下穿铁路立交桥大架空现浇方案.doc

下穿铁路立交大架空，现浇施工方案
一、工程概况
本工程位于上海至武威国家重点干线公路河南境南阳至内乡段高速公路下穿宁西铁路线处，公路与铁路交点处的公路里程为K64＋911（铁路宁西线里程桩号为K344＋574.5）。公路中心线与宁西铁路夹角为51.55度。
高速公路下穿宁西铁路立交主体采用2孔17米钢筋混凝土框架桥结构，立交外侧新建两座1－2m箱涵，作为公路排水沟。西安侧2m箱涵与铁路中心交点处铁路里程为K344＋543.85，南京侧2米箱涵与铁路铁路中心交点处铁路里程为K344＋604.7。
2－17m框架桥沿高速公路方向全长16.6m，全宽53.42m，净空分别为17m×7.65m，斜交于宁西铁路，夹角为51.55°，采用线路大架空现浇施工。1－4m框架桥沿高速公路方向全长11.7m，全宽5.32m，净空为4m×4m，斜交于宁西铁路夹角为70°，采用顶进施工。2-2m框架桥为排水涵，均采用顶进施工，南京侧1-2m箱桥外轮廓尺寸为41.5m×2.8 m，净空为2m×2m，斜交于宁西铁路，夹角52.58°；西安侧1-2m外轮廓尺寸为43m×2.8 m，净空为2m×2m，斜交于宁西铁路夹角50.4°。所有箱涵主体均采用C35钢筋混凝土。
二、自然概况及工程地质
三、线路架空施工方案
该方案总体设计为：用I100－L=16m工字钢20片，通过接头连接板及螺栓拼装为 5孔16米连续梁作架空纵梁。另用I100－L＝16m工字钢 4片作为一组，共4组16片工字钢作托梁，每片托梁工字钢间距600mm，跨度Lp＝14.5m。用903作横抬梁，间距600mm。在横抬梁与钢轨之间用楔形硬木垫板填塞牢固，保持线路外轨超高。1－4米框架桥采用顶进施工，线路外侧顶进基坑内预制箱身，线路架空完毕后，顶进就位。2－17米框架桥采用现浇施工，2－2米框架桥采用顶进施工，线路架空一次到位，基坑挖土及箱身制作分两次进行，先施工西安侧框架，再施工南京侧框架。线路架空纵梁用Φ60cm×800cm钢筋混凝土挖孔桩4根一组作为一个纵梁支点（钢筋混凝土承台顶铺设2层枕木），共计8个支点。托梁支点采用3×1.5m×16m挖孔桩，共8处。托梁挖孔桩采用人工挖土， C20钢筋混凝土沉箱护壁结构，桩身采用C20混凝土，桩顶预埋钢板，与托梁焊接为整体，控制架空设备的整体横向振幅。框架底板顶及框架顶板顶在挖孔桩的相应位置预埋钢板，用L75×75×10mm角钢与挖孔桩的两侧面焊牢，使框架上、下底顶板连接为整体，以增强挖孔桩的横向刚度。纵横抬梁通过φ22高强U型螺栓连接，保证线路架空纵、横抬梁的整体性。
架空用挖孔桩检算主要从四个方面考虑：挖孔桩桩底地基承载力检算、桩基础的横向抗弯强度检算、挖孔桩桩身混凝土强度检算和挖孔桩稳定性检算。线路架空设备检算冲击荷载采用的行车速度为60km/h。
线路架空共用I100－L＝16m工字钢36片，16处接头。903横抬梁118组，总重384t。架空垫木用硬杂木4.1m3。本次线路加固要求限速45km/h。
（具体架空方案详见后附线路架空施工图）
四、施工方法
⑴提前一个月向铁路局工程管理中心洛阳指挥部提报列车慢行要点计划，并转铁路局运输处，待接到铁路局行车调度台慢行命令并到车站登记确认，由安全员按《技规》规定设好防护后，进行线路加固施工作业。
⑵线路加固采以纵、横抬梁联合受力的加固方法。纵横梁采用φ22高强U型螺栓联结，使之形成一个有机整体，以确保线路架空时的稳定性。
