市政道路下穿既有铁路施工方案探讨

2017-04-06林圣坤

四川建筑 2017年4期

关键词：铁路线工期框架

王子, 林圣坤

(中国五冶集团有限公司，四川成都 610041)

市政道路下穿既有铁路施工方案探讨

王子, 林圣坤

(中国五冶集团有限公司，四川成都 610041)

随着我国城市建设的快速发展，越来越多的新建道路需穿(跨)越既有线路工程。文章结合泸州市九港路市政道路工程下穿隆(昌)泸(州)铁路隧道施工方案变更情况，为类似工程如何有效缩短工期、节约投资、控制工程质量和安全风险总结出了宝贵经验。

下穿；铁路；施工；工期；投资；质量；风险

1 工程概况

本工程位于泸州市龙马潭区，起点处与龙马大道相交，终点处与空港路相交。其中在K0+389.396处与隆(昌)泸(州)铁路K52+997相交处设计下穿铁路通道一座，通道顶部计划预留远期增建两条铁路线的需求[1]。

本框架桥为穿越既有泸隆铁路而设，其中心线与既有泸隆铁路中心线斜交84°，纵段处于半径2 500 m的凹形竖曲线上，通道全长36 m，框架采用5.0 m+16.5 m+16.5 m+5.0 m四孔钢筋混凝土现浇框架(图1)。

2 主要技术标准

(1)道路等级：城市主干道。

(2)建筑限界：

车行道(单孔)：16.5 m×5.0 m(宽×高)；

人行道(单孔)：5.0 m×3.3 m(宽×高)。

(3)结构设计基准期：100 a；结构设计使用年限：100 a。

(4)结构抗震设防：抗震设防烈度为VI度，地震动峰值加速度0.05g。

3 水文地质情况

地勘资料显示[2]，下穿铁路工程所在地的地质、水文情况较好，场地所处区域构造稳定，场地及附近除部分地段分布有较厚填土外，拟建道路沿线场地及地基总体稳定性较好，适宜建设。

场地内地表水水量较大，对后续施工影响较大，应及时排除；上层滞水水量一般不大，施工前应及时清除；基岩裂隙水一般水量较小，对道路施工影响较小。场地水及土对混凝土结构及钢混凝土中的钢筋具有微腐蚀性；场地水及土对钢筋混凝土管材具有微腐蚀性。

4 原设计要求的施工方案

本工程原设计要求采用框架预制、暗挖顶推施工工艺。其主要施工过程如下。

4.1 开挖工作坑

基坑开挖前，应对地下管线、通讯信号电缆及既有设备进行详细的调查，并与其主管部门商定保护措施及签订有关安全协议。

基坑按土质岩层厚度分级开挖，并在每级开挖后设置向内倾斜坡度2 %～4 %的护坡平台，宽度2 m,并设置截水沟。分段分层开挖，每层开挖深度2 m，基坑开挖到距离设计坑底标高0.3 m后由人工进行淸底，并对基坑进行整平。基坑四周排水沟，四角设置集水井，用潜水泵抽取地面水。

工程实施范围地下水影响较小，因此不考虑地下降水措施。

4.2 修筑工作坑底板、导向墩

开挖纵、横向地锚梁沟，设碎石垫层后便可进行滑板混凝土施工，并按设计图设地锚混凝土梁、导向墩。

滑板混凝土施工养护三天后便可施工润滑隔离层，润滑层为设置2 mm厚石蜡机油一层，滑石粉一层，隔离层设置塑料薄膜。

4.3 框架主体预制

本框架桥采用现场浇筑，模板采用胶合木模板，满堂钢管支架支撑。框架分3次浇筑完成：第一次灌注框架底板及倒角以上20 cm位置；第二次灌注框架边墙(高度至顶部倒角以下40 cm)；第三次灌注框架顶板及顶部倒角以下40 cm。

4.4 修筑后背

顶进后背采用2 m×7 m的C30钢筋混凝土后背梁及C15混凝土后背墙。C30钢筋混凝土后背梁与工作坑底板施工同步进行，并用钢筋连成整体，几何尺寸施工时可根据现场实际地形做调整。

4.5 铁路加固

根据设计拟采用24 m、12 m D型梁加固线路,挖孔桩施工前需要用3-3-3-3吊轨梁对铁路进行加固处理。主体框架部分采用三跨24 m D型便梁，将D型便梁的挖孔桩置于箱体中间，避开框架的梗腋及边墙位置，待铁路线路加固后在线下施工框架结构。

4.6 顶推设备安装及施工

开顶前进行试顶，顶力约为结构自重的0.4～0.8倍，使顶镐同步逐渐加压，每次升压后稳定10 min，并对设备、滑板、后背梁及箱体进行检查。在加压过程中，如油压突然下降，一是表明箱体已经脱离滑板开始移动，此时可继续顶进。二是后背或箱体出现变形，此时停止顶进，分析变形原因，采取加固措施。

