下穿铁路既有线箱桥顶进施工关键技术

下穿铁路既有线箱桥顶进施工关键技术

石涛

（中国铁路武汉局集团有限公司站房工程建设指挥部）

摘要：近年来，梁体顶进施工由于其具有操作方便，工序简单、能加快施工进度、无须中断行车等特点在工程施工中得到广泛应用。论文结合某公路大桥下穿京广铁路立交桥工程，浅析顶进施工工艺，为同类工程提供理论基础及工程实例。

关键词：下穿铁路；架空顶进；既有线加固；施工技术

一、工程概况

某公路大桥下穿京广铁路立交桥，公铁垂直相交，线路为无缝线路，60轨，两线线间距19.71米。箱梁在京广线路两侧各预制一部分，两部分箱身由重力式挡墙连接，结构采用1-8m钢筋混凝土整体框架,垂直铁路长10米,箱桥净宽8米,净高3.2米，单个主箱体身长10米，边墙厚0.7米,顶板厚0.7米,底板厚0.8米,结构净高5.2米。

二、既有线加固方案

立交桥施工上、下行分别采用1孔2片D24便梁（24.5×1.3×0.48m）作为架空纵梁,上、下行线各1孔，安装定型钢枕横抬线路，横抬钢枕中心间距670mm；纵梁支墩为2.0*2.0m,10m深钢筋混凝土挖孔桩，支墩施工期间列车限速45km/h。

线路架空施工流程为：无缝线路应力调整→线路慢行、挖孔桩施工→穿设钢枕、安装纵梁→穿设横抬梁→转换架空、形成架空体系(临时支点转转化到支点桩)。

2.1线路慢行、挖孔桩施工

在线路架空施工前，与各设备管理单位签订安全协议，由设备管理单位将下穿立交影响既有设备进行迁改防护，桥工段负责对无缝线路进行应力调整。

按安规（铁总运[2014]272号文）及路局相关文件规定，线路架空施工中安装、拆除I120工字钢纵梁必须在封锁点内施工,挖孔桩，抽穿钢枕，抽穿横抬梁可在慢行条件下施工。

线路慢行后，在45km/h慢行条件下施工挖孔桩。挖孔桩截面尺寸为直径为挖孔桩直径为2m，深10m。挖孔桩平面布置见下图：

2.2穿设钢枕

本次架空使用长4.42m定型钢枕。慢行条件下人工穿钢枕，保证随挖随穿并捣固密实，必须防止轨道电路短路，严格控制线路几何尺寸确保行车安全。

穿设钢枕时先穿上行线钢枕，第一根钢枕作为穿设起点，再根据钢枕间距在钢轨上作出标记，穿设下行线钢枕。穿设钢枕前先扒开轨枕间道碴，利用列车间隔开挖穿设，挖一孔穿一根，严禁超扒道碴，确保轨枕底道碴密实、饱满。支点桩处钢枕要垫平垫稳，并将扣件上齐扣紧钢轨。

2.3穿设横抬梁

在主支点钻孔桩施工作业完成混凝土大道设计强度后穿设横抬梁，将挖孔桩支点转移至钻孔桩顶部。

1.安装纵梁时在钻孔桩支点外侧设置轨枕垛支点，作为临时支点，纵梁安装完成后线下抽槽，安装横抬梁。

2.线下抽槽，利用吊车配合人工穿设I60横抬梁，在钻孔桩上支垫轨枕，将横抬梁支垫稳固，2根横抬梁采用上、下75*5mm角钢，通过螺栓连接固定形成整体，每3m一个，保证横抬梁稳定性。

3.拆除挖孔桩两侧轨枕垛，转移支点受力至钻孔桩桩。

4.完成线路架空。

三、顶进施工技术

线路架空施工的同时，进行深基坑施工，框架桥、后背预制。

3.1深基坑施工

根据线路平面、现场地形、地物条件、施工需要及铁路安全要求,工作坑的开挖坡度为1:1，并在铁路路基侧预留2m宽平台。基坑顶部外侧1.5m设置0.4m*0.4m截水沟，在截水沟外侧设置1.2m防护栏杆。

