董建武
（吉林铁道勘察设计院有限公司，吉林，吉林，132001）
【摘要】以穿越大连周水子火车站咽喉区的框构桥为工程背景，介绍了在不影响既有铁路运营安全的前提下，采用纵横抬梁法加固既有线路，中继间法顶进施工，并结合设置临时支撑及注浆技术，成功解决了架空既有线宽度28m、单侧顶程81.49m、站场轨面高差大及既有涵渗漏水等设计、施工关键技术。
【关键词】铁路框构桥；咽喉区；线路加固；顶进
一、工程概况
本工程穿越大连周水子火车站沈阳侧咽喉区（沈大线K9+762.75m）14股线路及交叉渡线、复式交分等多组道岔，为改造周水子河既有铁路病害涵洞及满足拓宽既有河道规划而设（见图1）。结构主体为2-8.0m钢筋混凝土框构，顶板及边、中墙厚80cm，底板厚90cm,全宽18.4m,全高9.3m（见图2），全长74.09m。在施工过程中，为确保铁路运营安全，对该咽喉区进行了重新布置，拆除、恢复道岔20余组，导致施工过渡十分困难。桥址场地各层岩土分布由上至下为杂填土，粘土，弱风化石灰岩[1]。
图1桥位平面及工作坑布置图（咽喉区重新布置后）
图2框构横断面（单位：cm）
二、技术难点
2.1架空跨度大
工程主体为2-8.0m连续框架，全宽18.4m，结合安全距离，线路架空范围达28m，在不中断站场作业及保证运营安全条件下，采用常规的便梁施工方法不能满足架空要求，如何保证站场运营安全又能够顺利施工成为本工程的关键[2]。
2.2施工过渡困难
本工程穿越站场线路多达14条，另外还有多组道岔，岔区顶进对运营安全影响大，因此在顶进施工前须将既有道岔改移至架设范围以外，引起铁路线路、通信、信号、电力、电气化等设施相应调整，施工过渡极为复杂。
2.3长距离顶进
受地形条件及周边建筑物制约，场地狭窄，仅能由线路一侧顶进，最大顶程达81.49m，顶程之大在东北地区极为少见。一次顶进，预制场地受地形限制无法实现，只能采用分节预制，中继间法顶进施工[3]，如何保证节段间平顺不产生大的错位是本工程的又一技术难点。
2.4正线与调车场线路高差大
沈大正线与调车场线路轨底存在70cm高差，框构桥无法直接顶进就位，为保证框构能够顶进就位，需采取临时支撑措施，给施工带来了较大难度。
2.5与既有涵距离过近，渗漏水危险性大
新建框构边缘距既有涵洞基础安全距离仅为2.0m，既有铁路涵洞为1-4.0m拱涵，拱圈裂纹严重，病害等级为AA级，一侧卸载时，随时都有坍塌、渗漏水的危险，直接影响线路安全，如何保证施工及运营安全，成为又一个技术难题。
三、设计与施工
3.1总体设计方案
框构桥全宽18.4m，线路架空范围约为28m，加之新桥位于周水子站沈阳侧岔区上，常规施工便梁无法满足顶进架设施工及安全要求，经方案比选采取正线、调车线咽喉区重新布置一次形成，个别线路及道岔在桥梁施工结束后铺设或移设布置的设计方案。本方案共需拆除、恢复道岔20余组，对重新布置的10股道采用纵横抬梁法加固；由于框构全长74.09m，无法一次单侧直接顶进，采取分节预制（①节24m，②、③节25m），中继间法顶进施工。
3.2顶进作业
（1）工作坑安排
①受现场地形限制，工作坑设在沈大铁路上行线右侧，基坑两侧均采用直径1.2m,间距1.0m的人工挖孔咬合桩防护既有铁路及民房，既有线侧防护桩（工作坑边）至沈大上行线距离为11.27m，基坑四周设草袋围堰护坡。
②基坑周边设置降水井，基坑底滑板外设排水沟，将基坑内水集中到集水井，由水泵排出，确保地下水位降至坑底以下至少0.5m。
③主体在工作坑中沿线路方向分为三节并列预制，第①节中心线与就位后框构中心线重合，其余两节“并联式”布置，施工时先将第①节顶入，然后将第②节横移，安装第一个中继间，俟第②节也顶进路基后，再横移第③节，安装第二个中继间，再继续顶进，直至全部就位（见图1）。
（2）滑板
工作坑底设厚20cm钢筋混凝土滑板，滑板设置地锚梁以增加滑板的抗滑力，浇筑滑板前基底夯填不少于50cm厚砂夹卵石及15cm碎石垫层，以减少不均匀沉降。为减少顶进摩阻力，滑板要求较高的平整度和光滑度，采用2cm厚M10水泥砂浆找平，设置由润滑剂和隔离层组成的润滑隔离层[4]。为确保框构顶进方向的准确，在框构两侧每隔3.0m左右设置一处槽钢导向墩。
（3）后背
后背分为C25钢筋混凝土挖孔桩（正顶）及M10浆砌片石重力式后背（侧顶）。分配梁采用C20钢筋混凝土并与滑板整体浇筑，以增强整体强度和顶力的均匀分配。
（4）刃角
第一节框构前端设置钢筋混凝土刃角和钢刃角，顶进就位后将钢筋混凝土刃角补齐。钢刃角与预埋在框构端部的螺栓固定，框构顶进就位后，将螺母拧下，钢刃角拆除，切断螺母。
（5）中继间接缝处理
