負(fù)責(zé)人全程指揮協(xié)調(diào)等。

(3)監(jiān)測(cè)與測(cè)量：頂進(jìn)過(guò)程中的測(cè)量以及基坑監(jiān)測(cè)是本次框架頂進(jìn)施工的關(guān)鍵之一，施工過(guò)程中，注意對(duì)箱體軸向中心線的橫向、豎向偏差控制，以保證框架正確就位，“做到一頂一測(cè)一糾”。

(4)頂推控制：箱體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90 %時(shí)才可以實(shí)施頂推作業(yè)，安放頂鐵或頂柱必須保證與頂進(jìn)框架箱體軸線順直一致，與橫頂鐵垂直，作業(yè)人員應(yīng)站在安全線地帶，頂進(jìn)設(shè)備嚴(yán)禁在受力情況下進(jìn)行維修和調(diào)整，嚴(yán)禁在頂鐵上站人。

5 存在的問(wèn)題及方案變更論證

5.1 存在的問(wèn)題

原方案總工期234 d。由于下穿工程范圍內(nèi)的房屋、電力、道路等遷改工作進(jìn)度遲緩的原因，造成下穿工程范圍內(nèi)的工作場(chǎng)地于2016年9月20日才正式移交給施工方，而業(yè)主要求2016年12月20日保證九港路主線通車(chē)，在此情況下下穿工程工期壓縮至90 d。

如繼續(xù)采用原方案，必須在90 d工期內(nèi)完成基坑開(kāi)挖、后背制作、滑板、隔離層以及框架橋主體結(jié)構(gòu)、頂推作業(yè)、回填等分部分項(xiàng)工程，不僅會(huì)因?yàn)楣に嚬ば蜉^為復(fù)雜，導(dǎo)致難以保證節(jié)點(diǎn)工期，而且會(huì)因趕進(jìn)度不經(jīng)濟(jì)使用人、材、機(jī)等資源造成工程投資過(guò)高。另外，由于正值雨季期間進(jìn)行下穿鐵路框架橋頂推作業(yè)，增加了工程質(zhì)量、安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，經(jīng)和業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等相關(guān)單位共同協(xié)商后，變更下穿鐵路施工方案。

5.2 方案變更論證

針對(duì)本工程節(jié)點(diǎn)工期難保證、建設(shè)投資過(guò)高、質(zhì)量和安全風(fēng)險(xiǎn)較大、施工工藝工序較為復(fù)雜的特點(diǎn)，又考慮到既有鐵路線(瀘隆鐵路)為普通貨運(yùn)專(zhuān)線，且列車(chē)通行速度慢，列車(chē)班次少的實(shí)際情況，建議既有鐵路線臨時(shí)改線繞行，采取明挖現(xiàn)澆后回填恢復(fù)鐵路線的方案。

5.2.1 既有鐵路線臨時(shí)改線繞行

經(jīng)與業(yè)主、地勘、設(shè)計(jì)、鐵路產(chǎn)權(quán)等相關(guān)單位協(xié)商，確定將既有鐵路線改遷至九港路下穿通道的東側(cè)(圖2)，留出下穿通道基坑開(kāi)挖作業(yè)面[4]。

5.2.2 基坑開(kāi)挖及支護(hù)

基坑開(kāi)挖最大深度為10 m，開(kāi)挖范圍作相應(yīng)調(diào)整(圖3)。

原基坑底滑板、隔離層取消后，調(diào)整為采用 C15混凝土作為框架基礎(chǔ)墊層。在此基礎(chǔ)上施工框架橋主體結(jié)構(gòu)。

5.2.3 框架橋主體結(jié)構(gòu)施工

原設(shè)計(jì)為方便頂推作業(yè)將框架橋主體結(jié)構(gòu)四個(gè)框架之間設(shè)計(jì)有10 cm間隙，現(xiàn)調(diào)整為2 cm。

框架橋施工參照上節(jié)所述相關(guān)內(nèi)容，主體結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行裝飾、排水、電力、照明、消防等附屬工程?？蚣軜蚪Y(jié)構(gòu)完成后，現(xiàn)場(chǎng)縱斷面布置如圖4所示。

5.2.4 恢復(fù)既有鐵路線

下穿框架橋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，回填恢復(fù)既有鐵路線，拆除鐵路臨時(shí)改線后便可進(jìn)行下穿道路工程施工(圖5)。

6 方案實(shí)施效果

變更下穿工程自2016年9月20日正式開(kāi)工，于2016年12月10日主體結(jié)構(gòu)正式完工，共歷時(shí)80 d。

6.1 工期保障

變更方案后，下穿鐵路工程工期由原設(shè)計(jì)方案的234 d縮短至80 d，大大縮短了施工工期，滿(mǎn)足了業(yè)主提出的2016年12月20日主線通車(chē)要求。

6.2 工程規(guī)模及投資

變更方案實(shí)施后比原方案的施工內(nèi)容、工程規(guī)模大幅縮小，施工工藝工序大為簡(jiǎn)化，基坑開(kāi)挖以及框架橋主體施工已屬于常規(guī)性施工技術(shù)。主體結(jié)構(gòu)未發(fā)生大改變，減少了頂推相關(guān)的工程措施，增加了既有鐵路的遷改及恢復(fù)工程。原方案造價(jià)投資額度為2 473.14萬(wàn)元，變更方案實(shí)施后造價(jià)投資額度為2 200.3萬(wàn)元，總體投資較原方案降低了272.8萬(wàn)元，節(jié)約了工程投資(表1)。

6.3 質(zhì)量、安全保障

由于方案變更后工程規(guī)模減小，施工技術(shù)難度降低，現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)源也相應(yīng)減少。工程質(zhì)量、安全管理風(fēng)險(xiǎn)降低至可控范圍。

下穿鐵路工程整個(gè)施工期間，未發(fā)生質(zhì)量事故和人員傷亡事故，達(dá)到合同質(zhì)量、安全相關(guān)條款要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

此次方案變更屬于成功案例，為工程今后類(lèi)似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，尤其是針對(duì)等級(jí)較低、交通量較小、運(yùn)行速度較低等特點(diǎn)的鐵路線下穿工程可以結(jié)合實(shí)際情況借鑒此次案例經(jīng)驗(yàn)。

隨著我國(guó)高鐵的大力發(fā)展，許多原有普客列車(chē)車(chē)流量減少，有利于實(shí)施該方案，但應(yīng)注意與鐵路部門(mén)、業(yè)主單位、設(shè)計(jì)單位等相關(guān)各方的溝通協(xié)調(diào)，簽訂協(xié)議，明確各方管理職責(zé)。

[1] 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司.九港路市政道路工程施工設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)文件[Z]. 2015.

[2] 中節(jié)能建設(shè)工程設(shè)計(jì)院有限公司. 九港路市政道路巖土工程勘察報(bào)告(詳勘)[R]. 2015.

[3] 劉鵬.下穿鐵路頂進(jìn)框架橋的施工分析[J]. 房地產(chǎn)導(dǎo)刊, 2014(10):198.

[4] 鐵道部. 鐵辦[2012]280 號(hào) 鐵路營(yíng)業(yè)線施工安全管理規(guī)定[S].

王子(1984～)，男，土家族， 本科， 工學(xué)學(xué)士， 工程師， 主要從事市政道路、隧道工程方面施工技術(shù)管理工作。

U449.52

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[定稿日期]2017-04-14