下穿铁路多股道框架涵顶进线路加固及构筑物防护技术

张伟刚

摘要：在天镇站顶进框架涵施工时，采取了D型便梁加固线路、路基注浆、基坑钢管帷幕注浆、站台墙设加固梁等技术措施，并在施工时科学组织，加强防护措施，确保了铁路的安全运营及铁路设施的结构安全。

Abstract： During the construction of the roof culvert at the Tianzhen station， D-type beam-reinforced lines， subgrade grouting， foundation pit steel pipe curtain grouting and reinforcement beams on the platform walls were adopted， the construction was scientifically organized and strengthened， the protective measures were strengthened to ensure the safe operation of the railway and the structural safety of the railway facilities.

关键词：框架涵顶进;下穿铁路站场;D型便梁加固;钢管帷幕注浆

Key words： jacking of frame culvert;passing under railway station;reinforcement of D-type beam;grouting of steel pipe curtain

中图分类号：U445.4                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）14-0194-03

0  引言

在顶进框架涵施工前，对站场的股道、站台等影响施工的因素进行仔细勘察，明确营业线施工危险源，针对施工危险源明确安全事项，把可能存在的不安全因素和存在的安全隐患进行罗列，根据罗列的技术难点、安全危险项目制定针对性的专项技术、防护方案。并将专项方案的技术措施落实到工程实际上，控制和减少施工现场的安全风险，确保铁路营业线行车安全，最大程度的减少施工对铁路既有线正常运营的干扰，确保施工期间行车与施工的安全。

1  工程简介

京包线天镇站中心里程K284+545，是京包线上的中间站。车站设有正线2条，到发线2条;上行侧为既有基本站台;下行侧为京包线与大张高铁共用高站台。

本项目新建旅客地道全长69m（如图1所示），设计为大张高铁站与京包线天镇站共用，旅客地道净宽8.4m，净高3.8m，中心里程为DK84+291.4，对应京包线里程为K284+291.4。新旅客地道在京包线一站台端设旅客出入口1处，在（共用）高站台处设旅客出入口2处。旅客地道位于大张高铁新建线线下部分采取现浇法施工;下穿京包线线下部分采用预制顶进施工，长度为21.99m，中间采用9.4m四通口连接。

2  预制顶进部分的施工重点、难点

①框架涵顶进部分下穿天镇站既有4股道，不仅影响的股道多，且位于旅客站内。故科学制定线路加固方案，做好安全防护及施工组织，减少施工对行车设备及行车的干扰，确保行车、施工安全，是本项目实施期间需解决的关键技术问题。②项目位于天镇站内，涉及铁路建筑物较多，且施工时需保持车站的正常运营，施工条件复杂、安全隐患多，出现安全或质量问题的社会影响大。故在项目实施期间需做好天镇站既有建（构）筑物及旅客的安全防护。

3  线路加固总体方案及其它防护加固措施

经仔细勘察站场股道、站台、管线等施工影响因素，根据技术难点、安全危险项目制定针对性的专项技术和防护方案，经本公司专家、铁路相关部门进行评估及优化。最终采用的施工技术、安全防护及施工组织方案如下：

3.1 加固总体方案

框架涵采取架空线路后顶进的施工方法。采用24mD型便梁对加固既有Ⅰ、Ⅱ、3、4道。采用10根挖孔桩作D型便梁支撑，其中Ⅰ道～3道间支撑桩为2根，直径均2.0m，桩长15m;Ⅰ道～Ⅱ道、Ⅱ道～4道間支撑桩直径为1.5m，桩长16m，各股道间各2根;3道南侧（3道与高站台间）、4道北侧（4道与站台间）支撑桩直径为1.5m，桩长12m，共4根。此外还设置了18根直径1.25m防护桩（配合钢管帷幕）对基坑进行防护，桩长均为15m。线路加固及防护如图2所示。

3.2 高站台墙加固

地道四通口处施工时增设断面为0.7×2.3m的加固梁加固站台墙，加固梁两端支撑在支护桩上。在桩顶设1.75×1.3×1.3m承台，加固梁钢筋锚入承台。设加固梁侧的站台墙竖墙保护层凿掉，梁底站台墙表面凿毛，沿梁侧面及底面植入短钢筋与站台墙拉结。站台墙的竖墙每隔300mm凿一条50mm宽×25mm深的剪力键，在新旧砼结合面上涂刷一层高粘结性能的砼结构界面剂。

