深圳广铁土木工程有限公司
摘要：本文结合笔者多年的工作实践经验，对下穿铁路多孔大跨径框架桥顶进技术进行了分析探讨，该技术的运用解决了在车站道岔区进行多孔、大跨径框架桥顶进时线路加固的难题，以期对今后相似工程具有重要的借鉴意义。
关键词：既有铁路；线路加固；多孔大跨径框架桥；顶进
1、工程概况
该工程为框架式立交桥，框架桥为2孔15m+15m，净高6m。框架桥位于车站道岔区，需穿越Ⅰ线、Ⅱ线、机走线、渡线、联络线、专用线，施工时需影响车站13、15、17号3组道岔。框架主线按正交布置，专用线部分按斜交6.3°布置，轨顶至框架顶的高度为1.13m.框架垂直于线路方向最长边21.61m，最短边17.76m，顺线路长度34.63m。采用先顶进A端框架桥，后顶进B端框架桥，最大顶程39.1m。
2、线路加固
2.1总体加固方案
Ⅰ、Ⅱ道正线线路应力放散→拆除15#道岔、破除17#道岔部分长枕、恢复线路→Ⅰ、Ⅱ、3道（机走线）换钢枕、穿工字钢、吊轨→开挖、灌筑D便梁支撑桩及1号附跨A端支墩→拆除扣轨梁→A端架设三组D24便梁→架设1、2、号附跨→A端框架桥顶进→A端路基回填→拆除1、2号附跨→转移A端D24便梁至B端安装→设置3号附跨→B端框架桥顶进→B端路基回填→拆除3号附跨→拆除D便梁→恢复15号道岔及17#道岔部分长枕→无缝线路焊接及锁定。
2.2分步加固方案
2.2.1 应力放散
架设D24便梁的Ⅰ线、Ⅱ线为无缝线路，施工前需要对无缝线路进行应力放散。
2.2.2 拆除15#道岔
为保证机走线在施工期间不中断行车，需要对机走线架设D24便梁进行架空处理，只有拆除15#道岔才能在机走线架设D便梁。
15#道岔采用整组移出的方式进行拆除。解开岔前、后接头→抬起道岔→顺机走线向B方向滑移35m→横移跨过联络线放置在路肩上→将道岔位置用普通线路联通。
15#道岔拆除后，需要拆除15~17渡线，同时需要对17#岔长岔枕进行部分截除，以便架设便梁。
2.2.3 Ⅰ、Ⅱ、机走线换钢枕、穿工字钢、吊轨
为避免开挖便梁支承桩孔施工对正线线路安全造成影响，挖孔桩开挖前需对Ⅰ、Ⅱ、3道线路桩中前后6.25m范围架设扣轨梁进行加固防护。扣轨梁系统采用P50钢轨按3-5-3形式扣轨，为避免重复抽换轨枕，横梁采用D24便梁钢枕（1#附跨位置为I36b工字钢）
联络线不进行扣轨加固，施工时采用挡板进行挡碴防护。
2.3.4 开挖、灌筑D便梁支撑桩及1号附跨A端支墩
共需施作挖孔桩12根作为D24钢便梁的支撑桩，桩孔采用人工开挖方式进行，桩身为C20钢筋砼，桩身直径分两种：需要放置两片便梁纵梁的为φ1.5m、其余为φ1.25m，桩长18.5m。
在A端既有2-5拱涵的中承墩位置需要设置4个钢筋砼支墩，作为1#附跨支承桩。
2.2.5 拆除扣轨梁
挖孔桩施工完毕后，进行拆除扣轨梁作业。
2.2.6 A端架设三组D24便梁
为维持Ⅰ、Ⅱ道正线及机走线的正常行车，需要对该三条线路设置D24便梁进行架空处理。便梁存放于车站货场，利用轨道吊装车运至现场进行吊装。
2.2.7 架设1、2号附跨
为防止框架顶进工程中遇到特殊情况，造成框架两侧路基坍方而影响行车安全，需要对D24便梁两端线路设置1、2号附跨进行防护。
1号附跨长度9m，一端支承在既有2-5m拱涵的中墩位置的钢筋砼支墩上，另一端与便梁共用支承桩，纵梁采用3I56b工字钢组成，横梁为I36b，横梁在下，纵梁在上，用Φ22U型螺栓进行连接，线路中心设置1组2-3扣轨梁进行补强。
2#副跨长度为6m，恢复利用挖孔桩加固时的吊轨梁作为纵梁，横梁采用D便梁钢横梁，吊轨梁一端支承在枕木垛上，另一端架在便梁上，吊轨梁与横梁采用?22U型螺栓连接。
为防止线路变形，每隔6m，在专用线、联络线钢轨底穿入P50钢轨，一端架在已经完成的框架上，另一端用?22U型螺栓吊设于D便梁纵梁下。
框架顶进过程中做好17号岔被截断长岔枕的更换准备工作，先把需要更换的长枕大致就位放于框架面，等便梁拆除后，和15#道岔恢复共用一个封锁点进行恢复。
2.2.8 拆除1、2号附跨
A端框架顶进到位后，进行1、2号附跨拆除。
2.2.9 便梁移设
将1、2道及机走线A端D便梁纵梁拆除后移到B端。便梁一端采用挖孔桩支撑，另一端支撑在A端顶进到位框架边墙上。
2.2.10 架设3号附跨及A端框架轨枕抽换
3#副跨长度为6m，恢复利用挖孔桩加固时的吊轨梁作为纵梁，横梁采用D便梁钢横梁，吊轨梁一端架在枕木垛上，另一端架在便梁上，吊轨梁与横梁采用?22U型螺栓连接。
2.2.11 拆除3号附跨
当B端框架顶进到位后进行3号附跨拆除。
（14）拆除D便梁
1道、Ⅱ道及机走线分别每天封锁1股道180分钟，纵梁吊装时相邻股道封锁60分钟，进行三组D便梁纵梁拆除。
