合肥元一路下穿淮南線立交橋頂進(jìn)施工控制

張家偉

(安徽上鐵地方鐵路開(kāi)發(fā)有限公司，安徽合肥 230041)

既有合肥元一路下穿淮南線框架橋與鐵路淮南線相交于K77+440處，該框架橋與鐵路淮南線下行線的中心線交角為88°36'24″，框架橋?yàn)?1-14.0 m 箱形橋，長(zhǎng)度為 12.0 m。為滿足交通需求，進(jìn)行擴(kuò)孔設(shè)計(jì)，新增3孔跨度為14.0 m的分離式箱形立交橋，結(jié)構(gòu)高度5.50 m，使用凈高4.5 m，長(zhǎng)度與既有框架橋相同。為減少施工對(duì)既有鐵路的影響，新增的3孔分離式箱形立交橋采用預(yù)制后頂進(jìn)的方案，頂進(jìn)時(shí)線路架空采用D型便梁，就位后的3孔分離式箱形立交橋，其中1孔位于既有框架橋的一側(cè)，其他2孔位于既有框架橋的另一側(cè)。

本次施工之前，需要對(duì)既有鐵路線路進(jìn)行撥道，以滿足D型便梁架設(shè)和線間距的要求，待施工結(jié)束后線路再恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。撥道范圍:相交處南北兩側(cè)各215.088 m和215.390 m，撥道總長(zhǎng)430.478 m，最大撥距0.90 m，架設(shè)D型便梁處線間距為5.00 m。

本次框架橋頂進(jìn)施工的關(guān)鍵是:保證D型便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行相應(yīng)的分析;頂進(jìn)過(guò)程中采取有效的施工工藝，確保頂進(jìn)過(guò)程中框架橋的方向和高程可控，框架橋就位后滿足整體上的美觀要求。

1 D型便梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性

新增3孔框架橋的頂進(jìn)順序依次是:第1孔(圖1中既有框架橋左側(cè))、第2孔(圖1中既有框架橋右側(cè))、第3孔(第2孔框架橋右側(cè))。便梁基礎(chǔ)斷面尺寸為寬度×高度=2.5 m×3.0 m，長(zhǎng)度與路基寬度相同。

圖1 D型便梁基礎(chǔ)

框架橋頂進(jìn)過(guò)程中，要求箱體側(cè)面切土，嚴(yán)禁采取大開(kāi)挖再頂進(jìn)，以充分保證便梁基礎(chǔ)的安全性。但考慮到最不利狀態(tài)和列車(chē)運(yùn)行安全，仍然需要檢算基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定和滑動(dòng)穩(wěn)定、地基承載力，以及基礎(chǔ)和箱體之間的土體穩(wěn)定性。

檢算主要依據(jù)TB 10002.1-2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范、TB 10002.5-2005鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、TZ 203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南，并參考JGJ 120-99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程等現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

在圖1中，當(dāng)基礎(chǔ)和箱體之間的土體因特殊原因破壞時(shí)，基礎(chǔ)可能向箱體方向傾覆或滑動(dòng)，此時(shí)考慮基礎(chǔ)左側(cè)的土壓力而忽略基礎(chǔ)右側(cè)的土壓力。因此需要檢算該工況下的基礎(chǔ)穩(wěn)定性。

1)基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定系數(shù):

其中，Pi為各豎直力，kN;ei為各豎直力Pi對(duì)檢算截面重心的力臂，m;Ti為各水平力，kN;hi為各水平力Ti對(duì)檢算截面的力臂，m;s為在沿截面重心與合力作用點(diǎn)的連接線上，自截面重心至檢算傾覆軸的距離，m。

設(shè)計(jì)荷載依據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》取值并組合，其中豎向力包括:線路、便梁和基礎(chǔ)自重以及列車(chē)活載等。水平力包括列車(chē)牽引力或制動(dòng)力、基礎(chǔ)承受的土壓力(含列車(chē)活載引起的土壓力)等。計(jì)算表明，由于基礎(chǔ)較寬且深度不大，基礎(chǔ)的傾覆穩(wěn)定系數(shù)大于1.5，滿足規(guī)范要求。

2)基礎(chǔ)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù):

其中，Pi為各豎直力，kN;Ti為各水平力，kN;f為基礎(chǔ)底面與地基土間的摩擦系數(shù)，取0.35。

該種工況下最不利的情況是列車(chē)活載全部作用于基礎(chǔ)側(cè)面而便梁上沒(méi)有列車(chē)活載，此時(shí)水平力最大而豎向力最小。計(jì)算資料表明，由于基礎(chǔ)底面較大，基礎(chǔ)的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)大于1.3，也滿足規(guī)范要求。

