基于改進高鐵地道橋下穿線路加固施工技術(shù)應(yīng)用實踐

周 迅

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610213)

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，高速鐵路下穿地道現(xiàn)澆框架橋施工經(jīng)常采用整體開挖、整體現(xiàn)澆工藝。成都某項目工期緊迫，鐵路快線無法停運、施工時間受限制等困難，對列車在不停運的條件下通過線路加固措施達到同時進行現(xiàn)澆框架橋施工的目的很有必要。本項目建設(shè)地址位于成都平原范圍內(nèi)，工程場地地質(zhì)條件復(fù)雜，主要由人工填土層沖、洪積層泥巖組成，所以，本高速鐵路地道框架橋線路加固成為保證高速鐵路列車正常安全運行的重要關(guān)鍵因素，本文重點對改進線路加固施工做簡明闡述，以供類似工程參考。

1 工程概況

本項目地道現(xiàn)澆框架橋結(jié)構(gòu)為市政配套基礎(chǔ)設(shè)施工程，途徑成灌高速鐵路運行線路，與成灌線成大角度斜交，角度為132.06°，下穿地道分為框架段和拉槽段2部分，框架橋全斷面尺寸為47.6 m×9.15 m，下穿框架橋長度為50 m，垂直鐵路方向長度為37 m，兩側(cè)懸臂為0.5 m。

本工程位于成都平原岷江水系一級階地，設(shè)計勘探資料揭露地層情況主要由人工填土層沖、洪積層泥巖組成。工程施工嚴(yán)格按照超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報手段，本著地表和隧道內(nèi)相結(jié)合、構(gòu)造探測和水探測相結(jié)合、長中短期分階段預(yù)報相結(jié)合的三結(jié)合原則，做到有疑必探、先探后掘[1-3]，同時強化安全管控，穩(wěn)步推進施工進度，確保列車通行的原則，工序及時跟進，優(yōu)化施工工藝控制。在工程實施過程中，對遇到的不確定因素，及時研判制定應(yīng)對措施，保證在突發(fā)情況時立即采取處理方案，確保工程安全、列車運行安全和工期要求。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)研究與實踐

成灌高速鐵路下穿地道現(xiàn)澆框架橋施工整個過程中，要保證鐵路運行穩(wěn)定、線路不被停運，所以優(yōu)化改進線路加固的工藝是保證線路正常運營必備因素。成灌高速鐵路下穿地道框架，框架現(xiàn)澆時的“挖孔樁開挖、D型梁線路加固措施”是本項目施工中的最大難點。針對本項目成灌高速鐵路動車走行線相關(guān)主管單位的要求，每天施工時段控制在鐵路天窗時間進行，規(guī)定每天有限時間在3～5 h的天窗時間可以利用，因此施工呈現(xiàn)出任務(wù)重、工期緊的特點。

為了確保項目實施的可行性，及時改進了挖孔樁施工工藝、線路加固工藝以及人員出網(wǎng)后如何對線路進行監(jiān)控的相應(yīng)措施；同時在施工結(jié)束后，由于成灌高速鐵路運營速度較高，對路基沉降、開挖后回填的密實度監(jiān)管控制也做了必要的優(yōu)化措施。線路采用人工挖孔樁基礎(chǔ)、D型梁支撐方式保證列車正常運行。挖孔樁上部頂管利用原地面高程處頂進至樁孔內(nèi)，形成人工操作平臺，實施下部挖孔樁施工。在樁基及頂管實施前，首先要解決線上列車運行動荷載的難題，經(jīng)過荷載計算，改進頂管型式，采用加厚鋼筋混凝土管，樁基開挖過程中采用鋼護壁及注漿護壁外側(cè)空隙，保證樁基外側(cè)密室，內(nèi)側(cè)穩(wěn)固，實施時頂管承載力完成滿足荷載要求。

