宁启铁路复线电化工程斜交斜做框架涵顶进接长快速施工技术

2015-06-01曹建新汤劲松

铁道建筑 2015年8期

关键词：复线电化斜交

曹建新，汤劲松

(1．上海铁路局宁启复线电化工程建设指挥部，江苏扬州 225012;2．石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄 050043)

宁启铁路复线电化工程斜交斜做框架涵顶进接长快速施工技术

曹建新1，汤劲松2

(1．上海铁路局宁启复线电化工程建设指挥部，江苏扬州 225012;2．石家庄铁道大学土木工程学院，河北石家庄 050043)

既有铁路复线工程并行地段小间距的框架涵接长施工，通常采用线路加固条件下的原位现浇施工法。该方法周期长，工序多，对既有线干扰大，具有较大的安全风险。本文结合宁启铁路复线电化工程斜交斜做框架涵接长施工的实际情况，提出了慢行点内用便梁加固线路顶进接长框架涵的快速施工方法，即先在既有线路基坡脚以外预制框架涵，在用便梁加固线路、确保行车安全的条件下，线路限速的慢行期间，拆除梯形节，顶进预制框架涵。对该方法的工艺流程进行了详细介绍。

框架涵顶进接长斜交斜做复线工程

宁启铁路复线电化工程全线共有188座斜交斜做框架涵需要接长，孔径为1.5～6.0 m，斜交角度为0～45°，线间距为4.4～15.0 m。当设计要求拆除既有涵洞的梯形节时，若并行地段小间距的框架涵接长施工采用传统的原位现浇方式，需要对路基和线路采取必要的防护和加固措施，营业线施工需要较长的慢行时间，对既有线的运营干扰大，安全风险高。同时，由于铁路运输部门给予营业线施工的慢行和封锁时间有限，在规定的工期内，完成如此众多框架涵的接长施工，施工组织和施工难度也面临严峻考验。

本文以宁启铁路复线电化工程斜交斜做框架涵接长施工为例，通过方案比选，提出了慢行点内用便梁加固线路顶进接长框架涵的快速施工方法，并介绍了该方法的施工工艺流程。

1 工程概况

宁启铁路复线电化工程里程K230+852处1跨4.0 m斜交斜做框架涵，斜交角度为45°，接长长度为(3.7+5.0+3.0)m，净高4.7 m，总高5.35 m，混凝土总方量83.2 m3，质量208 t，框架涵接长平面布置如图1所示。既有梯形节长边5.5 m，短边1.5 m，平均长度为3.5 m，已伸入轨道底0.2 m，且体积庞大。

图1 里程K230+852处框架涵接长平面布置示意

2 施工方案比选

传统的框架涵接长施工大多采用线路加固条件下的原位现浇施工方法。施工项目包括:便梁支墩人工挖孔桩施工，穿钢枕，架便梁，拆除梯形节和八字端翼墙，地基处理，基坑降水与开挖，基础浇筑施工，现浇接长框架涵施工(底板和部分边墙钢筋绑扎和浇筑，边墙和顶板钢筋绑扎和浇筑)，框架涵混凝土养护，防水层和保护层施工，箱侧回填级配碎石，拆除便梁，拔出钢板桩，补充道砟并恢复线路等。整个施工过程均涉及营业线施工的慢行作业。

传统的现浇接长框架涵的施工环节如用便梁加固线路、拆除梯形节和八字端翼墙、箱侧回填级配碎石、拆除便梁、拔出钢板桩、补充道砟并恢复线路等施工项目必须在既有线上进行，而框架涵的预制和养护可以在既有线路基坡脚以外完成，并借用下穿既有线的框架涵顶进施工方法，即可实现框架涵接长的快速施工。经过方案比选，提出了先在既有线路基坡脚以外预制接长框架涵，在用便梁加固线路的慢行点内拆除梯形节、顶进框架涵的慢行点内用便梁加固线路顶进接长框架涵的快速施工方法。

该方法与传统的原位现浇接长框架涵相比，具有以下优点:①由于框架涵的主体在既有线路基坡脚以外预制完成，可大大减少营业线作业时间，有效降低既有线施工风险，减小施工对既有线的运营干扰。②传统的原位现浇接长框架涵方法在行车条件下施工，框架涵的顶板和侧墙外侧作业空间小，不便绑扎钢筋和架立模板，极易出现变形、跑模等问题;而采用该快速施工方法，由于接长框架涵是在既有线路基坡脚以外预制完成，作业空间大，框架涵主体和防水层及保护层的施工质量易于控制，且效率较高。

