湘潭市昭山示范区白合大道下穿京广铁路框架桥项进施工技术

【摘要】湘潭市昭山示范区白合大道下穿京广铁路框架桥顶进施工实例为类似框架涵下穿既有线高填路堤顶进施工提供了借鉴。

【关键词】高填路堤框架顶进；架空；分段大开挖

一、工程概况

本工程位于湘潭市昭山乡新民村白合大道与京广铁路交汇处，交叉点处里程为公K1+608.9=京广下K1600+185，交叉角為80°。桥址处为电气化双线，无缝线路，位于直线上，线间距4.2m，P60轨，混凝土枕。铁路路基顶宽15.81m，路基填方高约21m，为典型的高填方路堤。

框架桥主体工程采用16.5+16.5m二孔分体式顶进，两框架之间的净距离为9.6m，单层框架高8.9m，双层框架高14m，斜交斜做，滑板顶面至路肩高14.53m。框架桥单孔分为2个节段，节段长度分别为16.43m及16.04m，框架节段（Ⅰ、Ⅱ）A重3518t，框架节段（Ⅰ、Ⅱ）B重3035t。

二、重难点分析

本工程下穿京广铁路，为高填方路堤，施工中有塌方的风险；京广铁路为电气化铁路，施工中须确保电缆、通信光缆安全；过往火车频率高，对施工进程有影响，安全压力大；顶进过程中须确保轨道不发生偏移、路基本体出现滑动等。因此，如何确保铁路及施工人员人身安全的前提下，加快施工进度，减少施工对铁路运营的影响是本工程的重难点。

三、施工方案

1、施工工艺流程

2、工期计划安排

根据建设单位对工期的要求，结合实际工作内容、当地气候特征以及当前的施工条件，本工程工期计划如下：

3、施工组织安排

3.1、施工准备工作

施工前，与设备管理单位签订施工安全配合协议，取得营业线施工许可证之后向广铁集团运输处提报慢行、封锁施工计划。施工日计划、施工电报均由长沙铁路建设有限公司统一负责办理，施工安全防护亦由该单位统一安排、管理。施工过程中严格执行广铁集团批复的施工计划和调度命令。

对所有施工作业人员进行岗前安全教育培训，培训考核合格后方能上岗，执行每日班前进行安全讲话制度。

施工前做好施工用材料设备以及抢险物资准备，如：钢材、水泥、河砂、编织袋，彩条布、道砟、D便梁、空压机、吊车、电动葫芦等。

在“天窗点”时间内对无缝线路进行应力放散，采用P50轨对加固防护区范围外的既有线路按3-3-3-3形式进行扣轨防护。

3.2、人工挖孔桩施工方案

挖孔桩施工期间列车按60km/h慢行，其后列车按45km/h慢行。

⑴挖孔

挖孔桩开挖前，须确认无电缆后，进行开挖，优先施工无电缆处挖孔桩。挖孔桩开挖过程中，若挖到铁路电缆，及时通知相关设备单位确认，以便及时采取保护措施。

既有线线间距为4.2m，两线间枕木头间距为1.6m。为防止提升设备侵限，保证道床稳定，也为后续两线间D型便梁纵梁安装打下基础，先将两线间道砟扒除形成条形槽口，深度约为1.2m，两侧浇筑C20钢筋混凝土护壁，人工在条形槽口内挖桩。两线间挖孔桩施工中有过往火车时，应停止施工，人员及时下道。

垂直路基横断面内的桩孔不得同时开挖，应跳槽施工，只有待桩孔内混凝土灌注完毕并达到混凝土设计强度50%后才允许开挖相邻桩孔。土层部分采用人工持铁锹进行挖掘，石层部分采用人工持风镐进行挖掘。开挖桩孔从上而下逐层进行，先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定，一般1m为宜。开挖时以桩位中心点为圆心，以桩径+护壁厚度为直径开挖。每节桩身均呈八字形开挖，上口径为桩径+护壁厚度，下口径外扩10cm。

