大跨度桥梁下穿多股铁路加固纠偏技术研究

杨了

（中铁二局第二工程有限公司，四川 成都 610031）

1 前言

中国经济快速发展的同时带来交通运输的飞速发展，新建、改建道路日益增多，在跨越铁路和改造公铁平交道口时，公路大多都采用下穿通过，并且从国内外施工实例来看，有从小跨径、短距离顶推逐步发展为大跨度、长距离顶推施工的趋势。探索出在大跨度、多股道工况下路，编制安全、经济、快速顶进的施工工艺，制订科学、实时的信息化监测和纠偏措施，这对今后此类工程施工借鉴意义重大。

2 工程概况

桂林西二环路项目是桂林市“两江一路”配套工程中的环城路建设一期工程，工程地处广西桂林市，其中下穿铁路框架桥是西二环路重点控制工程，为实现新建桂林西二环下穿湘桂铁路，在既有铁路线下方面设置框架桥，上方铁路分别为货牵线、衡柳线上下行正线、贵广联络线及货北牵线，有一处道岔位于施工范围。框架桥采用双箱四室结构，总宽58.50 m，孔跨结构为2×（8.5+17）m，分左右两幅，每幅结构宽度29.10 m，分为机动车道箱室和非机动车道及人行道箱室；框架桥长66 m，每幅分成（20+20+19+7）m，共8个节段，在顶进框架上方单次架空线路跨度54 m，被誉为“广西第一顶”。下穿铁路框架桥框架断面如图1所示。

图1 下穿铁路框架桥框架断面图

3 方案确定

3.1 工程特点、难点

架空工作量大、线路架空周期长，安全风险大；破除支墩桩前后横抬梁的承力转换，过多的横抬梁标高极难控制在同一平面，导致承力转换过程中易引起上方线路变形；顶进过程中，轨道变形必须控制在允许范围，易引发安全事故，危及行车安全；大顶力、长距离顶进框架姿态控制易引起上方铁路线路变形。

3.2 架空方式选择

目前，常用的线路架空加固方法有工字钢梁法、D形便梁法等。根据3.1中项目特点，项目结合现场情况选用更加合理的铁路成品D形便梁与横抬梁组合的架空方式，具有安装拆卸快速、工期短、可重复利用、刚度大（不易引起铁路线路位移）的特点，可有效保障列车行车安全。架空及加固分为两个阶段。首次顶进的右幅框架桥顶采用两跨D形便梁（主跨）跨越框架桥，D形便梁两端的7 m工字钢梁（副跨）分别跨越框架桥基坑两侧边坡。在铁路线路两侧和线间设置钢筋混凝土桩作支墩来支承D形便梁和工字钢梁。首次顶进（右幅）线路架空如图2所示，横抬梁、钢支墩布置如图3所示。

右幅顶进完成后，回填两侧过渡段，补碴整道恢复线路后，再架空左侧顶进。左幅框架桥顶进时对铁路轨道实施架空加固方案：采用“7 m工字钢梁+16 m的D形便梁+24 m的D形便梁”，在铁路线路两侧和线间设置钢筋混凝土桩作支墩来支承D形便梁和工字钢梁。第二次顶进左幅架空如图4所示。

图2 首次顶进（右幅）线路架空示意图

图3 横抬梁、钢支墩布置图

3.3 道岔部分架空

在框架桥左幅施工时，位于框架范围内的货牵线上有一组编号为297号道岔，必须加固后顶进。

该道岔位于货物运输线路，时速小于30 km/h，且运行车次少（最大通行量6次/昼夜）。从通用性、方便安装及安全性考虑，道岔区加固区不改变既有尖轨、轨枕、滑床板等组件位置，只是将D形便梁置于下方抬道。

具体如下：①在工厂制作D形便梁，横梁间距尽可能保持670 mm，只在岔尖位置加密。由于岔区线间距较标准宽度增加了0.4 m，横抬梁也相应加长0.5 m，加长后横抬梁长度为4.46 m。为了保持今后的通用性，横抬梁断面仍保持通用尺寸（210 mm×212 mm），只加厚钢箱顶板底板钢板。②轨道采用轨撑、台板、扣板等连接件扣压，扣板为可调式，方便现场调节，同时在尖轨设置防跳铁。③岔区标高由D形便梁下方钢支墩调节。

岔区平面布置如图5所示，岔区断面如图6所示。

图4 第二次顶进左幅架空示意图

图5 岔区平面布置图

图6 岔区断面图

4 框架顶进监测和纠偏

在运营的铁路干线下方施工的前提条件是确保铁路的安全运营，在顶进过程中，框架的本身安全与上方铁路的运营安全是相辅相成的，框架本身发生安全事故或不正常往往会埋下安全隐患。在顶进过程中，首先要通过顶力分布等手段，做好顶进姿态、方向和高程的控制，同时要对框架和铁路进行有效的监控量测，及时分析数据，调整顶进参数，以实时纠偏。

