鐵路編組場頂進大孔徑框架橋設計施工關鍵技術

孫 震

(中國中鐵二院工程集團有限責任公司濟南勘察設計研究院，山東濟南 250002)

1 概況

濱河南路工程是濟南市小清河綜合治理工程中的關鍵工程，濱河南路下穿濟西編組站、機務段整備場立交橋工程是濱河南路工程段的組成部分，在道路樁號1DK0+150～1DK0+575中425 m范圍內分別下穿京滬上行線、B1聯絡線、濟西鐵路編組站Ⅴ場、機務段、濟西鐵路編組站Ⅰ場、京滬下行線共27股線路。立交工程采用1-16 m框架橋，下穿段框架橋共分3段，Ⅴ場范圍內長61.24 m，機務段范圍內長57.42 m，Ⅰ場段范圍內長 89.43 m，共計208.09 m(見圖1)。

圖1 濱河南路下穿濟西編組站、機務段整備場立交橋平面布置圖

2 技術難點

1)股道多，線路加固復雜。濱河南路下穿的編組站Ⅴ場共6股道，外包京滬上行線;Ⅰ場共12股道，外包京滬下行線;機務段整備場咽喉區，共有16組道岔及1組一渡兩交道岔。在保證運營的情況下進行施工，線路加固是關鍵。

2)地形、地質條件復雜。濱河南路下穿區域地形具有以下特點:a.中間機務段整備場低、兩邊Ⅴ場、Ⅰ場高，Ⅰ場比機務段整備場高達7 m，地形起伏較大。b.道路平面位置臨近小清河，最近處僅50多米，使得下穿區域地下水位較高，而且小清河是作為南水北調河道使用，無法作為排水通道使用。濱河南路下穿鐵路區域地基承載力低，地下水位高，在這樣的地質條件下無法實現人工挖孔樁施工，僅能采用鉆孔樁;且該區域還分布有信號樓、電力鐵塔等建筑物，施工期間降水會對周邊建筑物有影響。

3)施工設備受限。由于下穿的鐵路為電氣化鐵路，在進行支點樁以及地基處理施工時無法采用大型機械，且只能在線下施工，施工難度大。

4)施工場地狹小，施工工序復雜。濱河南路框架共計208.09 m，另外還有各場框架間封閉引道共計308.16 m。由于機務段整備場及濟西編組場作業繁忙，允許施工的場地極其狹小，無法實現一次預制并頂進，只能采用部分預制頂進、部分線下現澆的施工方式。

3 設計與施工

3.1 線路加固

由于濱河南路同京滬上下行、Ⅰ場、Ⅴ場各線路法線夾角均小于20°，因此可以采用跨度為24 m的D型便梁進行線路加固。施工期間需要對線路進行限速，限制時速為45 km/h。

由于路基填土過高，地下水位高，地質條件差，設計采用的支點樁樁長較長，不允許采用人工挖孔，且由于既有線的影響，鉆孔樁施工機械不能侵入鐵路限界，因此采用便梁下施工鉆孔樁的方法。樁基施工布置圖見圖2。

圖2 樁基施工布置圖

3.2 地基處理

由于框架橋底板底所處地層承載力較低，無法達到要求，因此需要對地基進行處理，設計采用高壓旋噴樁對地基進行處理。如果采用邊處理邊頂進的方式進行施工，勢必會使施工工期延長，增加鐵路慢行時間，影響既有鐵路的正常運輸，因此地基處理需要在較短的時間內完成，設計中考慮在便梁下開挖槽道，在便梁下對地基進行處理，見圖3。

圖3 地基處理施工示意圖

3.3 施工降水控制

濱河南路道路中心距既有小清河約50 m遠，水源補給充足。根據地質鉆探資料，自然地面以下1.5 m可見地下水。為了減小地下水對施工及既有路基、周圍建筑物的影響，采取降水、止水措施如下:

