浅析河滩地区道路下穿既有铁路施工要点

2019-09-10王杰

甘肃科技纵横 2019年6期

王杰

摘要：文中以永靖县污水处理厂进场道路下穿刘家峡铁路专用线桥梁工程为例，介绍了河滩地区新建道路下穿既有铁路桥梁的施工要点。由于本工点所处的河滩地区，地下水位埋深浅，地质条件差，且有较厚的淤泥层，所以计算的桩基长度较长。基础采用人工挖孔灌注桩，这些不利因素给桥梁桩基础施工增加了难度。既有线下施工不能中断行车，因此需要采用D梁加固线路，保证施工时列车能够降速通行。基础施工前采用轻型井点降水，人工挖孔时采用带护壁开挖，并实时监测孔底水位和孔内氧气浓度是否稳定。主梁的施工，在现场整平场地，进行预制养护，然后通过两辆吊梁天车将主梁吊起放置到设计位置。通过midascivil软件对主梁结构进行验算，得出最不利荷载组合下主梁结构的应力、裂缝及挠度满足规范要求。

关键词：河滩;道路;下穿;铁路桥梁;人工挖孔桩;轻型井点降水

中图分类号：U24 文献标识码：B

1 引言

在城市地区新建道路，将不可避免产生下穿既有铁路的工程。对于河滩地区，由于土质较差，地下水埋深浅，淤泥层较厚，而且铁路荷载大，通常需要采用长度较长的人工挖孔桩才能满足要求，这对桥梁桩基础施工增加了难度。为降低施工风险，保证施工人员的安全，使得道路顺利下穿既有铁路，采用合理的施工技术是非常必要的。

2 工程概况

永靖县污水处理厂位于太极中路大川延伸段北侧，刘家峡铁路专用线位于厂区和太极中路之间。厂区拟新建宽度为8米的进场道路，下穿铁路路基，并连接到太极中路大川延伸段。设计将既有铁路路基挖开，改建成1-10.5m简支板梁桥，保证桥下道路净空不小于4米，以满足消防车通过的最小净空要求。桥址位于黄河冲积阶地区，阶地地形相对较平坦，工点处地表水主要为灌溉渠水及鱼塘水。桥位附近地下水主要为第四系孔隙潜水，地下水位埋深

1.3～6.3m。工程区域在Ⅱ类场地条件下地震动峰值加速度值为0.20g，属于高烈度地震区。桥址范围内特殊岩土主要为软弱地基土，分布于桥址区范围内的饱和粉土、流塑及软塑粉质黏土。因长期浸水，含水率高，压缩性高，承载力低，工程性质差，为软弱地基。

桥梁中心里程为K31+968.2，位于直线上，按正交设置，上部结构采用10.5m钢筋混凝土板梁，简支结构，预制梁高0.6m，顶宽6.5m，底宽4.5m，悬臂端1m，整体式板梁。桥台采用桩基接冠梁型式，桥台两侧设八字翼墙，翼墙设置护面钢筋，八字翼墙基底处理采用1：2砂石换填1.5m厚。基础采用两根边长1.5m的正方形挖孔灌注桩。支座类型为铁路简支梁桥球型钢支座，小里程侧设置固定支座，大里程侧设置纵向活动支座。

新建进场道路与刘家峡铁路、太极中路的平面位置关系如图1。

3 施工要点

3.1 线路加固

临近既有线施工，不能中断行车，施工冠梁和桩基础及八字翼墙前利用1孔Lp=24mD型施工便梁对线路加固，并采用14根D=1.25m人工挖孔桩对铁路路基进行防护，以保证施工期间列车限速45km/h通行。

3.2 主梁预制吊装

（1）主梁预制

在施工现场选择合适的预制场地，设置制梁台座，绑扎钢筋和浇筑主梁混凝土，并将支座顶板与主梁底面连接安装。待桥台施工完成后，将支座底板与墩顶垫石连接安装，利用两台吊梁天车起吊预制好的主梁，放置到设计位置。

（2）主梁吊装

主梁的吊装主要有四个步骤，即起吊，纵移，横移，落梁，都需要两台吊梁天车相互配合完成。起吊过程，需要前吊梁天车将主梁前端吊起，并向前移动，使主梁后端到达后吊梁天车位置时吊起主梁后端，起吊过程要平稳，防止主梁发生倾覆。梁的纵移和横移过程中，前后吊梁天车尽量保持匀速行进，使梁体移动时能够保持水平、平稳状态，防止由于前后吊梁天车速度不均而产生太大的冲击力，影响主梁的架设。落梁就位需要人工进行引导，保证将主梁准确放置到设计位置[1]。

3.3 下部结构施工

（1）人工挖孔桩

D型施工便梁支座采用D=1.25m挖孔灌注桩，桥台桩基采用边长1.5m正方形挖孔灌注桩，路基防护桩采用D=1.25m挖孔灌注桩。工点处地下水位埋深浅，采用人工挖孔桩，必须对场地内进行降水处理，施工前做好降水设计和施工，等到孔内水位下降到一定位置后再进行施工。工程地质条件較差，基坑开挖坑壁极易坍塌及产生涌水、涌砂等地质灾害，必须采用带护壁开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，再进行下一段的施工。

放入钢筋笼后，浇筑桩身混凝土时，必须保证孔内无水，防止孔内积水影响混凝土强度。当孔底有积水时，利用潜水泵抽水，抽干后方可继续浇筑混凝土;当孔内水量过大，抽水方法无法抽干时，可考虑浇筑水下混凝土的施工工艺[2]。

（2）桥台冠梁

采用桩基接冠梁的桥台形式，冠梁采用L型，既是主梁的支撑平台，又兼有挡土的功能。冠梁在线路下进行现浇施工，施工必须在列车运行间隙进行并做好防护，确保行车安全。

3.4 轻型井点降水

由于本工点范围内地下水位埋深浅，粉土层厚5.8～7.5m，粉质黏土层厚0～2.4m，在人工挖孔过程中较易产生流砂、管涌，甚至造成坑壁坍塌。因此在开挖基坑前，采用轻型井点降水的方法，使坑内水位下降，从而保证开挖过程的安全进行。同时在施工过程中，要每隔一段时间检查降水情况以及坑壁稳定情况，如有异常，立即停止开挖，保证施工人员的安全，并及时处理问题[3]。

4 主梁计算

利用Midas Civil程序建立空间模型，进行结构内力计算。计算得到各控制截面对应的最不利荷载组合情况下的位移、弯矩、压力、剪力最大值，对控制截面输入钢筋数量，对结构进行设计分析，验算结构应力、裂缝及挠度是否满足规范要求。

建立主梁模型如图2。

结构计算考虑以下荷载：

（1）恒载（主力）

包括结构及附属设备自重，梁体圬工容重取26.5kN/m。

（2）活载（主力）

设计活载采用ZKH活载。

（3）温度力

结构整体升温按25℃考虑。

（4）制动力或牵引力（附加力）

按竖向静活载的10%计算。但冲击力同时计算时，制动力或牵引力按竖向静活载的7%计算。制动力或牵引力作用在轨顶以上2m处，但计算桥墩时移至支座中心处。