廣廈建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 杭州 310013

1 工程概況

銀川火車站工程位于寧夏銀川市上海西路，原有火車站線路東側(cè)。工程包括站房、雨棚、天橋及地下通道等四個(gè)部分，其中地下通道由出站地道、人行通道及行包地道等組成。出站地道、人行地道結(jié)構(gòu)寬度為14.05 m，鐵軌底到結(jié)構(gòu)頂板頂距離為1.62 m。行包地道結(jié)構(gòu)凈寬為6.05 m，鐵軌底到結(jié)構(gòu)頂板頂?shù)木嚯x為1.5 m。出站地道縱向分19 節(jié)，人行地道縱向分21 節(jié)，行包地道縱向分25 節(jié)，3 座地道均需下穿既有Ⅰ、Ⅱ道。Ⅰ、Ⅱ道間距3.6 m，Ⅱ、Ⅲ道間距11.0 m。既有Ⅰ、Ⅱ道施工區(qū)域的上部有高壓接觸網(wǎng)線，地面上有鐵軌和給排水等設(shè)施，地下有暗埋水電管線，危險(xiǎn)源眾多。工作面被鐵軌和管線分隔成多個(gè)破碎狹小的工作區(qū)塊?，F(xiàn)場(chǎng)在地貌上屬黃河沖積平原Ⅲ級(jí)階地，場(chǎng)區(qū)自上而下為人工填土，第四系湖積成因和黃河沖積成因的黏性土、粉土和巨厚砂土層。

2 工程特點(diǎn)

Ⅰ、Ⅱ道的鐵軌枕木與地道頂板的距離很小，加固線路用的D24便梁（圖1），長(zhǎng)度為24 m，高度為1.3 m，質(zhì)量為18.5 t，架設(shè)D24便梁后空間更小，決定對(duì)下穿既有1、Ⅱ道的地下箱涵采用先挖再頂?shù)捻斶M(jìn)法施工，頂進(jìn)前必須先對(duì)鐵路既有線進(jìn)行加固。與常規(guī)邊挖邊頂?shù)捻斶M(jìn)法相比，采用先挖后頂?shù)氖┕し椒?，克服了頂進(jìn)施工時(shí)箱涵抬頭、扎頭與過(guò)頂?shù)痊F(xiàn)象，從而確保線路安全，加快施工速度。

圖1 便梁加固剖面示意

鐵路營(yíng)業(yè)線施工把確保行車安全放在首位，堅(jiān)持運(yùn)輸、施工兼顧的原則。對(duì)既有線進(jìn)行加固屬于鐵路營(yíng)業(yè)線的施工作業(yè)，大部分工作要求要點(diǎn)施工。加固施工具有以下特點(diǎn)：

（a）要點(diǎn)施工，施工工期緊，配合嚴(yán)密；

（b）工作面狹小，跨線施工，影響范圍廣；

（c）在既有高壓接觸網(wǎng)下的線間施工，技術(shù)性強(qiáng)；

（d）對(duì)便梁基礎(chǔ)、D型便梁、基坑支護(hù)的變形控制要求高。

3 加固施工[1-3]

3.1 加固施工流程

深井降水→修筑便梁基礎(chǔ)→抽換軌枕并穿入橫梁→架設(shè)D型便梁→聯(lián)接縱橫梁→修整線路→土方開(kāi)挖與基坑支護(hù)，完成箱涵頂進(jìn)、土方回填和路基填筑等相關(guān)工作后拆除縱橫梁并恢復(fù)線路。

3.2 設(shè)置降水井

由于地下水位較高，在地表下2～3 m，對(duì)位于既有線路下的地道采用深井降水。在頂進(jìn)段基坑兩側(cè)設(shè)置深井，深井距基坑邊3.0 m，確保深井與人工挖孔樁有一定的安全距離，同時(shí)又能有效降低人工挖孔樁的樁底水位。在便梁基礎(chǔ)開(kāi)挖前進(jìn)行降水，將水排入縱向排水溝中。

3.3 修筑便梁基礎(chǔ)

由于在線間施工，工作面狹小，而且上部有高壓接觸網(wǎng)線，因此D型便梁基礎(chǔ)采用人工挖孔樁。挖孔樁斷面為1.25 m×1.25 m，樁底位于箱涵基底以下3.5 m，樁頂距軌底0.72 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，主筋8Φ16 mm配置，箍筋Φ8 mm@200 mm，樁上部800 mm范圍內(nèi)箍筋Φ8 mm@100 mm。護(hù)壁采用厚50 mm木板加100 mm×100 mm 撐木，撐木間距300 mm。開(kāi)挖和灌筑D梁基礎(chǔ)時(shí)均要求列車限速60 km/h。搭設(shè)橫梁并穿上滑輪，將孔內(nèi)挖出的土方用皮斗運(yùn)出，置于線路以外。挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，下泵管灌筑孔樁混凝土。在軌道底下預(yù)埋套管，商品混凝土輸送泵管通過(guò)預(yù)埋套管穿越線路。