2.2.12 恢复15号道岔及17#道岔部分长枕
同时封锁机走线、联络线、专用线210min，拆除15号道岔位置处线路，将15号道岔滑移就位后恢复。
2.2.13 无缝线路焊接锁定
每天依次封锁1道、Ⅱ道180分钟，进行无缝线路焊接、锁定。
3.工作坑及顶力计算
3.1工作坑开挖
基坑开挖前，做好地面排水系统，防止地表水流入坑内，开挖至设计标高后，在工作坑内设置排水沟及集水井，利用潜水泵排水，以保证在无水的条件下进行坑内作业。
工作坑的土方开挖采用挖掘机放坡开挖，预留20～30cm人工修整的办法进行。靠铁路侧边坡坡脚设木桩及土袋防护，铁路侧边坡放坡1：1.5，垂直于铁路两侧边坡放坡1：1.25。
3.2滑板及后背
基坑开挖到位后上铺10cm厚碎石垫层。采用C20钢筋砼滑板，滑板顶面设置15cm×15cmφ10钢筋网，钢筋净保护层为3cm。滑板砼要有较高平整度，滑板抹2cm厚砂浆时，用抄平、水平尺控制，误差要求在3mm以内，滑板润滑层由润滑剂和塑料薄膜组成。待滑板砼干燥后再铺设润滑剂，厚度3mm。润滑剂为将石蜡加热到150℃左右，再掺入25%机油，搅拌均匀后铺设，待石蜡冷却后，铺设滑石粉一道厚1mm，再在其上铺一层塑料薄膜。防止框架桥顶进过程中带动滑板移动，滑板以下0.5m每隔4m设置横向锚梁。为了控制框架在顶入土中之前的准确方向，在顶进前进方向沿滑板两侧每隔4m设置导向墩。
后背墙采用M10浆砌片石。利用工作坑开挖土方及外借土作后背墙填土夯实，后背墙前设C20钢筋砼分配梁，宽度1.2m，高度2m，埋深1.3m。
4.顶力计算
本框架桥采用简易中继间顶进，中间不设剪力楔。框架桥最大自重1597吨，计算顶进施工中最大顶力1916.4吨。
框架桥顶进中，顶部荷载来源仅为线路上部和加固材料的重量，荷载小，两侧土压力也较小，顶进时阻力主要来自涵身自重，因此对顶力按下列公式，作简略计算：
P=μ.N
μ取1.2，N=1597×9.8=15650.6KN
按上式计算框架最大顶力为：1916.4T
滑板自重：285T
分配梁自重：114T
挡土墙自重：452T
钢筋砼分配梁与滑板连接，考虑浆砌后背自重及滑板的抗滑力则后背的设计顶力P=F-G×f=1916.4-（285+114+452）×0.7=1320.7吨
5、圬工后背检算
后背填土被动土压力计算：墙高5米，厚度3米。
根据朗金假定的条件，墙是坚直的，墙是光滑的（δ=0）填土与墙顶平。
根据郎金被动土压力计算公式：
取γ=1.8T/m，Φ=45°
Ep= γ×h2×tg2（45+Φ/2）/2=1.8×5×5×3/2=67.5T/M
N=67.5×20=1350T
N >P可行
6、顶进方案
先将A端框架桥顶进到位，再将B端框架桥顶进到位。
A端框架桥顶进：
（1）采用中继间顶进法。必须确保设备的富余量，以便设备故障时能及时更换。
（2）第一步：顶进至距联络线轨枕头距离为9.4m时，停止顶进。
（3）第二步：封锁联络线，然后继续顶进（时间约为2天），顶进至距专用线轨枕头9.4m时同时封锁联络线、专用线2天，进出口两端同时挖土，框架顶进就位并回填路基及道碴。
顶进时间计算：封锁专用线后，顶进行程10m，按每小时顶进长度0.5m计需20小时，回填路基及道碴需16小时。挖除及破除既有框架抗滑桩耽误顶进时间12小时，合计需48小时。
B端框架桥顶进：
（1）采用中继间顶进法。必须确保设备的富余量，以便设备故障时能及时更换。
（2）第一步：顶进至距联络线轨枕头距离为9.4m时，停止顶进。
（3）第二步：封锁联络线，然后继续顶进（时间约为1天），顶进至距专用线轨枕头9.4m时同时封锁联络线、专用线2天，进出口两端同时挖土，框架顶进就位并回填路基及道碴。
顶进时间计算：封锁专用线后，顶进行程10m，按每小时顶进长度0.5m计需20小时，回填路基及道碴需13小时。挖除及破除既有框架抗滑桩耽误顶进时间15小时，合计需48小时。
6、结束语
本城市下穿铁路二线2-15m框架桥依据以上施工方法，如期将2-15m框架顶进到位，就位误差满足验收标准。施工过程中未发生一起安全事故，既保证了铁路线路安全，又保证了列车正常通行，受到高度评价。
参考文献
[1]铁道部第三工程局，铁路工程施工技术手册桥涵（中）[M]，北京：中国铁道出版社，1994
[1]铁道部第四勘察设计院桥隧处，桥梁顶进设计与施工[M]，北京：中国铁道出版社，1983
论文作者:唐志锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第20期
论文发表时间:2017/12/26
标签：框架论文; 道岔论文; 线路论文; 专用线论文; 滑板论文; 横梁论文; 轨枕论文; 《建筑学研究前沿》2017年第20期论文;