多孔立交桥箱体顶进施工方案比选

2014-05-04邹运宝上海铁路局安徽铁道集团公司

上海铁道增刊 2014年2期

邹运宝上海铁路局安徽铁道集团公司

1 前言

随着地方经济的快速发展，通过铁路道口的机动车日益增多，公铁通行矛盾日益突出，道口故障肇事频发严重威胁铁路运输及沿线人民群众生命财产安全。为彻底消除平交道口安全隐患，路局计划将繁忙正线上的道口及高风险的550处道口逐步改为立交桥。大部分道口地处枢纽地区，由于改造投资大、征地拆迁费用高，施工安全风险大。平改立施工中单孔箱体顶进时轴线及高程较易控制，但多孔立交桥顶进的轴线及高程控制相对较难，因此多孔立交桥箱体顶进施工方案选择显得非常重要，本人结合宁芜线下K120+348三孔立交桥工程，浅谈一下三孔立交桥箱体顶进施工方案比选与施工。

2 工程基本概况

本工程位于繁忙的宁芜线芜湖至芜湖南区间直线地段，中心里程为上行K121+376，下行 K120+315，铁路 I级线路，共3股道，宁芜线上下行为P60钢轨无缝线路，芜钢专用线为P50钢轨普通线路，芜钢专用线和宁芜上行线的线间距为5.1 m，宁芜线上下行的线间距为6.15 m，列车运行密度为每昼夜120对左右。本立交桥工程建设规模为7 m+16 m+7 m三孔分离式框架桥，桥中心线与铁路中心线正交，中孔16 m箱体通行机动车辆，机动车道通行净高不小于5 m，两侧7 m边箱为非机动车道和行人，通行净高不小于3.5 m，桥身长为31 m（含两侧各5.0 m的开口箱），桥上设护轮轨、双侧电缆槽及栏杆。

箱顶位于宁芜线轨底下1.00 m，箱身采用C40砼，抗渗等级P8。中孔箱身顶板厚0.9 m，底板厚1.0 m，边墙厚1.0 m，结构净高6.2 m；两边孔箱身顶板厚0.6 m，底板厚0.7 m，边墙厚0.6 m，结构净高6.8 m；每孔箱身之间设0.1 m沉降缝，采用C15砼充填。

地质情况：工程所处位置基本地震加速度为0.05 g，地下水为第四系孔隙潜水，不发育，埋深 0.5-1.5（m），地下水无侵蚀性。

本框架桥基底位于第③层粉质黏土，灰绿色，软塑，土石等级Ⅱ，б0=120 kPa，满足要求。

3 设计箱体顶进施工方案

3.1 箱形桥顶进顺序

先顶进中孔16 m箱形桥，再分别顶进两边孔7 m箱形桥。

3.2 便梁支墩设置

便梁支墩有6个钢筋砼条形支墩和4个挖孔桩支墩，钢筋砼条形支墩结构尺寸为2个长11.1 m、2个长6 m和2个长 18 m，宽 3.1 m，高 2.4 m（含支座），砼标号为C30。4个挖孔桩支墩中2个挖孔桩连系梁长10.76 m，有3根挖孔桩；2个挖孔桩连系梁长5.66 m，有2根挖孔桩；桩径均为1.2 m，除宁芜上行线和芜钢专用线间的两根桩身长24 m，其它8根桩身长18 m，桩和连系梁砼标号为C30。施工时先进行无缝线路应力放散，线路行车慢行限速45 km/h，采用D16型便梁加固线路。

3.3 中孔箱形桥顶进

由于中孔箱形桥为净跨16 m，全宽18 m的大跨度，为了确保顶进中孔的安全，架设9组D型便梁，每股道3组便梁，每股道在顶进主跨处架设1组D24便梁，两边各架设1组D16便梁做托梁防护。主跨便梁支墩为挖孔桩加承台梁结构，托梁两端支墩为钢筋砼条形支墩，挖孔桩直径为1.2 m。

3.4 两边孔箱形桥顶进

顶进芜湖方向边孔，在钢筋砼条形支墩和顶进就位的中孔上架设3组D24便梁，中孔架设便梁支点处，框架内用钢结构支撑加固，将预制好的芜湖方向边孔箱体和前后方开口箱顶进就位。

顶进芜湖南方向边孔，在钢筋砼条形支墩和顶进就位的中孔上架设3组D24便梁，中孔架设便梁支点处，框架内用钢结构支撑加固，将预制好的芜湖南方向边孔箱体和前后方开口箱顶进就位。

在施工图审查会上，路局运输处等部门提出，宁芜线运量繁重，行车密度大，设计方案慢行时间较长、封锁线路次数多，对运输干扰太大，要求结合现场设备状况、水文地质、运输条件和地理条件等实际情况，重新编制既满足运输要求，又符合现场实际，且便于施工的施工方案。

4 新的施工方案

4.1 箱形桥顶进顺序

先分别顶进两边孔7 m箱形桥，再顶进中孔16 m箱形桥。

4.2 便梁支墩设置

便梁支墩有4个钢筋砼条形支墩，钢筋砼条形支墩结构尺寸长18 m，宽2.5 m，高2.5 m，支墩上设砼便梁支座，尺寸为长和宽为1 m，高0.5 m，砼标号为C30。施工时先进行无缝线路应力放散，线路行车慢行限速45 km/h，钢筋砼条形支墩施工采用D24型便梁加固线路。施工时先进行无缝线路应力放散，线路行车慢行限速45 km/h。