3.4 穿入橫梁

要點(diǎn)施工120 min，線路封鎖后開(kāi)始施工。根據(jù)加固長(zhǎng)度先在鋼軌腰或枕木上劃線定出下穿橫梁的位置，在其位置開(kāi)溝槽，松動(dòng)枕木。采用人力垂直于線路穿入橫梁，先中間后兩側(cè)，穿入橫梁后，將其與軌束連接成整體，鋼軌與橫梁間架設(shè)絕緣膠墊，減少對(duì)電氣信號(hào)干擾。

3.5 架設(shè)D24便梁

便梁提前用汽車運(yùn)輸至銀川車站站外區(qū)間，采用2 臺(tái)160 kN汽車吊將D24便梁吊到軌道平板車上，每2 榀梁為一車，然后用軌道平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的Ⅰ、Ⅱ道上。便梁配件、橫梁利用天窗點(diǎn)運(yùn)輸至施工區(qū)域。上部有高壓接觸網(wǎng)，下面要跨越軌道線作業(yè)，便梁吊裝采用2 臺(tái)700 kN汽車吊雙機(jī)抬吊。吊車停在既有的Ⅱ道與Ⅲ道之間，可以滿足在鐵路既有線吊裝鋼梁的作業(yè)要求，即滿足起重臂與接觸網(wǎng)線的距離大于2 m、滿足跨線作業(yè)的長(zhǎng)度、滿足起重量要求、滿足要點(diǎn)施工要求。吊裝時(shí)要點(diǎn)施工120 min，同時(shí)接觸網(wǎng)停電120 min。汽車吊將停放在Ⅰ、Ⅱ道的軌道平板車上的便梁分別吊至便梁基礎(chǔ)上，同時(shí)安放膠墊和絕緣墊片。圖2為雙機(jī)跨線抬吊便梁的示意圖。

圖2 雙機(jī)跨線抬吊示意

3.6 聯(lián)接縱橫梁

便梁就位后，將橫梁與D24便梁進(jìn)行聯(lián)接。逐根準(zhǔn)確調(diào)整橫梁位置，調(diào)整時(shí)可采用2 臺(tái)起道機(jī)平放于橫梁兩端，松動(dòng)要調(diào)整的橫梁與鋼軌連接扣件，起道機(jī)頂住橫梁腰部，同時(shí)起壓2 臺(tái)起道機(jī)。橫梁對(duì)位后，穩(wěn)住起道機(jī)，連接橫梁與縱梁的扣件，聯(lián)接板及牛腿上Φ23 mm孔均應(yīng)上滿螺栓，彈簧墊圈置于螺母及平墊圈之間。最后拆除起道機(jī)，恢復(fù)道床。

3.7 修整線路

便梁組裝完成后，檢查、修整線路。檢查支座板（膠墊）安放穩(wěn)固情況、檢查各部件緊固情況、檢查線路扣件緊固情況、檢查線路軌距、水平、方向情況，對(duì)線路進(jìn)行修整。使用過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)檢查，上緊松動(dòng)的螺栓。圖3為加固完成后的線路情況。

圖3 加固后的線路情況

3.8 頂進(jìn)段基坑開(kāi)挖

地道基坑開(kāi)挖深度達(dá)到8 m，基坑施工范圍內(nèi)土質(zhì)以粉細(xì)砂為主。上部2 m土方采用人工探溝開(kāi)挖，2 m以下土方采用挖掘機(jī)分層挖土，距基底0.3 m范圍內(nèi)的土方由人工配合機(jī)械施工，確保地下管線的安全。基坑支護(hù)采用復(fù)合土釘墻支護(hù)結(jié)合深井降水，邊坡坡度為1∶0.41。上部2 m自然放坡，下部6 m每隔1.2 m設(shè)1 道土釘，水平間距2.5 m，土釘長(zhǎng)4.5～8 m。設(shè)置2 排Φ48 mm×3.0 mm超前錨桿，長(zhǎng)度為4.5 m，間距為2.5 m。鋼筋網(wǎng)為Φ6.5 mm@200 mm×200 mm，噴射厚100 mm C20混凝土?；映鐾敛捎米孕镀噺奈鬟呥\(yùn)出。土方開(kāi)挖到位后馬上施工墊層與滑板。圖4為從頂進(jìn)段基坑仰視的線路加固情況。

圖4 仰視的線路加固情況

4 頂進(jìn)施工[4-6]

4.1 滑板、導(dǎo)向墩、隔離層和定位梁施工

在灌筑滑板混凝土?xí)r，用Φ16 mm的鋼筋頭埋入混凝土內(nèi)，分成2 m方格網(wǎng)控制高程，按點(diǎn)找平，再用1∶3水泥砂漿抹面，保證表面的平整度。在滑板上施工隔離層。隔離層做法：廢機(jī)油與滑石粉按體積比1∶1.5加熱調(diào)勻，澆完凝固后撒上一層厚0.2～1 mm的滑石粉，上鋪一層塑料薄膜。導(dǎo)向墩采用C20鋼筋混凝土制作，高出滑板40 cm，與箱涵兩側(cè)的距離為10～15 cm。定位梁采用斷面為250 mm×250 mm、主筋為上下2Φ14 mm、箍筋為Φ6 mm@200 mmm的C30鋼筋混凝土梁，其位置緊貼地下箱涵的設(shè)計(jì)位置。

