框構(gòu)橋頂進下穿既有鐵路拓寬施工關(guān)鍵技術(shù)

唐紅江

（中鐵十八局集團第五工程有限公司天津300222）

隨著我國交通事業(yè)的飛速發(fā)展，新建市政工程與既有鐵路線交叉頻繁，如何保證既有線路安全，不中斷其正常交通是重點研究的課題。頂進法施工對鐵路線路干擾小，具有安全可靠的優(yōu)點。自頂進法提出以來，已被廣泛應用于鐵路、市政道路施工[1-4]。

徐淑亮、賀斌[5]以長深線青臨高速公路工程為背景，介紹了高速公路下穿大跨鐵路框構(gòu)橋頂進技術(shù)和關(guān)鍵施工工藝。張先鋒、張景平[6]以國道105線下穿邯濟鐵路為工程背景，介紹了斜交框構(gòu)橋頂進施工技術(shù)和控制措施，為同類斜交框構(gòu)橋提供了參考。董紅科[7]以陽曲高速公路下穿同浦鐵路為工程實例，論述了大跨小角度框構(gòu)橋頂進設計要點及線路加固措施。喬卓賢[8]以朔黃鐵路為工程案例，針對頂進過程扎頭或扎尾問題，分析了其出現(xiàn)的原因，闡述了施工過程中的關(guān)鍵事項及糾偏方案。趙永船、張寧[9]以津山線五孔框構(gòu)橋頂進施工為例，介紹了軟土地基中的施工方法和加固措施，為軟土地基中框構(gòu)橋頂進施工提供了參考。周福來[10]以公路工程下穿既有線為工程案例，介紹了高水位地區(qū)大跨度公路框構(gòu)橋頂進施工關(guān)鍵技術(shù)，并對線路加固方案進行了探討。

以三河市迎賓南路下穿既有鐵路線為工程背景，對現(xiàn)場施工技術(shù)進行了研究，從樁基、止水帷幕施工、工作坑開挖、線路加固、框構(gòu)橋頂進等幾個方面，闡述了頂進過程中關(guān)鍵技術(shù)和控制措施。

1 工程概況

1.1 既有鐵路線及框構(gòu)橋概況

三河市燕郊鎮(zhèn)迎賓南路下穿既有京哈鐵路改造工程，框構(gòu)橋與京哈鐵路的交叉里程為K0+431.190，交角86°。由北向南依次下穿京哈鐵路下行線、京哈鐵路上行線、8道、22道、糧1線及24道，共6條鐵路線。框構(gòu)橋采用頂進法施工，總頂程57.6 m。

迎賓南路位于燕郊站西咽喉，既有鐵路框構(gòu)為三孔連續(xù)框構(gòu)橋，寬度為5.5+9.0+5.5 m，結(jié)構(gòu)凈高為4.8 m，框構(gòu)全長35.8 m。中孔為機動車道，限高4.3 m，兩側(cè)邊孔為非機動車道。

1.2 改造情況

現(xiàn)將三孔框構(gòu)橋拓寬為雙孔橋，寬度為18 m+18 m，并拆除原有框構(gòu)橋。新建地道橋結(jié)構(gòu)凈高為7.2 m，頂板與既有框構(gòu)保持一致，全長41.0 m，新建框構(gòu)橋南側(cè)與道路U型槽相接，北側(cè)與在建京唐框構(gòu)橋通過U型槽連接，圖1為框構(gòu)橋改造前后對比示意圖。

