道路下穿鐵路框架橋頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)

王 興 睿

(大同市市政建設(shè)發(fā)展公司,山西 大同 037000)

1 工程概況

本工程位于大同市裝備園區(qū)經(jīng)二路北延道路建設(shè)工程，下穿京包鐵路K361+095.780 m+8.5 m+8.5 m+8.0 m框架橋，下穿鐵路采用框架橋結(jié)構(gòu)形式，穿越處京包鐵路里程為K361+095.7，框架橋中心線(xiàn)與京包上行線(xiàn)夾角為90.2°，與京包下行線(xiàn)夾角為89.7°，框架橋結(jié)構(gòu)按90°設(shè)計(jì)。為保障鐵路行車(chē)安全，施工前在征得鐵路部門(mén)的同意后，對(duì)影響范圍內(nèi)的鐵路設(shè)備進(jìn)行改遷和防護(hù)。

2 道路下穿鐵路框架橋頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 工作坑開(kāi)挖及框構(gòu)橋預(yù)制

1)工作坑開(kāi)挖。

本工程頂進(jìn)工作坑位于鐵路南側(cè)，采用放坡開(kāi)挖，工作坑坡頂距鐵路中心29 m，距鐵路路基下坡角15 m。靠近路基側(cè)邊坡坡度坡率為1∶1.5，其余坡度坡率為1∶1，工作坑邊坡坡面設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)上錨噴C20混凝土防護(hù)，鋼筋直徑為8 mm，鋼筋網(wǎng)間距10 cm×10 cm。

2)滑板及后背梁施工。

工作坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高(預(yù)留20 cm人工清底)后改用人工進(jìn)行地錨梁開(kāi)挖，錨梁深50 cm，基坑底鋪20 cm厚的碎石墊層，再綁扎滑板鋼筋，澆筑20 cm厚的C25混凝土，然后用M10水泥砂漿進(jìn)行抹光處理。為避免預(yù)制框架橋與滑板發(fā)生粘連，減小頂進(jìn)摩擦，應(yīng)在滑板面涂3 mm的石臘滑石粉機(jī)油層，鋪塑料薄膜。工作坑滑板兩側(cè)與框構(gòu)橋5 cm位置設(shè)C25鋼筋混凝土導(dǎo)向墩，滑板水平誤差小于±3 mm。

工作坑開(kāi)挖后，為不影響后期施工，滑板澆筑與頂進(jìn)后背梁平行交叉作業(yè)，以確保頂進(jìn)框架橋時(shí)后背梁混凝土強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。安裝后背梁模板時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂鐵接觸面垂直度、平整度的控制，防止頂進(jìn)時(shí)頂鐵安裝不穩(wěn)。

3)框架橋預(yù)制。

本工程框架橋采用分體預(yù)制，分為四個(gè)獨(dú)立框架橋，混凝土分底板→邊墻+頂板兩次澆筑。預(yù)制前進(jìn)行測(cè)量放樣，確保框架橋身中心線(xiàn)、滑板中心線(xiàn)、頂進(jìn)橋位中心線(xiàn)保持同一直線(xiàn)。將框架底板與伸入的墻身鋼筋進(jìn)行綁扎，立模板、澆筑底板混凝土，當(dāng)?shù)装寤炷翉?qiáng)度達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行上部鋼筋的綁扎及墻身、頂板的混凝土澆筑。

混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)分層作業(yè)，每層厚度不大于50 cm，間隔不超過(guò)初凝時(shí)間，否則應(yīng)當(dāng)作施工縫進(jìn)行處理。混凝土澆筑作業(yè)時(shí)，必須安排專(zhuān)人看護(hù)檢查，防止模板、支架、鋼筋等出現(xiàn)變形、移位等情況，一旦出現(xiàn)應(yīng)及時(shí)處理。完成混凝土澆筑后，應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，在底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%或養(yǎng)護(hù)7 d即可結(jié)束，墻身及頂板混凝土養(yǎng)護(hù)必須確保達(dá)到100%強(qiáng)度才可結(jié)束。此外，當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于2.5 MPa即可進(jìn)行拆模作業(yè)，且需確保不會(huì)對(duì)表面及棱角產(chǎn)生損壞，當(dāng)混凝土強(qiáng)度為100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)進(jìn)行頂板底模的拆除。

