城市道路下穿鐵路框架橋頂進(jìn)施工技術(shù)

朱恩星

(中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司,天津 300454)

由于城市不斷發(fā)展，城區(qū)面積不斷擴(kuò)大，以前處于城郊的鐵路往往被夾在城市中間，把城市“分割”成兩個(gè)部分。為解決鐵路分割城市空間的問題，需要修筑市政道路打通鐵路兩側(cè)，將鐵路兩側(cè)區(qū)域聯(lián)成有機(jī)整體。采用框架橋頂進(jìn)穿越鐵路的工法，既不影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)又可以保證新建工程正常施工，被廣泛應(yīng)用。

1 工程概況

廣渠路東延(怡樂西路～東六環(huán)路)道路工程西起怡樂西路高架橋，東至東六環(huán)路，該道路下穿通東機(jī)場(chǎng)專用線鐵路，鐵路為非電氣化有縫鐵路，南北走向，43 kg/m軌。采用框架橋頂進(jìn)的施工方法下穿通東機(jī)場(chǎng)專用線鐵路，橋體所在線路為直線段，軌底標(biāo)高21.30 m。

框架橋采用2×14 m孔跨布置，高度19.4 m,框架橋前部設(shè)置鋼筋混凝土刃角，刃長(zhǎng)7.0 m，框架橋頂進(jìn)到位后將刃角切除處理。頂進(jìn)工作坑擬設(shè)置于鐵路東側(cè)，自東向西頂進(jìn)。工作坑布置見圖1和圖2。

圖1 工作坑平面布置示意圖

圖2 工作坑縱剖示意圖

2 框架橋頂進(jìn)施工技術(shù)

2.1 工作坑支護(hù)體系施工

頂進(jìn)工作坑是本工程的重點(diǎn)區(qū)域，為保證預(yù)制框架橋階段專用線鐵路的正常通行，基坑內(nèi)需保留鐵路路基土方?；又ёo(hù)采用雙排樁+預(yù)應(yīng)力描索(雙排樁樁間施打)的支護(hù)形式，見圖1。

雙排樁樁徑1.5 m,排距6 m,樁間距1.8 m。為施工后排樁錨索，在兩排樁間開挖21 m深的長(zhǎng)條形基坑，邊開挖邊施工預(yù)應(yīng)力錨索，錨索豎向間距3.5 m,兩樁之間布置。錨索采用2S?15.2 mm普通鋼絞線，錨索傾角25°，錨固體直徑150 mm,采用二次注漿工藝，注漿強(qiáng)度等級(jí)為M30。長(zhǎng)條形基坑自身的支護(hù)采用樁+內(nèi)支撐的形式，第1道撐為1 000 mm×800 mm混凝土支撐，其余兩道撐均設(shè)置為?609 mm @16 mm鋼管撐。

2.2 線路加固技術(shù)

線路加固由箱型縱梁、鋼枕橫梁、支撐樁基礎(chǔ)、側(cè)壁防護(hù)樁等共同組成，鐵路加固長(zhǎng)度68 m(見圖3)。線路加固時(shí)縱梁安裝與拆除軌束梁在封鎖點(diǎn)內(nèi)施工，頂進(jìn)期間滿足列車慢行45 km/h的要求。

圖3 線路加固

按照基礎(chǔ)→承臺(tái)→支墩→縱橫梁加固體系依次施工的流程進(jìn)行，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)完成后開挖承臺(tái)基坑施作承臺(tái)，承臺(tái)上設(shè)置混凝土支墩，支墩上安裝橫向鋼梁和縱向鋼梁。

2.2.1 上部結(jié)構(gòu)加固

鋼便梁采用鋼板梁，跨度為14 m+40 m+14 m，全長(zhǎng)68 m。14 m跨支座中心至梁端0.3 m，梁高1.04 m，縱梁中心距6.0 m，主縱梁采用焊接箱形截面，截面內(nèi)高100 cm，上下翼緣板寬60 cm，厚度20 mm，腹板厚16 mm。

40 m跨支座中心至梁端0.35 m，梁端高2.248 m，跨中高2.264 m，縱梁中心距6.0 m。主縱梁采用焊接箱形截面，截面內(nèi)高220 cm，上下翼緣板寬60 cm，厚度24 mm，腹板厚20 mm，跨中14 m范圍內(nèi)頂?shù)装搴纲N10 mm厚魚形板，寬度50 cm。本縱梁分3個(gè)節(jié)段，長(zhǎng)度分別為12 m、16 m、12 m，工廠分段加工后，現(xiàn)場(chǎng)栓焊連接拼裝，頂?shù)装迦弁负附?，腹板采用M30螺栓連接。

