提升框架式隧道下穿铁路编组场施工效率研究

南小龙

（广西宁铁工程有限责任公司，工程师，广西 南宁 530004）

1 工程概况

1.1 工程背景

柳州市航二路延长线工程下穿东西宽约400m的铁路编组站场，是第一条连通柳州西南部城区自北向南约7km的城市跨铁路线路区域的公路。该工程东起柳邕路与航二路相交路口，向西通过既有的柳州铁路编组南站及新建的西鹅货运中心站，与柳工大道相交，终点为柳工大道西侧规划道路。下穿柳南编组四、六场为2*12.5m连续钢筋混凝土隧道框架结构，共214.98m，结构全宽27.7m，边墙宽0.85m，中墙宽1m，顶板厚1m，底板厚1.2m。

1.2 原设计方案

原设计方案采用在编组场两侧设工作坑预制框架，既有线人工挖孔桩作支墩，I56B工字钢纵挑横抬加固线路，放坡开挖基坑，中继间破桩顶进的施工方案。人工挖孔桩共318根，桩径1.5米，孔桩纵向间距为6m。I56B工字钢纵梁为5根1束，横抬梁为2根一束，纵梁长度6米，横抬梁长度根据线路及道岔的宽度为6米至12米；放坡开挖比例为1:1.5，中间设2m宽的平台，破桩顶进距离分别是西侧120米和东侧98米。该方案需穿越编组场33股道及17组道岔，土方开挖难度大，对铁路编组场的作业干扰大；基坑土方12.58万m3，合同工期30个月，施工任务重。

2 重难点分析

下穿铁路编组场市政隧道框架涵隧道工程施工是本工程的重难点控制工程，要在柳州南铁路编组场完成基坑开挖、预制框架涵、回填基坑的同时，不能耽误铁路编组场的正常运营，对施工建设的技术难度提出了很高的要求。为了不影响既有线行车及运输，一般采用铁路线路架空后预制框架破桩顶进的施工方案，其中线路加固和框架顶进是施工的关键，难点如下：

2.1 既有线施工组织风险大

由于桩位间距小，数量大（人工挖孔桩有318根），导致所有股道两侧均布满桩位，且土方场地堆放小，运输要跨越其他股道，而调车作业不会停止，安全风险大。其次是由于施工周期长，部分孔桩限界不足，导致施工期间既有线行车安全和路基稳定风险增大。另外，由于既有线无法使用机械只能靠人工搬运，并且每个道口需增设防护员，以致于在人员和材料数量均很多的情况下既有线施工组织将面临很大风险。

2.2 基坑开挖影响范围过大

按原设计方案放坡开挖总宽度达60m，基坑开挖的范围将达到12899㎡，整个编组场大部分路基将需要开挖，施工占用场地过大。编组场路基稳定及相邻的四场峰尾调度楼将产生很大的安全风险；同时因基坑顶钢轨距离过近，机械无法直接在钢轨底刷坡，需花费大量的人工成本进行坡面处理。

2.3 运输与施工组织矛盾激化

原设计方案孔桩开挖、材料搬运及基坑开挖占用编组场大部分场地，施工范围遍及整个编组场，且施工周期长，对于调车作业的安全和运输任务有较大影响，车站方也表示：如果按此方案施工将使调车作业人员的行走通道全部被占用，运输与施工组织的矛盾巨大。

该设计方案为可行方案，但通过仔细调查研究分析，施工方案需进一步优化，达到在解决以上问题的同时，对安全、质量和成本亦可有效控制的效果。

3 优化措施

3.1 优化线路加固体系

原设计线路加固体系为：I56B工字钢纵梁+I56B工字钢横梁+U型扣+人工挖孔桩支墩，如图1。

图1 柳南四场人工挖孔桩布置图

以上体系线路加固工字钢材料多、散而且需要多种组合，人工挖孔桩共有318根。优化方案初步考虑为I56B工字钢纵向组合梁用D型钢便梁代替。因框架全宽27.7米，纵梁采用D16+D20+D16即可满足设计的加固区段长度，横抬梁仍然使用I56B工字钢，横纵梁之间采用U型扣连接，体系结构变成D型施工便梁+工字钢横梁+U型扣+人工挖孔桩支墩，如图2。初步确定方案后，经过可行性和受力情况进行分析和检算，最终确定(D16+D20+D16)的纵梁+I56B工字钢横梁+U型扣作为线路及道岔加固系统的施工方案。