上述基礎(chǔ)的滑動(dòng)，是檢算基礎(chǔ)沿其底面滑動(dòng)的穩(wěn)定性。此外，還需要檢算基礎(chǔ)連同土坡沿滑動(dòng)弧面滑動(dòng)的穩(wěn)定性，且需要考慮2個(gè)滑動(dòng)弧面(見(jiàn)圖2)。

圖2 滑動(dòng)弧面

其中，cik，φik分別為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上第i土條滑動(dòng)面上土的固結(jié)不排水(快)剪粘聚力、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值;li為第i土條的弧長(zhǎng);bi為第i土條的寬度;γk為整體穩(wěn)定分項(xiàng)系數(shù)，取1.3;ωi為作用于滑裂面上第i土條的重量(按上覆土層的天然土重計(jì)算);θi為第i土條弧線中點(diǎn)切線與水平線夾角。

計(jì)算采用專(zhuān)業(yè)軟件同濟(jì)啟明星深基坑支擋結(jié)構(gòu)分析計(jì)算軟件FRWS2008進(jìn)行。列車(chē)和軌道荷載依據(jù)TB 10025-2006鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A換算成土柱。軟件計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

3)地基承載力。

D型便梁基礎(chǔ)作為剛性混凝土明挖基礎(chǔ)，需要滿足沉降和承載

采用下列公式計(jì)算:力要求。其中，控制沉降的主要方法是加強(qiáng)日常的監(jiān)測(cè)工作，實(shí)行趟檢制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)整修。計(jì)算承載力時(shí)需考慮中心荷載和偏心荷載兩種情況，并且采用多種荷載組合檢算，以確定最大基底應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果表明，基礎(chǔ)的基底最大壓應(yīng)力小于地基的允許承載力，同時(shí)外力對(duì)基底截面重心的偏心矩也滿足限值規(guī)定。

為滿足設(shè)計(jì)計(jì)算條件，需要采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，主要有:基礎(chǔ)頂面和底面均設(shè)置配筋，以加強(qiáng)整體性，同時(shí)滿足列車(chē)橫向搖擺力的作用;此外，基底要平整，因?yàn)閮A斜的基底可能會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)的滑動(dòng)穩(wěn)定性無(wú)法滿足要求。作為安全儲(chǔ)備，頂進(jìn)過(guò)程中必須保證箱體一側(cè)的切土，隨挖隨頂，保證基礎(chǔ)和箱體之間的土體不會(huì)破壞。

2 頂進(jìn)施工關(guān)鍵措施

由于新增3孔框架橋就位后，與既有框架橋形成整體性的結(jié)構(gòu)，因此需要在施工中嚴(yán)格控制，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整。主要采取的措施有:

1)箱體尚未進(jìn)入路基之前，充分利用導(dǎo)向墩隨時(shí)調(diào)整方向，確保箱體軸線及間距。整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程中，最多每隔50 cm需要檢查箱體的軸線和標(biāo)高變化并及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。

2)由于箱體就位后，相互之間的凈距僅50 mm，為防止頂進(jìn)過(guò)程中箱體碰撞導(dǎo)致防水層破壞，需要在已經(jīng)就位的箱體外側(cè)的下部設(shè)置50 mm厚的隔離物體。本工程中隔離物體采用硬質(zhì)木材，效果良好。

此外，需要設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)以監(jiān)測(cè)路基及便梁基礎(chǔ)的變化，及時(shí)分析并根據(jù)結(jié)果對(duì)線路或便梁進(jìn)行調(diào)整，這也是頂進(jìn)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

3 結(jié)論與建議

該工程自2011年開(kāi)工，至2011年年底已順利施工結(jié)束。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，整個(gè)施工過(guò)程中，便梁的基礎(chǔ)未出現(xiàn)異常的沉降、位移或裂縫;箱體就位后，新增3孔框架橋與既有框架橋的軸線和標(biāo)高偏差均較小，不僅符合規(guī)范要求，而且從目測(cè)效果來(lái)看，滿足美觀要求。

從工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合本工程的實(shí)踐來(lái)看，施工前必須考慮周全，重要的臨時(shí)結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過(guò)計(jì)算并配合相應(yīng)的構(gòu)造措施才能保證施工中臨時(shí)結(jié)構(gòu)的安全;同時(shí)，細(xì)微的工藝措施對(duì)于工程的順利實(shí)施也非常關(guān)鍵。此外，由于施工過(guò)程中某些結(jié)構(gòu)可能處于動(dòng)態(tài)，即施工對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響持續(xù)變化，因此過(guò)程中的監(jiān)測(cè)非常重要，需要及時(shí)了解并分析結(jié)構(gòu)物變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況要及時(shí)處理，必要時(shí)停止施工。最后，由于工程各有特點(diǎn)，因此需要施工前仔細(xì)規(guī)劃，要根據(jù)工程特點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。

［1］TB 10002.1-2005，鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范［S］.

［2］TB 10002.5-2005，鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南［S］.

［4］JGJ 120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［5］TB 10025-2006，鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.