3 施工工艺流程

慢行点内用便梁加固线路顶进接长框架涵的施工过程包括:施工准备、框架涵预制、路基防护和线路加固、梯形节拆除和框架涵顶进、线路恢复和逐步提速、以及附属设施施工等。其总体施工流程如图2所示。其中，自线路加固的便梁支墩人工挖孔桩施工开始，到线路恢复并逐步提速至常速运行结束，为慢行施工时段。在慢行施工阶段，利用行车间隙，完成梯形节的拆除和框架涵的顶进等施工作业。因此，根据慢行和非慢行作业内容，将上述各施工项目划分为三个施工阶段，依次为慢行点前施工阶段、慢行点内施工阶段和慢行点后施工阶段。其中，慢行点内的施工是决定本项目能否成功实施的主要因素，具体安排如下:

图2 用便梁加固线路顶进接长框架涵总体施工流程

1)便梁支墩挖孔桩施工。在线路限速45 km/h的慢行条件下，进行便梁支墩人工挖孔桩施工。

2)穿钢枕。利用夜间天窗时间封锁线路180 min穿钢枕。

3)架设便梁。利用夜间天窗时间封锁线路 180 min架设便梁。

4)拆除梯形节和八字墙。①移出梯形节盖板:凿除影响盖板外移的台帽、耳墙和直口，直口下凿出镐窝，塞入顶镐顶起盖板;在框架涵内部加2道圆木支撑;盖板上打2个眼，穿入钢丝绳;采用50 t吊车移出盖板。②清理墙背部分填土，拆除顶进前方、八字墙和梯形节内混凝土路面及土方。③打眼:在八字墙翼墙、基础以及梯形节边墙和底板上打眼，眼距0.5 m，梅花状布置。④装膨胀剂:膨胀剂拌合成砂浆状，放入眼内，用钢筋捣实，木楔塞紧;从上至下0.5 h一个时间差，12 h后逐步起反应，达到逐步破碎、松动混凝土目的。⑤拆除梯形节:待膨胀剂起作用后，在框架涵的外侧，用油锤配合风镐从上向下、自外而内拆除八字端翼墙和梯形节;采用气割切除混凝土中的钢筋。⑥出砟:一台小型挖掘机安排在既有箱涵内，边拆除边从既有箱涵内出砟;一台大挖掘机放至外侧，施工过程中与破碎锤互换出砟。⑦清理基底，底板铺上一层中粗砂找平。

5)顶进框架涵、箱侧回填。①顶进框架涵就位:采用4台顶镐，由2个液压控制台控制，接力顶进，顶进就位后的对接效果如图3所示。②防水处理方式:采用遇水膨胀胶条粘贴在新旧框架涵端墙上，墙中间与内侧各一道，每边两层，随顶进挤压密实;为达到防水的目的，顶进就位后，立即在顶部接缝处施作一布两涂防水层和C40速凝混凝土保护层。③箱体就位后，箱侧回填砂夹碎石。

图3 框架涵顶进就位后的内部对接效果

6)拆除便梁。利用当天夜间天窗点封锁线路，卸纵梁、抽出钢枕，补充道砟和养护线路。

7)拔出钢板桩。利用第二天夜间天窗点封锁线路，拔出钢板桩，封堵桩孔，并补充道砟、养护线路。

8)逐步提速至常速运行。补充道砟，采用小型液压捣固机群养护线路，利用3 d时间逐步提速(45，60，80 km/h)后，恢复至常速。

根据该项目的工程量、施工机具设备和人员配置情况，计算每道工序所需作业时间，制定慢行点内施工作业工艺流程，如图4所示。可知，用便梁加固线路顶进接长框架涵的施工方法，在既有线施工需要慢行16 d，比传统的原位现浇接长施工方法慢行时间减少了约36 d。

图4 慢行点内施工作业工艺流程

4 效益分析

4.1 经济效益

用便梁加固线路顶进接长框架涵的施工方法与传统的原位现浇接长施工方法相比，需要增加框架涵的顶进费用，且预制框架涵需要增加地基处理和工作坑开挖工程量，直接投资费用有所增加;但考虑到该方法需要的慢行时间较少，大大减少了施工对既有线正常运营的干扰，能够产生可观的运营效益，间接经济效益巨大。因此综合来看，该方法的经济效益良好。

以宁启铁路复线电化工程里程K230+852处框架涵为例，框架涵顶进施工需要制作后背梁和滑床板，租赁顶进施工的千斤顶、高压油泵、顶铁和顶柱等机具设备，以及增加顶进施工的人工费，还要增加预制框架涵的工作坑降水和开挖等费用，根据有关定额和税费取值标准，直接投资费用增加6.7万元。另一方面，该快速施工方法减少慢行时间约36 d，根据宁启铁路运营效益和慢行施工措施分析，可减少慢行施工的经济损失约18万元。总体计算，节约费用为11.3万元。

4.2 社会效益

该方法与传统的原位现浇接长施工方法相比，大大减少了营业线施工时间，有效降低了既有线安全运营的风险，减少了施工对既有线正常运营的干扰，保证了列车通过能力和客运列车的正点率。在既有铁路增建二线工期确定、既有线封锁和慢行施工时间有限的情况下，能够在有限的时间内实现工期目标，产生了显著的社会效益。