⑵钢筋笼加工及安装

因既有线路上方为接触网，成品钢筋骨架过长，影响行车及人员安全，故将钢筋笼主筋裁成3～5米一节。人工抬至桩孔处并下放至桩孔内，主筋采用套筒连接，箍筋采用圆箍孔内绑扎作业，施工过程中由施工、技术人员及防护员全程监控。特别注意抬运钢筋笼时应平行于钢轨，防止钢筋笼掉落使两钢轨连通造成“红光带”。运输安装要合理安排尽量缩短安装时间。

非既有线上挖孔桩钢筋笼主筋采用双面搭接焊连接，采用汽车吊下放至桩孔内。吊装时，为避免钢筋笼变形，在钢筋笼上端加强箍处加焊2Φ20十字型钢筋，与两边主筋、箍筋焊牢，做吊装挂钩点，入孔后要放稳挂牢固定，保证符合设计规范要求。

⑶砼浇注

采用商品砼，砼罐车运输。线路上方砼浇筑采用地泵输送，地泵管下穿钢轨时应套橡胶管；其他采用天泵输送，机械振捣，一次性浇注完成。保证现场内道路畅通，水电供应正常。现场施工负责人负责指挥调度，做到不待料，有序施工。

3.3、接触网等迁改

桥址处铁路通信光缆位于铁路左侧路基边坡上及右侧路肩上，信号电缆位于右侧路肩上。施工期间通信光缆需做迁建，信号电缆视框架覆土厚度做防护或迁建。部分在框架顶进涵施工范围内的铁路自闭杆、贯通杆及电气化柱需进行迁建。

施工前，组织现场调查，熟悉图纸，对施工段的电力、通信、信号、行车设备位置进行现场调查，并与行车设备管理单位联系做好改迁或保护措施。其中，位于施工影响范围内的自闭杆、贯通杆采取拆除处理，将相邻两侧电杆改为耐张杆，相应电线改为高压电缆，并增设户外隔离开关；需迁改的通信光缆、电缆就近接头割接，在框架涵施工期间用槽钢防护绑扎在加固钢梁上，待桥梁主体施工完毕后放至框架桥上通信电缆槽内。对挖出的光电缆，进行防护并实行24小时不间断监护。不同部门的电缆实现有效隔离，确保防护良好，不留隐患。

3.4、线路架空方案

为确保在框架顶进施工过程中不中断铁路运输，在线路架空加固支撑桩混凝土达到强度后，采用D16便梁+D24便梁+I36C工字钢组合+ D24便梁+D16便梁体系将线路加固。线路计划一次加固完成。

