多股道大高差既有铁路的下穿框架桥设计方案

吴永峰

（西安铁路局，陕西西安710054）

多股道大高差既有铁路的下穿框架桥设计方案

吴永峰

（西安铁路局，陕西西安710054）

随着城市的发展，越来越多的公路与铁路交叉。根据国道G327韩城过境公路工程的特点与难点，介绍多股道大高差顶进框架桥和挡墙的设计方案，并阐述分离式框架桥施工工序。顶进框架桥设计采用单体框架桥和联体式框架桥相结合的方法，施工采用现浇结合预制顶进、两侧向中间对顶的方法。高挡墙采用桩板墙的形式，为适当减小桩的长度，框架桥必须先顶进西侧框架桥。多股道大高差既有线顶进框架桥的实践，可为类似工程提供借鉴。

多股道；大高差；顶进；框架桥；线路加固；下穿铁路

0 引言

国道G327公路（简称G327）是《国家公路网规划（2013—2030年）》中新增的东西横线，在陕西省境内途经韩城市、黄龙县、黄陵县。项目起点位于韩城市龙门镇接国道G108，沿韩城市西部山底增设一段G327韩城过境线，同时兼作韩城市西环线，长约26.4km。本工程为公路下穿铁路立交桥工程，是韩城市“十二五”公路建设规划中7项重大项目之一。项目的实施可完善韩城市公路路网结构、提高路网均衡发展，对解决韩城西部交通发展需求、进一步加快城乡交通一体化进程具有积极的推动作用，同时对发展沿线经济、分流交通及生态环境保护有着十分重要的意义。

1 总体设计与铁路现状

新建桥中心线位于韩城站西侧、侯西下行线K106+189.669处。公路下穿铁路，共与7股道铁路交叉，从北向南依次为：象山矿专用线（2股道）、西牵线、侯西上行线、侯西下行线、货牵线及机待线。

公路下穿侯西铁路位于曲线半径为500m的平曲线上，铁路线间距沿公路中心线自北向南分别为6.2m、25.1m、8.4m、7.0m、22.5m、7.9m，公路与各股铁路交角分别为75.1°、74.3°、64.5°、63.7°、61.4°、56.0°、55.5°。公路下穿铁路情况见图1。

图1 公路下穿铁路平面示意图

公路纵断面下穿铁路位于3.5%的单向坡上，公路下穿铁路范围段长111.3m（含挡墙），设计路面高差最大达2.97m。各股道线路轨面高差相差较大，象山矿两股道轨底高程分别为460.50m、460.48m，西牵线与侯西上下行线轨底高程分别为459.63m、457.09m、456.34m，货牵线与机待线的轨底高程分别为457.68m、457.53m，股道高差最大达4.16m，特别是西牵线与侯西上下行线之间，垂直线间距分别为7.5m、6.2m，高差达3.29m（见图2）。

图2 纵断地面线图

G327公路为一级公路，标准横断面宽25.5m，横断面布置为：0.75m土路肩+3m硬路肩+2×3.75m行车道+0.5m路缘带+2m中央分隔带+0.5m路缘带+2×3.75m行车道+3m硬路肩+0.75m土路肩。

2 工程特点和难点

（1）下穿铁路段总长度较长，顶进距离长，顶进时分段顶进、两侧对顶。

（2）股道之间的距离大，象山矿专用线中心线与西牵线中心线之间相距25.1m，侯西下行线中心线与货牵线中心线距离22.5m，使得顶进框架桥设计只能分3部分：下穿象山矿专用线两股道作为一部分；下穿西牵线与侯西上下行线作为一部分；下穿货牵线与机待线作为一部分。

（3）下穿铁路段位于圆曲线上，公路横断面宽25.5m，线路与股道的交角均不一样，下穿货牵线与机待线采用2孔联体式框架桥，而下穿象山矿专用线2股道和下穿西牵线、侯西上下行线均只能采用2孔分离式框架桥。

（4）股道高差大，使得最高的框架桥高达12.80m，尤其是相邻的西牵线与侯西上下行线之间高差达到3.29m，使得西牵线顶板顶覆土厚度达到3.76m（轨底至顶板顶）。

