沙土富水地质下穿既有线框架桥顶进施工技术

【摘要】结合榆树湾煤矿铁路专用线下穿包西铁路线1-10m钢筋混凝土框架桥架空、顶进施工，介绍沙土地质、富水条件下对既有铁路进行架空、安全防护以及顶进等施工措施。

【关键词】既有线架空;路基防护处理;顶进施工

一、工程概述

榆树湾煤矿铁路专用线工程，位于榆林市榆阳区金鸡滩镇曹家滩村，在包西铁路里程K264+759.25 以 1孔10m钢筋混凝土框架桥下穿既有包西线正线2股道通过，框架桥与既有包西线斜交，斜交角54°框架桥净高6.9m，净宽10m，主体架构采用C35钢筋混凝土，抗渗等级不小于P8，帽石为C30混凝土。框架桥与新建路基U型槽顺接，U型槽结构净宽9m，新建框架桥出入口处，U型槽做成5m过渡段与框架桥顺接。新建框架桥内两侧设置水沟与U型槽内水沟顺接。1孔10m采用顶进法施工，结构长度25.96m。

二、工程难点

1、既有铁路架空支点桩挖孔。

2、既有线路基下沉加固处理及桥体顶进。

三、对策

根据此框架桥施工区域地质情况为砂性土质，地质结构不稳定，地下水丰富，基底土层遇水软化，容易造成顶进开挖过程中的边坡坍塌地质病害，现场地质较差情况。

1、为确保既有铁路安全的前提下，满足既有包西铁路线的正常运营，按计划工期完成1-10m框架桥顶进工程。经过多次现场实际情况的勘察，考虑各方面不利因素的影响，防止不安全事件的发生，防止挖孔坍塌及涌水，防止顶进前后边坡坍塌，防止顶进后低头严重，保证框架桥顶进施工质量，对框架桥处既有铁路路基进行加密注浆加固方案，并严格按照此方案进行实施。

2、铁路线路两侧各布置10眼降水井进行降水。

3、加强对既有线路的变形观测和养护。

四、施工准备

1、探测铁路旁的地下光、电缆等设备，在有关部门的指导下提前指明并保护。

2、框架桥在线路西侧（入口）预制桥身，因基坑开挖较深，距离线路较近，施工前严格按照铁路局建设工程临近营业线施工物理隔离管理办法进行施工现场物理隔离。本工程在施工时，与既有铁路并行长度为30米，施工周期长、施工范围相对固定、无大型机械作业 。故沿线路两侧距线路中心3.0米采用直径50mm的钢管作为支柱，埋深0.8米，露出地面2米，间距为3.5米，在框架桥位置间距为8米，设置总长度为30米。钢管之间采用竹排架封闭，并且安排专职防护人员对隔离范围进行看守。

3、既有路基加固：顶进施工前对既有铁路两侧路基20m范围内进行钻孔注浆加固，铁路线路路肩采用垂直钻孔注浆，既有线轨道下面采用由路肩钻斜孔、两侧对打交叉注浆，注浆深度11米。并对既有线路两侧路基采用8根直径为1m的防护桩（桩长6m）进行防护，保证既有线路路基稳定及运营安全。

五、架空方案

根据现场条件，本次架空铁路施工为双线架空，采用D型（低高度）施工便梁，便梁按16-24-16排列。中间主架空采用24米低高度便梁，两端付架空采用16米型低高度便梁。

纵梁：D16型，跨度为16m（8片）;D24型，跨度为24m（4片）由铁路轨道车配合施工。

横梁：长3.96m，宽0.2m，高0.212m。

便梁支点桩：路基及地质为沙土。故采用在架空两端铁路两侧及铁路线间设8根圆形挖孔桩支点，在24米与26米梁对接处铁路两侧及铁路线间设8根矩形挖孔桩支点，圆形支点桩径为1.0m，深度为6m，方形支点桩为2*1.0m矩形挖孔桩，深度为16m，内配钢筋笼，挖孔时采用壁厚20cm C25钢筋混凝土预制护壁支护。