4.1 顶进监测项目选择及预警

工程采用线路全范围用组合D形便梁加固线路、两端对顶、随挖随顶、一次顶入的方案进行，所以监测分为两阶段，一是加固线路时路床、轨道变形监测，二是顶进期间框架标高、轴线位置、后背墙变形以及上方轨道线路的横移、标高、高差、轨距等变形监测。监测项目及方法如表1所示。监测项目预警值如表2所示。

4.2 测点布置

线路加固时，需在铁路线间开挖各类圆形、方形支墩桩共69根，最大方形支墩桩开口为2.75 m×2.75 m，并且桩位开挖边缘距轨道近（0.7～1.0 m），考虑到土质差、挖孔桩工期长（桩径大、线间挖桩人工作业工效低），施工期间极易因坍孔、抽排水等引发线路变形。施工期间主要对既有线路轨道几何尺寸、支墩桩进行变形监测，支墩桩开挖期间路基沉降观测点设置在每个方形桩孔的四角，圆桩设置在桩边靠轨道侧。顶进时，轨道线路横移、标高监测点布置在D形便梁跨中及两端支点对应轨道上。同时受广西岩溶地质影响，考虑顶进挖土以及过程中抽排水可能引发周边路基沉降，导致线路变形，在加固范围两侧线路各增加50 m范围布置测点，间距5 m。

表1 监测项目及方法表

表2 监测项目预警值表

4.3 顶进纠偏

本次工程成功的关键在于对顶进过程中高程、轴线方面的控制。何时纠编、如何纠偏、纠偏效果是需要解决的三项至关重要的问题，上文中对施工监测进行了阐述，解决了何时纠编和纠偏效果的问题，以下分析如何纠偏。

为了尽量减小既有线的运营干扰，确保列车行车安全，采用全范围加固线路、两端对顶、随挖随顶、两节框架间设中继间一次顶入的方案进行。框架节预制设置在两侧路基坡脚以外，这样末节框架顶程长度达到55 m。同时，框架采用两端对顶，控制不好顶进过程中框架姿态，则节段间的对接将不能保证，严重时会直接引起上方线路变形，导致列车行车安全事故发生。

对轴线偏移的调整方式主要采取不等压顶进、挖土方式调整以及设置限位导向墩方法的方式逐渐加压纠偏。不等压顶进即调整后方顶力的分布，达到控制顶进方面的目的，比如向左偏，即关闭右侧千斤顶，如向右偏则反之。纠偏时要加强对上方铁路线和框架本身的监控量测，数据异常要及时找出原因，采取对应措施。另外，还要对顶进系统，如顶铁、顶镐、后背、油压泵压力等进行监测，防止异常情况发生。每顶一个冲程测一次，及时提供框架移动值，并判断是否需要纠偏或者确定纠偏效果。在纠偏时应坚持勤纠、早纠、缓纠的原则。随顶进随观测，及时指挥油泵控制台操作人员进行纠正。

顶进在列车间隙或天窗封锁点内进行，根据监测情况，出现框架“低头”“扎头”时，根据线路变形监测结果，及时支垫或抽掉框架顶钢板来调整横抬梁支垫高度，保障线路标高在允差范围内。

为了有效防止横抬梁因框架顶进时横移导致线路移位，在挖孔桩支墩顶预埋锚筋与横抬梁焊接，并将顶进方向的几组横抬梁用工字钢联接成整体，使未破除的支墩桩会形成抗横移的排锚桩，限制横向移位。此外，在靠后方的框架顶板预埋地锚，通过倒链拉住横抬梁端头，顶进一段倒链松开一段，并根据线路移位监测结果确定是否收紧调整线路，确保顶进时线路不发生横移。

在运营铁路线下方进行顶进施工要通过线路变形监测、支墩桩位移、D形便梁沉降、框架顶进的标高和轴线等项目监测，及时分析数据，合理纠偏，将施工误差控制在允许的顶进偏差范围。

5 结束语

桂林西二环路大跨度下穿多股道线路框架桥的安全、顺利完成是值得借鉴的。工程实施前针对穿越上方的线路情况、跨度和顶进长度等工程情况进行全面分析，确定合理的架空方案是关键，在实施过程中要加强重点工序质量管控和施工监测和纠偏是成功的保障。

在目前，中国城市大规模的基建工程中类似情况将是经常要面对的，桂林西二环路大跨度下穿多股道线路框架桥成功、创新的架空方式和合理的施工监测、纠偏为此类问题的合理解决提供了重要参考。