浅析框架桥下穿铁路加固顶进施工流程
2015-08-04
随着交通建设的发展，多跨大孔径框架桥顶推施工会越来越多的应用于下穿公路或者铁路工程，施工方法各具特点。施工中出于安全预防，线路加固要求也会越来越高。本文针对某环线高速公路下穿铁路运煤专线的线路采用纵横台梁加 3-5-3 吊轨进行加固、C25 混凝土挖孔桩支撑特点对顶推框架桥施工进行了论述，希望给以后的类似顶推桥施工提供参考。
1 工程概述
某市环线下穿某铁路立交桥位于某高速公路 K33 +465．500 处，交叉铁路下行线里程为 K256+273，相交角度为 121.4°( 前右角) ，某铁路为单线电气化铁路，相交处的某铁路为路堤段，路堤填方高度约为 2 m～3 m，线路位于 R =400m 的缓和曲线上，轨道类型为 60 kg /m，铁路相交处轨顶标高为 1167.806 m，桥位处朔州环线位于R=2 000 m 的缓和曲线上，路线纵坡分别为－3.2%－3.0%，桥位处地势较为平坦。
该桥孔径为2m～13.5 m 框架立交桥，结构净高6.8m，完工后的使用净空高度不少于5m，设计结构尺寸为: 顶板厚1m，底板厚1.1m，边墙厚1 m。
2 前期准备
2.1 根据相关技术资料、设计规范和现场勘查情况，制定详尽的框架桥线路加固及顶进施工方案，报送分公司审批。
2.2 与工务段、电务段、车务段、供电等单位签订安全配合协议、弄清电缆、光缆的位置，提前移到安全位置。对挖出的光电缆，进行防护并实行 24 h不间断监护，光电缆不得外露，既有光电缆挖开后用槽钢对扣防护，防护长度应超出框构桥两边缘再开挖 5 m 延长，在入地处呈 120°平缓入地，再上盖混凝土 30 cm，填土夯实，插电缆防护标志。待框构顶进后将槽钢一并放入水泥电缆槽中，确保入地处电缆有槽钢防护并用混凝土浇筑保证不外露。不同部门的电缆实现有效隔离，确保防护良好，不留隐患。
2.3 工程前期的各项资料齐全，框构主体、后背、护坡桩、支撑桩强度达到设计要求，试验报告齐全，并经监理单位签字认可。
2.4 做好线路加固其他各项准备工作。
3 线路加固
本线路加固采用纵横台梁加 3-5-3 吊轨进行加固、C25 混凝土挖孔桩支撑，边挖土边顶进的施工方法。纵、横台梁使用Ⅰ56C型工字钢。
3.1 线路准备。a.慢行申请行车速度按 15 km/h。b.申请封锁线路。c.探明所有埋设电缆位置并做好防护。
3.2 挖孔桩施工。本工程挖孔桩分为护坡桩、支撑桩和抗移桩三种类型，施工均采用人工挖孔，钢筋混凝土护壁，抗移桩桩径1.25m，桩长20m，共11根。防护桩桩径1.5m，桩长15m，共22 根。支撑桩桩径1.25m，桩长15m，共6根。
3.3 轨枕抽换。混凝土枕换成木枕，利用天窗点一次抽换完成。
3.4 吊轨安装。由人工抬钢轨上道，使用直径 22 的 U 形螺栓与木枕扣接。
3.5 横台梁安装。横台梁使用Ⅰ56C 型工字钢，由吊车吊起，一端落在路肩上，另一端落在已经预制好的框架桥顶上，与路基垂直摆放。第二次吊起横梁一端，另一端由人工拖拽串入已扒开道碴的钢轨下使其就位。横台梁就位后两端空挑部分立即用枕木垛支好。中间与 3-5-3 吊轨梁用直径 22 的 U 形螺栓进行联接。在框架桥顶放置钢板，横梁与钢板间放置滑车，以减少摩擦力，确保行车安全，不顶进时线路下方用短枕木垛顶抬行车线。
3.6 纵梁安装。纵梁使用Ⅰ56C 型工字钢( 三根工字钢束)，由吊车吊起单根工字钢与横梁垂直放置横梁上面后再由人工撬动使其准确对位。三根Ⅰ56C 型工字钢纵梁对位后立即使用直径22 的 U 形螺栓和厚 10 mm 的扣板与横梁工字钢进行联接。工字钢接头联接采用等强度联接，由两块厚 12 mm 钢板制作成一组复板，每个接头使用 12 条 M20 的螺栓进行打孔联接。
3.7 线路控制。a.轨距控制: 因混凝土枕已换成木枕并加设绝缘轨距杆，其轨距靠木枕来控制，确保轨距符合要求。b.线路的横向控制: 由于线路木枕已加设 3-5-3 吊轨并联接，3-5-3 吊轨与横梁联接，横梁联接与纵梁联接，整个线路和纵横台梁加固成整体。为使线路在横向不发生位移，横梁前端固定在防护桩和抗移帽梁的预埋螺栓上，横梁后部的纵梁上每隔2m 加设一个10t导链，导链一端固定在纵梁上，另一端固定在框架桥顶预埋锚环上，框架桥顶进时，边顶进边拉紧导链，控制纵横梁横向移动。c．纵梁纵向控制: 在纵梁每个端部加设一个直径1m 深 5m 的钢筋混凝土挖孔桩，并在桩顶预埋 6 根直径 25 mm 的圆钢，待纵梁安装就位后及时与纵梁焊接限制纵梁的纵向移动。d．曲线超高控制: 采用在钢轨、吊轨和横台梁间设置不同厚度绝缘垫片的方式调整线路外轨超高值，保证曲线顺适，绝缘垫片从厂家购入，各种尺寸符合设计标准，施工中安排专人进行检查，发现绝缘垫片有破损，及时更换。曲线的各种几何尺寸在工务的指导下标示于外轨面，由专业养路队进行测量，随时监护，确保线路稳定。
4 顶进施工方案
本框构桥主体混凝土数量 1259.12 m3，框构自重约 3 274 t，
计算顶进施工中最大顶力为 4270t。
4.1 顶进设备
N = Pmax/ T·η。
其中，N 为需用千斤顶台数; Pmax为计算最大顶力; T 为千斤顶额定推力；η 为千斤顶的功率系数，采用循环顶进法，框架采用320 t 顶镐行程 800 mm，功率数按0.7计。代入公式: N =4 270/( 320 ×0.7)≈20 台。确定采用 320 t顶镐 20 台，备用 5 台，共计 25 台。1-30 控高压泵站1台，备用1台，共计2台。
4.2 传力设备
4.2.1 顶程计算: 28.32 m，本次施工顶柱长度按 33 m 计算。
4.2.2 配备顶铁: 顶铁用钢板和旧钢轨焊接制成，长度规格分 10 cm，20 cm，25 cm，30 cm，40 cm，50 cm，100 cm，200 cm，400 cm，800 cm，另备若干 1 cm，2 cm，3 cm 厚的补空铁垫板。3) 配备顶柱: 20 ×35 m = 700 m。
4.3 顶进作业
循环顶进法顺序如下:箱身挖土→顶进→换顶铁→再挖土→再顶进→循环往复至框架桥就位。
