大型框构桥下穿铁路工字钢加固及顶进施工的研究

大型框构桥下穿铁路工字钢加固及顶进施工的研究

张强

沈阳局集团公司 施工管理办公司 110000

摘要：工字钢加固下穿既有铁路营业线施工的大型框构桥，施工工艺复杂、对既有线行车影响大、不可预见因素多，一直作为既有线施工重点工程严格把控。只有提前分析、充分预想、严控过程、完善应急，提升施工安全管理能力，才能保障既有线行车安全。

关键词：施工 安全 管理 加固 顶进

大型框构桥下穿铁路营业线施工工序复杂，特别是线路加固和顶进过程中，对铁路行车干扰较大，安全隐患多，近些年造成铁路安全事故屡屡发生。为确保此类施工安全，总结我局多处大型框构下穿铁路营业线立交桥施工的情况，结合沈山线64km500m公铁立交桥工程具体情况, 现就线路加固和顶进过程中应注意的事项作简要论述。

一、做好地勘核定和配合相关单位做好施工设计等工作

1.准确的验证线下地质条件是进行线路加固顶进施工的可靠前提。重视设计给定的地勘资料与实际对照工作，防止由于地下水位高，降水措施不到位，地基承载力低，框构底部没有采取注浆加固措施，导致顶进出现框构桥扎头现象发生。

2.准确确定工作坑的设置位置和放坡坡度，是确保线上加固作业方便的重要条件。在纵横抬梁施工作业前，施工单位首先要与相关设备管理单位共同踏勘现场，综合考虑地下光电缆及路基稳定情况，研究确定工作坑的开挖方案，一般工作坑前沿顶坡脚与线路留足不小于12米的距离，线路侧工作坑边坡按1:1.75放坡，这样做为施工机械架设纵横抬梁提供了作业场地，也保证了工作坑不出现坍塌情况。

3.框构桥顶进的线下入口、出口设置路基防护桩，是控制框构顶进侧天窗的有效措施。设计单位要对顶进入口、出口设置路基防护桩进行设计，防护桩布置位置与框构桥顶进到位位置紧密结合，形成对路基的有效防护。防护桩布置位置与线路的距离要满足使用反循环钻机钻挖防护桩的条件，又能在取消线上加固的条件下，进行补齐刃角的施工。防护桩顶做冠梁连接，冠梁顶面标高与横抬梁支点带顶面标高一致。实践证明，采用该种形式的防护，能够有效控制框构桥顶进过程中的侧天窗。

4.合理确定框构桥预制形式，是确保顶进安全的重要环节。设计单位应根据地质情况、框构桥外部结构尺寸，合理给定框构桥预制滑板的上船坡度和框构桥前部底板下的上船坡，框构桥前端必须合理设置“前刃角”。当框构桥轴线与铁路线路不是正交时，框构桥前端应平行铁路设计。这次灯塔市忠旺路立交桥轴线与铁路线路斜交84°，由于设计未考虑桥体前端平行线路，造成框构桥前端北侧距铁路线路比南侧长出4.5米，顶进时框构桥前端不同时进出线路，使线路下部支撑结构纵向和横向均存在软硬不均的问题，严重影响线上加固的稳定性。

二、合理确定施工加固方案，做好线上加固工作

1.合理确定加固范围。本次框构桥全长45 m，高8.8 m，轴长22 m。设计单位根据框构桥高度按1:1放坡，考虑斜交角度，线路加固长度给定72 m，横向最长横抬梁长度52m，实践证明加固范围满足加固要求。

2.合理布置横抬梁支点带。本次施工设计文件给定框构桥入口、出口端分别设置1道和2道横抬梁混凝土条形支点带，支点带截面为50cm×50cm。施工单位为更大地发挥支点带作用，增大了支点带截面面积，改为宽80cm，高60cm。实践证明，采用该种结构的支点带，搭设横梁时，不但确保了下部基础牢固，横抬梁搭设平整、便于拼接，能够起到有效控制前天窗的作用，同时确保了线路的平顺状态。即便支点带下土体塌落时仍能起到防护横梁的作用。建议支点带在出、入口处纵梁下方各设置一条，出口侧在纵梁外侧3.5m处再设置一条。

