王金龙WANG Jin-long

（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概况及重点及难点

武深高速公路始兴联络线下穿赣韶铁路立交工程，下穿处为赣韶铁路区间段，铁路为单股道，电气化铁路，预留复线，复线线间距拟采用4.0m。下穿处赣韶铁路里程为K105+044，框架桥中线与铁路中线斜交61°，框架桥主线中心桩号为K27+757.65。设计采用2-13.75m×6.8m 的框架桥作为道路下穿铁路通道，单个框架结构外部尺寸为15.75m×9.1m，框架长24.0m，左右幅框架净距0.2m，框架顶面距离既有轨道的轨面约1.9m，采用顶进法施工。

2 线路加固方案及防护措施

两个框架横向尺寸（即跨度）大，且与铁路中线斜交61°，框架外缘在铁路线路方向的投影宽度达36.244m。大跨度线路加固技术难度大，安全风险高。且赣韶铁路运营繁忙，施工封锁要点困难，要求线路加固、框架顶进等的施做尽量减少对铁路运营的干扰，即线路加固及框架顶进的施做尽可能不在天窗内进行，以降低封锁要点次数及时长。

经对线路加固的各种材料及方案进行综合比选，并结合现场及设计情况进行方案的优化及改进。最终决定线路架空防护采用D 型施工便梁，所采用的施工便梁系工厂制造的定型产品，以确保质量。并根据施工流程的安排，线路加固及框架顶进分两阶段进行。

第一阶段：先采用D 型施工便梁按D20 边跨+D24 中跨+D12 边跨对铁路线路进行加固，架空股道后在D24 中跨顶进右幅框架桥，如图1、图2 所示。

图2 第一阶段线路加固平面图

第二阶段：待右幅框架顶进就位后拆除右幅D20 边跨和D24 中跨，再采用D12 边跨+D24 边跨架空股道后在D24 中跨顶进左幅框架桥，如图3、图4 所示。

图3 第二阶段线路加固立面图

图4 第二阶段线路加固平面图

线路加固支墩设置：现场地质为泥质粉砂岩，根据地基承载能力及施工条件，设置10 根桩径为1.8m，入土深度为8m 的挖孔桩作便梁支墩。第二阶段的路线加固D24中跨的右侧2 处支点需设立在已就位的右幅框架顶部，因框架顶板承载力不足，在右则框架内设置临时钢支撑对支点处的框架顶板实施加固，钢支撑由厚16mm 的端头钢板及φ1400×5mm 钢管焊接而成，φ1400×5mm 钢管管内浇筑C20 素砼。支墩及钢支撑结构如图5 所示。

图5 框架桥孔桩支墩及钢支撑断面图

3 施工总体安排及施工步骤

在铁路右侧的工作坑内预制框架，同时进行支墩挖孔桩施工，先施工1#～8#人工挖孔桩，完成第一阶段线路加固，然后顶进右幅框架桥；再施工9#、10#人工挖孔桩并拆除5#～6#人工挖孔桩及D 型便梁，施工垫块及钢支撑，施做第二阶段的线路加固，顶进左幅框架桥。

4 线路加固及架空防护

4.1 施工前准备

到铁路部门办理相关手续。并制订详细施工计划，确保施工期间铁路行车安全。在顶进过程中进行铁路线路及地表沉降的监控，中严格控制地表的沉降和隆起。

既有线施工安全遵照文件“铁运[2012]280 号及广运发[2018]105 号文”有关规定办理。

4.2 挖孔桩支墩施工

支墩孔桩开挖前，在孔旁墩堆码碴袋挡拦道碴，保护道床。线路每侧5 根共设10 根孔桩，采取两侧孔桩交错开挖，以降低对既有线的影响。按路局有关规定，进行既有线物理隔离防护，确保行车安全及施工人员安全。为了确保铁路路基及孔壁的稳定，孔桩每循环开挖深度控制在50cm，并随时进行护壁施做，护壁采用C20 钢筋混凝土。钢筋笼采用孔内绑扎的形式，避免大型机械施工给既有线的运营带来安全隐患。混凝土在拌合站拌合，搅拌运输车运输，导管法浇筑。

4.3 便梁组装

便梁安装为线路封锁时间内的作业项目，施工作业顺序及技术如下：①轨枕间距调整：按施工便梁的横梁安装位置调整既有线的轨枕位置及间距（670mm）。即将轨枕调整至横梁的中间空隙处。抽出多余轨枕。②横梁插放：扒出横梁穿插处的部分道碴，以便顺利穿放横梁，横梁用定位角钢进行定位，安装钢轨扣件，并注意绝缘橡胶垫的安放。③纵梁安放：清除便梁的纵梁安装处的道碴，采用轨道车进行纵梁的吊装，纵梁就位后，进行牛腿、连接板等的安装。此时，临时松开钢轨扣件，纵梁与横梁联结完成后再将钢轨扣件固定。为了防止D 型施工便梁移动，在支撑桩顶部预埋螺栓与便梁固定。④路线整修、养护：便梁安装并检查合格后，对道床进行补碴并捣实，达到列车放行要求后解除封锁，放行列车。