圖1 框構(gòu)橋改造前后對比

2 總體方案及工藝流程

2.1 總體方案

總體施工方案按如下步驟進行：（1）進場后先進行管線遷移工作，確認無管線影響后方可進行路基防護樁、抗移樁、基坑后背樁、工作坑的施工；（2）基坑采用分層開挖措施，路基前端邊坡位置需邊開挖邊進行路基噴錨，保證路基邊坡穩(wěn)定，工作坑開挖至底板上1m位置后，進行高壓旋噴樁封底施工，最后再開挖到位；（3）滑板施工，滑板每隔3m設置錨梁，增加滑板頂進箱涵時的穩(wěn)定性，滑板底部換填30cm碎石墊層，再在后背樁頂進前端澆筑鋼筋混凝土后背梁；（4）預制框架橋，框架橋頂進前端設置混凝土刃角，底板設船頭坡，保證框架橋吃土頂進，防止橋體扎頭；（5）頂進前進行路基注漿加固，對既有路基土質(zhì)形成固化效果，防止土方開挖時邊坡坍塌；（6）采用吊軌縱橫梁法加固體系對線路加固，縱梁為45b工字鋼，橫梁采用40b工字鋼，上下采用U型螺栓進行鎖定，結(jié)合鉆孔樁支撐，共同達到線路加固效果；（7）最后頂進框構(gòu)橋，框架橋路基坡腳吃土頂進，防止超挖造成路基土體坍塌。頂進完成拆除線路加固體系，補充道砟，恢復線路，施做后續(xù)附屬工程和管線。

圖2 框構(gòu)橋改造前后對比

2.2 施工流程

為保證施工過程順利進行，現(xiàn)場施工流程見圖3。

圖3 施工流程圖

3 框構(gòu)頂進關(guān)鍵施工工藝

3.1 樁基及止水帷幕施工

3.1.1樁基施工

樁基采用鉆孔灌注樁施工工藝，施工順序為：基坑防護樁、后背樁、U型槽防護樁。施工中為防止相鄰孔位施工影響采取“隔孔跳打”的施工次序。

工作坑后背樁為φ1.5 m鉆孔樁，間距1.8 m。抗移樁采用φ1.25 m鉆孔樁，樁長14 m，間距3 m。鐵路界限25 m范圍內(nèi)，樁基施工采用小型正循環(huán)鉆機，其余采用旋挖鉆施工。

3.1.2止水帷幕施工

為保證鐵路正常行車安全，鐵路線外側(cè)25 m范圍內(nèi)止水帷幕采用高壓旋噴樁，直徑為0.6 m，樁長17.5 m，雙層布置，樁間距0.4 m。

鐵路線路25 m外止水帷幕采用攪拌樁，工作坑內(nèi)采用高壓攪拌樁封底。攪拌樁采用普通水泥作為固化劑，水泥土無側(cè)限抗壓強度不小于1000 kPa，水泥摻量宜為18%。攪拌過程中樁位偏差不得大于30 mm，并控制樁身垂直度。攪拌頭提升速度不得大于0.5 m/min，每轉(zhuǎn)一圈提升量為1.0~1.5 cm，注漿泵出口壓力保持在0.4~0.6 MPa。

3.2 工作坑開挖

基坑防護樁采用φ1.25 m鉆孔灌注樁，樁長15 m，間距1.5 m。工作坑采用三面防護樁支護，頂進面采用1:1.5放坡開挖形式，工作坑坡頂距離最近的整備線中心11 m?；铀闹茉O置止水帷幕，基坑底以下2 m范圍采用高壓旋噴樁封底處理。坑底設置排水溝及集水井，坑頂設置截水溝，匯集到集水坑的雨水及時排出，確?？蚣茉陬A制及頂進期間基坑內(nèi)無積水，圖4為工作坑開挖示意圖。

圖4 工作坑開挖示意圖

3.3 路基注漿加固

為保證框架橋頂進時不發(fā)生大面積塌方和滑坡現(xiàn)象，確保施工及行車安全，計劃對框架橋頂進范圍內(nèi)路基進行注漿固化處理。注漿固化寬度為橋體正面及兩側(cè)各12 m，深度至底板底面以下2 m，框構(gòu)邊墻外緣9.5 m范圍內(nèi)，待框構(gòu)頂進就位回填石后再注漿加固，并采用雷達探測路基密實度，保證在頂進后路基的密實度和穩(wěn)定性。