2.2 挖孔樁施工

本工程挖孔樁包含支撐樁38根、防護(hù)樁10根。樁孔開(kāi)挖時(shí)采用C25混凝土護(hù)壁，厚15 cm～20 cm，鋼筋網(wǎng)采用φ16圓鋼。每開(kāi)挖1 m澆筑一節(jié)護(hù)壁，當(dāng)護(hù)壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa后繼續(xù)開(kāi)挖，開(kāi)挖時(shí)禁止拆模起到保護(hù)護(hù)壁混凝土的作用，防止震裂。挖孔時(shí)采用轆轤井架出土，井架不侵限，堆土不侵限，不污染道砟。

2.3 路基加固

為防止頂進(jìn)時(shí)發(fā)生路基坍塌，應(yīng)于頂進(jìn)前進(jìn)行線(xiàn)路路基的注漿加固作業(yè)。注漿范圍：沿鐵路方向框構(gòu)橋西側(cè)55 m，東側(cè)43.3 m，注漿總長(zhǎng)138 m；框構(gòu)橋注漿高度為軌底下2.5 m至框架橋底板底；頂管注漿高度為軌底下4.5 m至頂管管底；注漿漿液為水泥～水玻璃，注漿壓力宜控制在0.5 MPa～1.0 MPa，應(yīng)據(jù)監(jiān)理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合判定。

框架橋頂進(jìn)后進(jìn)行邊墻兩側(cè)路基的注漿加固作業(yè)，頂進(jìn)時(shí)邊墻外側(cè)帶導(dǎo)管頂進(jìn)，并在頂進(jìn)就位后回填C15速凝混凝土進(jìn)行側(cè)塌部分處理，加強(qiáng)檢測(cè)確保路基密實(shí)度及穩(wěn)定性符合要求；框架橋頂進(jìn)就位后，邊墻兩側(cè)15 m范圍內(nèi)的回填及夯實(shí)，應(yīng)按照鐵路路基標(biāo)準(zhǔn)確保與原路基實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡。注漿加固結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行承載力試驗(yàn)，確保框架底地基承載力不小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 線(xiàn)路加固及施工便梁架設(shè)

橋位既有京包鐵路為雙線(xiàn)鐵路，線(xiàn)路加固系統(tǒng)由D16型施工便梁、鋼筋混凝土支點(diǎn)樁組成，線(xiàn)路加固期間列車(chē)應(yīng)慢行，速度45 km/h。采用3-5-3扣軌對(duì)框構(gòu)橋兩側(cè)頂管線(xiàn)路加固，應(yīng)做好與框構(gòu)橋便梁加固的銜接。另外，為確保施工期間既有線(xiàn)路列車(chē)的安全運(yùn)行，必須要對(duì)施工段做好應(yīng)力放散，應(yīng)力放散完畢后再實(shí)施便梁架設(shè)。線(xiàn)路慢行后施作D16型施工便梁臨時(shí)支墩，支墩為32C槽鋼+鋼板焊接成30 cm×30 cm的方形頂柱，頂柱下墊枕木垛。架設(shè)D16型施工便梁前先放好縱梁支點(diǎn)及位置線(xiàn)，將橫梁兩端頭外的道砟清理干凈，用汽車(chē)吊架設(shè)16 m D型縱梁到規(guī)定位置，兩端置于支撐墩上，并將橫梁與縱梁連接牢固。

2.5 框架橋頂進(jìn)

當(dāng)框構(gòu)橋強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，完成線(xiàn)路加固及鐵路既有設(shè)備改移等工作后，進(jìn)行框構(gòu)橋頂進(jìn)施工。

