下穿鐵路頂進框架橋的施工分析

【摘要】隨著交通建設的發展，多跨大孔徑框架橋頂推施工會越來越多的應用于下穿公路或者鐵路工程，施工方法各具特點。本文針對某環線高速公路下穿鐵路運煤專線的線路，對頂推框架橋施工進行了論述，分析了某框架橋下穿加固頂進施工的流程。

【關鍵詞】框架橋；下穿鐵路橋；頂進；施工流程

1 工程概述

某市環線下穿某鐵路立交橋位于某高速公路 K33 +465.500 處，交叉鐵路下行線里程為 K256+273，相交角度為 121.4°（ 前右角） ，某鐵路為單線電氣化鐵路，相交處的某鐵路為路堤段，路堤填方高度約為 2 m～3 m，線路位于 R =400m 的緩和曲線上，軌道類型為 60 kg /m，鐵路相交處軌頂標高為 1167.806 m，橋位處朔州環線位于R=2 000 m 的緩和曲線上，路線縱坡分別為-3.2%-3.0%，橋位處地勢較為平坦。該橋孔徑為2m～13.5 m 框架立交橋，結構凈高6.8m，完工后的使用凈空高度不少于5m，設計結構尺寸為： 頂板厚1m，底板厚1.1m，邊墻厚1 m。

2 前期準備

2.1 根據相關技術資料、設計規范和現場勘查情況，制定詳盡的框架橋線路加固及頂進施工方案，報送分公司審批。

2.2 與工務段、電務段、車務段、供電等單位簽訂安全配合協議、弄清電纜、光纜的位置，提前移到安全位置。對挖出的光電纜，進行防護并實行24h不間斷監護，光電纜不得外露，既有光電纜挖開后用槽鋼對扣防護，防護長度應超出框構橋兩邊緣再開挖5m延長，在入地處呈 120°平緩入地，再上蓋混凝土30 cm，填土夯實，插電纜防護標志。待框構頂進后將槽鋼一并放入水泥電纜槽中，確保入地處電纜有槽鋼防護并用混凝土澆筑保證不外露。不同部門的電纜實現有效隔離，確保防護良好，不留隱患。

2.3 工程前期的各項資料齊全，框構主體、后背、護坡樁、支撐樁強度達到設計要求，試驗報告齊全，并經監理單位簽字認可。

2.4 做好線路加固其他各項準備工作。

3 線路加固

本線路加固采用縱橫臺梁加 3-5-3 吊軌進行加固、C25 混凝土挖孔樁支撐，邊挖土邊頂進的施工方法。縱、橫臺梁使用Ⅰ56C型工字鋼。

3.1 線路準備。a.慢行申請行車速度按 15 km/h。b.申請封鎖線路。c.探明所有埋設電纜位置并做好防護。

3.2 挖孔樁施工。本工程挖孔樁分為護坡樁、支撐樁和抗移樁三種類型，施工均采用人工挖孔，鋼筋混凝土護壁，抗移樁樁徑1.25m，樁長20m，共11根。防護樁樁徑1.5m，樁長15m，共22 根。支撐樁樁徑1.25m，樁長15m，共6根。

3.3 軌枕抽換。混凝土枕換成木枕，利用天窗點一次抽換完成。

3.4 吊軌安裝。由人工抬鋼軌上道，使用直徑 22 的U形螺栓與木枕扣接。

3.5 橫臺梁安裝。橫臺梁使用Ⅰ56C 型工字鋼，由吊車吊起，一端落在路肩上，另一端落在已經預制好的框架橋頂上，與路基垂直擺放。第二次吊起橫梁一端，另一端由人工拖拽串入已扒開道碴的鋼軌下使其就位。橫臺梁就位后兩端空挑部分立即用枕木垛支好。中間與 3-5-3 吊軌梁用直徑 22 的 U 形螺栓進行聯接。在框架橋頂放置鋼板，橫梁與鋼板間放置滑車，以減少摩擦力，確保行車安全，不頂進時線路下方用短枕木垛頂，抬行車線。

3.6 縱梁安裝。縱梁使用Ⅰ56C 型工字鋼（ 三根工字鋼束），由吊車吊起單根工字鋼與橫梁垂直放置橫梁上面后再由人工撬動使其準確對位。三根Ⅰ56C 型工字鋼縱梁對位后立即使用直徑22的U形螺栓和厚10mm的扣板與橫梁工字鋼進行聯接。工字鋼接頭聯接采用等強度聯接，由兩塊厚12mm鋼板作成一組復板，每個接頭使用12條m20的螺栓進行打孔聯接。

