框构桥下穿铁路施工

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　　摘要：根据北京动车段芦花路框构桥下穿铁路施工经验，介绍结构超高、长细比大、单位宽度顶力超大及周边环境复杂情况下框构桥下穿既有铁路的顶进施工。
　　关键词：框构桥下穿铁路顶进施工
　　1 工程概况
　　北京动车段芦花路框构桥为北京市规划芦花路下穿丰双铁路和动车段而设，桥型为8m+（9m+9m）+8m的三箱四室框构桥，结构总宽40.76m，全桥总长342.05m。第1段为下穿丰双铁路顶进施工段，结构总高16.5m，结构总长37.256m（其中主体长度28.856m，前刃角长4.7m，后配重长3.7m）。第2段至第17段为段内明挖现浇结构。顶进段框构桥下穿丰双铁路上、下行和军供线。既有线路坡度为＋3‰，桥位处轨面高程为53.59～53.98m，桥顶标高52.61m。动车段线路轨面标高为48.77m，低于既有线标高，故顶进和明挖段设计有5.1m高差。丰双线上行中心线与规划芦花路框构桥的中心线交角为99°35′42″，设计顶程55m。
　　顶进桥的设计几何尺寸如下：
　　丰双下行、上行均为60kg/m钢轨无缝线路，军供线为60kg/m钢轨普通线路。桥位处丰双下行、上行线间距6.79m～9.58m；丰双下行与军供线线间距5.45m。桥位处地层从上往下分别为：路堤填土（粉土层）、细砂、粉土、细砂、细圆粒土，在施工区范围内无地下水。芦花路框构桥线下部分东、西边孔距离既有桥主体距离分别为2.4～6.1m，东侧为8～11.7m。
　　2 施工方案
　　丰双线下框构边孔结构采用顶进法施工，工作坑设于既有线南侧2-4#明挖段。结合征拆进展和结构设计，整体施工顺序为：先顶进入东、西两个边孔结构，然后施工中孔结构。为了确保铁路安全，解决本顶桥工程结构超高的困难，采用D型施工便梁架空加固线路。
　　3 施工方法
　　3.1 施工准备 线路架空前和相关站段签订安全协议，并和站段单位共同确定地下电缆、管线的数量位置，在设备单位监护人员监督下，人工使用铁锹在施工范围内挖“井”型探沟，探明地下电缆、管线的具体位置，设备主管单位采取处理后进行线路架空工作。丰双下行、上行为无缝线路，在架空线路前由工务部门进行应力放散。
　　3.2 线路架空 边孔施工时每股道采用D24+D16+D24便梁主架空，两端再各延长12m56#工字钢纵梁加固。中孔施工时只采用D24施工便梁架空。挖桩前线路加固采用3.96m钢枕纵横抬法。D型便梁以汽车运输到场，先以100吨汽车吊吊放至路肩，再以人工横、纵移梁法就位，吊装场地放在丰双线南。D型便梁纵梁（钢枕）布置采用甲式高位布置，D型便梁纵梁、牛腿、连接板、斜杆等按照《D型便梁使用说明书》进行布置。施工便梁支撑桩采用人工挖孔桩，共设置挖孔桩24根，均在对线路采用钢枕纵横抬加固后施工，钢枕纵横抬加固线路在线路封锁条件下进行。东西两端12根支撑桩均为直径1.25m圆形桩，靠近既有框构桥的12根支撑桩均为直径1.4m圆形桩。边孔施工完成后，以D24便梁架空中孔线路，便梁两端支撑在东、西两侧已施工完的边孔桥顶，其中丰双下行、军供线的每孔两片纵梁错位0.67m布置。支撑桩施工和线路架空期间均需慢行限速，钢便梁架设拆除须封闭点施工。
　　3.3 路基注浆加固 为保证芦花路、万寿路南延路2处框构桥顶进过程中路基的稳定性和铁路行车安全，对桥位处和桥两侧既有线路基进行注浆加固。注浆孔布置在桥体西侧0.5m以外，孔间距为1.5m，孔深度和加固范围根据坍塌范围确定注浆管采用φ32钢花管，顶部2m不钻眼，成孔采用风镐（气锤）振动冲击钢花管成孔。注浆浆液采用1：1水泥浆，注浆施工中，采用在水中掺入水泥用量1%～2%氯化钙或掺入水泥用量2%早强剂，提高注浆早期强度，固化时间12小时，2天内达到固化效果。注浆压力控制在0.2～0.8MP之间，注浆过程中发现地面冒浆、泛浆后停止。
　　3.4 顶力分析及顶进设备布置 本桥为斜交桥，交角为99°35′42″，桥体单位宽度自重大，顶进边孔框架的重量为5207t；中孔框架重量为9158t。考虑既有线完全架空，拟挖除既有桥底以上6m土方卸载，以减小顶进阻力。此时桥体每边孔按桥规公式计算顶力达到7950吨。顶进设备数量计算:本工程顶进设备全部采用500t顶镐，使用顶力按照60%计算，即有效顶力300吨，按照以上计算出的顶力，需要配制顶镐数量：边孔顶镐数=7950/300=26.5台，取27台。顶镐布置:每一台顶镐对应一道顶铁。
　　3.5 顶进施工
