铁路线路下顶进框架桥设计与施工技术

席飞鹏

【摘 要】本文主要针对设计中的基础原则、工程所使用的结构步骤以及工程实例进行简要分析，仅供参考。

【关键词】顶进式；下穿铁路框架桥；设计；施工技术

引言

许多铁路线尽管现已开始营运，可是许多地方因发展原因必需修建新的桥涵。为了使得铁路线路的运营不遭到施工的影响，当下所运用的方法中最多见的就是限速行车直接顶进的方法，即我们平常中所说的顶入法。该种方法在施工中具有其独有的特色，主要是确保了铁路的安全运转，经过在路基一侧的预制箱型结构或许预制圆管，经过油压千斤顶凭借事先准备好的支持，直接顶入路基中，完成铁路桥涵建造。该种方法即顶入法，是当时铁路施工建造中最常用的方法，被应用在许多国内大型立交桥的建造中，并取得了相应的效果，得到了业界的共同肯定。

一、设计中的基础原则

1、在进行施工前要将框架桥所触及的规模进行整理，并对施工规模内的环境予以了解，包含地面设备以及地下设备，例如施工区域管线的品种以及位置标准，并查询清楚管线的所属单位，并对管线的暂时处置协议以及处理计划予以清晰。

2、为了便利施工后的翼墙的建造以及行车安全，应当对框架桥的标准进行细心考量，分别对地质构造以及桥高和过桥管线等内容进行断定，此外，人行道以及刃角和围墙也是需要进行思考的因素。

3、该种方法建立的桥梁，应当确保其前段的安稳性和安全性，设置相应的钢筋混凝土刃角的方法可以得以实现。以挖土过程中边坡的安稳作为基础，断定伸臂的长度，以确保构造可以承受施工以及行车所发生的荷载。

4、该种方法建立的立交桥在施工后应当在其构造后部进行尾墙的设置，然后使得其构造可以坚持平衡安稳，标语翼墙施工。而施工中以及施工后所遭到的荷载嘴和便是伸臂程度断定的基础。别的，框架桥变强所受到的附加弯矩也是影响伸臂强度的基础。

5、当已经存在一个框架桥，顶进操作是同类立交桥，那么就需要在两桥之间预留充分的空间用以预防出现顶进偏差，在此基础上尽量的另两座桥的边墙距离缩短到1米左右。另外，框架桥的同线路轨道之间的高差需要根据加固材料以及道路等级等因素进行确定，一般约0.85m。

二、工程实例

1、工程概况

本工程位于大理州祥云县彩云南现山地新城开发项目处，框架桥下穿广大铁路，与铁路相交角度为90度，相交处铁路中心里程为K164+780。广大铁路为单线非电气化铁路，预留电气化条件，P50钢轨，有缝铁路，Ⅱ型轨枕，碎石道碴，线路纵坡-3‰，设计范围内为直线段、高路堤，东侧路肩有两条铁路通信电缆；桥址处北侧有既有1-4m排水涵，铁路里程为K164+812。铁路东侧有两条通信电缆在施工前探明走向，并做好防护措施。桥下规划道路连接祥宾公路与云南现山地新城，道路等级城市道路三级，道路宽18m，为2m非机动车道+7m机动车道+7m机动车道+2m非机动车道。线路纵坡为2.5%，框架桥中心处路面标高为2019.55m。新建框架桥孔径为2-11m，两孔分开修建，桥内净高6.5m，总高8.4m，轨顶至框架底的高度为9.75m。框架垂直于线路方向主体长度10m。框架桥分孔预制，待线路加固完成后分孔顶进施工。

2、线路加固施工方案

（1）本工程采用D24m便梁分次架空线路，进行分孔顶进的方案，先施工大理端框架桥顶进，再施工广通端框架桥顶。

（2）大理端框架桥顶进施工。采用D24m便梁架空线路。便梁支撑桩大理端采用2根板桩，尺寸1.7*2.2m，桩长17m。广通端采用2根φ1.5m支撑桩，桩长13m。大理端设一副9m长副跨（1#副跨），副跨采用纵横抬梁形式。采用P43钢轨1-2扣做横梁（在上），纵梁采用3I56b工字钢（在下），纵梁一端支垫在板桩上，另一端采用砼支墩支垫。副跨中心采用1-2吊轨梁与1-2吊轨横抬梁连接。广通端设一副12.5m长的副跨（2#副跨），副跨采用P43轨按3-5-5-3形式加固线路。线路加固完成后进行框架桥顶进施工。

