大跨度框架頂進下穿運營鐵路施工技術(shù)要點

（中交一公局集團有限公司總承包經(jīng)營分公司，北京 100024）

1 工程概況

華麗高速公路下穿大麗鐵路工程里程為 K156+202.05（左線）、K156+254.99（右線），框架橋為本工程的核心施工內(nèi)容，采取頂進方式完成施工作業(yè)，其中框架的平面與高程控制為重難點工作。左、右幅框架橋長度分別為46.12m、47.12m，橋梁凈寬13.5m、凈高7.2m，利用D 便梁架空線路，在此條件下將成型的框架橋頂進到位。本文則以該工程為例，針對大跨度框架頂進下穿運營鐵路施工技術(shù)展開探討。

2 總體施工方案

框架橋施工選擇的是下穿頂進的方式，綜合考慮既有鐵路的線型特點，通過D 便梁和縱橫抬梁架空加固，施作后背墻以起到支撐的效果，利用油泵帶動千斤頂運行，頂入箱型框架，使該部分能夠精準(zhǔn)進入到軌道下方路基內(nèi)。

單個框架橋施工中，提供的最大頂力為3300t。具體而言，左幅下穿框架橋使用的是（2-24）m D 便梁和D16 便梁，在兩者的共同作用下架空線路，將框架橋JD1 頂進到位，利用該橋支墩2 次倒換D24 便梁，確保JD2 框架橋能夠被順利頂進至指定位置；右幅下穿框架則依然采取相同的D 便梁組合方案，架空線路后再頂進框架橋JD4 并使其精確就位，利用高橋支墩2 次倒換D24 便梁，通過此方式確保JD3 框架橋可以被有效頂進至指定位置。

3 施工要點

3.1 主要施工工序

本工程按照如下流程有序施工：鐵路附屬裝置施工→預(yù)應(yīng)力放散→吊軌加固作業(yè)→開挖并設(shè)支撐樁→拆除吊軌→設(shè)D24、D16 便梁→JD1 和JD2（左幅）、JD3 和JD4（右幅）有序頂進→框架橋JD1、JD4 兩側(cè)回填（選用片石混凝土）→框架頂?shù)理幕靥睢鸪鼶24m 便梁和D16 便梁，并倒換D24 便梁→框架橋回填片石混凝土→擋渣墻施工→道砟回填→拆除2 次倒換D24m 便梁→設(shè)護輪軌→設(shè)金屬防拋網(wǎng)→結(jié)束施工作業(yè)。

3.2 頂進力的計算與分析

框架橋頂進需要準(zhǔn)確計算頂力，從鐵路橋涵施工手冊等相關(guān)資料中確定計算公式，將工程實際參數(shù)代入其中用于計算，保證所得結(jié)果的準(zhǔn)確性，以此為依據(jù)做好頂進設(shè)備的配置、箱涵局部承壓強度驗算等相關(guān)工作。頂力的分配是需要重點關(guān)注的內(nèi)容，并通過三維實體建模的方式直觀呈現(xiàn)力的作用關(guān)系，明確應(yīng)力場和位移的情況。

頂進施工涉及到的工藝較多，應(yīng)合理簡化工藝。對此，采用有限元計算軟件，通過此平臺展開二維剖面分析工作，考慮最不利工況，即土體開挖期間伴有周邊土體和軌道受擾的情況，在此條件下展開頂進過程的模擬分析工作。

3.3 頂進設(shè)備的配套

本工程所用設(shè)備可提供的最大頂程為47m，以鋼板和鋼軌為基礎(chǔ)材料，通過焊接的工藝制得頂鐵，長度標(biāo)準(zhǔn)包含10、20、50、100、200、400cm 六種，分別為各類頂鐵配套合適的頂鎬。頂鐵間易形成不同程度的間隙，應(yīng)使用干雜木板于該處填塞，以免空頂。配置40 臺400t 油壓千斤頂和8 臺高壓泵站，共同配合頂進。

3.4 頂進作業(yè)

本工程中，按照頂進并換頂鐵的方式循環(huán)施工，直至框架可精準(zhǔn)就位。施工期間涉及到多次頂替的更換作業(yè)，以1 臺25t 吊車為主要設(shè)備，安排施工人員輔助，保證頂鐵擺放位置的準(zhǔn)確性。各頂鎬行程與頂力均相同，調(diào)整頂鎬和施頂方向，必須與橋軸線保持一致。啟用高壓油泵，通過液壓頂力作用促使箱身向前移動，結(jié)束單個頂程之后，頂鎬活塞回歸至初始位置，于空檔處填方頂鐵，并按照與前述相同的方式開鎬頂進，使框架準(zhǔn)確就位[1]。頂進作業(yè)開始前應(yīng)該全面檢查千斤頂，保證設(shè)備可維持正常的使用狀態(tài)，調(diào)節(jié)溢流閥壓力，若各項施工條件無誤后即可頂進。施工期間需要加強觀測，由專員負責(zé)布設(shè)觀測點并及時獲得頂進施工信息，分析油壓實測值，該值超過正常壓力5MPa 應(yīng)及時暫停施工作業(yè)，分析成因并采取處理措施。

