匡宁

中铁四院集团广州设计院有限公司 广东 广州 510600

一、工程概况

某城市道路提升改造工程道路规划定位为城市次干路，双向6车道，道路红线宽度40m，设计速度30km/h。原道路为宽约7米的水泥路，于铁路站场咽喉区路基段内设1-6m盖板交通涵。本次道路提升改造工程拟架空铁路线路后拆除旧涵，在原涵洞位置采用开挖顶进法施工2孔16m宽框架桥穿越既有铁路。

新建框架桥为钢筋混凝土结构，分左右两幅，箱形断面，双向6车道布置，并设置人行道及非机动车道。单孔框架桥结构净宽16米，净高5.9米，边墙、顶板厚1.1米，底板厚1.2米，主体长30米。

本工程位于铁路站场咽喉区附近，桥位处既有铁路共有5股道，其中正线2股，站线2股，岔线1股。道岔有2组，均为12号单开道岔。邻近位置有铁路接触网立柱4根，其中1根为道岔定位柱。在铁路路基边坡上有铁路通信、信号电缆1条，光缆7条。铁路贯通线高压电缆1条。

二、铁路线路架空防护方案

2.1、架空便梁系统设计

框架桥下穿处位于铁路站场咽喉区，线路股道多，列车行车密度大，站场内铁路设备复杂，为确保施工期间铁路运输安全，合理的线路架空设计是本项目成功的关键，而在咽喉区道岔范围进行针对各股道的实际情况，选择合适的架空便梁系统是本工程的重点、难点。

经现场调查，针对道岔区线路情况，模仿下承式钢梁的受力特点，架空结构采用纵挑横抬方式，对道岔区股道进行加固。

架空系统纵向主梁采用I100 型钢结构，根据承受单线及双线荷载情况，由单片或双片工字钢组成。主梁沿股道间纵向布置，为改善主梁受力状况，减少下挠变形，经验算分析主梁最大跨度控制在11米，并将主梁首尾相连拼接成连续梁结构。

根据主梁间距及荷载受力情况计算确定工字钢横梁的型号，在主梁间距最大的位置（中心距9.5米），为保证架空系统上的2股道能同时行车，采用了I64a型工字钢作为横梁。横梁的设置方向与框架桥中心线方向一致。位于尖轨区的横梁需工厂特制，在对应尖轨位置的钢横梁顶面加焊一块特制的滑床台板，台板顶部和尖轨底部间隔2mm左右，以便于尖轨横向滑动；在轮载作用下，尖轨底部可以直接作用在滑床台板上，以避免悬空。

由于道岔区的轨道方向各不相同，横梁不能与所有枕木方向一致，为保证枕木上的荷载传递至横梁上，在枕木与横梁之间设置了由I12型钢拼成的短纵梁，短纵梁沿轨道方向布置，纵梁与枕木之间空隙用硬木填塞，用螺栓、上板将两者连接牢固。最后在主梁与横梁、横梁与轨下短纵梁、短纵梁与轨道枕木之间采用吊杆、横担、U型螺栓、螺母等构件进行连接，使架空便梁系统形成一个稳固的整体。

左幅框架桥架空立面布置图（单位cm）

右幅框架桥架空立面布置图（单位cm）

2.2、便梁支墩设计

根据地质勘查显示，框架桥下穿铁路位置处下伏厚约2米的饱和流塑状淤泥质粉质粘土及厚约4～6米的饱和中密中砂层。地下水位位于路肩下约3米位置。经前期挖探核对，工点处施工条件恶劣，如采用人工挖孔桩施工有较大的风险。经比选采用钢筋混凝土条形基础作为便梁支墩，条形基础下设高压旋喷桩加固土体，形成复合地基承载上部荷载。由于道岔区架空系统受力相对复杂，根据单线加载或双线加载的不同加载工况，通过检算确定旋喷桩加固深度。

高压旋喷桩采用单重管，桩径60cm,间距50cm布置，桩长15m,密排布置，在旋喷桩初凝前内插 28mm钢筋与上方的条形基础连接。主要施工流程如下：

先施工左右两侧小混凝土支墩，采用便梁加固线路，然后开挖股道下的基坑（基坑深度需要满足旋喷桩钻机最小工作高度的要求）为旋喷桩施工开辟作业空间，高压旋喷桩一次性施工完成后，在复合地基上浇筑钢筋混凝土条形基础做为架空便梁系统的支墩。

条形基础及高压旋喷桩立面图

2.3、铁路轨道道床整治及路桥过渡段处理

本项目框架桥为低覆土顶进框架桥，为实现框架桥刚体到路基弹性土体之间的平顺过渡，减少成桥后过渡段路基土体的病害，框架桥主体顶进就位后需要对铁路轨道道床进行整治，并加固受到施工影响的邻近路基。主要措施如下：