注漿角度在15度~75度之間，孔距0.5~1.5 m，路基高度下1.5 m不注漿。為保證注漿效果，靠墻側(cè)頂進前預埋注漿管，圖5為注漿管布置示意圖。

圖5 注漿管布置示意圖

3.4 鐵路線路加固

框架頂進前先進行線路加固，采用3-5-3扣吊軌梁和橫抬縱挑法布置工字鋼縱橫梁加固系統(tǒng)。

橫梁采用I40b工字鋼，采用間隔式從既有枕木空檔穿橫梁，間距分別為0.6 m、1.2 m、0.6 m。最外側(cè)線路兩側(cè)縱梁采用I45b工字鋼，3根一束布置，線路中間縱梁采用I45b工字鋼，2根一束布置，置于橫梁上，接頭錯開1.5m，用Φ22U型螺栓和橫梁連接。縱梁兩端支撐于枕木垛上。

其具體工藝流程為：應力放散→鎖定→抽換枕木→安裝扣軌→穿橫梁→橫梁連接→安放縱梁→線路加固驗收。

3.5 既有框構(gòu)橋拆除

既有框構(gòu)橋主體長度為35.8 m，環(huán)型切割長度控制在1 m范圍，切割線避開線路鋼軌位置，以線路中心線為基準進行切割段劃分，既有框構(gòu)橋主體共分為36段，需切割35道。頂進配合階段每3道切割縫為一組，共分12組，待一組切割完成后進行破除，每破除1 m頂進1 m。

側(cè)墻、底板切割使用碟鋸進行施工，在框構(gòu)橋內(nèi)側(cè)墻切割完畢后，安裝碟鋸機切割底板。頂板采用液壓繩鋸切割，切割頂板前，需提前使用洛陽鏟在既有框構(gòu)橋兩側(cè)路基挖孔，挖出頂進前既有框構(gòu)橋兩邊跨側(cè)墻上所打液穿繩孔，穿液壓鋸條。

切割完成后從底板開始破碎，既有框構(gòu)橋經(jīng)過繩鋸切割，被分為數(shù)個混凝土單元，對每一個單元采先行從框構(gòu)內(nèi)拖出，后在框構(gòu)頂進范圍外破除。

圖6 框構(gòu)橋切割機破碎示意圖

3.6 框構(gòu)橋頂進施工

箱體預制成型后，當框架主體混凝土達設計強度后，開始頂進作業(yè)。為防止箱體底板受頂力而壓碎，在頂鎬與箱體接觸位置設一塊承壓鋼板，厚度為20 mm。施工過程中邊頂進邊出土，箱體底、側(cè)刃腳始終吃土頂進。

其主要工序為：①拆除既有框構(gòu)橋，先頂板和立墻混凝土，采用液壓破裂機進行破碎；②開挖兩側(cè)土方，底板混凝土采用破碎錘破碎；③開始頂進施工。

圖7 框構(gòu)橋頂進施工示意圖

施工過程中，若箱體出現(xiàn)抬頭情況，采取箱體前端底板處適當超挖的方法；扎頭時，在滑板前端設過渡段以增強地基承載力，頂進中底板吃土不小于10 cm，必要時在底板前端現(xiàn)澆鋼筋快硬混凝土縱梁。頂進時適當調(diào)整兩側(cè)頂力增減混凝土刃角阻力，以控制頂進方向。

4 結(jié)語

框構(gòu)橋頂進下穿施工過程中，頂進設備的選擇和最大頂力的計算至關(guān)重要，頂進過程中箱體時常出現(xiàn)“扎頭或抬頭”的現(xiàn)象，需要采取一定的控制措施。

本工程針對三河市燕郊鎮(zhèn)迎賓南路下穿既有京哈鐵路改造工程，采用了頂進法施工，并簡要介紹了施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)和控制措施，有效解決了現(xiàn)場施工問題。既有鐵路線基本無影響，適當調(diào)整兩側(cè)頂力增減刃角阻力，可以控制頂進方向，為拓寬頂進施工提供了技術(shù)保障，積累了豐富的工程經(jīng)驗，具有較高的參考意義和工程價值。