下穿京滬鐵路南京站咽喉區(qū)大孔徑框架橋設計與施工

李士中

（中國鐵路上海局集團有限公司工務部，上海 200070）

道路和鐵路立交交叉分為道路上跨鐵路和道路下穿鐵路2 種形式，后者簡稱下穿立交，為框架結(jié)構。它具有結(jié)構高度低、引道短、造價低的優(yōu)點。為不中斷既有鐵路運營，下穿立交一般采用架設鋼便梁加固線路頂進施工方法。隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展，經(jīng)常出現(xiàn)道路需從車站范圍下穿鐵路，與從區(qū)間下穿鐵路相比，設計與施工難度均顯著增加［1-4］。本文以南京市黃家圩路拓寬改造工程下穿京滬鐵路南京火車站西側(cè)咽喉區(qū)為背景，介紹復雜環(huán)境下的鋼便梁架設、深基坑支護、鐵路線路加固、站場改造、頂進施工步驟、附屬設施等，可供類似工程參考。

圖1 工程平面位置

1 工程概況

南京市黃家圩路拓寬改造工程是南京市火車站北站房及北廣場的配套工程，道路等級為城市次干路，設計速度30 km/h。下穿京滬鐵路立交橋位于京滬鐵路南京站西側(cè)咽喉區(qū)，鐵路線路情況復雜。主體結(jié)構為（8.00+14.75+14.75+6.50）m 下穿鐵路框架，架設鋼便梁加固線路頂進施工。頂進工作坑周邊建筑、管線眾多，頂進新框架的同時須切割拆除既有框架。本工程包括咽喉區(qū)的鐵路設備改移和恢復，拆除既有框架，新建框架［5-7］。

黃家圩路道路等級為城市次干路，與京滬鐵路、滬寧城際鐵路南京站咽喉區(qū)交叉，如圖1所示。

主體框架位于京滬鐵路南京站西側(cè)咽喉區(qū)，對應鐵路里程為京滬鐵路上行線K1150+169，下穿京滬正線等9 條鐵路（其中京滬正線2 條，南京至南京西正線2 條，到發(fā)線5 條），橋位兩側(cè)均為密集道岔區(qū)，京滬直達列車在此處以常速通過。

京滬鐵路下已建有2×8.5 m框架，限高3.8 m，為機動車雙向2 車道?？蚣芙Y(jié)構長度為61.4 m，分2 個階段先后施工建成，南段38.0 m，北段23.4 m。由于凈高不足，本次工程予以廢棄。

北側(cè)滬寧城際鐵路于2010年7月1日開通，其下已預留（8+16+16+8）m 框架，限高4.2 m，長度23.6 m，本次工程予以順接。

2 框架橋主體工程

框架橋主體結(jié)構為（8.00+14.75+14.75+6.50）m 4個分離式框架（見圖2），自東往西（自上海往北京）依次編號為框架Ⅰ、框架Ⅱ、框架Ⅲ、框架Ⅳ，中孔布置機動車道，邊孔布置人行和非機動車道。結(jié)構外高等高，均為7 m，框架Ⅰ結(jié)構凈高為5.95 m，框架Ⅱ、框架Ⅲ結(jié)構凈高為5.25 m，框架Ⅳ結(jié)構凈高為5.5 m?？蚣芪挥诘缆分本€段，框架設計為直線、平坡。中孔框架頂板厚75 cm，邊墻和底板厚100 cm，結(jié)構凈高5.25 m。軌底至箱頂80 cm。

框架采用C40 鋼筋混凝土，抗?jié)B等級為P8，框架依據(jù)TB 10092—2017《鐵路橋涵混凝土結(jié)構設計規(guī)范》進行結(jié)構計算并配置鋼筋。

框架設計基底應力為111 kPa，基底位于粉質(zhì)黏土層，地基容許承載力為90 kPa，框架基底采用φ60 cm高壓旋噴樁加固，間距1.1 m×1.1 m，樁長8 m。復合地基的容許承載力為120 kPa。

圖2 框架立面（單位：cm）

3 引道工程

引道采用U 形槽。U 形槽采用C40 鋼筋混凝土，抗?jié)B等級為P8。每節(jié)U 形槽長15 m，節(jié)段之間設2 cm變形縫。采用鉆孔樁圍護后開挖基坑，在基坑內(nèi)現(xiàn)澆施工U 形槽。U 形槽底設φ0.8 m 鉆孔灌注樁作為抗拔樁。U 形槽外側(cè)邊墻涂聚氨脂防水涂料2 層，內(nèi)側(cè)各相鄰邊墻間縫隙沿縱向通長填塞特種水泥砂漿，底部設外貼式止水帶以阻止地下水涌入引道。

