下穿铁路立交桥工程设计与施工顺序

郭勇刚，李海军，尹贻新

(1.成都中铁隆工程集团有限公司，四川成都610041 2.中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院，山东济南250022)

1 工程概况

某铁路立交桥位于京沪线上，桥上线路为京沪上、下行和辛泰铁路共三股道，既有桥为三座并列设置的一孔Lp=16 m低高度先张法预应力混凝土铁路梁，T型桥台，桥全长28.05 m，桥下净高4.5 m，桥下道路宽度14.0 m。拓宽后的道路红线宽度为60.0 m，为城市主干道，其中道路宽度为33.0 m，中间为两上两下的机动车道，两侧为非机动车道、人行道及绿化带。经多方案研究比选，决定将既有桥原位拆除改建为(10+12+12+10)m钢筋砼框架桥。框架桥设计结构净高为6.4 m，桥下道路通行净高不小于4.6 m。为了不中断铁路运营同时保证桥下交通畅通，减少投资，框架桥采用4孔8个箱体分批预制分步顶进施工方案，同时边顶进边拆除旧桥。新建桥梁与既有桥的平、立面关系见图1和图2。

顶进新桥中心线与规划拓宽道路中心线一致，规划道路中心线与京沪上行线交角89.2°，与京沪下行线交角90°，与辛泰线交角89.8°。箱身采用C35抗渗混凝土，抗渗等级≥P8;箱体顶部设TQF－1型防水层、C40纤维混凝土保护层。

桥上线路情况:桥上3股道，均为小半径的圆曲线，京沪上、下行线路为无缝线路，辛泰线为有缝的普通线路。线路坡度:下行i=2.9‰，上行i=2.5‰，辛泰线i=4.3‰。桥上设双侧栏杆、挡碴块、护轮轨。

图2 新桥与旧桥装门面关系图(单位:cm)

桥址区宏观地貌单元为山前冲洪积平原，地形较平坦，铁路以路堤形式通过，路堤高5.6～6.0 m，周围房屋密集。经勘探揭示，场地表层为人工填土(包括杂填土和素填土)其下依次为砂砾、粉质黏土、细角砾土、粗砂、粉质黏土、中砂、细砂、粗角砾土、中砂、黏土、粉质黏土、石灰岩等，该桥基底置于细角砾土上，地基允许承载力[σ]=200 kPa，箱身设计基底应力σ=130 kPa。地下水水位深度约1.2～1.5 m，主要受大气降水补给及附近排水暗渠渗漏的影响，水位随季节变化而变化。抗震设防烈度为6度，土壤最大冻结深度0.5 m。

2 内力分析及结构计算

设计荷载包括:①铁路活载:“中－活载”，列车冲击力、边孔边墙外侧活载土压力;②城市活载:城－A级;③恒载:结构自重、线路设备重、静止土压力;④其他:混凝土收缩、徐变应力、温度效应及基础变位等的影响、桥上电气化支柱产生的竖向力和弯矩。

由《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3—2005)查得，HRB335钢筋母材及纵向加工(打磨)的闪光对焊接头在主力或主力加附加力作用下，容许应力[σs]分别为180 MPa或230 MPa，C35混凝土无箍筋及斜筋的容许主拉应力[σtp－2]=0.83 MPa。沿桥正向取单位长度的梁段，按平面框架结构建立模型，恒载、汽车和人行活载引起的土压力简化为分布荷载，列车活载按影响线加载作用在结构上。不同荷载组合对于顶板、底板、边板的影响不同，取其最不利情况进行分析，根据跨中、支承边的内力大小、主弯矩方向及板的几何特性来确定配筋方案。计算中考虑了侧墙根部剪应力及底板由于顶进的影响，边孔和中孔框架混凝土无箍筋及斜筋的最大主拉应力均出现在底板与边墙相交的角点处，其值 σtp－2分别为 0.611 MPa和 0.697 MPa，截面强度满足要求，变形也在容许范围之内。

3 施工顺序

3.1 施工准备

(1)将既有桥上的混凝土枕全部抽换成木枕，并按照要求安装曲线轨道加强设备。

(2)施工需要的便梁全部到位，所有影响施工的接触网立柱、通信、信号电缆全部迁移完毕。

3.2 施工边孔

(1)既有桥桥台前面搭建4.5 m×3.0 m八三支墩将既有梁托起，对桥台进行卸载防护;

(2)在每股线路两侧、远离桥台端D24 m便梁支座端头处设桩经为200 cm挖孔桩作为D24 m便梁支点，要求挖孔桩桩底标高低于框架底板底标高2.0 m，同时在桥台端相对于D24 m便梁支点处对既有桥台进行横向帮宽(注意帮宽部分砼埋设牵钉与既有桥台联成整体);