施工步骤：两线间D便梁纵梁架设→换枕→穿设横梁→线路外侧D便梁纵梁架设→D型便梁联结系统

3.4.1、施工准备工作

⑴线路架空加固前向广铁集团运输处申报封锁计划，对线路进行封锁，在批准的计划内进行线路加固施工，确保施工期间的线路安全。施工期间铁路列车限速45km/h通过。

⑵由于既有线线间距为4.2m，D型便梁采用超低位架设安装，根据《D型施工便梁使用说明书》要求，应将上牛腿S12更换为S3。

⑶做好吊装平台准备，于京广线西侧及东侧两框架之间路基坡脚各搭设300T汽车吊装平台（如图“D型纵梁吊装立面图”所示）。

⑷在既有线加固区范围内的路肩两侧边坡上搭设钢木作业平台，拓宽路肩上的作业宽度（如图“D型纵梁吊装立面图”所示）。

3.4.2、两线间D型便梁纵梁架设

上行线V型天窗120分钟（停电）+上行线封锁60分钟后开始封锁下行线60分钟（下行线不停电），共需8个封锁点。

⑴施工准备：

封锁之前将吊车开至线路西侧坡脚吊装平台指定位置，朝线路外侧伸臂挂好钢丝绳，与需吊装的D便梁连接好准备起吊，D便梁两端各系两根揽风绳。

于线路西侧路肩外侧钢木作业平台上准备好枕木、4根钢轨、两台横移小车、两副三脚架。

⑵施工方法

施工流向：吊车位于西侧，两线间D便梁纵梁由北向南，先东后西依次架设（2片D16→2片D24→2片D24→2片D16）。

施工步骤：

①上行线V型天窗开始后，立即于D便梁对应上行线位置处及平台上搭设枕木垛，铺钢轨，上横移小车。注意下行线此时未封锁，不得侵限。

②确认停电后，吊车起吊，将D便梁吊落至路肩平台横移小车上；解除吊钩，吊臂摆向线路外侧；缓慢推动横移小车至上行线线中处，等待下行线封锁，注意反向拉绳子，防止溜滑至下行线。

③下行线封锁开始后，立即推动横移小车至上行线内侧枕木头处，将两副三脚架架设于D便梁两头，安装好手拉葫芦，D便梁上钢丝绳挂于葫芦挂钩上，随即拉葫芦，提升D便梁（注意反向拉绳子），D便梁吊至预定位置后，精确下落至支撑桩上（支撑桩顶垫2cm厚木板）。

④撤除三脚架、横移小车、钢轨、枕木垛。

⑤恢复通车。

参照上述程序架设其余的纵梁，一个封锁点只架设一片纵梁。

3.4.3、换枕施工

利用上、下行线V型天窗点进行作业，每天安排两个天窗点分别进行上、下行线作业，共安排两天作业。

⑴施工准备

在既有线钢轨腰部用红油漆标识D便梁横梁位置，准备好耙子、起道机、捣固机和作业人员。

⑵施工方法

安装横梁的位置采用由D24便梁端中间支墩为基准，按照D便梁横梁间距向北侧D24和西南侧D24方向进行布设，将既有线轨枕间距由原间距（60cm）调整为施工便梁横梁间距（67cm）。本工程的轨枕间距调整总长度为87m，经计算两股道D24、D16便梁共248根横梁，每股道抽除轨枕15根。

轨枕间距调整施工步骤：在封锁命令下达之后，首先掏空需调整范围内枕木盒内道碴，等距抽出15根轨枕，然后进行轨枕间距调整，最后将道碴回填进行捣固，满足通车要求后注销封锁点，开通线路。线路开通后，派线路养护小组进行不间断保养。

3.4.4、穿设横梁

利用上、下行线V型天窗点进行作业，每天安排两个天窗点分别进行上、下行线作业，共安排两天作业。

⑴施工准备

将D型便梁横梁抬至路肩，摆放整齐，准备好耙子、起道机、捣固机和作业人员。

⑵施工方法

首先掏空横梁位置枕木盒内道碴，按照横梁标识进行横梁穿设，横梁位置进行精确调整；在横梁与既有线钢轨中采用2厘米厚木板加2-4毫米厚胶板做為绝缘，防止红光带出现。然后将道碴回填进行捣固，满足通车要求后注销封锁点，开通线路。线路开通后，派线路养护小组进行不间断保养。

3.4.5、线路外侧D型便梁纵梁架设

利用上、下行线V型天窗点进行作业，每天安排两个天窗点分别进行上、下行线作业，一个点吊装两片纵梁，共安排两天作业。

⑴施工准备

将D型便梁纵梁分别运至线路两侧坡脚。封锁之前将吊车开至线路坡脚吊装平台指定位置，朝线路外侧伸臂挂好钢丝绳，与需吊装的D型便梁连接好准备起吊，D型便梁两端各系两根揽风绳。

⑵施工方法

①第一天上午先吊装上行线南头D16和D24便梁纵梁各一片，下午吊装下行线南头D16和D24便梁纵梁各一片，第二天上午先吊装上行线南头D16和D24便梁纵梁各一片，下午吊装下行线南头D16和D24便梁纵梁各一片。

