下穿既有繁忙铁路特大顶进箱桥整体下落施工技术*

张 帆

(中铁七局集团郑州工程有限公司，河南 郑州 450052)

0 引言

一般地，箱桥在顶进过程中对其箱桥顶面四角标高进行观测，如顶进过程中箱桥顶面实测标高超过顶进前箱桥顶面设计标高并有上浮现象，则采取顶进箱桥前端土方进行适当超挖等手段来降低箱桥上浮高度。也就是说，降低箱桥上浮的措施是通过箱桥向前每顶进一镐采取箱桥前端底板土方进行适当超挖来逐步降低箱桥顶面实测标高超高部分的差值。有时，因顶进箱桥底板下土质坚硬等原因，即便在顶进过程中每顶一镐路程均超挖土方，位于箱桥范围内的线路架空临时支点挖孔桩也远远凿除到箱桥底板下，箱桥仍无下落趋势，一直到箱桥顶进就位后箱桥顶面实测标高也未降到设计标高。这种情况下，必须要求箱桥整体下落来满足上述需求。

1 工程概况

济东高速公路新乡连接线新乡市东二环新中大道8m+15m，15m+8m立交桥工程位于新乡北站—卫辉站间、京广铁路K585+014.7处，67°角斜交下穿既有繁忙京广铁路两股道，该段线路均为直线无缝线路，速度160km/h。京广线箱桥结构为(8m+15m)，(15m+8m)东、西两座两孔连续钢筋混凝土框架箱桥，两座箱桥间隔6.3m，每座箱桥顺线路宽28.56m，长20.6m，高8.5m，东、西两座自重各为4 330.5t。工作坑设置在京广铁路南侧，采用“挖孔支点桩+Ⅰ100纵梁+横抬梁[3703]杆件”软架空法加固线路，先顶进西座箱桥，再顶进东座箱桥。地下水埋深箱桥底板下2m左右年变幅为1m，箱桥底板处为亚黏土、强风化泥灰岩。快车道净空高度≥5.2m，慢车道净空高度≥3.5m，桥上轨底至箱桥顶板顶的高度≥0.8m，顶进就位的西座箱桥顶面距轨底实际高差仅为58～62cm，满足不了160km/h以上行车速度铁路大型机械清筛捣固维修或现行铁路箱桥内汽车行驶高度要求，如图1所示。

图1 8m+15m，15m+8m立交桥工程线路架空加固立面(单位：cm)

2 下落方案的设计思想

顶进箱桥的整体下落是在既有繁忙上、下行京广铁路软架空加固下，列车以45km/h速度慢行通过，采用箱桥特大体积、质量自然下落的原则，在水位低和土质较好条件下，利用小型机具纵、横向巷道开挖法，逐步削弱整体下落箱桥底板土体接触面可保证整体下落的质量及速度，本方案正是基于以上原则而设计。其适用于上浮超标顶进箱桥或底板标高要下移的质量较大、体积较大结构物。

完成箱桥整体下落后采用小型机具回填、压浆加固处理箱桥基底，满足箱桥顶既有铁路列车和箱桥内汽车安全运营。

3 工程特点及关键技术

京广铁路上、下行线是中国境内一条连接北京市与广州市的国家Ⅰ级客货共线铁路，线路呈南北走向，车流量较大，平均每天通行车辆120对左右，对工程施工造成很大干扰。

为确保列车安全、顺利通过，采用巷道开挖回填法施工的上、下行两股道下双孔连续西座箱桥整体下落施工方案，满足铁路大型机械清筛捣固维修或箱桥内汽车行驶高度要求。

3.1 关键技术——纵、横向巷道互通开挖施工

采用洛阳铲、风镐、铁锹开挖，小推车运土，形成直角梯形断面或等腰梯形断面纵、横向相互连通巷道，用铁锹挖成小型方洞，使箱桥底板土体硬性接触面积逐渐变小，在箱桥自重下自然下落。

3.2 关键技术——回填施作，压浆密实施工

人工分层填土夯实，结合高压风管吹砂机械填塞人工填不到的部位。压浆前，先向箱桥底板下回填土体压清水下沉密实，然后间隔重复压力压水泥、粉煤灰混合液浆，达到箱桥底板下基本密实为止。

采用小型机具纵、横向巷道开挖法，逐步削弱整体下落箱桥底板土体接触面，利用箱桥自重实现可控整体下落，完成整体下落后采用小型机具回填、压浆加固处理箱桥基底，满足箱桥顶既有铁路列车和箱桥内汽车安全运营。其施工工艺科学、现场操作便捷；施工过程安全性高，箱桥整体下落量可控；回填、压浆处理牢固、稳定性可靠，效果明显。

4 工艺流程和施工方法

4.1 工艺流程

上浮超标的下穿既有铁路顶进箱桥整体下落施工工艺如图2所示[1-3]。

图2 上浮超标的下穿既有铁路顶进箱桥整体下落施工工艺流程

4.2 施工方法

1)采用洛阳铲、风镐和铁锹等工具开挖，小推车运出土方；在箱桥底板1下沿箱桥宽度28.56m设置4条宽1.6m、高1.5m纵向巷道2，从西向东依次为第1纵向巷道2-1、第2纵向巷道2-2、第3纵向巷道2-3和第4纵向巷道2-4(图3中方向为上北下南)；从西向东分别布设尺寸为2.8，1.6，6，1.6，6.53，1.6，4.03，1.6，2.8m，其尺寸大小取决于箱桥底板1下线路架空临时支点桩6位置，即纵向巷道2紧邻支点桩6，目的是先探明确认支点桩6是否是箱桥底板1底受力点，如图3所示。