顶进就位后，在框架桥顶部回填中粗砂（厚35cm），再夯填花岗岩道碴；对框架桥边墙和路基土体之间的空隙，采用5%的水泥稳定碎石回填并注浆密实；对两侧路桥过渡段的土体开裂区域采用花管注浆的方式进行密实；对框体桥两侧线路加固影响范围内受污染的道碴进行更换和回填；在恢复损坏的铁路路基边沟和边坡绿化后拆除架空系统。

路桥过渡段处理图（单位cm）

三、主要施工流程

1.开挖工作坑；滑板、后背墙施工；预制框架桥主体。

2.现场调查迁改受影响的既有铁路管线；注浆加固影响范围内的接触网立柱；对线路轨道进行无缝线路应力放散作业。

3.架空股道，开挖轨道下基坑，旋喷桩加固地基，施工条形基础支墩。

4.方正枕木、穿插横抬梁、安装纵梁、连接纵横梁各构件，完成左幅框架桥线路架空系统的安装

5.顶进左幅框架桥，就位后采用混凝土切割工艺，沿既有交通涵轴线方向，分段拆除旧涵洞。

6.拆除左幅框架桥线路架空系统，安装右幅框架桥线路架空系统。

7.顶进右幅框架桥，就位后拆除顶进设备，完成框架桥翼墙、连接段施工。

8.对铁路轨道道道床整治、路桥过渡段处理后，拆除线路架空系统，对线路进行第2次应力放散作业。

四、既有铁路架空施工注意事项

1、铁路路基及坡脚两侧一般都埋设有各种管线，桥涵顶进施工和架空便梁支墩开挖过程中，稍有疏忽就会损坏光电缆，严重影响列车正常运营。本工程位于铁路站场区域，铁路设备、管线情况相对区间段更为复杂。

施工前联系铁路工务、电务、通号等管线相关管理部门，对现场进行详细踏勘、测量，收集管线路径、埋深等台帐资料，组织人工挖探，摸清地下管线状况。受施工影响的管线探挖出来后，在产权单位指导下采取措施进行防护。在框架桥施工完成后，恢复砌筑电缆槽，及时将管线电缆移入槽内，并做好与产权单位的验收交接工作。

2、本工程框架桥穿越处位于铁路自动闭塞区间内，在对铁路股道进行架空施工搭设便梁时，要避免发生两钢轨间串电，形成轨道电路短路（“红光带”）。便梁架空施工穿入（抽出）横梁钢轨时，如横梁上方没有垫好木板，同时接触钢轨底部，或者装卸螺栓扣件同一横梁两钢轨同时作业时，扳手接触都极易造成造成短路。绝缘材料磨损、架空系统各构件受杂物污染也是造成事故发生的常见原因。

施工前需编制好传电的施工作业指导书，明确施工工序、作业流程及预防措施。对绝缘垫片等器材经常检测，同时保持便梁架空系统的清洁，防止污染。

3.便梁支墩施工

铁路架空便梁系统的稳固是确保铁路行车安全和顶进施工顺利的关键，必须根据现场的工程地质、线路股道、顶进方案等因素合理地选择支墩形式。不管采用何种形式的支墩，都必须检算支墩的基底应力。

本工程采用条形基础作为支墩，下设高压旋喷桩加固土体。轨道下施工前， 需要在邻近地段进行试桩试验，取得合理的配合比、注浆压力等工艺参数，在轨道下旋喷桩施工期间，注意压力的控制，避免出现轨道路基冒浆，起拱情况。

本工程为双孔分次顶进框架桥，在框架桥顶进过程中需要将前期支墩凿除。凿除作业时应严格按照施组计划顺序施工，避免盲目单侧过快、过量开挖，以免造成支墩向挖土侧倾倒而造成线路变形。

4.施工监测

既有铁路下框架桥顶进施工是不中断铁路行车的施工方法，施工过程容易受工程条件、水文地质、自然灾害等影响，具有很多不确定因素，施工安全风险较大。铁路路基边坡坍塌，架空便梁支墩沉降、箱身顶进偏差超限等现象很容易导致施工事故的发生。在顶进施工期间，必须加强对施工监测工作，根据监测结果指导施工。

应特别要强如下监测内容：1.顶进施工影响范围内路基边坡沉降、位移监测；2.顶进施工影响范围内线路轨距、方向、水平的监测。3.既有铁路股道架空便梁支墩的沉降与位移监测。4.邻近的铁路信号机、转撤机、接触网电气化立柱沉降位移监测。

五、结语

本工程对顶进框架桥下穿铁路站场咽喉区道岔股道架空防护的设计及施工进行了探索，详细分析了需要解决的技术难题，通过采用纵挑横抬钢便梁的线路加固方法，确保了框架桥施工期间列车运行的安全，为类似工程积累了经验。