1)頂進(jìn)設(shè)備布置及試頂。

根據(jù)頂力計(jì)算結(jié)果，合理配備油壓頂鎬及油泵等設(shè)備。為確保頂柱受壓穩(wěn)定每4 m配一道橫梁，橫梁與頂柱垂直，頂鎬與橋體軸線(xiàn)一致，頂進(jìn)時(shí)應(yīng)視情況更換適宜的頂柱。頂進(jìn)設(shè)備安裝前，應(yīng)仔細(xì)檢查液壓系統(tǒng)各個(gè)部件，確保無(wú)異常方可安裝。完成安裝后應(yīng)對(duì)頂鎬、油泵、油箱、管路以及配套輔助設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，待所有準(zhǔn)備工作就緒后進(jìn)行試頂，以頂動(dòng)橋身為止。開(kāi)泵后油壓每升高5 MPa～10 MPa應(yīng)停泵觀察，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停頂及時(shí)處理，無(wú)異常再開(kāi)泵試頂至橋身起動(dòng)。完成試頂要全面檢查，在確保各部位狀態(tài)良好即可進(jìn)行框架橋頂進(jìn)。

2)頂進(jìn)前準(zhǔn)備及出土。

頂進(jìn)前細(xì)致檢查線(xiàn)路加固情況，確保加固符合設(shè)計(jì)(行車(chē))要求、加固構(gòu)件無(wú)松動(dòng)、加固部件不侵限等。安裝前對(duì)各頂進(jìn)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整并做壓力試驗(yàn)，完成安裝要進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保壓力、頂柱等滿(mǎn)足規(guī)定要求，油管無(wú)漏油。

頂進(jìn)過(guò)程中，采用挖掘機(jī)挖土，裝載機(jī)裝土，人機(jī)結(jié)合刷坡，自卸車(chē)運(yùn)輸，邊坡坡率不陡于1∶0.5，堅(jiān)持“短進(jìn)尺、快開(kāi)挖、勤頂進(jìn)”的頂進(jìn)原則，嚴(yán)格把控挖土量，防止發(fā)生路基坍塌。

3)頂進(jìn)糾偏。

a.框架橋預(yù)制時(shí)滑板預(yù)留3‰上坡，并于底板前設(shè)置10 cm×100 cm的船頭坡。

b.與框架橋頂面中心線(xiàn)及四個(gè)角合理設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，頂進(jìn)時(shí)及時(shí)測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)，了解框架橋走勢(shì)，防止頂偏并制定完善的糾偏措施，繪制框架橋走勢(shì)及水平方向的變化關(guān)系圖。

c.頂進(jìn)時(shí)，一旦出現(xiàn)頂偏應(yīng)及時(shí)糾正，并在一側(cè)增減頂力或調(diào)整挖土量進(jìn)行調(diào)整。

d.若土質(zhì)松軟造成框構(gòu)出現(xiàn)扎頭，可于底板前端換鋪片石或碎石，邊換鋪邊頂進(jìn)，必要時(shí)還可澆筑速凝混凝土或打樁提高底板前端土壤承載力，防止扎頭。若扎頭量較大時(shí)，可通過(guò)壓樁或支頂法進(jìn)行調(diào)整防止扎頭；或于滑板前方適當(dāng)欠挖，然后強(qiáng)制頂進(jìn)。若扎頭情況較為嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即停頂增加地梁。

e.若頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)抬頭，可挖土與箱底齊平，若抬頭量較大，可于底面超挖。

2.6 線(xiàn)路恢復(fù)

框架橋頂進(jìn)就位后，對(duì)兩側(cè)15 m范圍內(nèi)的路基注漿加固，并用M10漿砌片石混凝土護(hù)砌。線(xiàn)路恢復(fù)后，進(jìn)行道砟回填并振搗密實(shí)，然后拆除D型便梁縱梁、鋼橫梁，進(jìn)行線(xiàn)路養(yǎng)護(hù)開(kāi)通，并按規(guī)定階梯提速直至正常。

3 結(jié)語(yǔ)

框架橋頂進(jìn)施工的最大優(yōu)勢(shì)在于其能夠確保既有鐵路線(xiàn)路列車(chē)的正常通行，施工影響小、作業(yè)周期短，因此，在下穿公路或鐵路項(xiàng)目施工中得以廣泛運(yùn)用。在具體項(xiàng)目建設(shè)中，須嚴(yán)抓建設(shè)質(zhì)量，強(qiáng)化過(guò)程管理，以先進(jìn)工藝為基礎(chǔ)，以嚴(yán)苛管理為保障，創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程，造福人民大眾。