摘要：豐潤(rùn)動(dòng)車(chē)城外環(huán)公路下穿京哈鐵路地道橋工程，采用兩座存有高差的框架橋?qū)�頂施工。工程整體地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，箱體超高，施工組織困難、頂進(jìn)精度不易控制;抗移樁的存在限定了工期。通過(guò)設(shè)置線間通道、減弱結(jié)構(gòu)的土壓力、通過(guò)土工試驗(yàn)確定留土高度、采用異型抗橫移系統(tǒng)等措施對(duì)施工進(jìn)行控制，確保了 施工安全、進(jìn)度和效益，效果顯著，為以后類似工程施工提供了很好的借鑒。

　　關(guān)鍵詞：鐵路下穿工程;框架橋;對(duì)頂;高差;抗橫移系統(tǒng)

　　1 工程概況

　　豐 潤(rùn) 動(dòng) 車(chē) 城 外 環(huán) 公 路 下 穿 京 哈 鐵 路 地 道 橋 工程，位于河北省唐山市豐潤(rùn)區(qū)小營(yíng)村。地 道 橋 為8m-13.5m-13.5m-8m 四孔 框 架 地 道 橋，與 京哈鐵路交點(diǎn)里程為 K162+91.76m。本工程設(shè)兩座橋，對(duì)頂施工，其中京哈下行線北側(cè)設(shè) 置1#基 坑，預(yù)制1#箱體，由北向南頂進(jìn)，頂程33.6m。京哈上行線南側(cè)設(shè)置2#基坑，預(yù)制2#箱體，由南向北頂進(jìn)，頂程39m。地 道 橋 總 長(zhǎng) 為45.824 m，其 中1#箱體長(zhǎng)21.018m，高8.9m。2#箱體長(zhǎng)24.776m，高12.15m。框構(gòu)底板、中墻、側(cè)墻厚1.1m，頂板厚1m，加腋尺寸1.8m×0.6m，橋?qū)捑鶠?8.5m。

　　本工程穿越京哈鐵路。既有京哈鐵路為雙線電氣化鐵路，兩股 鐵 軌 中 間 距19.844 m，鐵 路 位 于 直線段上，橋位處路基填高約3m。此處京哈下行線低、上行線高，上、下行高差3.25m，上、下行分別位于8.5‰和4‰的縱坡上。線路加固采用扣軌縱橫工字鋼梁加固體系，單股線路加固長(zhǎng)度87.5 m，寬 度25 m。扣 軌 采 用50kg/m 鋼 軌，組 裝 方 式 3-5-3扣 軌。橫 梁 采 用I40b工字鋼，間距0.9 m。橫 梁 的 一 端 支 撐 在 框 構(gòu) 橋 頂板上，另一端支撐在抗移樁上的冠梁上。縱梁采用I45b工 字 鋼，沿 線 路 方 向 在 線 路 兩 側(cè) 布 置，縱 梁 工字鋼與橫梁工字鋼用直徑22mm U 型螺栓連接在一起，兩端置于枕木垛基座或護(hù)坡樁樁頂冠梁。本工程是豐潤(rùn)動(dòng)車(chē)城外環(huán)的重要節(jié)點(diǎn)，也 是G102國(guó)道改線之后的重要節(jié)點(diǎn)，建成后能大幅緩解豐潤(rùn)區(qū)的貨車(chē)通行壓力。

　　2 工程難點(diǎn)及針對(duì)性措施

　　2.1 線間地形條件復(fù)雜

　　2.1.1 施工難點(diǎn)本工程位于鐵路的線路區(qū)間地段，鐵路線路為封閉線路，施工機(jī)械不能跨越鐵路，所有施工只能依靠人工進(jìn)行。橋位處鐵路線路有3.25m 高差，兩鐵路線間 距 19.844 m，既 有 地 面 為 路 基、邊 坡、排 水溝、邊坡、路基斷面形式。整體地形比較復(fù)雜，期間還有排水管涵，均不利于施工。