②封锁命令下达之后利用汽车吊将纵梁直接吊至支撑桩顶，吊装时纵梁两端系有缆风绳，由人工微调方向，精确定位。

3.4.6、D型便梁联结系统

待外侧纵梁就位后安装连接板及牛腿，所有螺栓应上满，弹簧垫片不得漏装。并派线路养护小组进行不间断保养。

3.4.7、线路控制

轨距控制：砼枕按原位不动，其轨距一靠砼枕来控制，二靠钢枕上的钢轨扣件，确保轨距符合要求。

线路的横向控制：钢枕上都有钢轨扣件，钢枕与纵梁相联结，使线路固定在便梁之间，不致发生横向移动。

纵梁横向控制：支撑桩浇筑混凝土时在顶部D型便梁两侧位置预留盒子，待纵梁落位后在盒子内插入钢轨头浇筑混凝土，控制纵梁横向移动，以纵梁线路不变形为宜。

纵梁纵向控制：在最北头和最南头的支撑挖孔桩顶部预埋钢轨头，待纵梁安装就位后及时与纵梁连接限制纵梁的纵向移动。

通过上述措施，纵梁、横梁、线路形成一个整体结构，能确保线路不变形。

线路架空完成后，严格对线路进行监控，执行“一列一检”制度，并派线路养护小组进行不间断保养。

3.5框架顶进方案

采用中继间法顶进，框架桥顶进顶程为55.5m。将路基划分为线路西側路基边坡土体、京广上行线下路基土体、京广下行线路基土体及线路东侧边坡土体四部分。单侧框架计划分四次开挖土方和顶进，第一次将线路西侧路基边坡挖除，左右两幅框架同时顶进；第二次将D24便梁下中心支撑桩B6、B5及上行线底部路基土体挖除，右幅框架顶进；第三次将下行线底部D24便梁下中心支撑桩B4及路基土体挖除，右幅框架顶进；第四次将剩余路基挖除，右幅框架顶进到位；左幅框架参照右幅框架顶进流程执行。根据工期安排本次框架桥顶进工程左、右幅框架将间隔10天顶进。

框架预制及顶进工艺参照普通框架涵顶进施工方案。

3.6回填及拆除D便梁方案

⑴框架桥过渡段回填

框架顶进到位后，即对框体两侧路基土体一般破裂面范围内的铁路路基打花管进行注浆密实。框架边墙侧面和路基土体之间的空隙采用6%的水泥稳定碎石回填并注浆密实，两框架之间的路基土体采用全断面注浆密实，采用轻型骨料砼填实并封堵双层框架中上层框架内空洞。回填至框架顶部后，框架顶部回填一层中粗砂（厚20cm左右），利用V型天窗点采用风动车再夯填道碴。对框体两侧线路加固影响范围内受污染的道碴进行更换和回填。路基边坡按原路基边坡回填土方，采用平板振动机夯实。恢复损坏的铁路路基边沟和边坡绿化。

⑵既有线架空加固拆除

道砟回填完后即可拆除架空D便梁，拆除程序：解除D型便梁联结系统→线路外侧D便梁纵梁吊除→抽横梁→换枕→两线间D便梁纵梁吊除→线路道砟回填→捣固养护。

施工条件与安装时相同，施工方法按逆向操作即可。

⑶恢复线路常速

待工务段验收合格，按以下程序恢复常速：开通后第一列限速35km/h，第二列限速45km/h，不小于4小时，以后限速60km/h，至次日捣固后第一列限速60km/h，第二列起限速80km/h，至第三日捣固后第一列限速80km/h，第二列限速120km/h，至第四日捣固后恢复常速。

总 结

本工程框架桥顶进施工过程选择在少雨季节施工，利用桩基础加固路基、路基边坡搭设钢木作业平台拓宽工作面、D型便梁架空及分段大开挖等技术，在保证既有线安全的前提下加快了施工进度，提高了人工及机械效率，为类似框架涵下穿高填路堤顶进施工提供了借鉴。

作者简介：黄胜锋（1981—），男，湖南永州人，工程师，主要从事公路、铁路桥涵路基施工技术管理工作。