4.2 箱涵施工

在工作坑內(nèi)按設(shè)計(jì)要求預(yù)制鋼筋混凝土地下箱涵并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，按設(shè)計(jì)要求施工防水層。為防止在頂進(jìn)過(guò)程中框架箱涵混凝土碎裂，在頂鎬與箱涵接觸部位預(yù)埋厚10 mm的鋼板。

4.3 后背與后背梁施工

設(shè)置后背與后背梁，后背采用M10漿砌片巖，其尺寸按庫(kù)侖理論法計(jì)算確定，后背具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，達(dá)到安全可靠并便于拆除，箱涵頂過(guò)平面圖如圖5所示。

圖5 箱涵頂過(guò)平面示意

4.4 安裝頂進(jìn)設(shè)備

千斤頂安裝在箱涵的底部，按箱涵中軸線對(duì)稱布置。傳力設(shè)備的頂鐵、傳力柱與頂力線一致，并垂直于后背梁。千斤頂采用多組3 200 kN千斤頂配合型號(hào)為BZ31.5 MPa-25的高壓軸向柱塞泵站。

4.5 頂進(jìn)施工

采用液壓千斤頂整體頂進(jìn)法施工，先試頂一個(gè)行程并符合要求后再進(jìn)行正式頂進(jìn)，頂進(jìn)過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行糾偏。以定位梁控制箱涵的頂進(jìn)位移，箱涵頂進(jìn)到位后對(duì)其兩側(cè)及頂部進(jìn)行土方回填并夯實(shí)，并進(jìn)行鐵路路基填筑，經(jīng)檢測(cè)合格后上道砟。

從箱涵啟動(dòng)到箱涵就位一氣呵成。頂進(jìn)過(guò)程中，隨時(shí)對(duì)后背、傳力柱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)后背傾斜或嚴(yán)重變形，頂柱發(fā)生扭曲等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止頂進(jìn)，迅速處理后再繼續(xù)頂進(jìn)。頂進(jìn)過(guò)程中設(shè)置專人隨時(shí)對(duì)箱涵方向、標(biāo)高進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾偏，確保箱涵方向、標(biāo)高控制在規(guī)范充許偏差范圍內(nèi)。

4.6 土方回填

箱體頂進(jìn)到位后，組織人力回填箱體兩側(cè)及頂部填料。按設(shè)計(jì)要求分層回填分層夯實(shí)。箱身兩端填筑須對(duì)稱進(jìn)行，采用沖擊夯進(jìn)行局部處理。路基填筑完成后，經(jīng)檢測(cè)合格后上道砟。

5 拆除縱橫梁、恢復(fù)線路[7]

地下箱涵頂進(jìn)到位，完成土方回填和路基填筑等相關(guān)工作后，拆除縱橫梁并恢復(fù)線路。

（a）拆除縱橫梁：拆除便梁采用人工拆卸橫梁，汽車吊橫向吊移縱梁至線路限界以外。封鎖線路，要點(diǎn)施工120 min，同時(shí)接觸網(wǎng)停電120 min。封鎖線路后，拆卸橫梁、便梁的連接部件，同時(shí)在線路以外、便梁兩側(cè)安放2 臺(tái)700 kN汽車吊。橫梁、便梁的連接螺栓卸開(kāi)以后，用2 臺(tái)汽車吊在縱梁兩端同步將便梁吊至線路外側(cè)已設(shè)置好的墊木上。便梁放置穩(wěn)定后，人工打緊支撐。便梁吊移完成后，拆除橫梁和恢復(fù)線路。拆除橫梁用人工順線路橫向向外抽出，同步調(diào)整軌枕間距，上砟、搗固及做道。

（b）恢復(fù)線路：人工拆除橫梁后，抽出木枕，穿入混凝土枕，放正軌枕，上扣件?；靥畹理模瑩v固及做道。線路開(kāi)通前，檢查線路軌距、水平、方向及軌枕扣件緊固情況等。拆下的軌料放到遠(yuǎn)離線路位置，并堆碼整齊。拆除的枕木、U形卡及緊固螺栓等及時(shí)收回。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)鐵路既有線地下箱涵采取“先加固，再開(kāi)挖，最后頂進(jìn)”的施工方法，解決了鐵路既有線地下箱涵施工的難題，克服了頂進(jìn)施工時(shí)箱涵抬頭、扎頭與過(guò)頂?shù)痊F(xiàn)象，具有很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，確保了鐵路線的安全，保證了線下基坑的安全與穩(wěn)定，使預(yù)制箱涵順利頂進(jìn)到位，并有效加快了施工速度。該施工方法適用于鐵路既有線下穿地下通道與橋梁、涵洞的箱涵施工。