图2 D型便梁加固图

3.2 优化基坑开挖安全防护体系

设计基坑高度深13米，采用放坡开挖，坡度为1:1.5，中间设二级平台，宽2m，基坑总宽度达到60米，基坑开挖的范围将达到12899m2，开挖的土方量约为12.58万m3，如图3：

图3 柳南四场设计基坑开挖图

如按照该方案开挖基坑，将编组场路基和编组场调度楼的地基稳定性，影响铁路运营；另外，基坑顶面距离线路底面只有0.5m，不能满足邻近既有线大型机械土方开挖安全距离，只能采用人工开挖的方式，极易引起工程成本和进度失控。考虑到既有编组场场地限制，将放坡开挖+挂网喷锚体系优化为防护桩+冠梁+桩间墙+横撑的垂直开挖形式，最终只需设计根据基坑两侧受到的土压力检算桩径、桩间墙厚度、冠梁高度及横撑布置情况即可，如图4：

图4 优化后的基坑开挖示意图

优化后的基坑开挖方案为基坑两侧每隔5米开挖孔桩，桩径1.5m，桩间墙采用现浇的方式，每层厚度0.3m，高度2m，墙背回填反滤层，横撑设在冠梁处，每5米1道。开挖流程为开挖冠梁基坑-绑扎冠梁钢筋，浇筑混凝土-第一层桩板墙基坑开挖-第一层桩间墙钢筋绑扎，浇筑混凝土-依次做到基坑底桩间墙。

3.3 结合运输调整施工组织

综合考虑平衡运输与施工之间的矛盾，将原方案调整为分阶段施工，而后再根据现场实际情况，具体分为两阶段施工，第一阶段先加固东西两侧的线路及道岔，同时拆除5至8道，进行揭盖现浇框架式隧道施工。第二阶段加固中间部分，同时拆除25至30道相关线路及道岔进行揭盖施工，如图5，先加固I、II区域，拆除左侧×线部分，现浇两侧隧道式框架，隧道框架完成后即进行恢复线路，之后再进行III区域第二阶段的施工。

图5 分阶段拆除线路施工示意图

4 取得效果

通过优化线路加固体系，将整个体系化零为整，避免了加固材料在编组场内大量搬运，同时使得整个结构的整体性、安全性也大大增强，节约了搬运的时间成本，降低了对既有线的干扰。通过使用20m+16m的整体便梁，使得线路加固孔桩由原来的318根，减少到81根，大大减少了工程数量和既有线施工安全风险，节约了施工成本，加快了施工进度。

通过优化土方开挖安全防护体系，土方开挖量减少到8.34万m3，实现减少土方开挖4.22万m3；并且减少土方开挖面积6944m2，缓解施工与运输的矛盾，达到少扰动路基，保证行车安全的目的；也将既有信号楼的距离与基坑开挖边线拉开到20米以上，不用再单独对信号楼做防护加固措施，保证了既有建筑物的安全，节约了既有建筑物的加固成本。

通过分阶段施工的方案，达到了如下效果：运输与施工组织的矛盾得到得到了平衡、第一阶段的施工工期提前了35天；线路加固人工挖孔桩的数量进一步减少到56根，施工成本进一步降低。

以上几个分项工程的优化，在很大程度上解决了运输与施工存在的天然矛盾，保证了行车安全，节约了工期和成本，如表1所示，与原设计方案相比，更具可操作性和推广价值。

表1 方案对比表

5 结束语

公铁交叉施工进行时，既要保证铁路编组场的正常运营，又要降低框架式隧道下穿编组场的施工难度。则需要根据现场施工条件进行详细的调查，提出合理的实施性施工组织设计方案，并且要求施工单位在设计方案的基础上，充分发挥统筹协调作用，将优化后的方案和运输组织部门进行沟通，在保证编组场完成一定运营任务的前提下，得到其最大的支持。施工单位在整个方案中扮演着组织者和实施者的角色，因此，相关人员需按适合自身施工力量的方法来进行方案编制，提出最优解决方案，以助力框架式隧道下穿铁路编组场的建设发展。