既有線高路堤下箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)

龔宏華,胡 洲,萬 波,林運(yùn)唐

(南昌鐵路天河建設(shè)股份有限公司,南昌 330002)

在既有線高路堤下進(jìn)行箱涵頂進(jìn),由于路堤常以填筑土為主,尤其是以砂性土為主時(shí),頂進(jìn)過程中極易引起大面積坍方。為了解決這個(gè)難題,本文采用“卸載預(yù)壓”+鋼筋混凝土刃角帶土頂進(jìn)的施工方法,確保箱涵安全順利頂進(jìn)到位。

1 工程概況

南昌市洪都大橋?yàn)I江路 BB匝道下穿京九鐵路框架橋工程,其車行道設(shè)計(jì)線于京九下行線K1 438+982處下穿鐵路,并與京九下行線斜交,角度為 82°22′12″?？蚣軜蚪Y(jié)構(gòu)尺寸:主框 1-13×7.9 m,副框 1-7.5×7.9m,兩框架橋并排布置,邊墻設(shè)置 5 cm沉降縫(圖1)。兩框架正長均 27.03橫延米,此框架均分為 2節(jié),其中一節(jié)長為 14m,另一節(jié)長為 13m。

路堤高度 7m,路基主要填料為砂性土,土質(zhì)松散,穩(wěn)定性差,必須采取措施,保證箱涵頂進(jìn)期間路基的穩(wěn)定。

圖1 框架橋結(jié)構(gòu)(單位:m)

2 施工難點(diǎn)

京九線是國家干線鐵路,行車密度大,為保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩珪惩?施工期間必須對鐵路進(jìn)行安全可靠的架空。頂進(jìn)箱涵時(shí),由于線路軌底至涵底高 11m,采用 D24施工便梁加固線路,副框外邊到便梁支點(diǎn)只有 7m的距離,無法滿足 1∶1的放坡,并且砂性土容易溜坍,對便梁支點(diǎn)產(chǎn)生很大的安全隱患。因此,在箱涵頂進(jìn)過程中,確保便梁支點(diǎn)的穩(wěn)定是本工程的主要難點(diǎn)。

3 施工方案

3.1 線路架空方案

線路架空采用 D24施工便梁架空線路,頂進(jìn)施工期間行車限速 45 km/h,便梁支點(diǎn)采用人工挖孔樁和枕木垛相結(jié)合。

副框線路架空時(shí)便梁支點(diǎn)設(shè)置如下。

(1)在線路外側(cè)的支點(diǎn)采用人工挖孔樁,樁長 7 m,樁徑 1.8m(圖2);

圖2 副框線路外側(cè)便梁支點(diǎn)設(shè)置(單位:m)

(2)線路之間的支點(diǎn)采用 3層枕木垛 +雙層扣軌。由于線間距只有4.05m,人工挖孔樁施工很困難,并且鐵路慢行時(shí)間很緊。經(jīng)過研究討論后采用 3層枕木垛 +雙層扣軌,扣軌兩頭搭在外側(cè)的樁基上面(圖3、圖4)。

圖3 副框線路之間便梁支點(diǎn)設(shè)置(單位:m)

中間支點(diǎn)開挖時(shí),先要對線路進(jìn)行簡易加固:縱向扣軌采用 43 kg/m鋼軌雙層 4+5扣,橫向采用 43 kg/m鋼軌單層 1+2扣。線路加固完成后,再挖去軌底下的道砟及填土,挖至支點(diǎn)底高程后,為加固地基,打入3排長 1.5m、φ48 mm鋼管樁,再鋪設(shè) 3層枕木垛,最后橫穿雙層扣軌。橫穿扣軌采用長 12.5m的50 kg/m鋼軌,用卷揚(yáng)機(jī)一根根拖拽過去,再扣成雙層扣軌。

圖4 副框線路架空平面設(shè)置(單位:m)

主框頂進(jìn)時(shí),便梁支點(diǎn)一端搭在副框邊墻上面,另一端的線路外側(cè)支點(diǎn)搭在樁基上面(圖5),線路之間的支點(diǎn)依然采用 3層枕木垛 +雙層扣軌。

圖5 主框線路外側(cè)便梁支點(diǎn)設(shè)置(單位:m)

3.2 箱涵頂進(jìn)方案

頂進(jìn)挖土利用列車運(yùn)行間隙時(shí)間,隨頂隨挖,每個(gè)循環(huán)進(jìn)尺 0.3～0.5m,列車通過時(shí)框架內(nèi)作業(yè)人員應(yīng)撤離路基面 1m以外,嚴(yán)禁繼續(xù)掏土。做到“頂進(jìn)不行車,行車不頂進(jìn)”。

箱涵頂進(jìn)過程中,關(guān)鍵是在箱涵靠近中間支點(diǎn)時(shí),危險(xiǎn)最大,容易導(dǎo)致中間支點(diǎn)土體坍塌。為了解決這個(gè)問題,本工程采用“卸載預(yù)壓”+鋼筋混凝土刃角帶土頂進(jìn)的施工方法進(jìn)行箱涵頂進(jìn)。