2.1 改進列車運行荷載在線路加固施工中人工挖孔樁的措施

挖孔樁采用方形樁，類型分為3種，結(jié)構(gòu)尺寸見表1。

表1 人工挖孔樁型式 單位：m

人工挖孔樁開挖前，在挖孔樁孔口1.0 m高度處施筑鎖口護壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鎖口混凝土高出挖孔樁頂高程30 cm，采用常規(guī)配置雙層鋼筋，鎖口混凝土C25厚度30 cm，采用鋼模板澆筑泵送混凝土施工。鎖口混凝土以下人工挖孔樁圍護結(jié)構(gòu)，采用[10、[12槽鋼作為輕型鋼模板骨架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋骨架，同時用做模板，按3種斷面尺寸進行制作。首先在加工廠先行組裝，滿足要求后由小型運輸車運至現(xiàn)場，然后倒運至挖孔樁部位，由人工拼裝就位，每節(jié)段挖土深度根據(jù)鋼模板高度確定，每節(jié)段鋼模板之間采用螺栓M20連接，同時在鋼模板外側(cè)采用鋼板焊接進行加固[4]。每完成一節(jié)拼裝作業(yè)就澆筑一層混凝土，每層上下層形成圍護結(jié)構(gòu)，挖孔樁采用C25鋼筋混凝土護壁。最后，利用在鋼模板側(cè)壁預(yù)留的灌漿孔，對巖土間縫隙、空隙進行回填灌漿，采用0.5～0.6∶1的水泥漿灌漿，進一步做好加固補強措施。與此同時，在每處挖孔樁位置設(shè)置2.5 m寬的人工便道運送渣土和工程材料。

挖孔樁樁芯采用C25混凝土，采用混凝土罐車配合泵車澆筑，輸送泵管布置沿鐵路邊上行至軌道上橡膠平交道口，由塑料平交道口設(shè)置入樁進料孔灌注混凝土。由于施工時間只有3～5 h，為保證混凝土初凝之前不受擾動，特別是列車運行動載對樁芯混凝土的影響，采用每根樁獨立布置一臺混凝土輸送泵和管道，改善配合比提高混凝土早強強度和縮短初凝時間，實現(xiàn)快速施工提前拆除混凝土輸送泵，保證列車行車安全。需要注意的是，挖孔樁要預(yù)留出地道現(xiàn)澆框架口的位置，在預(yù)留位置采用螺栓固定的支撐，待地道現(xiàn)澆框架襯砌至挖孔樁處時，對巖土間縫隙、空隙進行回填灌漿，采用0.5～0.6∶1的水泥漿灌漿，進一步做好加固補強措施。考慮到樁頂部直接承受集中荷載，樁頂混凝土澆筑時，頂部預(yù)埋10 mm厚鋼板并澆灌混凝土形成便梁支撐平臺。

由于涉及成灌高速鐵路的安全運營，只有3～5 h天窗作業(yè)時間，將原一班作業(yè)施工組織方式，改為采用兩班倒的方式交替連續(xù)施工，每班每根樁挖土2人，人力卷揚機提土2人，小型人力翻斗車運土2人，工作時間每30 min換一次，運土采用在線路上搭設(shè)2.0 m寬橡膠平交道口，小型翻斗車運至線路外。材料的運進由小型翻斗車通過鋪設(shè)橡膠平交道口運至樁位，開挖進尺每天0.5 m掘進，每根樁配置共12人，保證了挖孔樁的施工速度。

挖孔樁施工工藝流程見圖1。

圖1 挖孔樁施工工藝流程

2.2 改進列車運行荷載在線路加固施工中D型梁的措施

結(jié)合既有鐵路線路施工技術(shù)，本項目采用工字鋼縱橫抬梁及吊軌梁進行D型便梁架設(shè)，起吊采用5 t卷揚設(shè)備操作，前后50 m施工范圍內(nèi)鐵路混凝土軌枕全部抽換為木軌枕。根據(jù)施工條件需要及荷載分布情況，均勻間隔替換既有線混凝土軌枕，為做好用電安全防護措施，針對抬梁軌道段增設(shè)絕緣軌距拉桿，通過抬軌梁將架空段鋼筋混凝土軌枕換成木軌枕[5]，在走行軌的內(nèi)外側(cè)采用P50舊軌3-3-3-3組合成吊軌梁，配合魚尾板及U型扣件將線路連接成整體。

