下穿铁路顶进框架桥的施工分析
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作者: 刘鹏 周重贺
【摘要】随着交通建设的发展，多跨大孔径框架桥顶推施工会越来越多的应用于下穿公路或者铁路工程，施工方法各具特点。本文针对某环线高速公路下穿铁路运煤专线的线路，对顶推框架桥施工进行了论述，分析了某框架桥下穿加固顶进施工的流程。
【关键词】框架桥；下穿铁路桥；顶进；施工流程
1 工程概述
某市环线下穿某铁路立交桥位于某高速公路 K33 +465.500 处，交叉铁路下行线里程为 K256+273，相交角度为 121.4°（ 前右角） ，某铁路为单线电气化铁路，相交处的某铁路为路堤段，路堤填方高度约为 2 m～3 m，线路位于 R =400m 的缓和曲线上，轨道类型为 60 kg /m，铁路相交处轨顶标高为 1167.806 m，桥位处朔州环线位于R=2 000 m 的缓和曲线上，路线纵坡分别为-3.2%-3.0%，桥位处地势较为平坦。该桥孔径为2m～13.5 m 框架立交桥，结构净高6.8m，完工后的使用净空高度不少于5m，设计结构尺寸为： 顶板厚1m，底板厚1.1m，边墙厚1 m。
2 前期准备
2.1 根据相关技术资料、设计规范和现场勘查情况，制定详尽的框架桥线路加固及顶进施工方案，报送分公司审批。
2.2 与工务段、电务段、车务段、供电等单位签订安全配合协议、弄清电缆、光缆的位置，提前移到安全位置。对挖出的光电缆，进行防护并实行24h不间断监护，光电缆不得外露，既有光电缆挖开后用槽钢对扣防护，防护长度应超出框构桥两边缘再开挖5m延长，在入地处呈 120°平缓入地，再上盖混凝土30 cm，填土夯实，插电缆防护标志。待框构顶进后将槽钢一并放入水泥电缆槽中，确保入地处电缆有槽钢防护并用混凝土浇筑保证不外露。不同部门的电缆实现有效隔离，确保防护良好，不留隐患。
2.3 工程前期的各项资料齐全，框构主体、后背、护坡桩、支撑桩强度达到设计要求，试验报告齐全，并经监理单位签字认可。
2.4 做好线路加固其他各项准备工作。
3 线路加固
本线路加固采用纵横台梁加 3-5-3 吊轨进行加固、C25 混凝土挖孔桩支撑，边挖土边顶进的施工方法。纵、横台梁使用Ⅰ56C型工字钢。
3.1 线路准备。a.慢行申请行车速度按 15 km/h。b.申请封锁线路。c.探明所有埋设电缆位置并做好防护。
3.2 挖孔桩施工。本工程挖孔桩分为护坡桩、支撑桩和抗移桩三种类型，施工均采用人工挖孔，钢筋混凝土护壁，抗移桩桩径1.25m，桩长20m，共11根。防护桩桩径1.5m，桩长15m，共22 根。支撑桩桩径1.25m，桩长15m，共6根。
3.3 轨枕抽换。混凝土枕换成木枕，利用天窗点一次抽换完成。
3.4 吊轨安装。由人工抬钢轨上道，使用直径 22 的U形螺栓与木枕扣接。
3.5 横台梁安装。横台梁使用Ⅰ56C 型工字钢，由吊车吊起，一端落在路肩上，另一端落在已经预制好的框架桥顶上，与路基垂直摆放。第二次吊起横梁一端，另一端由人工拖拽串入已扒开道碴的钢轨下使其就位。横台梁就位后两端空挑部分立即用枕木垛支好。中间与 3-5-3 吊轨梁用直径 22 的 U 形螺栓进行联接。在框架桥顶放置钢板，横梁与钢板间放置滑车，以减少摩擦力，确保行车安全，不顶进时线路下方用短枕木垛顶，抬行车线。
3.6 纵梁安装。纵梁使用Ⅰ56C 型工字钢（ 三根工字钢束），由吊车吊起单根工字钢与横梁垂直放置横梁上面后再由人工撬动使其准确对位。三根Ⅰ56C 型工字钢纵梁对位后立即使用直径22的U形螺栓和厚10mm的扣板与横梁工字钢进行联接。工字钢接头联接采用等强度联接，由两块厚12mm钢板作成一组复板，每个接头使用12条m20的螺栓进行打孔联接。