U 形槽外側(cè)邊墻頂設鋼筋混凝土欄桿，內(nèi)側(cè)非機動車道分隔墻頂設鋼欄桿。

4 基坑工程

立交主體和引道共有3個基坑：南側(cè)基坑、中間基坑和北側(cè)基坑。南側(cè)基坑為頂進工作坑，框架頂進就位后作為南側(cè)U 形槽明挖基坑，位于京滬鐵路南側(cè)，基坑深7.5 m。中間基坑為中間段U 形槽明挖基坑，位于京滬鐵路和滬寧城際鐵路框架之間，基坑深8.4 m。北側(cè)基坑為北側(cè)U 形槽明挖基坑，位于滬寧城際鐵路框架橋北側(cè)，基坑深7.3 m。

南側(cè)基坑東側(cè)有曙光大酒店裙房（為樁基礎）、污水處理池、鐵路工區(qū)（老信號樓，3層，擴大基礎），頂進后背南側(cè)有φ1 000 mm 鑄鐵既有自來水管，西側(cè)為施工便道。中間基坑東側(cè)有鐵路新信號樓（為樁基礎）。北側(cè)基坑南側(cè)的滬寧城際鐵路框架橋西北角邊緣與線路中心距離較短，僅3.5 m，且其上有電力架空線。

框架頂進工作坑設于京滬鐵路南側(cè)，由南向北平坡頂進。頂進順序依次為西半幅的框架Ⅳ、框架Ⅲ，東半幅的框架Ⅰ、框架Ⅱ。由于框架位于鐵路道岔區(qū)，須待道岔遷改、架設24 m 便梁加固線路后方可頂進框架。便梁基礎為混凝土條基，下設密布高壓旋噴樁加固地基。

南側(cè)基坑頂進后背采用單排φ180 cm 鉆孔樁圍護，東側(cè)污水池邊采用單排φ180 cm鉆孔樁圍護，東側(cè)其余部分采用雙排φ150 cm 鉆孔樁圍護，排間距4 m。其余兩邊均采用單排φ150 cm 鉆孔樁圍護。其中西側(cè)圍護每隔3根樁設鋼絲繩拉索?；铀慕遣捎忙?09 mm鋼管斜撐。

中間基坑西側(cè)采用雙排φ150 cm 鉆孔樁圍護，排間距2.75 m，東側(cè)采用單排φ150 cm鉆孔樁圍護。

北側(cè)基坑兩側(cè)均采用單排φ150 cm鉆孔樁圍護。

所有圍護樁樁頂均須設置帽梁或連梁，使之成為整體。圍護樁外設雙排φ60 cm高壓旋噴樁止水帷幕，南側(cè)基坑東邊緊鄰污水池邊圍護樁外因沒有空間施工雙排旋噴樁，采用在樁間及樁周高壓旋噴注漿止水，深11 m。

靠近鐵路及接觸網(wǎng)電力線范圍的圍護鉆孔樁，當鉆機無法作業(yè)時，施工可根據(jù)實際情況改為挖孔樁。挖孔樁范圍土體須先用高壓旋噴樁加固以確保安全。

既有框架西北角因既有框架較短，箱端距相鄰城際鐵路只有3.5 m，圍護樁墻不能與框架連接封閉，采用沉井綁扎鋼筋混凝土板擋土，沉井處及周邊采用高壓旋噴樁地基加固后分層開挖，沉井就位后作為立交排水集水井之用。

基坑范圍內(nèi)采用井點降水，降水深度為基坑底下1 m。

5 便梁架設方案

在便梁防護下頂進施工框架橋已有幾十年的歷史，工藝成熟，便梁架設的適用范圍一般是鐵路線路位于直線或大半徑的圓曲線，相鄰線路間有足夠的線間距，不能有道岔［8-11］。因此須先對南京站西端咽喉區(qū)進行改造，把線路加固范圍內(nèi)的站場股道臨時遷改，將道岔移出施工范圍，待施工完成后再予以恢復。經(jīng)過與鐵路部門的溝通，采用停運1股站線、改移其余道岔、逐孔整節(jié)頂入框架的設計方案。

6 站場改造

為滿足架設便梁需要，必須將既有道岔移出立交橋施工范圍。

考慮到南京站為京滬鐵路上的一個客運大站，客流量大，到發(fā)線有效長650～1 050 m、客運站臺長550 m的具體情況，站場改造主要內(nèi)容如下：

拆除既有77#單開道岔和81#～87#交分道岔；鎖閉75#，79#道岔側(cè)向，在既有9道上鋪設臨時L1#道岔連通既有10 道；在5 道上鋪設臨時L2#道岔接通既有4 道；在上行正線Ⅱ道上鋪設臨時L3#道岔接通既有3道；將91#號道岔向車站方向平移約8 m（如圖3所示）。待立交改建完成后拆除臨時道岔，原址恢復拆除的既有線路及道岔。