架空步骤及注意事项

1）架空纵梁支墩挖孔桩施工时由于挖孔桩在线路两侧，设好防护采用对角开挖，预制钢筋混凝土护壁支护，挖好后，及时下设钢筋笼并浇筑混凝土，并恢复好道床。

2）预穿钢枕作业必须在慢行点内设好线路防护后进行施工作业。架空线路作业必须在封闭线路后进行施工。

3）铁路封闭点内以框架桥中心向两侧将横梁按序逐根穿入线路轨枕空内，并及时对道床进行捣实。

4）因线路架空纵梁采用低位，纵梁就位前均必须对线路两侧的道碴进行防护措施，避免道碴坍塌。

临时支墩施工

便梁支点桩采用C25混凝土，两侧支点桩径为1.0m，深度为6m，中间支点桩为2×1m方桩，深度为16m，纵向中心间距为24.5m。

支点桩挖孔采用人工开挖，支点桩挖孔采用对角开挖，完成开挖孔后，随即进行支点桩混凝土浇注，在浇注混凝土过程中注意在支墩点桩顶面预埋横梁防滑设施（采用20mm的螺纹钢，间距100mm）。预制混凝土护壁支撑。为保证桩孔开挖的施工安全应逐段放置预制混凝土护壁，每节开挖要在预制护壁放置完后进行，而且不宜过深，以免孔口塌方。为了方便施工每节护壁长度宜为0.5m 。

便梁支点桩施工工艺流程：先加固线路，再进行挖孔桩施工。

挖孔桩施工：

（1） 施工准备：井外降水工程开始，挖孔桩施工前要精确测定桩位，平整场地，做好防护设施。根据施工现场情况，采用人工挖孔。

（2） 桩身开挖：采取边挖边护的方法，每节开挖深度根据护壁长度情况确定。根据孔桩内实际情况安排污水泵井内排水。井内采用人工装土，使用手摇轱辘做提升设备，孔口设专人指挥，将吊桶直接提升到孔口，卸入车中运出。预制混凝土护壁支撑。为保证桩孔开挖的施工安全应逐段放置预制混凝土护壁，每节开挖要在预制护壁放置完后进行，而且不宜过深，以免孔口塌方。施工时孔口四周必须设防护栅栏，各种材料及施工器材距井口有一定距离。挖孔人员必须配戴安全帽、安全绳，必要时搭设掩体。提升设备要经常检查，挖孔工作暂停，孔口必须罩盖。为解决施工人员上下井，井深2m以内设扶梯，井深2m以下设带安全卡的吊笼。作业时电器部位一定要有接地装置，防止漏电。井下照明必须使用安全电压。

六、框架桥顶进施工

1、顶力计算

根据框架桥自重为3500t，则框架桥顶力计算：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3]

P=1.2[260×0.3+（260+3500）×0.8+2×1000.6×0.8]

P=1.2[78+3008+1600.9]

P=5624.3t

式中：P-最大顶力（t）

K-系数，取K=1.2

N1-框架桥顶上荷载（t）。（采用架空顶进时，该值为0）

f1-框架桥顶部表面与顶部荷重之间的摩阻系数，取f1=0.3。

N2-自重（t）。N2=QL+10（t），式中Q为单位长度框架桥身自重（t/m），L为顶进框架桥长（m），10（t）为机具、人群、刃角以及未能及时运走的土重等施工荷重。

f2-底板与基底土摩阻系数，取f2=0.8。

E-两侧土压力（t）。桥顶土压e1=ξγH1，桥底土压e2=ξγH2 ，式中 ξ=0.3，γ=1.9t/m3，H1为轨底至桥顶高度，取H1=1.19，H2为轨底至桥底高度，H2=H1+桥全高=1.19+？桥全高。

E=（e1+e2）HL/2

f3-侧面摩阻系数，取f3=0.8。H=10.5（桥高）。

2、顶进设备选配

根据顶力计算，配备320T油压顶镐18台，备用4台，顶进时用增减顶镐调整顶进方向;顶柱长度要相应配套;顶镐的安放保持与桥体轴线顺直一致，顶进过程中随顶程更换不同的顶柱，够最长顶柱时加一道横梁，与纵向顶柱垂直。

七、结语

综上施工情况，下穿既有铁路施工重点是既有铁路的运输安全，围绕安全采用隔离、降水、路基加固等措施来确保施工。要求在操作过程中要统一指挥协调一致，该施工采取的措施对富水沙土路基工程施工有指导作用。