3.3 路基注浆及回填

3.3.1 路基注浆

确保路基不发生过量沉降，框架涵下路基（超出框架涵外缘10m）采用小导管注浆加固（如图3所示）。加固深度为路肩面以下2m起至地道底板。采用水泥水玻璃双浆液，水泥水玻璃液浆液比为1：1（重量比），注浆压力：0.5～1MPa。控制注浆量及注浆压力，以避免注浆压力使地面隆起。

3.3.2 砼回填

顶进就位后采用C20砼回填框两侧及顶部。回填至原路基面标高，砼顶面设2% “人”字坡横坡，以利排水。砼顶面纵向确保与两侧既有路基顺接顺畅。

3.4 钢管帷幕

为了避免土体坍塌，采用钢管帷幕注浆防护基坑两侧（如图4所示）。沿框架涵纵向水平穿插325×14mm钢管，管幕与防护桩间净距为50cm，管幕距框架涵2.75m，钢管间距为45cm，在钢管远离基坑侧开设笛孔以对管幕外注浆，笛孔位于同一直线上，直径为8mm，间距45cm。

4  重点工序施工措施及防护措施

4.1 线路应力放散

天镇站Ⅰ、Ⅱ、4道是P60轨无缝线路，D型便梁吊装前对无缝线路应力实施放散，放散里程范围为K284+133.88m～K285+353.33m（1.22km）。

4.2 站台墙拆除

3道南侧支撑桩及防护桩开挖需拆除相应位置的高站台水沟。因影响D型便梁安设，高站台悬臂需拆除宽125cm、长27m。在封锁点内风镐凿除，凿出的钢筋按搭接长度预留并弯起，其余由切割机切除。

4道北侧支撑桩开挖、纵梁架设、横梁穿入需占用基本站台，需拆除相应位置总宽3.5m的基本站台墙及站台面。封锁点内人工配合挖掘机施工。

4.3 施工场地隔离区

为确保营业线安全及施工顺利，在线路间设置施工隔离区。隔离区采用2cm厚竹胶板配合？准50mm钢管支架设，在设计位置插打伸入路基面超50cm的竖向钢管，钢管沿线路方向间距■2m，采用竹胶板紧贴竖向钢管外侧防护区外道砟，防止下滑，并于竹胶板底部、顶部各设置一道水平钢管，同时设置内支撑。竹胶板及钢管支架高度均不得超过轨面标高。材料存放高度不得超过轨面标高30cm，两侧边坡不陡于1：1。

4.4 线间孔桩施工

采用固定式电动卷扬机作为提升设备，电动卷扬机需安放稳固，必要时需将支架浇筑在锁口砼内或与钢管支架捆绑牢固，以防倾倒。电动卷扬机及支架高度不超过轨面标高30cm，轨面标高以上部分沿线路方向两侧不得侵入距离钢轨外侧81cm范围内。

Ⅰ道、3道间东端孔桩与接触网硬横梁支柱基础最小距离为1.3m，为确保接触网基础稳定及接触网支柱安全，孔桩锁口及护壁厚度按30cm;每次开挖深度控制在0.5m内，并及时浇筑护壁砼，护壁砼内加入速凝剂，锁口及护壁内环向、竖向钢筋采用？准8钢筋。

在枕木间穿入砼输送管进行线路间孔桩砼泵入，采用竹胶板或PVC管包裹过轨部分以防连电。

4.5 D型便梁安装及拆除施工

横梁在纵梁架设前1～2天进行穿入施工。按“隔六穿一”方式穿于砼枕中间，并调整间距，将绝缘胶垫垫在钢枕上面，上好零配件防止钢轨连电，及时对道床进行捣固。横梁位置遇有砼枕妨碍穿入时，将砼枕抽出，但应确保每隔一根横梁有一根砼枕，保证轨距稳定。

因3道、Ⅰ道间线间距为6.5m，两股道间轨枕端头间距离为3.9m，横梁长度为3.96m，故Ⅰ道、3道横梁可由3道～Ⅰ道间由北向南及由南向北穿入。因4道、Ⅱ两股道间轨枕端头间距离仅为2.4m，故横梁无法在线间穿入，则由4道北侧拆除的站台内由北向南先穿放Ⅱ道横梁，然后穿放4道。