为使前后节互传剪力，防止错牙，每个中继间截面设置36组剪力销及传力钢筋，顶板顶、底及两侧边墙设置钢护套。待每节框构顶进就位前最后一镐时，切断剪力销取出钢轨（见图3）。
式中：P-最大顶力，KN；
N1-桥顶荷载，KN；
μ1-桥顶面与顶上荷载摩擦系数，本桥取0.2；
N2-框构自重，KN；
μ2-桥底面与地基摩擦系数，本桥取0.8；
E-结构侧面土压力，KN；
μ3-侧面摩擦系数，本桥取0.8；
R-钢刃角正面阻力，kPa;
A-钢刃角正面积，m2;
K-安全系数，取1.2。
②经计算，本桥第①节设计顶进顶力为4120T，第②、③节设计顶进顶力为4250T,②、③节设计横移顶力为3125T，①节吃土顶进顶程为81.49m，②节空顶顶程为20.4m,③节空顶顶程为40.8m,各节中继间顶程总计为87.89m。
（7）既有铁路线路加固
①线路加固前，对顶进影响范围内的电化立柱及房屋采用直径1.2m挖孔桩进行防护，确保了施工期间铁路的供电安全。
②对改移、封闭后剩余的10条既有线路采用纵横工字钢抬梁法加固，施工期间列车限速45Km/h，具体内容如下：
③工字钢纵梁架设在线路两侧，采用3片组I55C工字钢拼装，并在两工字钢间安设支撑垫木，纵梁两端支撑在片石混凝土支墩或挖孔桩支墩上。横梁采用I55C工字钢，间距0.5m，确保每根枕木下一根横梁，纵横梁间采用扣件连接。吊轨梁采用3-5-3形式，两端延伸纵梁外，并在吊轨端部设临时梭头（见图4）。
④在工作坑侧应每隔3～5根横梁，安装一组卷扬机及滑轮组，将线路拉紧。
图4线路加固示意图（单位：mm）
3.3其他技术难点处理
3.3.1正线与调车场线路高差大
桥位处沈大正线与调车线、列车停留线间轨底高差相差约0.7m,框构无法一次就位，为解决该问题，在调车场线路与正线线路间设置13根挖孔桩作为两侧横梁临时支点，框构顶进至桩边2.0m后，停止顶进，在框构顶板顶由两侧一次顶入一组（3个）混凝土垫块（60cm×70cm×600cm），垫块就位后，将其下角钢与框构顶预埋钢板焊接牢固，完成支点转换，破除临时挖孔桩继续顶进，并每隔4.0m加设一组垫块，每组垫块间填充道碴，直至框构全部顶进就位。
3.3.2与既有涵距离过近，渗漏水危险性大
既有拱涵为AA级以上病害涵洞，顶进施工前对既有涵靠近新桥侧边墙及新桥大里程边墙外侧路基土体均采用双排直径108mm大管棚注浆加固，管棚钢管间距为0.5m，并在框构顶进时由两侧刃角前方斜向增设直径42mm的小导管并注浆，稳固既有路基土，涵洞顶线路采取纵横抬梁法加固，确保顶进施工顺利进行。
3.4施工注意事项
（1）本桥利用铁路运营天窗点，将预制的框构顶入路基内。启动时，需逐渐加压，并对设备及滑板、后背等进行检查，每镐顶程不大于50cm（中继间顶进时不大于20cm），随挖随顶。
（2）框构顶进时采用吃土顶进，严禁超挖，应严格控制框构桥顶进前“天窗”尺寸，尽量减少侧“天窗”出现。
（3）顶进框构就位后，框身两侧墙外超挖部分夯填砂夹卵石。
（4）工作坑根据施工期间地下水情况进行降水作业，使地下水位保证在基底以下0.5～1.0m。（5）为防止框构顶进入时“扎头”，将滑板顶面预留仰坡。
四、结语
本工程位于大连周水子火车站沈阳侧咽喉区（沈大线K9+762.75m），工期为10个月，目前已竣工运营。本项目的顺利实施，有效的解除了周水河上游（包括大连国际机场及周边小区）长达50余年的雨季泄洪不畅、严重影响居民出行及安全等大问题。本项目由于采用了较为合理设计方案，较好的解决了长大框构穿越复杂铁路车站咽喉区的施工难题，其指导施工的一些关键技术为今后类似工程提供了可以借鉴的经验。
参考文献：
[1]吉林铁道勘察设计院有限公司.周水河上游（机场段）改造工程穿越铁路部分施工图[Z].吉林：吉林铁道勘察设计院有限公司，2010.
[2]肖伟.在铁路复杂咽喉区顶进大孔径框架桥设计施工关键技术[J].铁道标准设计，2005（8）：62-64.
[3]王立辉.既有站场下穿框构桥设计[J].铁道标准设计，2007（9）：37-39.
[4]李天泽，等.桥涵顶进设计与施工[M].北京：中国铁道出版社，1983.
[5]中华人民共和国铁道部.TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S]北京：中国铁道出版社，2005.
[6]中华人民共和国铁道部.TB10002.3-2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S]北京：中国铁道出版社，2010.
作者简介：
董建武（1980-），男，工程师，2006年毕业于兰州交通大学土木工程专业，工学学士。