框架顶进方法为：在事先筑好的后背作为反力墙，用千斤顶等液压设备顶推箱身前进，待千斤顶回收后填放顶铁，然后采取对既有路基扰动最小的土方开挖方法进行施工，依次循环将箱身顶入就位。

4.7 收尾工作

待箱体顶进到位后，箱体两侧按设计要求回填压实，并恢复铁路路基以及地下管线埋设。回填后仔细观测铁路的线路情况，进行路基沉降观测和保护工作。

施工注意事项[3]：

(1)框架结构预制质量控制：从影响质量的“人、机、料、法、环”五大要素进行控制，重点放在模板、支架搭设、钢筋混凝土工程、顶推作业的事前控制上。

(2)交通导行：施工中需要列车慢行或封锁线路施工提前向铁路部门提出申请要点计划，确保准时开通线路或解除慢行。封锁、慢行施工期间，必须安排驻站联络员驻站，防护员负责设立有关防护标志，施工负责人全程指挥协调等。

(3)监测与测量：顶进过程中的测量以及基坑监测是本次框架顶进施工的关键之一，施工过程中，注意对箱体轴向中心线的横向、竖向偏差控制，以保证框架正确就位，“做到一顶一测一纠”。

(4)顶推控制：箱体混凝土强度达到设计强度的90 %时才可以实施顶推作业，安放顶铁或顶柱必须保证与顶进框架箱体轴线顺直一致，与横顶铁垂直，作业人员应站在安全线地带，顶进设备严禁在受力情况下进行维修和调整，严禁在顶铁上站人。

5 存在的问题及方案变更论证

5.1 存在的问题

原方案总工期234 d。由于下穿工程范围内的房屋、电力、道路等迁改工作进度迟缓的原因，造成下穿工程范围内的工作场地于2016年9月20日才正式移交给施工方，而业主要求2016年12月20日保证九港路主线通车，在此情况下下穿工程工期压缩至90 d。

如继续采用原方案，必须在90 d工期内完成基坑开挖、后背制作、滑板、隔离层以及框架桥主体结构、顶推作业、回填等分部分项工程，不仅会因为工艺工序较为复杂，导致难以保证节点工期，而且会因赶进度不经济使用人、材、机等资源造成工程投资过高。另外，由于正值雨季期间进行下穿铁路框架桥顶推作业，增加了工程质量、安全风险。因此，经和业主、勘察、设计、监理等相关单位共同协商后，变更下穿铁路施工方案。

5.2 方案变更论证

针对本工程节点工期难保证、建设投资过高、质量和安全风险较大、施工工艺工序较为复杂的特点，又考虑到既有铁路线(泸隆铁路)为普通货运专线，且列车通行速度慢，列车班次少的实际情况，建议既有铁路线临时改线绕行，采取明挖现浇后回填恢复铁路线的方案。

5.2.1 既有铁路线临时改线绕行

经与业主、地勘、设计、铁路产权等相关单位协商，确定将既有铁路线改迁至九港路下穿通道的东侧(图2)，留出下穿通道基坑开挖作业面[4]。

5.2.2 基坑开挖及支护

基坑开挖最大深度为10 m，开挖范围作相应调整(图3)。

原基坑底滑板、隔离层取消后，调整为采用 C15混凝土作为框架基础垫层。在此基础上施工框架桥主体结构。

5.2.3 框架桥主体结构施工

原设计为方便顶推作业将框架桥主体结构四个框架之间设计有10 cm间隙，现调整为2 cm。

框架桥施工参照上节所述相关内容，主体结构完成后再进行装饰、排水、电力、照明、消防等附属工程。框架桥结构完成后，现场纵断面布置如图4所示。

5.2.4 恢复既有铁路线

下穿框架桥混凝土强度达到设计要求后，回填恢复既有铁路线，拆除铁路临时改线后便可进行下穿道路工程施工(图5)。

6 方案实施效果

变更下穿工程自2016年9月20日正式开工，于2016年12月10日主体结构正式完工，共历时80 d。

6.1 工期保障

变更方案后，下穿铁路工程工期由原设计方案的234 d缩短至80 d，大大缩短了施工工期，满足了业主提出的2016年12月20日主线通车要求。

6.2 工程规模及投资

变更方案实施后比原方案的施工内容、工程规模大幅缩小，施工工艺工序大为简化，基坑开挖以及框架桥主体施工已属于常规性施工技术。主体结构未发生大改变，减少了顶推相关的工程措施，增加了既有铁路的迁改及恢复工程。原方案造价投资额度为2 473.14万元，变更方案实施后造价投资额度为2 200.3万元，总体投资较原方案降低了272.8万元，节约了工程投资(表1)。

6.3 质量、安全保障

由于方案变更后工程规模减小，施工技术难度降低，现场危险源也相应减少。工程质量、安全管理风险降低至可控范围。

下穿铁路工程整个施工期间，未发生质量事故和人员伤亡事故，达到合同质量、安全相关条款要求。