纵梁采用1台260t吊车配重97.5t在封锁点内吊装就位;线间就位的纵梁先按两端、中间共3根横梁与另侧纵梁连接，以防止纵梁倾倒，其他横梁在点内或慢行点内连接。

纵横梁连接后，及时上紧扣件，尼龙挡块要求方正，横梁要求平整。组装好便梁后用道尺观察线路变化情况。每天3人昼夜观察线路，拧紧松动的螺丝，并给螺丝上油。

框架桥整体施工且养护完成后，拆除斜拉杆即进行道碴的回填捣固，根据连接构件的顺序，依次拆除。纵梁拆除采用2台260t汽车吊（配重97.5吨）。D型便梁纵梁拆除后，抽出钢横梁，回填道砟并捣固。

4.6 钢管帷幕施工

利用顶进段明挖基坑作为工作坑，采用SE-GMJ-600顶管机，SE-05导向系统，由线路南侧单侧穿入。顶进时，在楔形钻头内装入LED灯，把穿好螺旋钻杆的钢管吊装到顶管机上，在钢管母扣中安装传感器并用钢丝绳接出，一边旋转一边顶进。单根顶进到位后，先脱开钢管跟机头，拉出螺旋钻杆10cm并卸开，顶管机退到位，吊装下一根钢管，如此循环直至钢管就位。

钢管帷幕顶管施工先自下而上进行，利用高站台南侧两根防护桩加工字钢架组成钢管顶进系统，顶管机械固定在工字钢架上，钢管按6m为一节，顶管机长度为3m，合计9m长，工字钢架长度10.4m，宽5m。为确保各根？准325钢管方向一致、连接紧密，上、下两根钢管间采用角钢加工的扣槽相互连接。帷幕钢管完成单根顶进后，再顶进一根？准30钢花管;完成帷幕钢管及注浆钢花管的安设后，将注浆阀门焊接在钢管端部，随后对？准30钢花管注浆，使浆液填充？准325钢管周边土体，使土体与帷幕钢管形成共同承载的整体。浆液采用1：0.8超细水泥浆。为避免地面隆起，影响线路运营，注浆压力不能太大，宜控制在0.3kPa左右。停注控制标准以注浆量为主，压力为辅。最后再对？准325注入微膨胀细石砼。

4.7 站台恢复

3道D型便梁拆除后，及时恢复高站台水沟及站台面悬臂，水沟恢复由人工在Ⅲ级天窗点内施工，采用竹胶板对道碴进行防护，然后再组立站台墙、水沟模板及浇筑砼。

高站台面悬臂采用定型钢托模板，钢模一端采用膨胀螺栓固定在高站台剩余部分的悬臂上;钢模下部采用钢管支架固定，固定用钢管采用钢筋焊连成整体，并锚固在站台墙内，防止支撑钢管侵限。

基本站台的站台墙按50cm/节預制，天窗点内封锁4道，现场安装，站台面随站台墙同步铺设。

4.8 恢复线路

框架涵顶到设计位置后，立即按有关安全配合协议要求恢复线路，配件拧紧固，道床捣固密实，线路标高轨距达到行车要求，在工务段对线路进行检查验收后才能开通。便梁拆除封锁解除后，正线Ⅰ、Ⅱ道第一列列车限速45 km/h不少于12小时，后限速60km/h、80km/h各不少于24小时后恢复常速;提速期间，线路加强检查及养护。

4.9 既有线监测

施工期间加强对既有线进行监测，监测范围为框架涵身及其两端20m范围。在钢轨上按10间隔布置监测点，在整个施工过程中持续进行线路监测。每次测量形成记录，提供线路变化趋势，同时应注意对既有线路基及相邻构筑物的监测。

5  结束语

本项目经采取综合的加固及防护措施，并在框架涵顶进施工时精心组织施工及加固、防护措施的实施，确保了既有铁路及车站设施安全、有序运营，为类似下穿车站多股道框架涵顶进施工提供了参考作用。

参考文献：

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[3]陈波.框架桥顶进施工时既有铁路架空加固技术分析[J].工程建设与设计，2016（17）.