铁路编组场顶进大孔径框架桥设计施工关键技术

2014-06-06孙震

山西建筑 2014年15期

孙震

(中国中铁二院工程集团有限责任公司济南勘察设计研究院，山东济南 250002)

1 概况

滨河南路工程是济南市小清河综合治理工程中的关键工程，滨河南路下穿济西编组站、机务段整备场立交桥工程是滨河南路工程段的组成部分，在道路桩号1DK0+150～1DK0+575中425 m范围内分别下穿京沪上行线、B1联络线、济西铁路编组站Ⅴ场、机务段、济西铁路编组站Ⅰ场、京沪下行线共27股线路。立交工程采用1-16 m框架桥，下穿段框架桥共分3段，Ⅴ场范围内长61.24 m，机务段范围内长57.42 m，Ⅰ场段范围内长 89.43 m，共计208.09 m(见图1)。

图1 滨河南路下穿济西编组站、机务段整备场立交桥平面布置图

2 技术难点

1)股道多，线路加固复杂。滨河南路下穿的编组站Ⅴ场共6股道，外包京沪上行线;Ⅰ场共12股道，外包京沪下行线;机务段整备场咽喉区，共有16组道岔及1组一渡两交道岔。在保证运营的情况下进行施工，线路加固是关键。

2)地形、地质条件复杂。滨河南路下穿区域地形具有以下特点:a.中间机务段整备场低、两边Ⅴ场、Ⅰ场高，Ⅰ场比机务段整备场高达7 m，地形起伏较大。b.道路平面位置临近小清河，最近处仅50多米，使得下穿区域地下水位较高，而且小清河是作为南水北调河道使用，无法作为排水通道使用。滨河南路下穿铁路区域地基承载力低，地下水位高，在这样的地质条件下无法实现人工挖孔桩施工，仅能采用钻孔桩;且该区域还分布有信号楼、电力铁塔等建筑物，施工期间降水会对周边建筑物有影响。

3)施工设备受限。由于下穿的铁路为电气化铁路，在进行支点桩以及地基处理施工时无法采用大型机械，且只能在线下施工，施工难度大。

4)施工场地狭小，施工工序复杂。滨河南路框架共计208.09 m，另外还有各场框架间封闭引道共计308.16 m。由于机务段整备场及济西编组场作业繁忙，允许施工的场地极其狭小，无法实现一次预制并顶进，只能采用部分预制顶进、部分线下现浇的施工方式。

3 设计与施工

3.1 线路加固

由于滨河南路同京沪上下行、Ⅰ场、Ⅴ场各线路法线夹角均小于20°，因此可以采用跨度为24 m的D型便梁进行线路加固。施工期间需要对线路进行限速，限制时速为45 km/h。

由于路基填土过高，地下水位高，地质条件差，设计采用的支点桩桩长较长，不允许采用人工挖孔，且由于既有线的影响，钻孔桩施工机械不能侵入铁路限界，因此采用便梁下施工钻孔桩的方法。桩基施工布置图见图2。

图2 桩基施工布置图

3.2 地基处理

由于框架桥底板底所处地层承载力较低，无法达到要求，因此需要对地基进行处理，设计采用高压旋喷桩对地基进行处理。如果采用边处理边顶进的方式进行施工，势必会使施工工期延长，增加铁路慢行时间，影响既有铁路的正常运输，因此地基处理需要在较短的时间内完成，设计中考虑在便梁下开挖槽道，在便梁下对地基进行处理，见图3。

图3 地基处理施工示意图

3.3 施工降水控制

滨河南路道路中心距既有小清河约50 m远，水源补给充足。根据地质钻探资料，自然地面以下1.5 m可见地下水。为了减小地下水对施工及既有路基、周围建筑物的影响，采取降水、止水措施如下:

基坑开挖前，基坑内部边缘设置一定数量的无砂管井进行降水，以保证框架桥的顺利施工。

降水前，在基坑周围及既有建筑物周围设置两排咬合旋喷桩止水帷幕进行止水，防止周围地下水外流，引起过大沉降，减小对周围既有铁路及建筑物造成的安全隐患。

3.4 制定合理施工方式及工序

鉴于济西编组场及机务段整备场仅能提供狭小的施工场地，因此需要制定合理的施工方式及施工工序。

1)京沪正线及编组场线下框架。考虑到京沪上下行为运输干线，长时间限速运营对运输影响较大，因此京沪上、下行线下框架在对线路进行加固后，采用顶进的方式进行施工，而Ⅴ场、Ⅰ场作为铁路编组场，列车速度较慢，限速对编组作业基本没有影响，因此该部分线下框架在对线路进行加固后以现浇的方式进行施工。a.京沪正线线下框架顶进施工。京沪下行线距Ⅰ场3道25 m，为防止Ⅰ场线下框架施工对京沪下行线的影响，因此设计考虑该部分框架长度为25 m，由于下穿区域地质条件差，地基承载力低，为防止框架不均匀沉降，将框架分为两节，采用中继间施工。施工时在框架底板两侧设钢搭榫，在边墙和顶板上设钢插销并在中继间周围设置钢护套，以保证框架桥节段间的平顺;在顶进过程中，经常对箱段的轴线方向和高程进行观测，发现偏差及时采取措施纠正。b.编组场线下框架桥施工。编组场Ⅰ场共有11股道，且整个场区比周围地面高达11 m，框架桥结构设计高度达12.4 m。为解决施工区域施工场地狭小，线路外侧无预制场地的难题，设计考虑在将线路加固后，线下框架现浇的方式进行施工。线下现浇施工需要在线下开挖基坑，由于Ⅰ场线下框架结构高度高，以稳定边坡开挖基坑会威胁到位于滨河南路北侧的既有梁桥，因此在开挖基坑时需尽量减小开挖面。为保证基坑安全，需要对边坡进行处理。处理以以下方式进行:边坡以台阶形式开挖，上层坡度 1∶1.25，下层按 1∶0.7，坡面采用挂网喷锚防护;台阶处采用高压旋喷桩对路基土体进行处理，增强路基土体稳定性;做好基坑降、排水，防止基坑因为被水泡而引起的路基不稳定。线下基坑边坡防护措施见图4。

图4 线下基坑边坡防护布置示意图

2)机务段整备场咽喉区框架施工。道岔区架空顶进还没有成熟的经验，由于道岔的存在，便梁无位置安放。经过研究决定对机务段整备场进行改造，采用过渡方案，将该区域框架分段明挖现浇施工。具体步骤如下:第一步:原机8、机9道改至机30通过，现浇第一段框架(见图5)。第二步:机5～机9道改至机29出段，机1～机4道改至机28出段，现浇第二段框架(见图6)。第三步:机1～机3道通过第二段已建成框架改至机28出段，现浇第二段框架(见图7)。