提升框架式隧道下穿鐵路編組場施工效率研究

南小龍

（廣西寧鐵工程有限責任公司，工程師，廣西 南寧 530004）

1 工程概況

1.1 工程背景

柳州市航二路延長線工程下穿東西寬約400m的鐵路編組站場，是第一條連通柳州西南部城區自北向南約7km的城市跨鐵路線路區域的公路。該工程東起柳邕路與航二路相交路口，向西通過既有的柳州鐵路編組南站及新建的西鵝貨運中心站，與柳工大道相交，終點為柳工大道西側規劃道路。下穿柳南編組四、六場為2*12.5m連續鋼筋混凝土隧道框架結構，共214.98m，結構全寬27.7m，邊墻寬0.85m，中墻寬1m，頂板厚1m，底板厚1.2m。

1.2 原設計方案

原設計方案采用在編組場兩側設工作坑預制框架，既有線人工挖孔樁作支墩，I56B工字鋼縱挑橫抬加固線路，放坡開挖基坑，中繼間破樁頂進的施工方案。人工挖孔樁共318根，樁徑1.5米，孔樁縱向間距為6m。I56B工字鋼縱梁為5根1束，橫抬梁為2根一束，縱梁長度6米，橫抬梁長度根據線路及道岔的寬度為6米至12米；放坡開挖比例為1:1.5，中間設2m寬的平臺，破樁頂進距離分別是西側120米和東側98米。該方案需穿越編組場33股道及17組道岔，土方開挖難度大，對鐵路編組場的作業干擾大；基坑土方12.58萬m3，合同工期30個月，施工任務重。

2 重難點分析

下穿鐵路編組場市政隧道框架涵隧道工程施工是本工程的重難點控制工程，要在柳州南鐵路編組場完成基坑開挖、預制框架涵、回填基坑的同時，不能耽誤鐵路編組場的正常運營，對施工建設的技術難度提出了很高的要求。為了不影響既有線行車及運輸，一般采用鐵路線路架空后預制框架破樁頂進的施工方案，其中線路加固和框架頂進是施工的關鍵，難點如下：

2.1 既有線施工組織風險大

由于樁位間距小，數量大（人工挖孔樁有318根），導致所有股道兩側均布滿樁位，且土方場地堆放小，運輸要跨越其他股道，而調車作業不會停止，安全風險大。其次是由于施工周期長，部分孔樁限界不足，導致施工期間既有線行車安全和路基穩定風險增大。另外，由于既有線無法使用機械只能靠人工搬運，并且每個道口需增設防護員，以致于在人員和材料數量均很多的情況下既有線施工組織將面臨很大風險。

2.2 基坑開挖影響范圍過大

按原設計方案放坡開挖總寬度達60m，基坑開挖的范圍將達到12899㎡，整個編組場大部分路基將需要開挖，施工占用場地過大。編組場路基穩定及相鄰的四場峰尾調度樓將產生很大的安全風險；同時因基坑頂鋼軌距離過近，機械無法直接在鋼軌底刷坡，需花費大量的人工成本進行坡面處理。

2.3 運輸與施工組織矛盾激化

原設計方案孔樁開挖、材料搬運及基坑開挖占用編組場大部分場地，施工范圍遍及整個編組場，且施工周期長，對于調車作業的安全和運輸任務有較大影響，車站方也表示：如果按此方案施工將使調車作業人員的行走通道全部被占用，運輸與施工組織的矛盾巨大。

該設計方案為可行方案，但通過仔細調查研究分析，施工方案需進一步優化，達到在解決以上問題的同時，對安全、質量和成本亦可有效控制的效果。

3 優化措施

3.1 優化線路加固體系

原設計線路加固體系為：I56B工字鋼縱梁+I56B工字鋼橫梁+U型扣+人工挖孔樁支墩，如圖1。

圖1 柳南四場人工挖孔樁布置圖

以上體系線路加固工字鋼材料多、散而且需要多種組合，人工挖孔樁共有318根。優化方案初步考慮為I56B工字鋼縱向組合梁用D型鋼便梁代替。因框架全寬27.7米，縱梁采用D16+D20+D16即可滿足設計的加固區段長度，橫抬梁仍然使用I56B工字鋼，橫縱梁之間采用U型扣連接，體系結構變成D型施工便梁+工字鋼橫梁+U型扣+人工挖孔樁支墩，如圖2。初步確定方案后，經過可行性和受力情況進行分析和檢算，最終確定(D16+D20+D16)的縱梁+I56B工字鋼橫梁+U型扣作為線路及道岔加固系統的施工方案。

