下穿既有铁路营业线框架桥顶进施工安全技术

刘淑霞

近年来道路交通迅速发展，道路与既有铁路交叉情况常出现，交叉问题一般采用上跨立交桥或下穿框构桥解决，上跨施工费较高，征地拆迁范围广，下穿立交桥则安全风险低，投入低。目前国内既有线框构桥顶进及工字钢横抬梁施工应用广泛，技术日臻完善。本文就下穿既有线框构桥施工安全技术进行介绍。

一、工程概况

确山县北环路穿越京广铁路立交工程位于驻马店确山县新城区北部，道路为双向六车道，设计行车速度为60km/h。本工程在铁路里程K898+327.329处与京广铁路交叉。道路和铁路夹角84.3°，轨底至顶板顶填土最薄处为1.2m。涵长53.06m，分为4节。其中铁路路基下方两节采用架空顶进施工，外侧两节采用现浇施工。行车对数：客车为48对/日，货车为63对/日。

二、施工安全控制要点

1.既有运营线安全防护

本项目于既有线斜交，需进行下穿既有线作业。京广铁路正线过往列车频次高。须采用必要防护措施保证列车的运行和施工安全。本项采用线路加固措施保证施工和列车运营安全。

2.框架桥顶进施工控制

在顶进过程中因地层变化、出土控制不当、顶进设备故障等不定因素，使框构偏移超标、阻力增大，可能造成框构物破裂或后背破坏。顶进过程可能会因受力过大造成事故，需采取过载保护措施。

三、主要安全施工技术

1.既有线路加固措施

本工程采用扣轨梁和工字钢横抬梁法方法对运营线进行加固，在保证运营线安全前提下进行施工。

（1）纵、横抬梁支点带施工

①纵梁支墩按设计图纸施工，正常采用挖孔桩基础、混凝土基础。采用扣轨加固轨道后进行基础施工并申请列车减速行驶。

②纵、横抬梁支点带开挖前要探明管线情况。

③支点带下方道碴填平捣实。横抬梁支点长要大于横抬梁加固范围，且要在框构两侧边墙外侧预留断缝，支点要顺线路方向与横抬梁垂直。

④框构主体加固范围之外的横抬梁支点可利用进出口路基防护桩冠梁作为支点带。

（2）换枕施工

枕木更换时要申请天窗点施工。木枕用I类木枕，长2.8米左右。保证线路外侧扣轨与铁垫板绝缘。横抬梁连接件采取绝缘处理。防止联电风险。新旧轨枕装运、更换和存放防止侵入限界，道碴回填饱满，加强捣固，施工作业过程中注意防止连电。

（3）扣轨施工

扣轨施工须在封锁时间内进行，抬运钢轨注意行车与人身安全，组拼过程中及完成后注意防止连电与侵限，不得跨越线路拉运或拨移钢轨。吊轨梁较长由多根钢轨接长组成时，应保证每束中各接头错开2m以上。预留的U型螺栓距铁垫板边缘距离在50mm以上，各种螺栓不得高出基本轨顶，上齐扣板及配件，特别是接头处所不得有翘起，螺母须拧紧，扣轨两侧端头要安装临时梭头。

（4）设置抗移桩（L梁）

①抗移桩采用钢轨，保证抗移桩的抗移能力。抗移桩与横梁见缝隙处理严密，确保刚性连接。

②如采用混凝土抗移桩，需设置基础。冠梁设计成L形状。L形冠梁支点带基础距离线路中心应确保有一定的安全稳定距离，因条件限制无法满足时采用挖孔桩基础上部设置L梁作为防横移桩。

③在桥面备用手拉葫芦，在线路因顶进横移时及时进行调整。

（5）穿横抬梁施工

横向抬梁选取工字型钢，本工程为线间距2.58米的双线路。用长16米的工字钢横向通长贯穿铁路，上下行线路间尽量避免出现接头，影响线路加固整体性。一般在每个枕木间均需设置一根横抬梁。施工范围内均需加固，并保证整个加固范围形成一个整体，提高线路整体刚度，减少线路变形。如横抬梁无法用整根型钢时，相邻接头需错开布置，一根横抬梁上严禁出现两个接头。

（6）架设纵梁施工

本项目为双线地段，横梁上部在线路外侧及两线间各安设一道纵梁，每道纵梁由3片工字钢组成，用U型螺栓与横抬梁联接。每道纵梁采用11米、13米、16米长度工字钢，工字钢拼接采用螺栓连接成整体，并需注意错开接头位置，接头为长≥2米。入口侧的辅助纵梁架设在入口端路基防护桩冠梁上，出口侧辅助纵梁架设在纵梁外方4～5m处。纵梁端部混凝土支墩设置按设计文件执行。