　　2.1.2 設(shè)置線間通道借助施工區(qū)域外的橋梁通道進(jìn)入鐵路線間，沿鐵路線路設(shè)置人行通道并設(shè)置硬隔離設(shè)施，確保施工人員和列車(chē)運(yùn)行的安全。利用施工區(qū)域的排水管涵接通水、電和混凝土地泵，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供必須的保障。因線間施工，無(wú)論鉆孔樁還是挖孔樁均需將土方或泥漿進(jìn)行外運(yùn)，鐵路樁基數(shù)目多，將產(chǎn)生的土方向兩側(cè)施工區(qū)域內(nèi)倒運(yùn)，形成土平臺(tái)，保證線間內(nèi)施工，同時(shí)倒運(yùn)的土方高度不會(huì)對(duì)鐵路行駛造成影響。

　　2.2 箱體超高

　　2.2.1 施工難點(diǎn)以往地道橋的外高一般為8m，而本工程2#橋外高12.15m，是一般地道橋的1.5倍還多，且橋?qū)挒?8.5m，長(zhǎng)24.776m。長(zhǎng)高比為2∶1，長(zhǎng)寬比為1∶2。地道橋的底面受力面積小，側(cè)墻摩阻力較常規(guī)地道橋靠上。頂進(jìn)受力位于底板，橋體所受抬升的扭矩增大，頂進(jìn)就位精度不易控制。兩座橋梁需要對(duì)頂合攏，對(duì)頂進(jìn)施工的精度要求非常高。

　　2.2.2 減小側(cè)面摩阻力、降低正面阻力針對(duì)2#箱 體 結(jié) 構(gòu) 重 心 上 移，摩阻力受力較高的情況進(jìn)行箱體受力分析。根據(jù)分析，頂進(jìn)過(guò)程中側(cè)面摩阻力與底板所受的頂力形成的抬頭力矩將會(huì)增大，將不利于箱體的姿態(tài)控制，需降低正面阻力及側(cè)面阻力。(1)減少側(cè)面阻力：邊墻土壓力的大小及其分布規(guī)律受到墻體可能的移動(dòng)方向、墻后填土的種類、填土面的形式、墻的截面剛度和地基的變形等一系列因素的影響。邊墻完全沒(méi)有側(cè)向位移、偏轉(zhuǎn)和自身彎曲變形時(shí)，作用在其上的土壓力即為靜止土壓力，此時(shí)墻后土體處于側(cè)限應(yīng)力狀態(tài)(彈性平衡狀態(tài))，與土的自重應(yīng)力狀態(tài)相同。將箱體兩側(cè)注入觸變泥漿減少側(cè)面土體對(duì)箱體的阻力[1]。

　　通過(guò)試驗(yàn)獲取觸變泥漿配比為：膨潤(rùn)土∶CMC∶純堿∶PHP∶水=6%∶0.1%∶0.3%∶0.2%∶93.4%，注入觸變泥漿同時(shí)邊墻外面涂蠟，使石蠟附著于混凝土防水卷材表面，形成一層蠟?zāi)ぃ瑥亩�能夠進(jìn)一步減小頂進(jìn)施工中結(jié)構(gòu)與外側(cè)土體之間的摩阻力，減少50%～70%的 摩 阻 力，最 終 外 側(cè) 土 壓 力 減少至7082.5kN。(2)減少正面壓力：將箱體前方刃角的土及兩側(cè)邊墻的土全部清理，使箱體正前方?jīng)]有阻力，減少正面阻力對(duì)箱體的干擾。頂進(jìn)時(shí)，前刃角處要本著“非必要，不吃土”的原則，即箱體不扎頭就不吃土頂進(jìn)，將側(cè)方土體清至邊墻外面以內(nèi)10cm 左右，在保證路基土體不塌方的情況下，減弱前段的抬升力矩。

　　2.3 土質(zhì)復(fù)雜

　　2.3.1 施工難點(diǎn)

