石太铁路客运专线府东街框构桥顶进施工技术

2011-08-15周俊保

山西建筑 2011年11期

周俊保

在开通运营的铁路客运专线上顶进大跨度框构，如何保证铁路客运专线动车组安全平稳运营是一项施工难度大、安全风险高的施工技术难题。石太铁路客运专线开通后，太原市府东街框构桥需要顶进施工。该桥跨度为(9.0+12.0+12.0+9.0)m，跨石太客专及石太线共四股正线顶进施工，采用大截面工字钢纵抬横挑及扣轨加固线路，多股道轨面不等高时采取两个加固体系，设置路基防护桩、工字钢支撑桩加强线路加固体系，设置抗横移挡墙防止线路横移，动车组限速45 km/h，顶进施工安全优质，取得了较好的效果。

1 工程概况

本框构为新增立交工程，孔径为(9+12+12+9)m，石太客专里程K226+929.5。框构主体在线路西侧预制完成，框构预制位置距离石太下行线19.3 m，顶程41 m，其中空顶13 m。线路与框构桥轴线正交，框构下穿既有石太上、下行线及石太客运专线共四股线路，石太左线、客专右线、客专左线、石太右线线间距依次为5.3 m，5.0 m，5.3 m。四股正线均为60 kg轨、无缝线路，石太客专为新Ⅲ型枕，石太线为新Ⅲ型桥枕。

本框构设计全长46.5 m，宽26.6 m，其中钢筋混凝土刃角长1.5 m。框架桥设计净高6.0 m，框架底板厚1.0 m，边墙及中墙、顶板厚均为0.9 m。

地质情况:此处为4.0 m高路基填方段，中间两股客专线下为老路基，土体相对稳定，两侧两股石太线路基为2008年新填路基，土体相对不稳定。原地面以下14 m为新黄土，基本承载力120 kPa。地基处理:采用注浆加固地基。

2 框构顶进施工工艺及技术要点

框构顶进施工工艺流程:打降水井→预制框构→施工后背→施作抗横移梁→注浆加固路基→挖孔桩施工→列车限速45 km/h→线路加固→挖土、顶进框构→框构就位→拆除线路加固→线路整修→附属工程施工→恢复列车速度。

2.1 基础注浆加固

为提高地基承载力，消除黄土湿陷性，根据设计采用高压注水泥浆法对框构桥基础进行加固。

注浆范围:路肩2 m以下，框构底以下，路桥过渡段，四个翼墙下。注浆方法:既有线下面采用斜孔布置，斜插入线路下面进行辐射注浆，线路外侧采用竖直向下打孔注浆，采用高压旋喷注浆。

2.2 桥位降水

地下水位高于滑板时采取降水措施。顶进前提前在线路两侧打井降水，降水井间距、井深按降水设计施工。保证挖孔桩施工时孔内无水，预制及顶进过程中，水位在滑板面2 m以下。

2.3 挖孔桩施工

顶进前进行挖孔桩施工，挖孔桩分布在以下四个部位:1)框构桥四个角的路肩上，框构四个角各设置3根～4根;2)股道间、框构桥外侧每处各设置2根;3)框构顶进范围内股道间，桩距5 m; 4)框构顶出端的路肩上，桩距5m;5)抗横移挡墙基础桩，桩距5m，位于框构顶出端、横向工字钢端头。

挖孔桩直径1.25 m，桩身采用C25钢筋混凝土，桩内配筋按设计施工，桩顶设冠梁将桩连接成整体。

2.4 线路加固

1 )方枕及抽换木枕。为保证横向工字钢在穿入时方向和位置的准确，先在既有轨道上按计划位置标明枕木、工钢和穿入木枕的具体位置，将混凝土枕全部放到相应位置，将桥枕全部更换为3.4 m长木枕。2)穿入长木枕。为保证扣轨与轨枕连接，在混凝土枕盒内穿入3.4 m长木枕，扣轨加固段范围内无工钢枕盒内均穿长木枕。3)设置3—5—3扣轨。扣轨采用P50钢轨，以3—5—3形式布置，即两股钢轨外侧采用3扣轨，轨道中心采用5扣轨;扣轨长度大于桥跨度长+框构桥高的2倍，扣轨采用25 m和 12.5 m两种长度钢轨交错布置，保证接头相互交错。4)穿横向工字钢。横向采用Ⅰ45B型工字钢，垂直于线路方向布置，间距1.2 m→0.6 m→1.2 m→0.6 m循环设置，桥范围内全部加固，框构桥两侧工钢加固线路长度大于框构桥高。工钢长度满足以下条件:a.顶入端工钢伸出线路中心的长度=框构高+2.5 m－挑檐长度;b.顶出端工钢搭在抗横移梁上。穿入工字钢时采用装载机或挖掘机推拉穿入施工，人工配合调整。5)架设纵向工字钢。为增加刚度和稳定性，在线路股道间、两路肩均设纵向工钢，每束纵梁由Ⅰ56B三根工字钢组成。纵梁接头采用交错布置形式。纵梁设在横向工钢之上，纵梁与横向工钢用“U”形卡连接。