邻近既有线深基坑施工的第一要务是确保线路安全，因此线路侧边坡稳定是重中之重。边坡稳定首先要做好防洪、排水等安全设施，确保基坑基地不被水浸泡，地下水位低于基坑底。本工程工作坑顶部周围设置截水沟，将地表水截断，防止向工作坑内流入。工作坑内四周设置排水沟槽及4个集水井，集水井内放置功率≤90m3/h污水泵，及时抽水防止雨水浸泡工作坑。其次，做好边坡支护。为保证在施工期间铁路运营绝对安全，铁路路基开挖后，基坑两侧边坡采用挂网喷射10cm厚C20混凝土的支护方式施工。薄弱部分采用钢板桩进行支护。若施工周期较长，地质情况较差或深基坑过深则建议沿线路侧制定专项支护方案。

如本工程线路标高距离深基坑底部实际深度超过10m，路基长期裸露，风吹日晒，存在较大安全隐患。为防止边坡失稳，导致线路溜向工作坑，或基坑坍塌，防止框架桥路基坍塌，在框架桥四角设置防护桩。

3.2滑板、后背施工

滑板作为预制箱涵时的施工垫层及顶进启动时与基底土壤的隔离层，使箱涵结构在浇灌混凝土的过程中不致产生不均匀沉降。因此滑板应具有足够的刚性和稳定性，确保箱涵在制造及顶进中的顺利进行；同时表面应平整，减少顶进的摩擦阻力，及顶镐崩顶的概率。

本工程滑板采用C20钢筋混凝土，厚15cm，滑板面高程为15.379m。在滑板下夯填10cm碎石垫层，在其上用M10砂浆抹面2cm,滑板砼施工养护三天后便可施工润滑隔离层。滑板与原基底接触部分，每隔2.0米设置一道断面尺寸为50*40cm钢筋砼地锚梁。后背桩为C30钢筋混凝土桩，后背墙为M10浆砌片石。表面用滚杆反复滚压，铁抹子压光，并多设抄平点和纵横拉线等方法，控制滑板平整度控制在±2.5mm以内。

四、施工注意事项

顶进施工过程框架桥偏离轴线，扎头及抬头等现象较为常见。因此顶进施工过程时刻监测轴线，不断调整顶镐数量及推力，确保轴线不偏离。滑板及后背施工质量即为重要，若滑板质量不符合要求，易出现扎头、抬头等现象，滑板不平顺也会增加崩顶伤人的概率。

4.1降低地下水位

地下水处理不当必然给施工增加许多困难，尤其在顶进中，因基底土壤被水浸泡变软而造成箱涵下沉或严重坍方。因此当箱涵底板处在地下水位以下时，必须采取降水措施。在箱涵顶进中，按规定地下水位应降至箱涵底面以下0.5-1.0m，严禁带水作业。地下水位的合理处理，可以有效避免深基坑边坡失稳，顶进过程中的滑板下沉、碾碎，框架桥离开滑板进入线路下方的扎头现场等。

4.2框架桥顶进过程中防扎头

在框构桥顶进施工前，应在箱身前端和后端的顶板和边墙上分别做好中线和高程标志，以便在顶进过程中及时纠正。顶进施工前为防扎头，开挖面基底应该保证高出涵身地面20一30cm，且基于基底状况适当铺设速凝混凝土,部分项目在滑板施工时，滑板面预留1‰的仰坡。当产生扎头现象时应马上停止顶进施工，及时处理基底，并采用C25混凝土浇筑以调整扎头。

4.3地基加固处理

滑板前端路基（架空线路下方地基）加固方法较多，常见的如水泥搅拌桩，钻孔灌注桩及注浆加固等方案以增强基底土壤承载力，确保地基承载力达到120KPa以上。若线路区域地基处理不到位，顶进框架桥前端至架空线路下方，极易发生“扎头”现象，若发生扎头，因路径有限，很难调整。

4.4铁路既有线施工安全措施

施工前，需做好铁路线路封锁及慢行措施预案，并做好应急预案的演练。施工便梁安装架设过程中应不间断观测水平工字钢的下挠和下沉情况，确保线路安全，如发现异常现象应立即停止施工。

五、结束语

铁路顶进桥涵施工技术核心是线路架空施工及顶进横抬梁换顶。目前顶进施工技术已经广泛应用于铁路正线区别，具有工期短，投资少，安全风险低等优势。

参考文献

[1]桥涵顶进设计与施工中国铁道出版社，1983。

[2]箱涵下穿铁路顶进施工技术分析.建设工程技术与设计，耿秋明，2015（8）

[3]下穿既有铁路大跨度架空顶进箱涵的设计与施工关键技术，金继伟，2012（5）

[4]铁路桥涵设计基本规范，北京铁道出版社，2005