3.7 线路控制。①轨距控制： 因混凝土枕已换成木枕并加设绝缘轨距杆，其轨距靠木枕来控制，确保轨距符合要求。②线路的横向控制： 由于线路木枕已加设 3-5-3 吊轨并联接，3-5-3 吊轨与横梁联接，横梁联接与纵梁联接，整个线路和纵横台梁加固成整体。③纵梁纵向控制： 在纵梁每个端部加设一个直径1m深5m的钢筋混凝土挖孔桩，并在桩顶预埋6根直径25mm的圆钢，待纵梁安装就位后及时与纵梁焊接限制纵梁的纵向移动。④曲线超高控制： 采用在钢轨、吊轨和横台，梁间设置不同厚度绝缘垫片的方式调整线路外轨超高值，保证曲线顺适，绝缘垫片从厂家购入，各种尺寸符合设计标准，施工中安排专人进行检查，发现绝缘垫片有破损，及时更换。曲线的各种几何尺寸在工务人员的指导下标示于外轨面，由专业养路队进行测量，随时监护，确保线路稳定。
4 顶进施工方案
本框构桥主体混凝土数量1259.12 m3，框构自重约3 274 t，计算顶进施工中最大顶力为 4270t。
4.1 顶进设备。N = Pmax/ T・η。其中N 为需用千斤顶台数； Pmax为计算最大顶力； T 为千斤顶额定推力；η为千斤顶的功率系数，采用循环顶进法，框架采用320t顶镐行程800 mm，功率数按0.7计。代入公式： N =4 270/（ 320 ×0.7）≈20 台。确定采用320t顶镐20台，备用5台，共计25台。1-30 控高压泵站1台，备用1台，共计2台。
4.2 传力设备。①顶程计算： 28.32 m，本次施工顶柱长度按33m计算。②配备顶铁： 顶铁用钢板和旧钢轨焊接制成，长度规格分10 cm，20 cm，25 cm，30 cm，40 cm，50 cm，100 cm，200 cm，400 cm，800 cm，另备若干 1 cm，2 cm，3 cm 厚的补空铁垫板。③配备顶柱： 20 ×35 m = 700 m。
4.3 顶进作业。循环顶进法顺序如下：箱身挖土→顶进→换顶铁→再挖土→再顶进→循环往复至框架桥就位。
5 施工过程监理
监理工作主要内容是“三控二管一协调”，铁路行业特点决定安全控制为“三控”之首。
2.1 施工安全控制。①控制依据：部局有关营业线施工规定；设计文件；批准的施工组织设计。②控制内容：既有线施工安全。③控制方法：预控、自控为主、动态检查。监理人员通过审核顶进桥施工组织设计、现场安保体系运行、项目管理人员及特殊作业人员持证上岗情况、总监巡视并检查安全措施落实情况等进行现场控制。④施工方案：架空方案及列车限速条件符合设计及有关部局营业线施工管理规定；架空方案经局设计文件鉴定委员会批准。工作坑开挖：与相关设备管理单位签订施工配合协议，对作业人员进行交底，基坑边缘距线路满足《工务安全规则》规定，基坑宽度、深度、边坡坡度符合设计，坡脚防护到位，基坑顶部及底部排水系统完善。箱涵顶进：检查架空是否符合设计，安全预想、应急预案及应急材料设备是否到位，施工负责、技术、专职安全员、防护员是否到位，利用列车间隙顶进，专人定时检查轨面标高、架空支墩、线路几何尺寸。
2.2 施工质量控制。质量控制是施工过程的重点，事关工程主体结构寿命及铁路运营安全。①控制依据：设计文件、合同、规范、标准、监理规划及细则。②控制内容：主要从影响质量的五大要素人、机、料、法、环方面进行控制。③控制方法：审核书面文件报表与现场检查试验相结合，总监全面检查与重点部位现场监理旁站监督相结合，施工单位自检与监理验收相结合。④关键工序质量控制点设置。工作坑：基坑位置、尺寸、标高、地质情况、临时排水系统。模板制作及安装：尺寸、标高、预埋件位置，强度刚度稳定性，模板内部清理；安装误差。钢筋：品种、规格、尺寸、搭焊接长度。混凝土：水泥品种、标号、砂石质量、混凝土配合比、外加剂比例、混凝土运输、入模温度。防水层质量控制点：材料质量、基层平整度、施工工艺。
2.3 进度和投资控制。①进度控制：依据合同工期，考虑防洪、春运对施工工期的影响。审核并优化进度计划。分析投入机具、材料、人力是否满足要求，并适当储备。编制进度控制方案。从技术上分析计划的可行性；从合同和经济上制定约束措施。检查督促落实。②投资控制：主要依据施工合同和投标文件，严格控制变更，按期对合格工作量结算。
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