　　3.5.1 工作坑开挖 根据设计要求测设框架涵中心线，工作坑选址尽可能接近铁路路基，减少空顶距离。工作坑尺寸计算综合考虑后背梁结构尺寸，后背梁与框架涵尾墙之间有顶进设备安装空间，预制箱体施工作业空间，根据现场土质情况考虑放坡开挖的坡度。开挖工作坑时要控制好标高和平面尺寸，机械开挖预留10～20cm，然后采用人工开挖，开挖完成后整平夯实。
　　3.5.2 滑板制作及后背梁施工 开挖地锚梁基坑，绑扎锚梁与滑板钢筋，支立模板，进行混凝土浇筑。施工时要保证底板中心线与框架涵设计中心线一致。底板顶面的平整度要求：2m尺量小于5mm。施工时可采用方格网法控制高程，在浇筑底板混凝土时，用直径16mm的钢筋头埋入混凝土内，分成2.5m方格网，控制高程，按点找平。滑板顶面设0.5～1‰的仰坡。埋设方向墩，方向墩高出底板约0.4m，采用废旧P50钢轨，方向墩与箱体间留7cm的空隙，以便导向。为加强顶进后背力量，在滑板靠近后背处预留不小于1.5m长的钢筋，深入到后背范围，待顶进后背施工时，与其一起浇筑，使滑板与后背形成一体。
　　3.5.3 润滑隔离层施工 滑板混凝土顶面干燥后，施工隔离层，隔离层采用滑石粉、塑料薄膜、SBS防水卷材三重隔离，最上防水卷材接缝处压缝0.1m，加热粘接并使接茬口朝路基方向。
　　3.5.4 箱体预制 箱体预制的施工程序：在滑板上进行箱体底板隔离层的处理→绑扎底板钢筋→浇筑底板混凝土→底板混凝土养护→安装箱体内模及顶板底模→绑扎侧墙及顶板钢筋→安装箱体外模→浇筑侧墙及顶板混凝土→侧墙及顶板混凝土养护→拆模→箱体防水层及润滑层施工。箱体防水层：框构顶板防水为THF-Ⅰ防水层，上面做C40聚丙烯纤维混凝土保护层，并从中间向两端做成不小于5‰的横向坡；外侧墙上抹THF-Ⅱ防水层。边孔侧墙对拉螺杆孔处防水采用内堵外贴法施工，具体方法为：拆除模板后用膨胀水泥浆填充拉杆孔，外贴一层SBS防水卷材。
　　3.5.5 箱体顶进 架空体系可以确保上部5m土体提前挖通。以减少顶进阻力，剩余11.5m土体采用长臂挖掘机随顶随挖。每次开镐前应对设备及线路加固情况进行全面检查，确认设备情况正常、线上无列车通过且准备就绪、清土达到要求、技术测量人员到位后再开镐顶进。每次顶进都进行中线和高程测量，中线随时观测，水平高程每顶一镐一测，将测量结果及时通知顶进施工负责人，作到及时调整，从而控制桥体顶进的水平、方向。顶进时利用列车运行间隙进行，列车通过时严禁顶进。
　　挖运土作业采用机械挖土，人工清槽、刷坡并配合装载机、自卸汽车外运的施工方案。在距底板底面100mm内的范围由人工挖土，防止超挖，以免造成“扎头”现象，土方开挖坚持四不挖制度，即列车通过时不开挖，桥体顶进时不开挖，发生塌方现象时不开挖，机械发生故障时不开挖。
　　根据土质情况及顶进过程中中线偏差及水平变化确定刃角与底板是否吃土。挖土坡度大致与刃角相近，挖土坡面大致平顺整齐，同时挖土与测量工作密切配合，根据框构桥偏差情况及时改变挖土方法。
　　3.6 路基回填 上部5m挖空的路基缺口采用渗水土夯填；另外桥体顶进过程中，会出现局部塌方，回填时受空间限制不能夯实，会对以后列车运行造成不利影响，桥体就位后，利用侧墙预埋的注浆管对路基采取注浆固化。
　　4 措施
　　4.1 顶进配合措施 线上和桥下安装电铃及红绿灯显示，来车及有情况时及时通知桥下停止顶进。进入路基后，顶进挖土进尺严格遵守规范要求。路基开挖面保证坡度的平顺，不允许出现上凸下凹的不规则情况而影响路基稳定。顶进施工要坚持勤挖勤顶的原则。列车通过时严禁挖土。线上与桥下应保持密切联系，有问题及时协商解决，确保行车安全和人身安全。线上、线下施工负责人要保证两者间通信畅通，配备对讲机及手机。及时将相互之间的情况进行通报。所有参加施工的职工以及领导人员均要保证通讯设备的正常使用，以确保在第一时间找到需要的人员。
　　4.2 减小顶进施工中顶力的措施 根据顶进顶力计算公式，采用以下2种主要方式：①减小桥涵顶面荷载的阻力，本工程采用便梁架空，消除了桥顶荷载阻力。②减小桥体两侧土的摩擦系数μ3，桥体顶进之前在桥体两侧涂石蜡；同时上部5m土体提前挖除卸载，即减小了两侧土的压力，摩擦系数亦降低。
　　4.3纠偏与防“抬、扎头”措施扎头时，在滑动前端设过渡段(基底换填三七灰土夯实)以增强地基承载力。在箱体主体结构预制时，在底板前端设1500mm长150mm高“船头坡”，并在顶进施工时底板吃土不小于10cm，必要时在底板前端现浇钢筋快硬砼纵梁。若箱体出现抬头情况，采取箱体前端底板处适当超挖的方法。顶进方向控制：一是在滑板上设导向支墩；二是顶进时适当调整两侧顶力以增减刃角阻力，调整方向；三是随顶进随测量随调整。

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