頂進施工的流程主要包含橋體內(nèi)土體開挖、糾偏、水平控制、拆除線路加固四個方面，具體作如下闡述：

（1）橋體內(nèi)土體開挖。開挖前測量放線，使用石灰線標(biāo)識，給實際開挖作業(yè)提供依據(jù)。采取機械開挖的方式，全程沿著頂進方向按1：0.6 的坡率有序開挖，機械設(shè)備的工作范圍有限，對于難以觸及到的框構(gòu)兩側(cè)區(qū)域，則安排施工人員人工開挖。單次開挖量0.8～1.0m，高于該值易導(dǎo)致路基失穩(wěn)。

（2）糾偏措施。新建框架橋軸線與施工現(xiàn)場既有的鐵路路基呈斜交位置關(guān)系，頂進期間的高程和方向控制至關(guān)重要[2]，需做到及時測量、盡早糾偏。左右側(cè)分別配置千斤頂，利用油泵控制其運行，各千斤頂分別設(shè)油壓閥門，框架頂進過程中若存在偏位現(xiàn)象，則合理調(diào)整千斤頂?shù)捻斄?，使框架兩?cè)維持平衡狀態(tài)。

（3）水平控制?！疤ь^”時需要及時處理箱身前端的土體，允許存在5～10cm 的超挖量，寬度與箱身保持一致，伴隨頂進作業(yè)的持續(xù)推進，及時作出調(diào)整?！霸^”時則要將前端土方完全挖除，框架橋底板上方預(yù)留30～50cm的土方，箱身前端30cm 的土體均要得到徹底的清理，塞入厚度為2cm 的鋼板?？枕斶^程中應(yīng)檢查姿態(tài)，若存在“扎頭”的傾向則要及時將滑板延長，寬度應(yīng)達到3m 或更多，同時保證坡率的合理性。

（4）拆除線路加固。施工作業(yè)將對既有鐵路的運行造成不同程度的影響，框架橋就位后應(yīng)補齊刃角，將前期設(shè)置的加固裝置拆除，確保線路恢復(fù)至正常狀態(tài)[3]。按照如下順序完成加固裝置各部分的拆除作業(yè)：拆除縱向工字鋼→拆除扣軌→拆除橫向工字鋼。通過隔六抽一的跳抽法完成橫向工字鋼的拆除作業(yè)，每完成一處工字鋼的拆除后都必須做到道碴同填和振搗。線路恢復(fù)正常后，在使用期間依然要采取養(yǎng)護措施。

3.5 監(jiān)測布置

施工作業(yè)會對既有線路造成不良影響，不利于鐵路線路的正常運營，對此應(yīng)通過監(jiān)測的方式掌握實際施工情況，根據(jù)反饋的結(jié)果合理調(diào)整施工方法[4]。架空段施工過程中，按照3m 的間距在施工區(qū)域的既有軌道線上依次布設(shè)位移測點和內(nèi)力監(jiān)測點，每日檢查1 次；此外還需做好對既有線周邊地表的監(jiān)測工作，應(yīng)在該處以縱向8m、橫向10m 的間距設(shè)點。

架空施工時安排專員做好檢查工作，除施工范圍以外，還需要檢查前后50m 線路處，每2h 檢查一次，以便掌握軌距、軌溫等指標(biāo)的實際情況。下穿頂進施工期間，檢測框架的形態(tài)和受力狀態(tài)，如內(nèi)壓、變形狀態(tài)等[5]。橋身每向前推進一個頂程后，均要觀測中線、高程、箱橋狀態(tài)等各類對頂進作業(yè)造成影響的因素，將實際所得結(jié)果與設(shè)計值對比分析，偏差超出合理范圍時需要及時采取糾偏措施。本工程中，經(jīng)過一系列觀測后匯總數(shù)據(jù)，具體如表1所示。結(jié)合表中內(nèi)容可以得知，下穿頂進過程中縱梁內(nèi)力值均滿足要求，表明此處所提的下穿頂進施工技術(shù)具有可行性。

表1 列車通過時縱梁內(nèi)力值（單位：MPa）

中線縱梁 52 143 73 既有大麗鐵路2 線外側(cè)縱梁 47 152 92

4 結(jié)束語

本工程案例中，下穿段鐵路線路頗為復(fù)雜，不利于新建工程的施工作業(yè)，經(jīng)對比分析后認為架空跨度較大的路段展開施工作業(yè)時可選擇D 便梁架空加固的方式。大跨度框架頂進施工期間應(yīng)結(jié)合實際情況選擇相適應(yīng)的加固方式，在安全的環(huán)境下完成頂進作業(yè)，全程做好監(jiān)測工作，分析所得數(shù)據(jù)與既定要求的差異，靈活調(diào)整工藝參數(shù)，提高其可行性。