4.3 两边孔箱形桥顶进

先顶进芜湖方向的边孔，在1、2号钢筋砼条形支墩上架设3组D24型施工便梁进行线路加固，将预制好的芜湖方向的边孔和前后方开口箱顶进就位。再顶进芜湖南方向边孔，在3、4号钢筋砼条形支墩上架设3组D24便梁，将预制好的芜湖南方向边孔箱体和前后方开口箱顶进就位。

4.4 中孔箱形桥顶进

在顶进就位的两边孔上架设3组D24便梁，两边孔架设便梁支点处，框架内用钢结构支撑加固，将预制好的中孔箱体和前后方开口箱顶进就位。顶进挖土要求，先开挖3 m深，纵向挖通，因开挖深度没有超过便梁支墩底，基坑安全完全可以保证，第二步边开挖，边顶进，挖好的基坑，一定要及时顶进到位，严禁超挖和挖很长的基坑才顶进，只有箱体顶进后才能保证基坑和铁路路基安全，确保行车安全。

5 现施工方案的选择理由

5.1 两施工方案对铁路行车影响对比见表1

表1 两施工方案对铁路行车影响对比情况

5.2 新施工方案优点

（1）施工时投入便梁设备减少。原设计方案要一次性投入9组便梁（3组D24和6组D16），修改后的施工方案只需要3组D24便梁，减少了施工D型便梁投入，工程费用也相应降低。

（2）施工工程费用降低。原设计方案的便梁支墩既有6个钢筋砼条形支墩，4个挖孔桩承台梁支墩，且挖孔桩深度很深，在既有线下施工难度大，安全风险高，施工费用多等缺点，而修改后的施工方案只有4个钢筋砼条形支墩。设计便梁架设及支墩费用约为86万元，现方案费用约为25万元，节约了工程费用。

（3）铁路运输影响减小。一是缩短施工慢行时间，原设计方案要慢行97天，而修改后的施工方案只需要慢行55天；二是减少施工封锁次数，原设计方案需要封锁线路108次，而修改后的施工方案只需要需要封锁40次，大大减少施工对铁路运输的影响。

（4）安全风险降低。设计方案需要在既有铁路下人工开挖挖孔桩，且深度较深，利用列车间隔进行挖孔桩施工，会给操作人员带来了很大的安全风险，同时可能发生坍塌对铁路行车安全也构成威胁。现方案取消了人工挖孔桩，挖孔桩的安全风险消除，大大地提高了工程施工的安全系数。

6 立交桥顶进施工基本步骤

本工程的施工，按下述施工组织和步骤进行，个别项目可根据施工具体情况做适当调整。

（1）施工场地“三通一平”及铁路“三电”及地方管线迁移防护，施工便道；

（2）工作坑内的水泥搅拌桩止水帷幕施工、养生；

（3）水泥搅拌桩强度达到设计强度后进行工作坑开挖；

（4）施工后靠背、滑床板和三孔框架桥浇筑及养生；

（5）慢行架设D24型便梁，制作1、2、3、4号钢筋砼条形便梁支墩；

（6）在钢筋砼条形支墩上架设D24型便梁，先顺序顶进两边孔；

（7）在顶进就位的两边孔上架设D24型便梁，顶进中孔；

（8）立交桥附属工程施工。

7 箱体顶进时控制重点

（1）合理选择箱体顶进时间。该工程实施时，要合理地安排工期，要尽量避开汛期进行箱体顶进施工，因汛期顶进时，发生塌方可能性增大，施工难度增加，安全系数降低，会延长顶进时间，相应增加工程费用。

（2）加强与设备单位联系，确保施工不影响行车设备的正常使用。箱体顶进时，提前通知设备管理单位监管人员到施工现场把关，如发现施工区域内有电缆暴露，配合电务、通信等设备监管人员，要立即做好电缆的防护工作，在未做好电缆的防护时，禁止继续施工，确保施工期间电缆的安全。

（3）合理布置千斤顶数量。中孔箱形桥自重约3 165 t左右，顶进时拟用11台400 t液压千斤顶顶进，边孔箱形桥自重约1 356 t左右，顶进时拟用5台400 t液压千斤顶顶进，并以箱形桥中心为轴线对称布置，钢筋混凝土后背梁前面放置P50扣轨梁，顶镐底部起先顶在扣轨梁底面上，以后加顶铁逐步向前，另一端由于有止水带，顶镐头顶在箱形桥底板钢制防护槽的底面上。在后背梁与顶镐间各设一道用钢轨扣成的大横梁，以后每隔4-6（m）顶程设一道横梁，以保持顶铁的稳定。

（4）控制好出土。顶进出土，采用挖掘机挖土、自卸车运土，昼夜不间断施工。列车通过施工地段时，挖掘机禁止进行挖土作业。

（5）做好高程和方向偏差的观测。两边孔顶进时，一定要控制好方向，严禁向中孔方向偏移，为中孔顶进预留足够的空间。箱体顶进过程中，安排技术人员对箱体的运行状态进行监测，每顶进1 m，监测人员用仪器对高程和方向测量一次，采用一人测量，换人进行复核，确保测量准确无误，当高程和方向偏差超过5 mm时，立即采取措施进行调整，保证三孔立交桥顶进质量符合设计和规范要求。

经过现场的精心组织和科学管理，本工程按照修改后的施工方案，安全、优质、按时完成施工任务，同时节约了工程费用，减少施工对铁路运输的影响。