孔繁瑞

（中鐵二院工程集團有限公司，高級工程師，廣西 南寧 530022）

隨著中國經(jīng)濟和城鎮(zhèn)建設(shè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)存大量的鐵路與公路平交道口成為了城鎮(zhèn)道路交通的一個個瓶頸。因此把現(xiàn)存的平交道口改為立交，成為了改善城鎮(zhèn)交通狀況和確保交通安全的一項迫切任務(wù)。

頂進框架橋具有結(jié)構(gòu)薄、剛度大、整體性好、地基適應(yīng)性強和后期養(yǎng)護維修費用低等特點，是下穿鐵路通道的一種主要工程形式。

鐵路作為國家的重要運輸通道，如何因地制宜，科學合理地制定實施方案和防護措施是保證框架安全頂進的關(guān)鍵。

1 工程概況

南昆鐵路南寧至百色段增建二線工程為時速120公里/小時的I級鐵路，為消除區(qū)間既有平交道口，工程封閉現(xiàn)有雁江平交道口，在道口往西側(cè)約20m地勢較低處頂進1-10×5.6m框架橋，公鐵交角為72°?？蚣苄苯徽?，框架長18.71m，頂程22.2m。預制基坑基底距路肩高差7.4m，工作坑開挖深度為5.8m?；舆吘壘嗉扔芯€中心水平距離17.5m，距既有路肩水平距離13.5m，距平交道口的最小凈距僅15m。

2 工程特點

2.1 既有線正下方的地質(zhì)條件不明確

根據(jù)鐵路兩側(cè)的地質(zhì)勘察資料，場地上覆第四系全新統(tǒng)坡洪積層（Q4dl+pl）軟土、膨脹土，坡殘積層（Q4dl+el）膨脹土；下伏基巖為下第三系那讀組（E2n）泥巖、泥質(zhì)砂巖。

場地內(nèi)的特殊巖土為軟土、膨脹土、膨脹巖，其中軟土基本承載力僅80kPa，深度約8m。

但由于既有鐵路資料缺失，且因過往列車密集無法在鐵路路基范圍內(nèi)進行鉆勘，無法確定既有線路堤的填料類型和地基處理方案。據(jù)參加既有南昆線建設(shè)的老工人回憶，此處既有線路堤采用拋石擠淤進行軟基處理。

2.2 技術(shù)難度大、安全風險高

軟土具有高壓縮性、高含水量、低滲透性、高靈敏度和顯著觸變性等特點。在長期自重應(yīng)力或外加荷載作用下，軟土將會逐漸產(chǎn)生剪切變形，隨著變形的逐漸增加，土體受到破壞，土體抗剪強度的降低，在固結(jié)沉降完成之后，軟土還可能繼續(xù)產(chǎn)生次固結(jié)沉降。

受通道周圍山勢地形的影響，框架只能設(shè)置在山間溝槽的深厚軟土層內(nèi)，受平交道口位置影響，本工程無法設(shè)置多孔施工便梁來加固軌道。本工程技術(shù)難點在于：如何保證軌道的平順和運營的安全；如何保證鐵路、道路和深基坑的穩(wěn)定；如何進行頂進過程的標高控制；如何控制框架橋的工后沉降。

3 頂進防護總體設(shè)計

鐵路路基經(jīng)過地基處理以及20年的運營，軟土路基隨時間推移逐漸固結(jié)，土體的力學性能相比軟土應(yīng)有較大的改善。鐵路路基不應(yīng)按軟土的標準采取過強的措施，避免造成工程浪費。經(jīng)綜合研究，制定了一套安全、經(jīng)濟的動態(tài)設(shè)計方案，其要點如下：

3.1 線路加固和監(jiān)測

對軌道進行應(yīng)力放散后，采用1-24mD型施工便梁架空線路，線路加固后按45km/h進行限速。

為及時掌握施工期間鐵路、道路和深基坑的安全性，在基坑邊緣以外3倍開挖深度范圍內(nèi)的鐵路路肩、便梁支撐樁樁頂、基坑支護樁樁頂以及平交道路上設(shè)置水平位移和垂直位移監(jiān)測點。同時對軌道幾何尺寸、路基開裂變形等進行經(jīng)常性檢查。

為確保鐵路的運營安全，在完成線路加固和沉降變形監(jiān)測點設(shè)置后方可開挖工作坑。施工期間若出現(xiàn)超過允許值的變形，及時采取補強措施。

3.2 既有線正下方地質(zhì)條件的確定

基于既有線正下方地質(zhì)條件不明確的情況，先開展D便施工便梁的支撐樁和工作坑支護樁的施工。施工過程應(yīng)加強對地層的識別，及時調(diào)整進尺快慢及護壁的強度，確保既有線的安全。根據(jù)人工挖孔樁的取土情況，結(jié)合已有的地質(zhì)勘察資料，進一步確認工程場地范圍內(nèi)的地層情況。經(jīng)地質(zhì)探明：鐵路路肩下方人工填土和軟土層厚10m，工作坑處軟土層厚7.5m，框架基底以下軟土層厚1.86m。如圖1所示：

圖1 地質(zhì)橫斷面

3.3 工作坑支護

鐵路側(cè)按1：1.5的坡率放坡開放，坡面采用噴錨掛網(wǎng)防護；平交道口側(cè)設(shè)置樁板墻結(jié)構(gòu)，樁板墻支護高7m，樁長16m，按永臨結(jié)合設(shè)計；平交道口對側(cè)（山坡側(cè)）設(shè)置鋼軌樁防護，并輔以放坡開放；在預制坑背面采用放坡開放，設(shè)置出土通道。如圖2所示：