3.合理确定横抬梁布设方式和施工方法。本工程线路加固采用50kg/m的3-5-3扣轨梁加I56C工字钢横抬梁加固方案。线路下方采用16.5m的I56C工字钢横抬梁横向贯通沈大上下行线，避免了12m工字钢需要在两线间进行拼接的过程。横抬梁间距为0.8m，在框构桥投影的加固范围内，横抬梁采用栓接的方式拼接成55m长的整体。拼接时腹板及上下盖板用螺栓全部联接，避免相邻横抬梁接头在同一截面上，相邻两片梁体的接头相错布置，间距2m。横抬梁的一端放置在框构桥顶板上，另一端放置在出口端支点带和路基顶面上。

4.合理架设纵梁，布置辅助纵梁，做好纵梁支墩施工。横梁上部在线路外侧及两线间各安设一道纵梁，每道纵梁由3片I56C工字钢组成，使用U型螺栓与横抬梁联接。每道纵梁全长72m，采用10.5m、12.5m、16.5m规格的工字钢，使用螺栓进行腹板拼接组成，三道纵梁的接缝错接2m布置。入口侧的辅助纵梁架设在入口端路基防护桩冠梁上，出口侧辅助纵梁架设在纵梁外方4-5m处。辅助纵梁对线上纵横梁加固整体强度的提高起到了关键作用。纵梁端部设置2m（长）×1.5m（宽）×2m（高）的C25混凝土支墩。在支墩施工时，将顶面标高降低300mm，上垫短枕木，确保日后线路进行大机清筛、机捣时不受影响。

5.做好抗移桩的设置。钢轨抗移桩由设计的一根钢轨增加为两根，增大了抗移桩的强度。横抬梁工字钢与钢轨抗移桩之间用薄钢板等塞缝，确保工字钢与钢轨抗移桩之间刚性联接。由于钢轨抗移桩有弹性变形，顶进过程中有回弹现象，建议以后可以设计成带基础的混凝土抗移桩，桩顶采用L形冠梁设计，即能起到横向支顶的作用，又能起到增加一道支点带作用。同时在桥面备用手拉葫芦，在线路因顶进横移时及时进行调整。

6.做好防联电措施。加固范围内砼枕全部更换为2.9m长I类木枕，确保线路外侧扣3轨与铁垫板间有足够绝缘距离。同时将横抬梁U型螺栓增设绝缘套管，扣板下增设橡胶垫，杜绝了联电隐患。

三、合理确定顶进方案，做好线路监测工作

1.确定顶镐配置形式。框构桥自重6000t，备用框构桥自重60%以上的顶力，采用4台泵站带32台320t顶镐进行配置。为防止传力柱弹崩，使每道传力柱受力均匀，采用大断面传力柱，每隔六米安设一道钢分配梁，并在传力柱上部覆盖1米厚的土方。

2.确定挖土范围。为防止塌方，每次前天窗土方开挖按1:0.5坡度控制，采取随挖随顶进的方式施工。为减少侧天窗，侧墙处土方开挖至框构桥里侧边墙或边墙一半即可。顶进过程中，随时检查框构顶板两端的吃土状态，该部位与横抬梁之间不可留有土方，防止框构顶进过程中线路被该处土方推挤变形。为防止框构桥出现“扎头”现象，在挖土时保留框构桥底板厚度一半土层，保证底板吃土顶进。

3.做好顶进过程中临时支墩设置及调整工作。顶进过程中，框构桥面上横抬梁底面与桥面之间用枕木头、木板、接头夹板搭建临时支墩，并在接头夹板表面涂抹黄甘油，减少摩擦阻力。临时支墩布置在每条线路枕木头外侧与纵梁里侧U型螺栓之间各一道，纵梁外侧各一道，共计6道。随顶进过程及时调整桥面与横抬梁之间支墩的位置，防止支墩的木板、接头夹板等刮碰U型螺栓，造成线路变形。

4.桥上桥下密切配合，指派专人做好动态观测，确保线路稳定。框构桥的顶进必须在列车间隔时间进行。顶进过程中，安排专人观察线路的方向及长平，发现变化立即停止作业，并及时恢复线路；安排技术人员对框构桥高低、方向变化进行动态观测，发现偏差及时调整。桥上桥下作业人员采用对讲机呼唤应答，相互之间保持密切联系。也可以借鉴沈阳工务段线桥公司做法，在桥上、桥下安设电铃，做到指令统一。

公路下穿铁路营业线公铁立交桥施工，必须坚持安全第一的理念不动摇，一切立足于确保铁路行车安全，在安全上不计成本，确保投入。施工人员必须经过技术、安全业务知识培训，铁路各相关设备管理单位要派胜任人员施工全过程进行监控监管。总之，只有通过设计、施工、监理、设备管理单位共同努力，严格执行铁路的相关管理办法及制度，才能确保下穿铁路立交桥施工的绝对安全。

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