4.4 框架桥主体船头坡及刃角设置

船头坡：为避免框架顶进过程出现端部扎头的问题，在框架的顶进前端施做船头坡。

刃角：在框架的前端设置刃角，刃角能够起到切土、挡护及导向功能。本项目在框架的两侧安设刃角，刃角采用角钢与钢板（10mm 厚）制作而成。在框架的前端两侧砼内预埋螺栓以与刃角连接固定，两刃角外缘宽度需相对框架宽度不能出现负差值，以避免增大顶进阻力。

因框架为斜交顶进，框架后端砼面与顶进方向呈斜交。在框架桥后端增设C30 钢筋砼楔形块，楔形块高1.2m，使砼承力面与顶力方向垂直。

5 顶力计算

5.1 框架桥设计数据计算

单个框架桥宽度为15.75m，高度为9.1m，截面尺寸见图1 所示。

5.1.1 框架桥截面面积

S1=15.75×9.1-13.75×6.8+2×0.85×0.5/2+2×0.3×0.3/2=50.3m2

5.1.2 框架桥表面积及重量计算

框架桥顶面面积：S2=15.75×24=378.0m2

框架桥底面面积：S3=15.75×24=378.0m2

框架桥单侧侧面面积：S4=9.1×24=218.4m2

自重计算：框架桥长24m，C30 钢筋砼容重取26kN/m3，则有：G=26×24×50.3=31387.0kN

5.2 框架桥顶力计算

分析顶进工况，可知，当框架全部顶进入土时，所需顶力为最大，采用下式计算顶力：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+Ef3+RA]

式中：P—最大顶力（kN）。

K—系数，采用1.2。

N1—框架桥顶上总荷载，由于线路采用便梁架空，线路、便梁及列车荷载均由支墩承担，故框架桥顶上荷载为上覆路基土体及道碴，上覆路基及道碴作用在框架桥顶上的重量荷载经计算为30.6kN/m2，则有N1=30.6×378=11566.8kN。

N2—框架桥自重，N2=31387.0kN

f1—框架桥顶表面与土体的摩阻系数，取0.2（为减阻，框架顶面设置—通长钢板）。

f2—框架桥底与底层土的摩阻系数，取0.75（为确保顶力足够，取大值）。

E—框架桥两侧土压力。

f3—箱体侧面摩阻系数，取0.75。

R—刃脚正面阻力，取550kN/m2

A—刃脚正面积，50.3m2

框架桥完全入土后两侧土压力计算：

框架桥两侧土压力按库仑压力计算（墙后土取r=1.9t/m3，φ=35°，系数Ka 经计算为0.27），框架桥顶上覆盖层荷载换算成当量土层高度为h1=30.6/19=1.61m。

则框架桥上部边缘处受到的主动土压力：

P顶=γh1Ka=19×1.61×0.27=8.26kPa

框架桥下部边缘处的主动土压力

P底=γ （h1+10.1）Ka =19 ×（1.61 +9.1）×0.27 =54.94kPa

平均主动土压力为：

P平=（P顶+P底）/2=（8.26+54.94）/2=31.6kPa

得框架桥两侧面承受的总主动土压力为：E=2×218.4×31.6=13802.88kN

则：P=1.2×（11566.8×0.2+（11566.8+31387）×0.75+13802.88×0.75+550×50.3）=87055kN。

根据千斤顶的机械性能，配备26 台500 吨穿心式卧式千斤顶，其最大顶力为：N=5000×26×0.7=91000kN＞87055kN，可满足要求。

6 框架顶进施工工艺及技术措施

6.1 安放顶铁、顶柱

按顶进行程配备足够长度的顶铁及顶柱，且顶铁、顶柱需有不同的长度配置，以满足填补不同长度的空隙。

顶铁、顶柱安装轴线要顺直，且与顶进、千斤顶施力方向一致。顶柱接长每到6m 时，设置1 道通长横梁，以确保受压顶柱的弯曲稳定，使顶力均匀传送。

6.2 顶进系统安装

安装时对设备、仪器进行全面质量检查。合格后安装顶进系统，油泵、油箱安置在框架桥内部边侧，随顶进时同时移动。

6.3 挖土及出土

人工配合小型挖机、装载机挖土。挖土进尺不得超过30cm，并严禁出现超挖。开挖掌子面的宽度较框身外缘小10cm，使框架能够保持切土顶进，确保轴线控制。框架底部保留5～10cm 高的土体，使底部切土顶进，避免框架扎头。

6.4 拆除架空设施及线路恢复养护工作

顶进框架至设计位置后，及时封锁要点进行D 型便梁线路加固结构的拆除及线路恢复的施工。

7 结束语

本项目采取了以上D 型施工便梁两阶段加固既有铁路，左右框架分幅顶进的方案。该项目从开始便梁加固线路、完成左右2 幅框架顶进至恢复线路正常通行仅用时17d。不仅安全、高质量地完成了顶进施工任务、得取了较好的经济效益，且有效缩短顶进施工对铁路运营干扰时间，保证了武深高速公路按时开通。