（3）广通端线路加固。当大理端框架桥顶进到位后，将大理端D24m便梁移至广通端进行架空线路，便梁一端架设在顶进到位的框架桥顶，另一端架设在2根φ1.5m支撑桩上，桩长13m。广通端设置一副12.5m长副跨（3#副跨），副跨采用P43轨按3-5-5-3形式加固线路。线路加固完成后进行框架桥顶进施工，在顶进工程中需要拆除原大理端2根φ1.5m支撑桩。

（4）涉及轨道部分的主要工程内容及施工顺序为：线路吊轨加固→开挖、灌筑支撑桩及注浆加固路基→拆除吊轨梁→大理端架设D24m便梁并安装副跨→大理端框架桥顶进→大理端路基回填、注浆并施工八字墙→拆除副跨、转移大理端D24m便梁移至广通端安装→安装吊轨梁→广通端框架桥顶进→广通端路基回填、注浆并施工八字墙→拆除副跨→拆除D24m便梁→恢复线路。

3.主要施工方法及工艺

3-1抽换木枕及安、拆吊轨

支点桩孔位置前后12.5m范围的钢筋混凝土枕全部抽换成木枕，并采用P43轨进行3-5-5-3吊轨临时线路加固防护处理。按“隔六抽一”的原则，在轨枕间掏槽后人工进行抽换，同时把U型螺栓布置到位。穿入木枕后及时对道床进行捣固，做到每穿一根捣固一处。枕木穿设完成后进行3-5-5-3吊轨作业，扣板必须上紧，扣件不许侵限，并在端部做好木梭头，木梭头与木枕钉牢。扣轨系统的拆除按依次松掉U型螺栓、拆除扣板、拆除扣轨梁、拆除U型螺栓、抽换轨枕、回碴捣固道床的顺序进行。

3-2钢管注浆加固路基

注浆孔的布置根据浆液有效范围，且相互重叠，使被加固土體在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。钢管沿线路纵向2m间距呈扇型布置于需加固的路基范围内，将注浆管分节打入路基，钢管在铁道两侧从地面开始向下成一定倾角间隔布置，下叉角为15°。

3-3挖孔桩

（1）挖孔桩施工

锁口施工前在孔位开挖范围外靠近线路侧及铁路行车限界外插打ф50mm钢管桩，间距30cm，在枕木头处设置钢板围挡，高度不得超出轨底，钢板厚度δ≥3mm，道碴围挡设置长度为3m，防止开挖引起道砟的滑塌。

施工期间，正线列车按限速为45km/h行驶，慢行点内按规定设置各种作业牌、安排驻站联络员及现场防护员。

板桩施工前对板桩开挖边线外1m处每隔4m在线路两侧搭设枕木支垫支撑3-5-5-3扣轨系统，受施工条件限制，开挖板桩时，需要将作业平台降低1.5m左右，以便施工，出土采用横穿线路掏槽出土，两侧墙壁采用挡板支撑。

（2）钢梁限位设施预埋

在混凝土灌注到设计标高位置时，精确埋设限位预埋件。在支座的外侧及端部各预埋一根L100*8的角钢作为限位器，埋深30cm，露出混凝土面20cm，预埋角钢离开梁边缘10cm，梁就位后用杂木板塞紧。

3-4、D24便梁架设

线路加固分2次进行，第一次先安装大理端D24便梁，待大理端框架桥顶进到位后，再将大理端便梁倒用至广通端。便梁选择甲式最高位便梁。

①大理端D24便梁组装架设方法：

在D24便梁架设前需要先申请线路封锁要点，对支点进行打磨平整、复核标高，用杂木板调整至便梁支座底设计标高。横梁采用汽车运至现场吊装抽换。将横梁两端头及以外的道碴清除，在道床边坡掏出纵梁槽，掏槽尺寸满足纵梁安放并留有一定余量，便于落位与调整，道床边坡用袋装道碴堆码牢固，保证轨枕头道碴饱满。把纵梁从祥云车站运至桥位利用轨道吊吊装就位。并安装连接板及牛腿，此时钢轨扣件可以临时松开。待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件。横梁全部与纵梁联接后，掏空横梁间及底部的道碴和土方，安装斜拉杆及其他配件。线路加固完成后，铁路列车以≤45Km/h的速度慢行通过。

②广通端D24便梁组装架设方法：

待大理端框架桥顶进到位，及时回填路基并施工大理端八字墙。按照路局相关规定向铁路部门申请封锁施工点。得到调度封锁命令后，防护员立即插移动停车信号牌，开始封锁作业。人工拆除D24便梁联结件，采用轨道吊吊出两片纵梁。大理端抽换横梁运至广通端安装。广通端D24便梁安装方法同大理端D24便梁安装方法，纵梁一侧安装在支撑桩上，另一端安装在顶进到位的大理端框架桥上，不再赘叙。