3.4 滑板和后背

基底下為1.8m厚的軟土層，為保證施工質(zhì)量，滿足地基承載力和沉降變形的要求，在滑板底采用1.6m厚素混凝土換填。

本框架設(shè)計最大頂力達到2731噸，為保證頂力的需要，后背采用4根2.0×2.0m矩形樁。為防止頂進施工時滑板斷裂跟進，將后背梁與滑板連為一體。

3.5 基坑排水

在工作坑周邊設(shè)置一圈排水溝，及時排除地表水；在溝底間隔地設(shè)置集水井，采用降水井降水，以降低地下水位至工作坑之下。保證施工期間排水暢通。

3.6 框架橋預制

框架主體采用C35鋼筋混凝土，框架長18.7m，中間不設(shè)沉降縫。將箱體底板前端100cm范圍做成船頭坡。箱體預制成型后，安裝鋼刃角。

4 頂進防護動態(tài)設(shè)計

據(jù)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，隨著工作坑開挖，在列車、汽車動載影響下軟土逐漸向開挖面遛塌，鐵路路肩出現(xiàn)微小裂縫，為確保鐵路、道路和深基坑的安全，對工作坑采取了以下加強措施：

4.1 及時回填工作坑

監(jiān)測發(fā)現(xiàn)路肩發(fā)生開裂變形后，及時停止基坑開挖，回填工作坑，阻止路肩裂縫的發(fā)展。等路肩變形穩(wěn)定，補強措施完成后方可繼續(xù)開挖。

4.2 工作坑鐵路側(cè)增設(shè)約束樁

在鐵路邊坡上增設(shè)3根矩形約束樁，在靠鐵路的兩個角域處增設(shè)9根圓形約束樁。

約束樁開挖過程中加強護壁強度，注意觀測護壁變形情況。若護壁發(fā)生開裂變形，應(yīng)立即停工，采用型鋼內(nèi)支撐進行加固，待變形穩(wěn)定方可繼續(xù)開挖。

4.3 設(shè)置管棚防護

為避免頂進過程中軟土路基遛塌，在1-24mD型施工便梁支撐樁內(nèi)側(cè)增設(shè)兩排管棚防護。

管棚采用φ108mm熱扎無縫鋼花管，管棚管距40cm，水平夾角10°和30°，為了提高導管的抗彎能力，在導管內(nèi)增設(shè)鋼筋籠。鋼筋籠由四根主筋和固定環(huán)組成，主筋直徑為18mm。每完成一根鋼管，立即開始進行注漿施工，注漿壓力控制在0.6～1.0MPa。如圖3所示：

圖3 管棚防護橫斷面

4.4 調(diào)整平交道口對側(cè)洞口結(jié)構(gòu)

常規(guī)翼墻式洞口，洞口施工時將引起便梁后端的接觸網(wǎng)立柱傾斜侵限、路基變形開裂甚至遛塌。且若翼墻底地基處理不好，容易造成翼墻的沉降和開裂。因此將平交道口對側(cè)的翼墻式洞口調(diào)整為樁板墻結(jié)構(gòu)，樁板墻在預制坑開挖前先行施工，起到永臨結(jié)合的作用。在施工期間，作為預埋基坑的支護結(jié)構(gòu)，施工完成后，作為永久性洞口支擋結(jié)構(gòu)。

5 框架橋的頂進及工后沉降控制

基底下有1.8m厚軟土層，軟土地基中頂進框架橋，容易導致頂進過程“扎頭”現(xiàn)象，一旦扎頭超過15cm，就很難對橋身進行調(diào)整。在頂進過程中對地基進行處理是減少扎頭量最有效的措施。

本框架橋采用了短進尺開挖，每次開挖進尺不大于1m，同時基底采用干性混凝土砂漿和人工夯實片石換填。

6 框架橋工后沉降控制

據(jù)對既有框架橋的現(xiàn)狀調(diào)查，框架橋開裂現(xiàn)象大部分出現(xiàn)在軟弱地基地區(qū)，出現(xiàn)裂縫和開裂的主要原因是由不均勻沉降所致，因此對承載力低的軟弱地基進行加固處理是必須的。

本框架橋箱體預制時，在箱體底板和側(cè)面預制注漿孔，頂進到位后采用注漿管對框架底和后背進行注漿處理。

7 結(jié)束語

至今本框架橋已建成通車三年，運營良好。施工期間鐵路、道路運營良好，基坑支護穩(wěn)定，說明針對深厚軟土地區(qū)頂進框架橋所采取的防護措施是有效的，可供今后類似工程借鑒。通過本工程實踐，得到以下感悟：

（1）不同成因軟土的工程特性差異很大，受制于軟土的強觸變性，室內(nèi)試驗結(jié)果可能失真，現(xiàn)場原位試驗的結(jié)果更符合實際，但同時也會增加工程費用和延長工期。

（2）施工期間應(yīng)做好應(yīng)急預案、加強線路監(jiān)測，一旦監(jiān)測指標異常，應(yīng)及時組織搶險，采取補強措施。

（3）把地基軟土處理過程與框架頂進結(jié)合起來，是一種經(jīng)濟安全且有效的手段。頂進作業(yè)應(yīng)連續(xù)進行，控制好頂速和進尺，加強監(jiān)測。出現(xiàn)頂進偏差時要及時發(fā)現(xiàn)及時糾正。

（4）應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)處理和臺背回填，避免框架出現(xiàn)病害。