橫梁采用Ⅰ56b工字鋼，間距按照50 mm-50 mm-50 mm循環(huán)布置；縱梁采用D型便梁，工字鋼與D型便梁通過32螺栓連接牢固[6-7]。D型便梁置于挖孔樁頂上，針對地道框架箱體尺寸和位置，采用12 m-16 m-16 m-16 m-12 m D型梁組合型式，其中，中間主體框架部分采用三跨16 m D型便梁結(jié)構(gòu)型式，兩側(cè)邊框架采用12 mD型便梁結(jié)構(gòu)型式。

吊軌梁采用50 kg/m鋼軌，3-3-3-3吊軌梁組裝方式，鋼軌接頭錯開1.0 m以上，兩端與縱梁平齊，并加設(shè)臨時梭頭。吊枕設(shè)置軌距桿，與吊枕下面的枕木用U型螺栓連接成整體[8-12]。U型螺栓采用28號圓鋼制作成，圓鋼兩端制作成M28螺紋絲口，絲口長100 mm。

線路加固流程圖見圖2。

圖2 線路加固流程

線路加固完成，高速鐵路線架空后，測量放線定位，采用機械進行巖土開挖施工，以及地道鋼筋混凝土施工，混凝土達到設(shè)計強度后，對巖土空隙進行灌漿填充[13-14]。

2.3 保證列車運行安全及施工安全的技術(shù)措施

施工中，為保證列車正常運行，該線路各項安全措施、防護等成為每日4 h施工的難點。通過對成灌下穿地道頂管挖孔樁的研究與實踐，總結(jié)出承載鐵路列車正常運行的幾項需特別注意：

(1)挖孔樁實施過程中，每30 cm一道鋼護壁內(nèi)撐施工、外側(cè)注漿成為線路列車安全運行的主要手段。

(2)頂管施工中，每頂進50 cm處，觀察前方地質(zhì)是否為不良地質(zhì)及管道內(nèi)有無裂痕；如有上述情況，立即停止施工，現(xiàn)將裂痕外的地質(zhì)進行注漿處理，再將每50 cm頂進距離修改成30 cm。

(3)對線路進出入人員做到每人安全培訓(xùn)，熟知安全意識，保證每人都能安全上道，聽從線路調(diào)度人員指揮。

(4)在線路外側(cè)設(shè)安檢，上道人員不毀壞鐵路設(shè)施，非工作人員禁止入內(nèi)；同時在離本線路2 km外安排4人等候預(yù)警通知，如發(fā)現(xiàn)線路下沉，無法通行情況，立即通知火車停靠。

(5)加強對線路不可遇見因數(shù)的一切防護，在項目實施中，配備專職調(diào)度人員與鐵路局調(diào)度科跟蹤聯(lián)系，列車通過前10 min，立即通知停止任何施工，撤出人員、機械，列車通行后通知恢復(fù)施工。

3 結(jié)束語

3.1 保證列車運行質(zhì)量安全

通過對鐵路下穿地道地質(zhì)的掌握和特性分析、對其不良性地質(zhì)準(zhǔn)確定位，為工程施工提供各項技術(shù)支持，施工中通過選擇安全經(jīng)濟的施工方法，提前對線路加固段進行監(jiān)測，嚴(yán)格控制關(guān)鍵施工的參數(shù)，盡量避免因地質(zhì)、環(huán)境、施工中人為等重要因素的影響。在實施階段不斷優(yōu)化調(diào)整施工工藝，分析影響線路的原因，避免列車的停運，達到了列車安全通行的目的。同時加強質(zhì)量管理工作，采用嚴(yán)格過程管理手段，避免因質(zhì)量導(dǎo)致的安全事故。

3.2 加快施工進度，保證施工工期

通過對科學(xué)有效的施工工藝控制，特別是現(xiàn)場每日不到5 h的施工時間，施工過程中各工序與列車運行的交叉作業(yè)安全防護等方面的研究，制定相應(yīng)的措施方案，保證了鐵路下穿地道施工進度，確保工期目標(biāo)的平穩(wěn)實現(xiàn)。

3.3 具有良好的社會示范效益

通過深入進行框架橋線路加固技術(shù)研究，提升線路加固框架橋施工技術(shù)水平，對保證依托工程安全、快速、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)完建有十分重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義，并將有力提升鐵路下穿地道施工工藝及施工技術(shù)水平，為類似工程提供參考。