　　工程地點(diǎn)地形復(fù)雜、水位較高。勘察報(bào)告顯示，2#基坑區(qū)域地層較為平緩，不同地層成上下分層狀態(tài)。1#基坑區(qū)域位于不同地層的縱向變化地帶，僅在1#基坑區(qū)域內(nèi)，坑底就呈現(xiàn)出4種不同的地 質(zhì)狀態(tài)，其土質(zhì)分 布、性 質(zhì)。地 下 水的區(qū)域分布也很明顯，東側(cè)1/3區(qū)域有地下水，較豐富，中西2/3區(qū)域無(wú)地下水。土質(zhì)條件的復(fù)雜性給頂進(jìn)施工精度控制增加了難度。

　　2.3.2 通過(guò)土工試驗(yàn)

　　確定留土高度基坑開(kāi)挖后，對(duì)底板前方的粉質(zhì)黏土進(jìn)行土工試驗(yàn)?zāi)�擬、對(duì)土方的壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，控制底板前方土的預(yù)留高度。線間施工路基防護(hù)樁及支撐樁時(shí)，將地質(zhì)變化的位置深度及地質(zhì)層的厚度進(jìn)行記錄，并繪制成簡(jiǎn)易地質(zhì)圖。同時(shí)通過(guò)對(duì)補(bǔ)充勘探的地質(zhì)報(bào)告及地質(zhì)圖共同研究，分析出抗移樁及箱體位置的大致地形地質(zhì)，對(duì)可能遇到的施工問(wèn)題進(jìn)行提前分析模擬并提出可行的有效措施。既有框構(gòu)橋底板土進(jìn)行取樣，做壓實(shí)度試驗(yàn)，求得頂進(jìn)前方土壤壓實(shí)度，采用灌砂法測(cè)取壓實(shí)度，壓實(shí)度為干密度/最大干密度。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集土方，通過(guò)灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度：經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量灌砂桶與原有砂重質(zhì)量為4000g，圓錐體內(nèi)砂重質(zhì)量為270g，灌砂筒與剩砂質(zhì)量2720g，砂密度P砂 為1.4g/cm3。試樣 m 為1460g;稱取30g試樣，用酒精加熱后稱重質(zhì)量為25.9g，則最大干密度P大 為1.89g/cm3。土體總質(zhì)量 M =(4000-270-2720)g=1010g，土體總體積V =M/P砂 =721.4cm3，濕土密度P土 濕 =m/V =2.02g/cm3，含水量 W 水 =(30-25.9)g/25.9g=15.8%，干土密度P干 =P土 濕/(1+W 水 )=1.74g/cm3。獲得壓實(shí)度K =P干 ×100%/P大 =92.06%。

　　先根據(jù)以往鋪筑假定一個(gè)松鋪系數(shù)，以該松鋪系數(shù)作為試驗(yàn)段的參考值，然后測(cè)得原有土的高程h1，之后預(yù)留土 方 測(cè) 得 松 鋪 高 程h2，最 后 測(cè) 得 壓 實(shí)后的 高 程 h3，壓 實(shí) 系 數(shù) 為 K = (h3 -h1)/(h2 -h1)。則松鋪系數(shù)X= (h2 -h1)/(h3 -h1)，計(jì)算值為1.08。通過(guò)土體壓實(shí)度及松鋪系數(shù)計(jì)算，當(dāng)頂進(jìn)前方土達(dá)到試驗(yàn)要求的壓實(shí)度時(shí)，壓實(shí)后的高程h3 一定時(shí)，h2 與h1 成正比關(guān)系，如果箱體頂進(jìn)趨勢(shì)向下沉、則將h2 預(yù)留土厚度變大，反之，控制h2 預(yù)留土厚度變小。

　　2.4 抗橫移系統(tǒng)的設(shè)置

　　2.4.1 施工難點(diǎn)