⑶开挖纵梁支点土方、穿设横抬梁前，先挖设探沟对路基边坡电缆、光缆等铁路设施、附属物等进行调查。并与设备管理单位签订《施工安全协议书》，协议中明确双方 的责任和义务。同设备管理单位一起对影响施工的设备要采取措施进行保护，如采用加设槽钢护槽的方法对电缆进行保护等。本工程2－17米框架桥位置线路东侧一根接触网杆需要迁移。设计意图在主体钢筋绑扎施工时，框架桥主体顶板在原接触网杆对应位置顶预埋接触网支柱基础钢筋，拆除线路架空设备后，网杆迁移至该位置。施工前，配合设备管理单位进行网杆的过渡工程施工。
⑷穿设横抬梁前，技术人员应以60cm间距在钢轨侧面用油漆标出每组横抬梁的位置，以保证横抬梁穿设顺直。
⑸每组横抬梁由卷扬机配合人力穿设后，抬梁顶与轨底要用楔形硬杂木板填牢，保证线路外轨超高值。穿设抬梁、挖空道碴要平整顺直，每隔6根枕木挖一根，穿插进行。
⑹纵、横梁设好后，股道与纵梁之间每隔2～3m用8×8cm的木支撑支牢，以增强加固的整体能力，不致使线路产生横移。
⑺线路加固完成后，1－4米、2－2米立交采用顶进施工，2－17米立交采用现浇施工，先挖空灌注西安侧17米框架桥，再施工南京侧17米立交。1－4米立交与2－17米框架桥同时施工。
⑻线路西侧2号托梁支墩和线路东侧5号托梁支墩位置刚好在2米立交顶进前端，顶进施工2－2米立交时，需要在17米框架桥顶板进行过渡。17米框架桥现浇施工完成后，在已经施工完毕的结构边墙上，做临时枕木垛支点。然后拆除影响2米立交顶进的两棵挖孔桩，顶进施工2－2米框架桥。
⑼主体施工完毕后，进行出入口工程的施工，包括：混凝土挡土墙施工和路基浆砌片石过渡段施工。
⑽拆除架空设备，完成慢行要点。
⑾栏杆及附属工程施工、恢复浆砌片石路基边坡。
五、框架桥基坑施工
⑴2－17m现浇工作坑边坡坡度不大于1:1，线路下两侧基坑边坡采用人工喷锚钢筋混凝土护壁的技术加固路基土，防止雨季出现路基塌方。在开挖基坑过程中，每向下开挖2.5米，进行钢筋混凝土护壁喷锚施工一段。
⑵工作坑采用机械挖土，底层20～30cm人工配合清底的开挖方法。开挖过程中，严禁机械碰撞线路和架空设备。
现浇箱涵基底垫层由10cm碎石垫层和砂浆抹面组成。
⑴碎石垫层由装载机运入基坑口，人工摊铺，装载机碾压。
⑵现浇施工基底层水泥砂浆抹面采用人工抹面技术，保证基底层的平整度。
六、框架桥主体混凝土施工
钢筋加工采用在加工场地人工配和机械集中加工，架子车运至箱涵主体施工位置，人工绑扎的方法。砼采用商品砼。
⑴框架砼按底板、边墙、顶板顺序进行灌注，具体工艺为：每60cm分层灌注。
⑵顶模的内骨架支撑采用万能杆件拼组。
⑶外模用TP3015钢模，内模用12mm厚122×244cm的竹胶模板。
⑷墙模加固：以长470cm、间距为35cm的5×10cm方木为立带，2片63mm×6槽钢、间距60cm为平带，网格间距60×80cm的Φ14钢拉杆将模板、方木和槽钢固定在一起的装置进行加固。
⑸顶模加固：以15×15cm的方木为内骨架纵梁，用5×10cm间距35cm 方木为横梁直接承托顶模。
⑹砼养生：砼灌注后12小时内即用草袋覆盖，养生时间不少于7天，洒水以保持砼表面湿润度。
⑺就地灌注混凝土桥涵施工允许偏差：桥涵长度偏差在－50～100mm之间，顶板、底板、边墙厚度偏差在－5～10mm之间。（《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415－2003第178页）