圖3 南京站西端咽喉區(qū)改建示意

7 頂進施工步驟

主體結(jié)構為4 個分離式框架，在便梁防護下依次頂入西邊孔、西中孔、東邊孔、東中孔。為了縮小便梁布設范圍，盡可能減小對南京站運營的影響，減少工程造價，優(yōu)化便梁基礎布置，加深支墩深度至2.5 m。以密布高壓旋噴樁替代挖孔樁基礎并在路基兩側(cè)封頭，優(yōu)化施工組織，縮短基坑暴露時間。不設拖梁，使站線遷改控制在橋梁中心線兩側(cè)各40 m 范圍，僅比框架結(jié)構邊線多出13.8 m。西側(cè)邊孔線路加固斷面見圖4。

圖4 西側(cè)邊孔線路加固斷面（單位：cm）

頂進西側(cè)中孔時，便梁一端擱置在已就位的西邊孔上，一端擱在既有框架上，便梁支座相應位置設支撐。既有2 × 8.5 m 框架位于新建的東側(cè)2 個框架范圍，與新框架為錯縫位置關系，頂進新框架時分別切割鑿除。頂進東邊孔時，余下的一個半老框架還在原位，便梁的一端架在上面，設計在每個便梁支座位置采用φ609 mm 鋼管支撐作為便梁基礎，東側(cè)邊孔線路加固斷面見圖5。

圖5 東側(cè)邊孔線路加固斷面（單位：cm）

最后頂進的是東側(cè)中孔，便梁兩端分別擱在已就位的框架上，相應位置設支撐。

既有2 × 8.5 m 框架因凈空不足須廢棄。新建框架先頂東邊箱，后頂東中箱，頂進東側(cè)6.5 m 邊箱時，同時原位廢除大半個既有8.5 m 框架，為保證剩余框架的穩(wěn)定，需對剩余部分進行支撐加固，廢除的結(jié)構在頂進新框架時切割鑿除。頂進東側(cè)14.75 m 中箱時，再切割廢除余下的一個半既有框架。

為了縮短基坑暴露時間，采用邊鑿除老框架邊頂進新框架的施工方案。

8 附屬工程

框架頂滿鋪氯化聚乙烯防水卷材，防水層上設6 cm厚C40細石聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土保護層。框架兩側(cè)邊墻涂聚氨脂防水涂料2層。框架頂設M20水泥砂漿排水坡（3～7 cm），箱頂雨水通過邊墻內(nèi)埋設的泄水管匯入道路內(nèi)。

框架兩端洞口頂面設電纜槽及人行道欄桿及防拋網(wǎng)，南側(cè)電纜槽內(nèi)側(cè)設自來水管槽道。

南側(cè)1道按TB 10002—2017《鐵路橋涵設計規(guī)范》的相關規(guī)定鋪設護輪軌。北側(cè)10道位于道岔區(qū)，無法鋪設護輪軌，采用在箱頂設置擋塊進行防護。擋塊平行10道設置，與10道中心線距離為1.75 m。

箱頂設接觸網(wǎng)基礎，框架兩側(cè)與路基接壤處設道岔過渡段。

框架兩端與U形槽接頭處設變形縫，采用鋼邊橡膠止水帶外加外貼式防水卷材，結(jié)構全面外包防水卷材。

框架內(nèi)設置照明、監(jiān)控設備。立交引道南北入口處分別設限高防護架。

立交地表水經(jīng)路面順流一部分流入橫截溝，一部分流入排水側(cè)溝，2 條溝里的水匯入與橫截溝相連的鋼管內(nèi)。立交北側(cè)2根鋼管與3#集水井相連，立交南側(cè)3根鋼管與1#集水井相連。1#，2#集水井通過φ1 400 mm排水管連接。最終水通過1#集水井后進入進水閥門井，由泵站提水排入市政排水系統(tǒng)。

9 結(jié)語

該工程位于鐵路車站咽喉區(qū)，且市政交通繁忙、周邊建筑和市政管線眾多，施工時逐孔頂進框架。經(jīng)過合理布置施工步驟，利用既有橋孔維持道路通行，整個施工過程中沒有中斷黃家圩路通行。施工過程中僅停運1 條鐵路站線，對鐵路的影響減少到了最小程度。對于在車站咽喉地區(qū)建造下穿立交有很好的借鑒作用。

在地質(zhì)情況復雜、地層起伏變化大的地區(qū)，視周邊環(huán)境因素和地層變化情況逐段設計檢算圍護結(jié)構，針對不同情況分別采用不同直徑的單雙排鉆孔樁、拉錨、設撐、沉井、挖孔樁等多種圍護方案，可以取得較好經(jīng)濟效益。