图3 箱桥底板巷道开挖平面

2)4条纵向巷道2挖通后，沿第1纵向巷道2-1和第4纵向巷道2-4从箱桥南至北间距4.8，10.6，4.6m垂直方向人工开挖横向巷道3，分别与第2纵向巷道2-2、第3纵向巷道2-3相通，其尺寸大小取决于箱桥底板1下线路架空临时支点桩位置，即横向巷道3紧邻支点桩6，目的同样是先探明确认支点桩6是否是箱桥底板1底受力点。第2纵向巷道2-2、第3纵向巷道2-3之间横向巷道3与其他横向巷道3呈梅花形设置，如图3所示。

3)如箱桥底板1受力点是支点桩6，用风镐凿除桩头，使箱体自然下落。

4)如支点桩6未紧贴箱桥底板1，则是箱桥底板1下的土体受力。在清除局部受力的土体前，先要将纵向巷道2、横向巷道3相互通连，形成方格梅花网通道，箱桥底板1底部硬性接触的土体被巷道分割成若干块状，如图3所示。

5)清除局部受力土体时，利用纵向巷道2、横向巷道3先将箱桥边墙7底板下的土体挖成直角梯形断面4，其次再将箱桥底板1中部土体挖成等腰梯形断面5，最后将已挖成的梯形接触面逐步用铁锹挖长、宽均为20cm方洞、间隔20cm，使箱桥底板1土体硬性接触面积逐渐变小，如图4所示。

图4 箱桥底板巷道开挖立面

6)在箱桥、箱桥顶面的轨道线路和架空加固设备质量不变下，不断削弱箱桥底板1硬性接触面面积，逐步压塌硬性接触面土体，达到使箱桥整体下落满足铁路大型机械清筛捣固维修的目的。

7)箱桥整体下落到位后，箱桥底板1梯形空隙、纵向巷道2、横向巷道3要进行回填处理：①在箱桥墙体下砌筑长2m、宽1.8m、高1.5m片石支点墩8，均匀分布在墙体端头和中间；②用原干黏土回填箱桥底板1下方的纵向巷道2、横向巷道3，由远及近人工分层夯实，梯形空隙用人工捣实；沿纵向巷道2、横向巷道3每填2m长、30cm厚，用大锤锤挨锤、锤连锤夯砸一下，然后回填第2层，每层都按第1层方法处理，直至离箱桥底板1距离0.4～0.5m为止；距离箱桥底板1的底部0.4～0.5m回填砂土或石粉，用木推板将石粉或砂土推到最里层并和箱桥底板接触，并用木棒捣实，增加高压风管吹砂机械向内将砂石土粒吹得更密实；对于横向连接巷道3和箱桥底板空隙也用此办法处理，如图5所示。

图5 箱桥底板墙体端头和中间砌筑片石支点墩、巷道和梯形空隙预埋压浆管

8)压浆处理。在回填石粉或砂、砂夹碎石或砂浆时，紧贴箱桥底板1位置，每纵向巷道2、横向巷道3和梯形空隙埋入2～3根抗压强度1.25MPa、直径50mm PPR压浆管9，进浆口均引到箱桥外，且PPR压浆管9孔壁要布置有φ12mm针孔，相邻针孔间隔50cm呈梅花状设置，以便水泥、粉煤灰混合浆液喷出。压浆的目的是使箱桥底板1下接触面土体固结成密实的均布受力整体。在压浆前，向箱桥底板1下先压清水或使用水枪，使回填土体借助清水能下沉更密实；根据开挖巷道土方数量，按土体体积30%注水。注水24h后，采用注浆机向箱桥底板1下压注水泥、粉煤灰混合液浆，计划压2～3次。压浆前将箱桥底板1四周回填夯实封严，确保水泥、粉煤灰混合液浆不向外渗漏。每0.3～0.5MPa压力压浆一次直到压不动为止，然后压水处理冲洗PPR压浆管9压浆孔。间隔2～3h，再继续压，这样重复2～3次，达到箱桥底板1下基本密实为止，如图5所示。

5 注意事项

1)顶进箱桥上的轨道线路仍保持顶进中的架空加固状态，使轨道线路始终稳定[4]。

2)列车以45km/h速度慢行通过。

3)每过1趟车，线上线路工必须对线路轨距、水平和方向都要认真检查维修1次，满足列车运行条件；如发现大的问题危及行车安全不能及时处理，要立即采取相应措施并和施工负责人与车站取得联系进行妥善处理。

4)列车慢行通过箱桥时，箱桥底板下人员不能作业。

5)巷道出入口要高出外面，以免雨水进入巷道内浸泡土体。

6)挖土人员要佩戴矿灯或亮光较强手电或带罩安全低压灯，以便有较好的视线来挖土。

6 结语

通过对新乡市东二环新中大道下穿京广铁路8m+15m，15m+8m立交桥(8m+15m)西幅箱桥整体下落施工，采用下穿既有铁路顶进箱桥整体下落施工技术进行施工验证，满足箱桥顶轨道线路道床厚度用铁路大型机械清筛捣固维修的需求，提高轨道线路机械化养护维修的工效和养护质量，并满足箱桥内汽车行驶高度。同时，下穿既有铁路顶进箱桥整体下落施工技术也提高了施工过程的安全性，且技术效果明显[5]。因此，在下穿既有铁路顶进箱桥施工过程中，箱桥整体下落施工技术具有很好的适用性[6]。