　　抗移樁是頂進(jìn)地道橋施工必需的臨時(shí)樁基，其作用是在頂進(jìn)過(guò)程中抵抗橋體對(duì)線路的摩擦力、支撐線路加固體系，以保證鐵路軌道的穩(wěn)定，進(jìn)而保證列車(chē)的行駛安全。本工程為對(duì)頂施工，兩座橋需分別設(shè)置抗移樁，2#箱體抗移樁設(shè)置在1#箱體就位框構(gòu)橋范圍內(nèi);1#箱體抗移樁 設(shè) 置 在2#箱 體 就 位 框 構(gòu) 橋 的 前 懸臂板下。這種設(shè)置解決了兩個(gè)箱體的抗移樁問(wèn)題，但是也限定了頂進(jìn)施工的順序，頂進(jìn)不能同時(shí)進(jìn)行。需先進(jìn)行2#箱體頂進(jìn)施工，就位后再進(jìn)行1#箱體的頂進(jìn)，頂進(jìn)至2#箱體抗移樁時(shí)先進(jìn)行鑿除，鑿除完成后再繼續(xù)頂進(jìn)，至頂進(jìn)就位。整個(gè)施工需依次進(jìn)行2#橋和1#橋的線路加固、頂進(jìn)施工、鑿除抗移樁，整體頂 進(jìn) 施 工 工 期 長(zhǎng)，對(duì) 鐵 路 運(yùn) 行 影 響 時(shí) 間長(zhǎng)，同時(shí)安 全 壓 力 大。而 且，鑿 除 2# 箱 體 抗 移 樁時(shí)，高出1#橋體頂面的部分難以施工，鑿除過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)較大。

　　2.4.2 采用異型抗移樁系統(tǒng)

　　為了降低2#橋體抗移樁鑿除過(guò)程中的施工風(fēng)險(xiǎn)，縮短對(duì)鐵路運(yùn)行的影響時(shí)間，經(jīng)研究提出了一種能夠雙向使用的異型抗移樁頂進(jìn)系統(tǒng)，變更原來(lái)兩排抗移樁為可雙向抗移的單排抗移樁。將抗移樁 設(shè) 置 在 2# 箱體框構(gòu)橋前懸臂板下方。將常規(guī) 的“L”型 冠 梁，調(diào) 整 為“ㄣ”型 冠 梁。下部“丨”區(qū)域冠 梁 與 抗 移 樁 相 連，為1#箱 體 頂 進(jìn) 提供抗移。中間的“一”位于兩橋體前懸臂板中，并伸出2#箱體框構(gòu)橋前懸臂板。上部“丨”區(qū)域冠梁位于2#箱體前懸臂正前方，為2#箱 體 頂 進(jìn) 提 供 抗移。通過(guò)此設(shè)置，解決了兩座框構(gòu)橋無(wú)法同時(shí)頂進(jìn)施工、施工工期長(zhǎng)、鑿 除 風(fēng) 險(xiǎn) 高 的 難 題，減 少7d頂進(jìn)時(shí)間(鑿除2#橋體抗移樁2d，1#橋體頂進(jìn)時(shí)間5d)。抗移樁冠梁結(jié)構(gòu)如圖5所示。根據(jù)頂進(jìn)距離及時(shí)間分析，下部線路加固體系先開(kāi)始對(duì)冠梁產(chǎn)生作用，上部線路加固體系再對(duì)冠梁進(jìn)行作用，如圖6所示。需檢算抗移樁冠梁厚度是否能在實(shí)際中抵消加固體系產(chǎn)生的水平橫向力。

　　3 工程效果

　　以豐潤(rùn)動(dòng)車(chē)城外環(huán)公路下穿京哈鐵路地道橋工程為例，通過(guò)設(shè)置臨時(shí)通道、減弱四周土體壓力、施作土工試驗(yàn)、設(shè) 置 異 型 抗 移 樁、合 理 組 織 施 工 等 措施，使本工程對(duì)頂施 工圓滿完成、接 縫 處 誤 差 3mm，精度符合要求。此施工有效減少了施工人員、縮短了工期，大幅節(jié)約成本，降低了對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)的影響時(shí)間，值得廣泛推廣使用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]王明勝，劉大剛.頂管隧道工程觸變泥漿性能試驗(yàn)及減阻技術(shù)研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2016，53(06)：182-189.

　　作者：王朝騰