(3)拆除桥上栏杆，凿除桥台挡碴墙影响便梁施工部分，以便架设D24 m便梁。

(4)架设D24 m便梁加固铁路线路(详见图3);

(5)分次将两个边孔4个箱体顶进(北边孔先对顶，南边孔再对顶)，边顶进边拆除桥台影响部分，将箱体顶进就位;

(6)边孔顶进就位后，结合挡土板支撑开挖施工出入口八字翼墙和东西两侧箱体间挡土墙。

图3 拆除旧桥施工便梁加固线

3.3 开通边孔交通

清理边孔施工场地，埋设边孔设计穿越的各种管沟和管线，夯填土方，临时硬化边孔路面，开通边孔交通。

3.4 施工北中孔

(1)开通边孔交通，封闭既有桥下交通;

(2)拆除和迁移桥下干扰施工的建筑物和各种管线，预制中孔箱体。D24 m便梁支点一侧放在对应北边孔框架箱体上，另一侧设在上海方向桥台帮宽的混凝土支点上。同时在桥下靠近北京方向的桥台12.0 m处，搭设4.5 m×7.5 m八三式支墩作为便梁临时辅助支点(顶进中孔时使用)，在既有北京方向桥台上设置混凝土辅助支点(拆除旧梁时使用)，使D24 m便梁跨度保证在18.0 m以内(见图4);

(3)凿除桥梁挡碴墙影响便梁施工部分，在既有线路曲线外侧利用八三杆件塔架安设滑轨和移梁小车，纵移D24 m便梁。

(4)架设一孔D24 m便梁，点内将既有桥台台帽上支座割除，将既有旧梁下落后横移出线路，人工将既有混凝土梁拆除并运走;

(5)顶进北侧中孔，边顶进边拆除一个相应桥台影响施工部分，将一孔顶进就位。

3.5 施工南中孔

(1)在既有线路下，位于既有上海方桥台与顶进的北中孔间搭设8.0 m×6.0 m八三杆件支墩对线路进行卸载。要点拆除一孔D24 m施工便梁，同时在点内对线路进行起道、拨道作业，使线路技术状态满足规范要求;

(2)将顶进就位的北中孔及南边孔框架作为便梁支点，架设一孔D24 m便梁，利用便梁对线路卸载，拆除原加固线路的8.0 m×6.0 m八三杆件;

(3)顶进南中孔，边顶进边拆除另一个桥台，将中孔顶进就位;

图4 北中孔箱体顶进便梁线路加固示意

(4)对线路进行起道、拨道作业，使线路技术状态满足规范要求，恢复桥上线路设备，铁路交通恢复正常;

(5)按要求完成剩余工作，恢复桥下公路交通。

4 施工及养护注意事项:

(1)施工时应进一步核实桥梁位置和方向。

(2)施工时、加固线路需加强施工防护和观测，以确保行车安全。

(3)在顶进过程中进行严密观测，每顶一镐观测一次，应使箱体平行移动，不准强行纠偏，不准强行上抬或下调。

(4)基坑回填须分层夯实达最佳密实度的95%以上。

(5)框架之钢筋严禁在顶、底板的跨中出现接头。施工时要严格控制箱身混凝土的浇注质量，特别是应加强混凝土的振捣养护、温度控制和检查。

(6)为防止桥头路基塌陷，在桥后顶进超挖和施工扰动范围内夯填三七灰土并在桥后设M10浆砌片石过渡段长4.0 m，宽4.0 m，高1.5 m。

(7)施工时严禁雨水及施工用水浸泡基坑。

(8)桥上京沪线为无缝线路，施工时应力放散，应与工务配合工作，同时与电务、行车等各有关部门密切配合，以确保行车安全。

(9)框架顶进前，首先将地下水位降至底板底以下1.0 m以上，方可进行顶进作业。

(10)桥两侧设限高架及限高标志。

5 结束语

在运输繁忙的既有线上设计施工作业，应详细勘察现场，研究桥式方案，精心组织，科学合理的确定施工工序，充分做好施工防护工作以减少对既有线运输的干扰。施工前要全面了解既有线路设备的情况，根据现场实际，制定相应措施，理解设计文件，开好施工预备会，优化施工方案，将施工中的不利因素考虑多一些，这样才能在施工中掌握主动权。

本立交桥顶进施工，涉及多家工程、运营单位，必须做好协调工作。必须由铁路局业务部门作为牵头单位，统一指挥，协调各单位之间的关系。

[1]TB 10002.1－2005铁路桥涵设计基本规范[S]

[2]TB 10002.3－2005铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S]

[3]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程[M].北京:中国铁道出版社，2006