橫梁采用工字形截面，橫梁間距66.7 cm，截面高28 cm，寬20 cm，頂?shù)装搴?0 mm、腹板厚12 mm。主梁與橫梁翼緣拼接采用M30高強(qiáng)螺栓連接，頂對(duì)齊，螺頭朝上，螺母朝下。隅撐采用焊接L型鋼板與主縱梁和橫梁栓接，下平縱聯(lián)斜桿采用∠75×10等邊角鋼。

鋼軌與橫梁采用特制扣件連接，鐵座焊接在鋼底板上，橡膠墊板粘在鋼底板上，具體構(gòu)造見圖4。

圖4 上部結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造

2.2.2 下部結(jié)構(gòu)加固

鋼便梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，1號(hào)、4號(hào)橋墩線路左右側(cè)各采用1根?1.5 m的鉆孔樁，樁基長(zhǎng)度40 m，樁頂設(shè)置2根HN900×300型鋼組成橫臺(tái)梁；2號(hào)、3號(hào)橋墩線路左右側(cè)各采用2根?1.5 m的鉆孔樁，樁基長(zhǎng)度40 m,樁頂承臺(tái)尺寸6.3 m×2.5 m×2.6 m,左右承臺(tái)之間設(shè)置10根HN900×300型鋼組成的橫臺(tái)梁，具體結(jié)構(gòu)見圖5。承臺(tái)分兩次施工，第1次澆筑底節(jié)1.5 m范圍內(nèi)承臺(tái)，然后頂推橫臺(tái)梁，橫臺(tái)梁頂推完成后將橫臺(tái)梁與預(yù)埋件焊接，形成固結(jié)體系，繼續(xù)澆筑剩余承臺(tái)。

2.2.3 路基注漿[1]

為防止框架橋頂進(jìn)時(shí)土方局部坍塌，保證路基穩(wěn)定及鐵路運(yùn)營(yíng)安全，頂進(jìn)前沿鐵路路基中心線兩側(cè)各20 m范圍內(nèi)注水泥-水玻璃漿液加固，注漿壓力控制在0.5～1.0 MPa，路基注漿加固在慢行期間進(jìn)行施工。注漿范圍：沿鐵路線路方向?yàn)榭蚣軜蚍秶翱蚣軜騼蛇厜ν饩壨鈧?cè)各20 m，沿垂直鐵路方向?yàn)殍F路中心線兩側(cè)各20 m，豎向?yàn)榭蚣軜虻撞恳韵?.0 m范圍，如圖6所示。

圖5 2號(hào)、3號(hào)墩下部結(jié)構(gòu)

注漿嚴(yán)格在線路限速的條件下進(jìn)行，在施工影響范圍內(nèi)的線路、路基、接觸網(wǎng)桿及信號(hào)機(jī)桿基礎(chǔ)上布置觀測(cè)點(diǎn)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)、控制注漿，保證路基、軌道及相關(guān)設(shè)備的幾何尺寸準(zhǔn)確性，確保行車安全。

2.3 工作坑開挖

工作坑前側(cè)放坡開挖，鐵路一側(cè)放坡分為三級(jí)，第一級(jí)邊坡坡率為1∶1.5,其他兩級(jí)邊坡坡率均采用1∶1。采用高壓旋噴樁對(duì)外側(cè)兩級(jí)邊坡土體加固處理并設(shè)置高壓旋噴樁止水帷幕，工作坑邊坡掛網(wǎng)噴混凝土防護(hù)。

工作坑挖到標(biāo)高后，施工混凝土滑板，為防止滑板一并被頂進(jìn)，在滑板內(nèi)按每3 m設(shè)一道鋼筋混凝土地錨梁。為降低框架橋底板與滑板之間摩擦力，需嚴(yán)格控制滑板頂面平整度。采用磨漿機(jī)打磨收面，鋁合金尺刮平，拋光機(jī)拋光，用靠尺配合塞尺驗(yàn)收，抽檢每2 m平整度誤差小于2 mm。

圖6 路基注漿加固范圍

2.4 墊層、滑板、潤(rùn)滑隔離層設(shè)置

20 cm碎石墊層、20 cm混凝土墊層施工完成后，預(yù)制滑板，墊層施工時(shí)預(yù)留導(dǎo)向墩、錨梁位置。為防止框架橋箱體底板與滑板粘連，減少頂進(jìn)阻力，需施作潤(rùn)滑隔離層。做法如下：石蠟加熱融化后摻入機(jī)油，均勻涂抹在滑板上，厚度3 mm，形成滑動(dòng)層；石蠟?zāi)毯螅渖箱伻龌?，再以塑料薄膜覆蓋形成隔離層，塑料薄膜甩茬長(zhǎng)度20 cm。