（5）框架桥两端设挡墙，挡墙高12.8m，挡墙采用桩板式防护结构，同时挡墙外侧需要削土刷方处理，刷方高度3.1m。

（6）下穿象山矿专用线和下穿西牵线、侯西上下行线均为2孔分离式框架桥，同时处在曲线上，施工只能先顶进西侧框架桥（曲线内侧），待西侧框架桥达到强度后顶进东侧框架桥（曲线外侧），施工周期长，对铁路运营干扰大。

（7）设计桥位处有1孔2.5m既有箱涵（3趟供水管防护涵）下穿铁路、设计桥位影响范围内有一处10kV电力线下穿铁路，施工前需进行迁改。因此，设计需增设一趟1孔2.4m圆形防护涵，结合框架桥统筹设计，尤其是线路加固系统。同时，供水管不能中断供水，施工只能优先完成圆形防护涵，才能拆除既有箱涵，拆除既有箱涵需要采用绳锯切割法。

（8）由于机待线终点车挡位于框架桥范围内无法加固，但施工期间不能中断行车，必须先延长机待线，保证线路加固长度[1-4]。

3 框架桥设计

由于本工程下穿铁路股道较多（7股），为保证铁路安全满足公路线路要求，本工程框架桥结构分为3部分，采用现浇与顶进相结合的施工方法。下穿货牵线及机待线采用2孔14.5m联体框架桥结构（C段），下穿西牵线与侯西上下行线采用（14.0+14.0）m单体框架桥结构（B段），下穿象山矿专用线两股道采用（14.0+14.0）m单体框架桥结构（A段）。框架桥设计情况见表1。

为减小顶进距离，B段框架桥工作坑位于象山矿专用线下方，B段框架桥在便梁加固后开挖象山矿专用线铁路路基，在其线下位置形成工作坑预制完成，两部分分别施工，自北向南先后顶进就位；C段框架桥工作坑位于货牵线南侧，顶进方向自南向北；A段框架桥位于象山矿下方，可以利用B段顶进工作坑，B段顶进后线下采用现浇方法施工。

西牵线下的B段框架桥板顶覆土厚度达3.76m，设计采用0.5m道砟+3.26mCL7.5级轻集料混凝土，有效减轻板顶荷载。

表1 框架桥设计情况

4 挡墙设计

主体结构与挡墙平面布置见图3，立面布置见图4。框架桥两端出入口、各框架桥之间采用桩板式挡墙结构。挡墙采用1.25m×1.75m钢筋混凝土桩基础,桩中心间距按2.5～3.0m布置，桩顶设置1.0m高冠梁，桩基靠近公路一侧设置30cm厚的现浇钢筋混凝土墙面板。

图3 主体结构与挡墙平面布置

在桩基施工完成后，凿除桩基护壁，并对桩间及桩基础与框架桥之间缝隙位置清除浮土，采用挂网喷射混凝土找平后，现浇30cm厚钢筋混凝土面板。混凝土面板与桩基础之间通过预埋钢筋连成整体。桩板墙结构与框架桥之间预留3cm变形缝。现浇挡土板外侧采用清水混凝土饰面，间隔5m左右预留变形缝。

挡土板下部设置钢筋混凝土基础，基础顶部低于路面5cm以上。

除铁路北侧桩基础外，其余桩板墙桩基础均在框架桥顶进前施工完成，作为防护桩使用。北侧桩板墙基础在现浇A段框架桥时施工，以缩短施工工期。

5 铁路线路加固与施工方案

顶进线路加固采用16m及24mD型便梁及抗横移桩、支点桩、支墩等组成线路加固系统[5]。

对于A—B段框架桥结构，采用分幅施工的方法，首先施工西侧框架桥。采用3跨24mD型便梁先后加固北侧5股道铁路线（象山矿两股道、西牵线、侯西上下行线），在中间一跨便梁下部形成工作坑及顶进通道，完成A—B段西框架桥施工工作。

在西框架桥达到设计强度后，拆除原加固系统，利用既有框架桥作为支撑体系，采用2跨24mD型便梁加固北侧5股道铁路线，在东侧1跨便梁下部形成工作坑及顶进通道，完成A—B段东侧部分框架桥施工工作。

对于C段框架桥施工，采用4跨16mD型便梁加固体系，且在框架桥影响范围内D型便梁下部设置I 56b型钢作为横抬梁。便梁加固均采用直径1.50m支点桩结构。

为统筹考虑顶管工程所需的线路架空体系，在铁路D型便梁加固系统西侧增加1跨12m便梁副跨，与第一次线路加固便梁同时施工、同时拆除，以减少对既有铁路的影响。框架桥顶进期间列车限速45km/h[6]。