圖2 D型便梁加固圖

3.2 優化基坑開挖安全防護體系

設計基坑高度深13米，采用放坡開挖，坡度為1:1.5，中間設二級平臺，寬2m，基坑總寬度達到60米，基坑開挖的范圍將達到12899m2，開挖的土方量約為12.58萬m3，如圖3：

圖3 柳南四場設計基坑開挖圖

如按照該方案開挖基坑，將編組場路基和編組場調度樓的地基穩定性，影響鐵路運營；另外，基坑頂面距離線路底面只有0.5m，不能滿足鄰近既有線大型機械土方開挖安全距離，只能采用人工開挖的方式，極易引起工程成本和進度失控。考慮到既有編組場場地限制，將放坡開挖+掛網噴錨體系優化為防護樁+冠梁+樁間墻+橫撐的垂直開挖形式，最終只需設計根據基坑兩側受到的土壓力檢算樁徑、樁間墻厚度、冠梁高度及橫撐布置情況即可，如圖4：

圖4 優化后的基坑開挖示意圖

優化后的基坑開挖方案為基坑兩側每隔5米開挖孔樁，樁徑1.5m，樁間墻采用現澆的方式，每層厚度0.3m，高度2m，墻背回填反濾層，橫撐設在冠梁處，每5米1道。開挖流程為開挖冠梁基坑-綁扎冠梁鋼筋，澆筑混凝土-第一層樁板墻基坑開挖-第一層樁間墻鋼筋綁扎，澆筑混凝土-依次做到基坑底樁間墻。

3.3 結合運輸調整施工組織

綜合考慮平衡運輸與施工之間的矛盾，將原方案調整為分階段施工，而后再根據現場實際情況，具體分為兩階段施工，第一階段先加固東西兩側的線路及道岔，同時拆除5至8道，進行揭蓋現澆框架式隧道施工。第二階段加固中間部分，同時拆除25至30道相關線路及道岔進行揭蓋施工，如圖5，先加固I、II區域，拆除左側×線部分，現澆兩側隧道式框架，隧道框架完成后即進行恢復線路，之后再進行III區域第二階段的施工。

圖5 分階段拆除線路施工示意圖

4 取得效果

通過優化線路加固體系，將整個體系化零為整，避免了加固材料在編組場內大量搬運，同時使得整個結構的整體性、安全性也大大增強，節約了搬運的時間成本，降低了對既有線的干擾。通過使用20m+16m的整體便梁，使得線路加固孔樁由原來的318根，減少到81根，大大減少了工程數量和既有線施工安全風險，節約了施工成本，加快了施工進度。

通過優化土方開挖安全防護體系，土方開挖量減少到8.34萬m3，實現減少土方開挖4.22萬m3；并且減少土方開挖面積6944m2，緩解施工與運輸的矛盾，達到少擾動路基，保證行車安全的目的；也將既有信號樓的距離與基坑開挖邊線拉開到20米以上，不用再單獨對信號樓做防護加固措施，保證了既有建筑物的安全，節約了既有建筑物的加固成本。

通過分階段施工的方案，達到了如下效果：運輸與施工組織的矛盾得到得到了平衡、第一階段的施工工期提前了35天；線路加固人工挖孔樁的數量進一步減少到56根，施工成本進一步降低。

以上幾個分項工程的優化，在很大程度上解決了運輸與施工存在的天然矛盾，保證了行車安全，節約了工期和成本，如表1所示，與原設計方案相比，更具可操作性和推廣價值。

表1 方案對比表

5 結束語

公鐵交叉施工進行時，既要保證鐵路編組場的正常運營，又要降低框架式隧道下穿編組場的施工難度。則需要根據現場施工條件進行詳細的調查，提出合理的實施性施工組織設計方案，并且要求施工單位在設計方案的基礎上，充分發揮統籌協調作用，將優化后的方案和運輸組織部門進行溝通，在保證編組場完成一定運營任務的前提下，得到其最大的支持。施工單位在整個方案中扮演著組織者和實施者的角色，因此，相關人員需按適合自身施工力量的方法來進行方案編制，提出最優解決方案，以助力框架式隧道下穿鐵路編組場的建設發展。