基坑開挖前，基坑內部邊緣設置一定數量的無砂管井進行降水，以保證框架橋的順利施工。

降水前，在基坑周圍及既有建筑物周圍設置兩排咬合旋噴樁止水帷幕進行止水，防止周圍地下水外流，引起過大沉降，減小對周圍既有鐵路及建筑物造成的安全隱患。

3.4 制定合理施工方式及工序

鑒于濟西編組場及機務段整備場僅能提供狹小的施工場地，因此需要制定合理的施工方式及施工工序。

1)京滬正線及編組場線下框架。考慮到京滬上下行為運輸干線，長時間限速運營對運輸影響較大，因此京滬上、下行線下框架在對線路進行加固后，采用頂進的方式進行施工，而Ⅴ場、Ⅰ場作為鐵路編組場，列車速度較慢，限速對編組作業基本沒有影響，因此該部分線下框架在對線路進行加固后以現澆的方式進行施工。a.京滬正線線下框架頂進施工。京滬下行線距Ⅰ場3道25 m，為防止Ⅰ場線下框架施工對京滬下行線的影響，因此設計考慮該部分框架長度為25 m，由于下穿區域地質條件差，地基承載力低，為防止框架不均勻沉降，將框架分為兩節，采用中繼間施工。施工時在框架底板兩側設鋼搭榫，在邊墻和頂板上設鋼插銷并在中繼間周圍設置鋼護套，以保證框架橋節段間的平順;在頂進過程中，經常對箱段的軸線方向和高程進行觀測，發現偏差及時采取措施糾正。b.編組場線下框架橋施工。編組場Ⅰ場共有11股道，且整個場區比周圍地面高達11 m，框架橋結構設計高度達12.4 m。為解決施工區域施工場地狹小，線路外側無預制場地的難題，設計考慮在將線路加固后，線下框架現澆的方式進行施工。線下現澆施工需要在線下開挖基坑，由于Ⅰ場線下框架結構高度高，以穩定邊坡開挖基坑會威脅到位于濱河南路北側的既有梁橋，因此在開挖基坑時需盡量減小開挖面。為保證基坑安全，需要對邊坡進行處理。處理以以下方式進行:邊坡以臺階形式開挖，上層坡度 1∶1.25，下層按 1∶0.7，坡面采用掛網噴錨防護;臺階處采用高壓旋噴樁對路基土體進行處理，增強路基土體穩定性;做好基坑降、排水，防止基坑因為被水泡而引起的路基不穩定。線下基坑邊坡防護措施見圖4。

圖4 線下基坑邊坡防護布置示意圖

2)機務段整備場咽喉區框架施工。道岔區架空頂進還沒有成熟的經驗，由于道岔的存在，便梁無位置安放。經過研究決定對機務段整備場進行改造，采用過渡方案，將該區域框架分段明挖現澆施工。具體步驟如下:第一步:原機8、機9道改至機30通過，現澆第一段框架(見圖5)。第二步:機5～機9道改至機29出段，機1～機4道改至機28出段，現澆第二段框架(見圖6)。第三步:機1～機3道通過第二段已建成框架改至機28出段，現澆第二段框架(見圖7)。

圖5 第一階段過渡步驟示意圖

圖6 第二階段過渡步驟示意圖

圖7 第三階段過渡步驟示意圖

4 結語

濟南市濱河南路下穿濟西編組場立交橋工程，預計施工工期28個月。框架橋施工采用D型便梁加固線路結合站場過渡，較好地解決了復雜地形條件下框架橋下穿鐵路編組場的施工難題，在保證施工期間編組場及機務段整備場的正常編組及檢修作業的同時，最大程度的縮短了工期，其施工技術的運用為同類型項目提供了新的設計思路。

［1］李天澤.橋涵頂進設計與施工［M］.北京:中國鐵道出版社，1983.

［2］TB 10002.3-99，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范［S］.

［3］TB 10002.1-99，鐵路橋涵設計基本規范［S］.

［4］肖 偉.在鐵路復雜咽喉區頂進大孔徑框架橋設計施工關鍵技術［J］.鐵道標準設計，2005(8):62-64.