2.框架桥顶推技术

（1）顶推机具设备

框架桥顶进机械的性能、规格及顶镐数量间距布置根据框架桥节段尺寸和重量等参数确定。

顶镐数量：n≥Pmax/0.6PI

Pmax-最大顶力

PI-单台顶镐设计顶力

高压油泵：用与顶镐要求油压相适的油泵

顶柱：用型钢组合柱，现场加工制作

（2）开挖工作坑

在需顶推的路基侧修建一工作坑，工作坑是顶推箱涵工作基地，箱涵在工作坑内进行预制。工作坑顶进端设在铁路坡脚处，另一段修筑出土便道，便于出土。

（3）修筑滑板及导轨安装

滑板顶面用细石混凝土或水泥砂浆抹面，保证表面光滑，摩擦力低。为保证在涵体顶推起动时不会随之被带走，滑板混凝土采用C20，厚度为25cm左右，并加锚梁，下为100mm厚碎石垫层。为保证框架桥预制节段顶进过程位置准备，防止产生扎头情况，在滑板前段设置坡度，具体坡度根据线路纵坡及施工条件确定，如线路纵坡为0时，可用1%仰坡。顶进滑轨用长为4米左右的32kg/m钢轨，并与枕木连接牢固。导轨方向一般与线路方向一致，施工过程中经常对导轨方向及位置进行检查。

（4）框架桥预制

在滑板上预制框架桥，先做好测量放线工作，使框架身、滑板、顶推桥位中心线一致，以减少顶推误差，然后弹线、放出涵身大样，进行预制施工，施工期注意保护润滑隔离层。钢刃角制作安装，采用16mm厚钢板现场制作安装。

（5）箱涵顶推力估算

顶推力计算据施工情况，一般只考虑箱涵底部与基底土之间摩擦力，并考虑一定的定力系数。通常用以下公式计算：

P=μN

式中：P-顶力，kN

μ-顶力系数，一般为1.2～1.5

N-箱涵重力，kN

据顶进过程判断，当顶进启动时需克服静摩擦力，P较大；启动后空推过程P值降低。随着刃脚切近土体逐渐P值提高。P值最大值出现在箱涵滑离底板后进入基底土层节段，随后逐渐下降。一般启动节段P值为0.8至1.1倍涵身重量。主要取决于滑板与涵身间摩擦系数。

（6）试顶与顶推

①试顶。准备工作完成，进行一次试顶，试顶压力要逐渐增加，升到一定压力后稳定3～5分钟，对设备、框架、后背梁、滑板等进行仔细检查，如一切正常，则继续加压，正式进行顶推作业。

②顶推。刃脚到达路基位置后，根据顶进尺长度完成前方土方开挖。挖土完成后启动高压油泵系统，千斤顶开始顶推作业，推动箱涵前进。千斤顶油缸行程一般为40～80厘米。千斤顶行程到位后用反向千斤顶进行顶进千斤顶复位，安装顶铁，继续启动顶进千斤顶。反复操作，直至框架桥就位。

四、施工过程注意事项

混凝土质量要达到内实外美，表面光滑。顶推过程中，挖土要掌握土坡平整，并保持与刃角坡度一致，严禁出现反坡和超挖，形成框架吃土前进。

顶进作业时需设置驻站联络员和现场安全员，当列车经过前停止作业，进行临时支撑，列车通过后方可继续。施工过程常进行线路测量，及时掌握线路变化情况。

顶进施工前对预制涵身检查，确保结构尺寸、平面位置符合要求。涵身混凝土强度满足设计要求。并进行顶进系统试运行，确定顶进系统电力线路和液压系统工作正常。

施工期做好安防工作，安装围挡封闭施工现场。严禁外部人员进入。配置专职安全员，确保施工安全，指定专人检查线路，经常测量铁路轨距和高度。

五、结论

本工程通过采取扣轨梁和工字钢横抬梁法相结合方法对运营线加固等安全施工技术，有效保证了施工过程中运营线的行车安全。同时还要与铁路运营部门做好沟通工作，施工时设置驻站联络员和现场安全员进行值班，及时了解列车运行情况，充分利用天窗点时间进行施工。并制定应急预案，现场要准备好应急材料和设备。