“卸載預(yù)壓”是指在箱涵還未頂進(jìn)到線路底下時(shí),先人工在線路底下挖通架空部分的道砟及路基,在軌底下去 3m,跨度為距離便梁支點(diǎn) 3m處開始按 1∶1向下放坡,這樣人為地先把架空部分線路底下的道砟及填土掏空,使得線路預(yù)先架空,讓施工便梁先受力,使便梁支點(diǎn)沉降穩(wěn)定。待箱涵頂進(jìn)穿過線路時(shí)便梁支點(diǎn)沉降已經(jīng)穩(wěn)定,對線路有利。如圖6所示。

圖6 “減載預(yù)壓”法立面示意

鋼筋混凝土刃角帶土頂進(jìn)是指讓刃角插入土體40～50 cm(圖7),然后再組織挖土,這樣可以減小路基坍方的危險(xiǎn)。箱涵前面的土采用挖機(jī)挖成圓弧形,并且盡量讓坡度放緩,以免前面土體發(fā)生大面積坍方,嚴(yán)禁超挖,開挖的長度控制在 1～2m,以免開挖縱向長度太長,引起大面積坍方。

圖7 鋼筋混凝土刃角帶土頂進(jìn)示意

在箱涵頂進(jìn)穿過線路時(shí),讓刃角插入砂性土中,這樣不僅可以起到擋土的作用,而且還可以提供向上的反力,使箱涵有向上抬的分力,可以克服箱涵扎頭的趨勢。

鋼筋混凝土刃角的制作在箱涵預(yù)制完成后就可以進(jìn)行,但預(yù)制箱涵時(shí)要先預(yù)埋好刃角的鋼筋,在制作鋼筋混凝土刃角時(shí)把刃角鋼筋與預(yù)埋鋼筋連接起來。鋼筋混凝土刃角結(jié)構(gòu)尺寸:頂部長 3.5m,底部長 0.8m,根部厚 0.5m,端部厚 0.3m,高7.8m。鋼筋混凝土刃角屬于臨時(shí)結(jié)構(gòu),箱涵頂進(jìn)到位后,需要鑿除。為了便于鑿除,使刃角的混凝土強(qiáng)度等級比箱涵的低一個(gè)等級,這樣鑿除刃角時(shí)不至于破壞箱涵邊墻。

由于地基承載力較低,剛開始頂進(jìn)時(shí)箱涵一直在扎頭,后來在箱涵前端安裝鋼船頭板及壓入小方樁,使得箱涵扎頭的趨勢逐漸減緩。鋼船頭板設(shè)置在底板前端兩邊墻間,副框船頭板長 6.4m,主框船頭板長 11.8 m。由角鋼支架、肋板、底板組成,角鋼支架間距為 0.5 m,與底板混凝土以 M24錨固螺栓連接為一體,角鋼支架與肋板、肋板與底板焊接在一起,然后把船頭板的底板插入箱涵底板里面。頂進(jìn)過程中鋼船頭板下的土體被壓實(shí)。鋼板以上的土體將脅間三角楔體填充構(gòu)成一個(gè)向上的坡面,形似犁鏵,可將鋼板上的土體犁向箱涵底板上,免去了挖土中的清槽作業(yè)[5]。壓樁用挖機(jī)把小方樁壓入土中,增加地基承載力。

4 頂進(jìn)箱涵方向與高低的控制

箱涵頂進(jìn)方向主要通過液壓頂頂力來控制,當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏左時(shí),隨之減少左側(cè)頂力,再配合左側(cè)刃角欠挖土,右側(cè)刃角超挖土來控制方向。通過帶土頂進(jìn)或超挖土體來調(diào)整高低。頂進(jìn)應(yīng)貫徹“少挖、慢頂、勤測、勤糾”的原則,每一頂程土方開挖完畢后,及時(shí)對軸線高程進(jìn)行觀測,發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)采取措施糾正,在頂進(jìn)中如發(fā)現(xiàn)左右偏差較大時(shí),可增減一側(cè)頂力調(diào)整或用挖土調(diào)整,然后繼續(xù)頂進(jìn)。

頂進(jìn)結(jié)束后前面方向偏差 15 cm,高低偏差+10 cm,在誤差允許范圍之內(nèi)。

5 結(jié)論

(1)通過采用“卸載預(yù)壓”法預(yù)先讓便梁受力,使便梁支點(diǎn)沉降穩(wěn)定,對于確保線路的安全起到很好的效果;

(2)便梁支點(diǎn)設(shè)置在線路外側(cè)采用樁基,在線路中間采用雙層扣軌 +枕木垛,均可以滿足線路穩(wěn)定性要求。但是如果條件允許,采用樁基做便梁支點(diǎn)將更為安全;

(3)對于在砂性土中進(jìn)行箱涵頂進(jìn)取得一定的經(jīng)驗(yàn),采用鋼筋混凝土刃角帶土頂進(jìn),由于刃角較為容易插入砂性土,起到擋土的作用,確保了支點(diǎn)的穩(wěn)定。

(4)通過在箱涵端頭安裝鋼船頭板,可以起到一定抑制扎頭的作用。

[1]馮生華,張孚珩.城市地道頂入法施工[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1982.

[2]劉 輝.在重載鐵路下頂進(jìn)框構(gòu)涵的施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(7):11-12.

[3]鮑二良.既有線高路堤段下穿箱橋設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004(3):19-20.

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[5]尚振坤,等.在松軟地基上頂進(jìn)箱涵防止扎頭的嘗試[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),1993(11):23-25.