③便梁拆除：按先纵梁、后横梁的顺序拆除。拆完便梁后要对线路进行机械捣固。

3-5、副跨布置

（1）副跨架设

在路肩外侧搭设工作平台以便穿放工字钢。副跨架设前需要封锁要点。

1#附跨架设：采用纵横梁抬形式（纵梁在下，横梁在上）。纵梁采用3I56b工字钢安装在线路两侧，一端支垫在板桩上，另一端采用砼支墩支垫，横梁采用P43钢轨1-2扣从轨枕间穿入，与基本轨基础面垫1cm厚橡胶垫绝缘。纵横梁采用φ22U型螺栓连接为整体，并在线路中心设置1-2扣进行补强。横梁与纵梁间隙应以杂木板垫实。纵横梁联接完毕后对道床进行回填道碴至满槽，并且每隔1m用方木通过工字钢纵梁对轨腰处进行支顶，以加强线路的稳定。

2#附跨：采用P43钢轨按3-5-5-3形式进行扣轨当做副跨。施工方法见吊轨安装。

3#附跨：采用P43钢轨按3-5-5-3形式进行扣轨当做副跨。施工方法见吊轨安装。

附跨纵横梁铺设后，全面检查各部分连接是否牢固，线路的轨距水平方向是否符合规范误差，全面检查合格后方可进行下道工序作业。

3-6、线路移位控制

在挖孔桩混凝土灌注到设计标高位置时，精确埋设限位预埋件。在支座的外侧及端部各预埋一根短轨作为限位器，埋深50cm，露出混凝土面30cm，梁就位后用杂木板塞紧。

3-7、工作坑施工方法

基坑开挖前，做好地面排水系统，防止地表水流流入坑內，开挖至设计标高后，在工作坑内设置排水沟及集水井，利用潜水泵排水，以保证在无水的条件下进行坑内作业。

3-8、底板及后背墙施工方法

基坑开挖到位后上铺20cm厚的碎石垫层。采用C25钢筋混凝土滑板，滑板顶面设置20cm×20cm的φ10钢筋网，钢筋净保护层为5cm。滑板砼要有较高平整度，滑板抹2cm厚砂浆时，用抄平、水平尺控制，误差要求在3mm以内，滑板的润滑层由润滑剂和塑料薄膜组成。待滑板砼干燥后再铺设润滑剂，厚度3mm。润滑剂为将石蜡加热到150℃左右，再掺入25%机油，搅拌均匀后铺设，待石蜡冷却后，铺设滑石粉一道厚1mm，再在其上铺一层塑料薄膜。滑板以下0.5m每隔2m设置横向锚梁，防止框架桥顶进过程中带动滑板移动。为了控制框架在顶入土中之前的准确方向，在顶进前进方向沿滑板两边每间距2m按设置导向墩。

后背墙采用M7.5浆砌片石。利用工作坑开挖土方及外借土作后背墙填土夯实，浆砌片石后背墙前设C25钢筋混凝土分配梁。

3-9、框架桥预制

框架涵采用分孔，前端设置1m长5%的船头坡，在每节框架的尾部预埋钢板，以便焊接油顶托盘。先预制大理端框架桥，再预制广通端框架桥。在框架预制的同时预留注浆加固孔洞，待框架顶进到位后再进行路基加固。

两孔框架相邻的边墙必须确保平整顺直，为确保顶进时两孔间脱离顺利，施工第二孔时两边墙间采用高压泡沫板进行隔离，间距按10cm控制，并且第二孔紧靠第一孔的边墙无法架立外模也无法采用对拉螺栓进行边墙模板加固，必须加强内支撑来加固边墙模板，并且放缓混凝土的灌注速度。

结束语

下穿框架桥作为当下使用最多的桥梁施工建设技术之一，对我国的交通建设影响甚为深远，而对于该类桥梁的建设，其质量的主要影响因素便在于其设计之上。通过上述的分析论述，可以看出在进行该类桥梁的设计中必须保证以下几方面内容，首先需要综合考虑桥梁的混色机，对施工中所涉及的各种因素进行全面的分析，避免对行车以及行人活动的影响；其次，还需要注意，在设计中同现浇框架中钢筋的使用相比，该种桥所使用的钢筋量要更大，从而避免病害的发生。

参考文献：

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[3]刘翰林，李家稳，张丽君，董培鑫.下穿铁路顶进框架桥设计探讨[J].北方工业大学学报，2013，01：67-71.