6 主要施工工序

框架桥C段施工为顶进施工，施工工作相对独立，可以自由安排施工工序，减少对铁路的影响。施工工序为：（1）①施工延长机待线，进行四电设施迁改及防护；②施工支撑桩、防护桩（含部分桩板墙基础桩）、临时支墩等结构，完成第一次线路架空；③完成1孔2.4m顶管工程，完成象山矿给水管及电缆迁改。（2）①开挖C段框架桥工作坑，开挖架空系统象山矿线中央24m便梁下部路基，形成工作坑；②预制B段西侧、C段框架桥。（3）①顶进B段西侧框架桥、C段框架桥就位；②现浇框架桥A段西侧结构；③待框架桥结构达到设计强度后拆除原加固系统；④根据设计施工下阶段加固系统所需支撑桩，施工A段框架桥西侧桩板墙桩基础。（4）①利用既有框架桥为支撑，施工下阶段加固系统；②开挖象山矿专用线架空系统西侧24m便梁下部路基，形成工作坑；③在工作坑位置浇注B段东侧部分结构，并顶进就位；④在桥位处现浇框架桥A段东侧结构。（5）①待框架桥达到设计强度后拆除加固系统；②对铁路设施进行恢复，同时可施工挡土墙、路面结构等其他公路设施[7-8]。

7 结束语

受公路与铁路交叉处线位、地形地貌等方面影响，G327与铁路交叉只能采取公路下穿铁路的方式，设计阶段多方多次研讨，否决了迁改西牵线、停用专用线、一次实施等方案，制定了主体结构分段设计、现浇结合预制顶进、两侧向中间对顶的施工方法，减小了施工对铁路运输的干扰，降低了工程造价。

顶进框架桥需要同时考虑铁路与公路路面高差、线路加固、板顶覆土厚、结构长度、顶进距离、公路线形等因素，还需制定接触网及通信信号光电缆等设备的迁改防护方案，从主体结构设计及实施步骤方面制定合理的施工方案。本项目正在实施，该方案可为类似工程提供借鉴。

[1] 铁道部第四勘察设计院桥隧处. 桥涵顶进设计与施 工[M]. 北京：中国铁道出版社，2005.

[2] TB 10002—2017 铁路桥涵设计规范[S].

[3] 彭涛. 下穿10股既有铁路的大型框架结构顶进设计[J]. 铁道建筑技术，2012，28(S2)：158-162.

[4] 梁红燕. 大型火车站内顶进框架桥的设计[J]. 铁道 标准设计，2011，54(2)：76-79.

[5] 河北省石家庄市政建设总公司. CJJ74—1999 城镇 地道桥顶进施工及验收规程[S]. 北京：中国建筑工 业出版社，1999.

[6] 铁运〔2012〕280号 铁路营业线施工安全管理办法[S].

[7] 吴克聪，刘杰. 几座特殊框架桥的设计与施工[J]. 铁道标准设计，2006，47(12)：37-41.

[8] 严博翀. 铁路框构桥施工便梁基础安全分析[J]. 中 国铁路，2015(10)：39-45.

Design Plan for Frame Bridge with Multiple Lanes and Big Height Difference under Existing Railway

WU Yongfeng
（Xi'an Railway Administration，Xi'an Shanxi 710054，China）

As the cities grow, more and more highways need to cross the railway lines. Based on the characteristics and challenges of the national highway G327 Hancheng through-traffic highway, this paper introduces the design plan for jacked frame bridge with multiple lanes and big height difference and the retaining wall. The design of jacked frame bridge combines both the single frame bridge and integral frame bridge while the construction adopts the method of the cast-in-place together with precast jacking and jacking from two sides to the middle. The high retaining wall adopts the form of piling wall. With the purpose of reducing the length of the pile, the frame bridge on the west side must be jacked first. The practice of this frame bridge with multiple lanes and big height difference under the existing railway will provide a reference for similar projects.

multiple lanes；big height difference；jack；frame bridge；railway reinforcement；under the railway

U442.5

A

1001-683X（2017）09-0079-04

10.19549/j.issn.1001-683x.2017.09.079

吴永峰（1981—），男，工程师。E-mail：15009255763@139.com

责任编辑 李葳

2017-05-23