3.7 線路控制。①軌距控制： 因混凝土枕已換成木枕并加設絕緣軌距桿，其軌距靠木枕來控制，確保軌距符合要求。②線路的橫向控制： 由于線路木枕已加設 3-5-3 吊軌并聯接，3-5-3 吊軌與橫梁聯接，橫梁聯接與縱梁聯接，整個線路和縱橫臺梁加固成整體。③縱梁縱向控制： 在縱梁每個端部加設一個直徑1m深5m的鋼筋混凝土挖孔樁，并在樁頂預埋6根直徑25mm的圓鋼，待縱梁安裝就位后及時與縱梁焊接限制縱梁的縱向移動。④曲線超高控制： 采用在鋼軌、吊軌和橫臺，梁間設置不同厚度絕緣墊片的方式調整線路外軌超高值，保證曲線順適，絕緣墊片從廠家購入，各種尺寸符合設計標準，施工中安排專人進行檢查，發現絕緣墊片有破損，及時更換。曲線的各種幾何尺寸在工務人員的指導下標示于外軌面，由專業養路隊進行測量，隨時監護，確保線路穩定。

4 頂進施工方案

本框構橋主體混凝土數量1259.12 m3，框構自重約3 274 t，計算頂進施工中最大頂力為 4270t。

4.1 頂進設備。N = Pmax/ T·η。其中N 為需用千斤頂臺數； Pmax為計算最大頂力； T 為千斤頂額定推力；η為千斤頂的功率系數，采用循環頂進法，框架采用320t頂鎬行程800 mm，功率數按0.7計。代入公式： N =4 270/（ 320 ×0.7）≈20 臺。確定采用320t頂鎬20臺，備用5臺，共計25臺。1-30 控高壓泵站1臺，備用1臺，共計2臺。

4.2 傳力設備。①頂程計算： 28.32 m，本次施工頂柱長度按33m計算。②配備頂鐵： 頂鐵用鋼板和舊鋼軌焊接制成，長度規格分10 cm，20 cm，25 cm，30 cm，40 cm，50 cm，100 cm，200 cm，400 cm，800 cm，另備若干 1 cm，2 cm，3 cm 厚的補空鐵墊板。③配備頂柱： 20 ×35 m = 700 m。

4.3 頂進作業。循環頂進法順序如下：箱身挖土→頂進→換頂鐵→再挖土→再頂進→循環往復至框架橋就位。

5 施工過程監理

監理工作主要內容是“三控二管一協調”，鐵路行業特點決定安全控制為“三控”之首。

2.1 施工安全控制。①控制依據：部局有關營業線施工規定；設計文件；批準的施工組織設計。②控制內容：既有線施工安全。③控制方法：預控、自控為主、動態檢查。監理人員通過審核頂進橋施工組織設計、現場安保體系運行、項目管理人員及特殊作業人員持證上崗情況、總監巡視并檢查安全措施落實情況等進行現場控制。④施工方案：架空方案及列車限速條件符合設計及有關部局營業線施工管理規定；架空方案經局設計文件鑒定委員會批準。工作坑開挖：與相關設備管理單位簽訂施工配合協議，對作業人員進行交底，基坑邊緣距線路滿足《工務安全規則》規定，基坑寬度、深度、邊坡坡度符合設計，坡腳防護到位，基坑頂部及底部排水系統完善。箱涵頂進：檢查架空是否符合設計，安全預想、應急預案及應急材料設備是否到位，施工負責、技術、專職安全員、防護員是否到位，利用列車間隙頂進，專人定時檢查軌面標高、架空支墩、線路幾何尺寸。

2.2 施工質量控制。質量控制是施工過程的重點，事關工程主體結構壽命及鐵路運營安全。①控制依據：設計文件、合同、規范、標準、監理規劃及細則。②控制內容：主要從影響質量的五大要素人、機、料、法、環方面進行控制。③控制方法：審核書面文件報表與現場檢查試驗相結合，總監全面檢查與重點部位現場監理旁站監督相結合，施工單位自檢與監理驗收相結合。④關鍵工序質量控制點設置。工作坑：基坑位置、尺寸、標高、地質情況、臨時排水系統。模板制作及安裝：尺寸、標高、預埋件位置，強度剛度穩定性，模板內部清理；安裝誤差。鋼筋：品種、規格、尺寸、搭焊接長度。混凝土：水泥品種、標號、砂石質量、混凝土配合比、外加劑比例、混凝土運輸、入模溫度。防水層質量控制點：材料質量、基層平整度、施工工藝。

2.3 進度和投資控制。①進度控制：依據合同工期，考慮防洪、春運對施工工期的影響。審核并優化進度計劃。分析投入機具、材料、人力是否滿足要求，并適當儲備。編制進度控制方案。從技術上分析計劃的可行性；從合同和經濟上制定約束措施。檢查督促落實。②投資控制：主要依據施工合同和投標文件，嚴格控制變更，按期對合格工作量結算。