2.5 框架橋頂進(jìn)

2.5.1 后背設(shè)計(jì)

后背是主要承受頂進(jìn)時(shí)水平頂力所產(chǎn)生的反力的結(jié)構(gòu)物，直接關(guān)系到頂進(jìn)質(zhì)量。

橋體后背采用?1.8 m、1.5 m雙排鋼筋混凝土樁，樁間距為1.8 m，樁長(zhǎng)為22 m，樁頂設(shè)置寬度1.7 m、高度1.0 m的混凝土冠梁，用連梁將前后冠梁連接為整體。后背梁為高度2.5 m(其中滑板下0.7 m、滑板上1.8 m)、厚度為1.5 m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2.5.2 千斤頂布置

49臺(tái)500 t千斤頂并排設(shè)置(4臺(tái)備用)，千斤頂行程1.2 m，頂進(jìn)銳角側(cè)設(shè)置25臺(tái)，鈍角側(cè)設(shè)置24臺(tái)；頂進(jìn)時(shí)配備流量為120 L/min的高壓油泵4臺(tái)。采用4臺(tái)流量120 L/min油泵，油泵最大工作壓力35 MPa，電機(jī)110 kW。油管路安裝完畢后，進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查壓力是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，油管是否漏油，頂鐵的長(zhǎng)度、規(guī)格及數(shù)量配置是否滿足施工要求；檢查測(cè)量平臺(tái)是否完備，測(cè)量?jī)x器是否齊全、良好。

2.5.3 頂鐵布置

頂進(jìn)過程中安放頂進(jìn)設(shè)備時(shí)每隔6 m設(shè)一道大橫梁(見圖7)。頂柱長(zhǎng)度由6.0、4.0、2.0、1.2、0.6、0.3、0.2 m組成,斷面尺寸0.35 m×0.35 m。頂鐵或頂柱保持與框架橋軸線平行布置，橫梁與頂柱垂直(頂進(jìn)設(shè)備見表1)。每行頂鐵和頂柱的中線與千斤頂軸線平行，各行長(zhǎng)度一致。頂進(jìn)時(shí)注意觀察頂柱受力情況，防止崩出傷人。

圖7 頂進(jìn)設(shè)備布置

表1 頂進(jìn)設(shè)備一覽表

2.5.4 頂進(jìn)方向控制及糾偏措施

(1)箱身在空頂階段容易發(fā)生方向偏差，施工中在箱體兩側(cè)回填2 m厚土體，并分層夯實(shí)，確保箱體啟動(dòng)時(shí)方向正確[2]。為防止“扎頭”，在工作坑北側(cè)預(yù)埋17根970 mm鋼管并填充細(xì)石混凝土作為頂進(jìn)導(dǎo)軌，增加底板剛度，以保證箱體出底板后姿態(tài)穩(wěn)定。

(2)用增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄碚{(diào)整箱身方向左右偏差。

2.5.5 施工控制措施

(1)頂進(jìn)施工過程中請(qǐng)鐵路工務(wù)部門加強(qiáng)對(duì)線路的監(jiān)控測(cè)量。

(2)鋼便梁使用過程中，專業(yè)人員對(duì)便梁進(jìn)行安全巡視和監(jiān)測(cè)，定期檢查和復(fù)擰緊固件。

(3)嚴(yán)格執(zhí)行來車時(shí)不頂進(jìn)制度，并隨時(shí)對(duì)線路及橋體中心線和水平進(jìn)行觀測(cè)，以免線路變形危及行車安全或造成橋體就位不準(zhǔn)。

(4)指派專人負(fù)責(zé)線路安全，做到每通過一次列車就對(duì)線路軌距、水平、方向檢查一次，并注意檢查線路的加固情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

(5)施工時(shí)提前制定慢行計(jì)劃，從加固開始所有列車必須按施工規(guī)定的速度慢行通過，以確保行車安全。

3 結(jié)束語

在框架橋頂進(jìn)施工中，如何保證頂進(jìn)期間施工安全和鐵路行車安全是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文根據(jù)工程特點(diǎn)詳細(xì)闡述了既有線加固措施、工作坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、滑板后背結(jié)構(gòu)、頂進(jìn)框架橋姿態(tài)控制等關(guān)鍵工序的做法，實(shí)踐證明這些做法行之有效，為工程順利推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)類似工程有一定的借鑒意義。