合肥元一路下穿淮南线立交桥顶进施工控制

张家伟

(安徽上铁地方铁路开发有限公司，安徽合肥 230041)

既有合肥元一路下穿淮南线框架桥与铁路淮南线相交于K77+440处，该框架桥与铁路淮南线下行线的中心线交角为88°36'24″，框架桥为 1-14.0 m 箱形桥，长度为 12.0 m。为满足交通需求，进行扩孔设计，新增3孔跨度为14.0 m的分离式箱形立交桥，结构高度5.50 m，使用净高4.5 m，长度与既有框架桥相同。为减少施工对既有铁路的影响，新增的3孔分离式箱形立交桥采用预制后顶进的方案，顶进时线路架空采用D型便梁，就位后的3孔分离式箱形立交桥，其中1孔位于既有框架桥的一侧，其他2孔位于既有框架桥的另一侧。

本次施工之前，需要对既有铁路线路进行拨道，以满足D型便梁架设和线间距的要求，待施工结束后线路再恢复原来状态。拨道范围:相交处南北两侧各215.088 m和215.390 m，拨道总长430.478 m，最大拨距0.90 m，架设D型便梁处线间距为5.00 m。

本次框架桥顶进施工的关键是:保证D型便梁基础的稳定性，需要进行相应的分析;顶进过程中采取有效的施工工艺，确保顶进过程中框架桥的方向和高程可控，框架桥就位后满足整体上的美观要求。

1 D型便梁基础的稳定性

新增3孔框架桥的顶进顺序依次是:第1孔(图1中既有框架桥左侧)、第2孔(图1中既有框架桥右侧)、第3孔(第2孔框架桥右侧)。便梁基础断面尺寸为宽度×高度=2.5 m×3.0 m，长度与路基宽度相同。

图1 D型便梁基础

框架桥顶进过程中，要求箱体侧面切土，严禁采取大开挖再顶进，以充分保证便梁基础的安全性。但考虑到最不利状态和列车运行安全，仍然需要检算基础的倾覆稳定和滑动稳定、地基承载力，以及基础和箱体之间的土体稳定性。

检算主要依据TB 10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范、TB 10002.5-2005铁路桥涵地基和基础设计规范、TZ 203-2008客货共线铁路桥涵工程施工技术指南，并参考JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程等现行技术标准。

在图1中，当基础和箱体之间的土体因特殊原因破坏时，基础可能向箱体方向倾覆或滑动，此时考虑基础左侧的土压力而忽略基础右侧的土压力。因此需要检算该工况下的基础稳定性。

1)基础的倾覆稳定系数:

其中，Pi为各竖直力，kN;ei为各竖直力Pi对检算截面重心的力臂，m;Ti为各水平力，kN;hi为各水平力Ti对检算截面的力臂，m;s为在沿截面重心与合力作用点的连接线上，自截面重心至检算倾覆轴的距离，m。

设计荷载依据《铁路桥涵设计基本规范》取值并组合，其中竖向力包括:线路、便梁和基础自重以及列车活载等。水平力包括列车牵引力或制动力、基础承受的土压力(含列车活载引起的土压力)等。计算表明，由于基础较宽且深度不大，基础的倾覆稳定系数大于1.5，满足规范要求。

2)基础的滑动稳定系数:

其中，Pi为各竖直力，kN;Ti为各水平力，kN;f为基础底面与地基土间的摩擦系数，取0.35。

该种工况下最不利的情况是列车活载全部作用于基础侧面而便梁上没有列车活载，此时水平力最大而竖向力最小。计算资料表明，由于基础底面较大，基础的滑动稳定系数大于1.3，也满足规范要求。

上述基础的滑动，是检算基础沿其底面滑动的稳定性。此外，还需要检算基础连同土坡沿滑动弧面滑动的稳定性，且需要考虑2个滑动弧面(见图2)。

图2 滑动弧面

其中，cik，φik分别为最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水(快)剪粘聚力、内摩擦角标准值;li为第i土条的弧长;bi为第i土条的宽度;γk为整体稳定分项系数，取1.3;ωi为作用于滑裂面上第i土条的重量(按上覆土层的天然土重计算);θi为第i土条弧线中点切线与水平线夹角。

计算采用专业软件同济启明星深基坑支挡结构分析计算软件FRWS2008进行。列车和轨道荷载依据TB 10025-2006铁路路基支挡结构设计规范附录A换算成土柱。软件计算结果满足设计规范要求。

3)地基承载力。

D型便梁基础作为刚性混凝土明挖基础，需要满足沉降和承载

采用下列公式计算:力要求。其中，控制沉降的主要方法是加强日常的监测工作，实行趟检制，发现问题及时整修。计算承载力时需考虑中心荷载和偏心荷载两种情况，并且采用多种荷载组合检算，以确定最大基底应力。计算结果表明，基础的基底最大压应力小于地基的允许承载力，同时外力对基底截面重心的偏心矩也满足限值规定。

为满足设计计算条件，需要采取相应的构造措施，主要有:基础顶面和底面均设置配筋，以加强整体性，同时满足列车横向摇摆力的作用;此外，基底要平整，因为倾斜的基底可能会导致基础的滑动稳定性无法满足要求。作为安全储备，顶进过程中必须保证箱体一侧的切土，随挖随顶，保证基础和箱体之间的土体不会破坏。

2 顶进施工关键措施

由于新增3孔框架桥就位后，与既有框架桥形成整体性的结构，因此需要在施工中严格控制，发现问题及时调整。主要采取的措施有:

1)箱体尚未进入路基之前，充分利用导向墩随时调整方向，确保箱体轴线及间距。整个顶进过程中，最多每隔50 cm需要检查箱体的轴线和标高变化并及时作出相应的调整。

2)由于箱体就位后，相互之间的净距仅50 mm，为防止顶进过程中箱体碰撞导致防水层破坏，需要在已经就位的箱体外侧的下部设置50 mm厚的隔离物体。本工程中隔离物体采用硬质木材，效果良好。

此外，需要设置沉降观测点以监测路基及便梁基础的变化，及时分析并根据结果对线路或便梁进行调整，这也是顶进过程中的一个关键性环节。

3 结论与建议

该工程自2011年开工，至2011年年底已顺利施工结束。从监测数据来看，整个施工过程中，便梁的基础未出现异常的沉降、位移或裂缝;箱体就位后，新增3孔框架桥与既有框架桥的轴线和标高偏差均较小，不仅符合规范要求，而且从目测效果来看，满足美观要求。

从工程经验并结合本工程的实践来看，施工前必须考虑周全，重要的临时结构必须经过计算并配合相应的构造措施才能保证施工中临时结构的安全;同时，细微的工艺措施对于工程的顺利实施也非常关键。此外，由于施工过程中某些结构可能处于动态，即施工对于结构的影响持续变化，因此过程中的监测非常重要，需要及时了解并分析结构物变化情况，发现异常情况要及时处理，必要时停止施工。最后，由于工程各有特点，因此需要施工前仔细规划，要根据工程特点采取相应的措施。

［1］TB 10002.1-2005，铁路桥涵设计基本规范［S］.

［2］TB 10002.5-2005，铁路桥涵地基和基础设计规范［S］.

［3］TZ 203-2008，客货共线铁路桥涵工程施工技术指南［S］.

［4］JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］.

［5］TB 10025-2006，铁路路基支挡结构设计规范［S］.