七、挖孔桩施工
线路架空方案中，挖孔桩主要有两种形式：3m×1.5m×16m和Φ60cm×800cm。
⑴Φ60cm×800cm挖孔桩用于2－17m和1－4m框架桥主体线路架空纵梁支点。每处支点设四根桩，每四根摩擦桩通过一个250cm×250cm×60cm的钢筋混凝土承台连接为一个整体，作为架空支点。
⑵Φ60cm挖孔桩采用洛阳铲掏挖，人工灌注钢筋混凝土。挖孔桩开挖期间，设专人进行瞭望防护，在来车间隙进行开挖，严禁施工机具侵限。挖出的土体及时运输至路基边坡底。
⑶3m×1.5m×16m挖孔桩用于2－17m框架桥线路架空托梁支点。该桩外侧包裹一层25cm厚的钢筋混凝土沉箱护壁，护壁分8节，每节2m，节与节之间通过预埋Φ16螺纹钢筋连接，连接钢筋采用双面搭接焊，焊缝长度不小于25cm。
⑷沉箱护壁下沉至对应位置后，进行人工挖土，成孔后灌注C20混凝土。
⑸挖孔桩成孔后，立即进行钢筋笼的就位和混凝土灌注施工。施工期间，防护人员要严守工作岗位，密切注意来车，及时告知施工人员下道，并清理线上遗留施工机具及材料，材料、机具摆放整齐，不得侵入行车限界，保证线路行车及人身安全。
⑹挖孔较深或有渗水时，要采取孔壁支护及水泵抽水、降水等措施，严防坍孔。
⑺对钢筋混凝土护壁的稳定及吊具设备等，要经常检查。孔顶出土机具要有专人管理，并设置高出地面0.3m以上的井圈，孔口设防护栏杆；孔口不得堆集土渣及沉重机具；作业人员的出入要设常备的梯子；夜间作业要悬挂示警红灯；挖孔暂停时，孔口要设置罩盖及标志。
⑻孔内挖土人员的头顶部位要设置护盖。取土吊斗升降时，挖土人员要在护盖下面工作待避。
⑼人工挖孔，要经常检查孔内的气体，并严格遵守下列规定：
①挖孔人员下孔作业前，要先用鼓风机将孔内空气排出更换；
②二氧化碳含量超过0.5%时，要采取通风措施。对含量虽不超过规定，但作业人员有呼吸不适感觉时，亦要采取通风或换班作业等措施；
⑽人工挖孔深度超过10m时，要采用机械强制通风。
⑾挖孔桩使用的提升卷扬机要有双保险的自锁装置，每班下孔前要对钢丝绳、卡头、卷扬机进行检查无误后方可开工。
⑿提升料斗尽量采用橡胶制品，料斗的吊环采用钢丝绳，严禁用铁丝捆绑。每次装料为吊斗容积的2/3，严禁超出。严禁从孔内直接捆绑石块吊出或用吊斗吊大于吊斗容积的土石块。
八、框架桥现浇施工
由于该次框架桥施工中2孔17米框架桥采用线路大架空现浇施工方法，为确保线路行车安全，在线路大架空后，线下开挖时，采取以下几点安全措施：
A、线路架空后，线路下挖土要严格按照上述工作坑开挖和顶进挖土制定的安全措施进行。
B、同侧17米框架桥与2米框架桥挖土同时进行，在2米框架桥挖土外侧，挖土放坡控制在1：0.75。边坡采用人工喷锚混凝土支护技术加固路基土，锚固钢筋采用Φ12螺纹钢筋，外侧钢筋网片采用60mm×6mm钢筋网片。每向下挖2.5m，进行一次喷锚钢筋混凝土施工。
C、框架桥现浇基坑边缘设排水沟及集水井，用污水泵抽排雨水，将雨水抽至基坑顶既有排水沟，以防雨水浸泡路基，避免造成路基坍塌事故。
D、现浇施工中，线下挖空现浇框架桥位置处，要进行钢筋绑扎、模板安装、灌注混凝土和拼装内骨架等施工。设计框架桥顶板与架空抬梁底有约1.5m距离，各种施工材料机具严禁侵入线下限界。现浇施工期间，设专人对线下施工进行防护，时刻保持与线路防护员处于通讯联系状态，来车期间，严禁施工人员及机具进入线下施工，保证材料、机具不超高。