2.5 防线路横移措施

1 )为防止线路横移，在线路顶出侧设置防止横移挡墙，用于支挡横向工钢。挡墙为L形钢筋混凝土结构，下部宽1 m、厚1.0 m，上部宽0.5 m，高度满足工钢支顶，基础为φ1.0 m钢筋混凝土挖孔桩，桩距5.0 m，L形挡墙靠线路侧距离线路中心7.0 m，并不得影响框构就位。2)在框构顶部预埋锚固钢筋，顶进过程中用倒链对轨道进行后拉。3)为减小框构桥与横向工钢的摩擦力，在横向工钢与框构桥顶板间放置专用小滑车。

2.6 轨面不等高措施

多股道轨面高差大于0.3 m时，线路加固难度很大。为保证安全和减少工作量，采用两套加固体系分别对线路进行加固，两体系横向工钢为上下搭接方式，顶至搭接段时，后一根工钢未搭上框构前为最不利状态，此时主要靠股道间支撑桩受力，必须确保桩的稳定，后一根工钢搭上桥30 cm后，方可拆除支撑桩。

2.7 顶进及挖运土

1 )采用挖掘机开挖，人工配合刷坡清底，装载机装车、汽车外运，依次循环作业。正常情况每次开挖顶进长度不超过1.0 m，开挖面坡度不陡于1∶0.5，开挖面边坡应平顺整齐，不得有反坡，对两侧机械不易触及的地方，必须由人工按其外轮廓开挖。在塌方风险较大处每次开挖不得大于0.6 m，做到少挖快顶。2)根据力学检算，横向工字钢最大悬空不得大于5.0 m，施工时按4.0 m控制，挖土时严格控制开挖量及开挖坡度。顶进采用边墙掏槽开挖，开挖严控进尺，一镐一挖。3)每次挖土作业必须按照技术交底提供的清底深度和纠偏措施严格控制，严禁不清底强行顶进作业，严禁超挖作业。4)挖土施工及管理人员随时听取现场指挥人员的口令，列车通过时必须停止挖土和顶进作业。5)在顶至距离挖孔桩3 m处，采用少挖勤顶的原则，防止桩后土的侧压力过大而发生塌方，每镐顶进不大于0.5 m。6)采用破碎锤拆除挖孔桩，拆除方法由上向下。

2.8 拆除线路加固、恢复线路

框构桥顶进就位后，立即拆除线路加固，恢复线路，保证列车提速。

拆除线路加固施工流程:拆除纵向工字钢→拆除横向工钢、回填道碴→拆除扣轨→抽出长木枕→抽换为桥枕→安装护轨→整修线路→列车恢复速度。

横向工字钢拆除时，采用ZL50装载机或挖掘机抽出工钢。

3 质量保证措施

1 )框构顶进水平、方向控制:框构桥预制时滑板按3%。预留上坡。每顶进一镐及时对各观测点进行测量，分析框构走行趋势，制定相应纠正措施。2)框构扎头纠正措施:底板欠挖，欠挖量根据扎头大小确定;底板底部铺设枕木钢轨滑道，形成抬头趋势;框构底部夯填碎石，严重情况下，停止顶进施工，采取增加地梁方案。3)框构抬头纠正措施:采取底板下超挖措施，超挖量根据抬头大小确定。4)框构纠偏措施:采用边墙处超挖欠挖进行纠偏，超挖量控制在10 cm。调整左右侧顶镐数量，或左右侧顶镐不同步启动等方式进行纠偏。当框构走行方向偏差较大时，采取减小顶程，增加调整次数的方式进行。