九、顶进方案和现浇方案对比分析
9.1慢行要点时间对比
9.1.1、设计采用架空顶进方案要点慢行时间
⑴、顶进西安侧17m框架 72天
①在道下挖孔桩Φ1.0×14m共6根 0
②在道下挖孔桩Φ2.0×16m共4根 64m/3 22天
③架设D12便梁一孔、D24便梁3孔 15天
④顶进17m框架 30m/2m每天= 15天
⑤板顶挡碴墙及板顶填土夯实 20天
⑵、顶进西安侧2m框架及拆除3.5m盖板涵 45天
①挖孔桩与第一步同步 0
②纵向移架D12 D24便梁2孔 12天
③拆除3.5m盖板涵1座 25天
④2m顶进与第③项同步 0
⑤3.5m盖板涵回填路基，恢复线路 8天
⑶、顶进南京侧17m框架 62天
①挖孔桩与第二步同步 0
②架设3孔D24便梁 15天
③顶进17m框架 30m/2m每天 15天
④板顶挡碴墙及板顶回填夯实，恢复线路 20天
⑤拆除D24便梁3孔 12天
⑷、顶进2m框架 34天
①挖孔桩与第三步同步 0
②架设D24便梁1孔 10天
③顶进2m框架 41.5m/4m每天= 11天
④拆除3×3挖孔桩 3天
⑤拆除D24便梁1孔，恢复线路 10天
⑸、顶进4m框架与第一步同步 0天
以上共计213天
9.1.2、设计采用架空顶进方案要点慢行时间
①挖孔桩Φ60×800 128m/16根 10天
②架设5-16工字梁及4组托梁计36片工钢 7天（包括两个3小时封锁点）
③挖基及就地灌注西安侧17m框架 37天
④挖基及就地灌注南京侧17m框架 40天
⑤西安侧板顶挡墙及回填土与第④步同步 0
⑥西安侧2m框架顶进第④步同步 0
⑦南京侧板顶挡墙及回填土 11天
⑧南京侧2m框架顶进与第⑦步同步 0
⑨过渡段路基浆砌片石（两端同步） 16天
以上共计121天
较设计顶进方案少 92天
9.2安全质量方面对比
9.2.1顶进方案：
⑴、设计采用的顶进施工方案，需要多次转移架空设备，且要点时间相对较长。
⑵、第二阶段中，顶进西安侧2米箱涵时，需要在南京端用枕木垛支承于已就位的西安侧1－17m结构顶。轨顶标高194.18，结构顶标高192.05，枕木垛支点的高度接近2m，该高度枕木支点的安全系数较低。同样在第三、四阶段中，也要设置该枕木支点，影响线路架空的整体安全性。
⑶、由于铁路中心线与公路中心线夹角51.55°，采用顶进方案，不容易控制线路中线，且2－17米两座框架桥之间仅仅有3cm缝隙，在顶进施工中，容易造成较大偏差。
⑷、顶进施工中，框架桥水准控制较困难，尤其出现扎头、抬头等现象，施工中进行调整，将延误整体工程工期。
9.2.2线路大架空现浇方案：
⑴、采用线路大架空方案，2－17米框架桥和2－2m框架桥一次性架空完成，采用5孔16m连续梁结构，架空跨度80m，使得线路架空设备的整体稳定性加强，且不存在施工中移动架空设备的步骤。
⑵、全部线路架空采用硬性架空概念，不需要采用临时枕木垛支点，保证了支点的安全性。
⑶、就架空慢行时间考虑，比设计采用顶进方案节省慢行要点时间，对铁路运输的干扰相对减小。
⑷、采用线路大架空现浇施工方案，根本不存在顶进中线及水准误差的问题，对框架桥建成后的运营极为有利。
⑸、现浇方案中采用4棵Φ60×800cm摩擦桩由钢筋混凝土承台连接作为一个支点桩，比设计采用Φ100挖孔桩更为有利。