利用股道间设临时挖孔桩支点解决站场多股道长顶程框架桥顶进施工

　　摘要:多股道、长顶程框架桥在顶进施工中不中断线路运行，线路的安全是重要环节，结合南宁市北大路铁路立交桥顶进的施工经验，简要介绍多股道、长顶进框架顶进的施工方法。

　　关键词:多股道框架顶进 挖孔桩 线路加固 施工 安全

　　Abstract: many lanes, long process framework in the bridge in jacking construction no break in line operation, the security is an important link in line, combined with the north road nanning city railway construction experience in jacking bridge, this paper briefly introduces many lanes, long into the frame of the top in jacking construction methods.

　　Keywords: many lanes framework into dig-hole pile top line strengthening construction safety

　　一、工程慨况：

　　南宁市北大路铁路立交桥改造工程属南宁市舒缓交通工程建设项目之一。在既有框架两侧各增加一孔框架。刚架地道处下穿湘桂线、牵出线、出库线、货运线、安全线，段管线，线上有接触高压电网、通信信号、光电缆、红外线测电缆、水、电管道、铁通光电缆等。顶进穿越6股道，框架净跨为10.5m，内净空为6.5m。顶进长度40米，最大顶力2800t。线路加固及顶进期间列车慢行限速35km/h，铁路运输繁忙、干扰严重，施工必须保证不能中断铁路运输，而且工期要求紧。

　　二、施工：

　　（一）方案选定

　　以往施工方法：①采用吊轨横梁法进行线路加固；②吊轨纵横梁法进行线路加固。但由于框架净跨较大，且为多股道，顶进长度近40米，若单纯采用以上任一种方法进行线路加固顶进，无法保证顶进过程中邻近股道路基下沉、塌方的可能而改变线路平面线路给运行带来的危害，无法保证铁路运行的安全。通过分析比较采用股道间设临时孔桩支点结合吊轨纵横梁法进行线路加固顶进施工。

　　（二）方案检算

　　1．挖孔桩检算

　　（1）设计桩承载力：

　　工字钢及吊轨梁重G=300KN；按单个机车轴重G=250KN

　　单桩承受外力：N=(300+250)/2=275KN

　　（2）桩身强度检算

　　桩径按125cm设计，砼强度按C20设计，强度检算：

　　σ=N/A=275/(1.25×1.25×3.14/4)=224KPa<20000KPa.

　　（3）单桩承载力：

　　根据《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB10002.5-2005的6.2.2-2式计算：

　　[P]=U∑fili/2+m0A[σ]=3.925×12×10/2+1.0×1.226×895=1333kN

　　U-桩周长，桩径为1.25m，则U=1.25×3.14=3.925m；

　　fi--桩周土摩阻力，按软土，取fi=12kPa；li-软土土层厚度，取li=10m；m0-桩底支承力折减系数，挖孔桩取m0=1.0；

　　A-桩底支承面积，孔径1.25m，A=1.25×1.25×3.14/4=1.226m2；

　　[σ]-桩底地基土的容许承载力；根据《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB10002.5-2005的6.2.2-2式计算：

　　[σ]=σ0+k2γ2(4d-3)+k2/r2(h-4d)=400+5×18×(5-3)+2.5×18×（12.0-5）=895kPa；

　　其中：σ0-地基基本承载力，中密圆砾土取σ0=400kPa；

　　k2-持力层修正系数，取k2=5   k2/=持力层修正系数，取k2的5/2=2.5

　　γ2-基底以上土的天然容重，综合γ2=18kN/m3；d-桩径d=1.25m

　　h-桩底埋深h=12.0m；

　　[P]=1333kN>σ=275kN(计算通过)。桩孔钢筋笼采用Ф20，间距20cm。

　　2.工字钢纵横梁及扣件检算：

　　检算资料：I56b工字钢特性：规格Q235：惯性矩Ix=68512cm4=68512×10-8m4；面积矩Wx=2447×10-6m3；［σ］=170Mpa；f/Lp≤1/400；E=2.1×1011N/m2；

　　荷裁取值：中一活载，按单个特别机车轴重250KN，分布于单根I56b工字钢承受。

　　（1）纵吊梁采用3I56b工字钢束梁（跨度为9.4米）及2I56工字钢束梁（跨度为5.0米）。查《桥涵施工手册》工字钢束梁均满足不限速条件下的容许跨度要求，可安全使用。

　　（2）横梁（横向间距6.00m）

　　1）强度：Mmax=25/2×104×2.2825=2.85312×105N.m

　　σmax=Mmax/Wx=2.85312×105/2447×10-6=116.6Mpa＜〔σ〕=170Mpa（可）

　　2）挠度：fmax=（P/2×2.2825×104/24EI）×3×6.02-4×2×2.28252

　　=7.2mm＜[f]=Lp/400=15mm（可）

　　结论：横梁（横向间距为6.0m），单根Ⅰ56b工字钢加固线路，检算通过，支点处现场采用双根Ⅰ56b工字钢，可安全使用。

　　（3）纵吊梁与横梁联系件：U型螺栓检算

　　3根I56b工字钢纵吊梁与其下的横梁I56b工字钢用U型螺栓Ф25连接。螺栓Ф25特性：规格Q235，抗拉强度fp=235Mpa，容许应力［σs］=130Mpa,［τ］=80Mpa，Es=2.1×105Mpa.Ф25，截面积为A=491.0mm2

　　1）抗拉强度检算：每根钢筋承受拉力为P=［σs］·A=130×491.0=63830N=6.38t；实际每根螺栓承受拉力为25t/4=6.25t＜P=6.38t（检算通过）

　　2）剪应力检算：τ=Q/A，Q=125KN，τ=125×103/491×4

　　=63.6Mpa＜［τ］=80Mpa（检算通过），可安全使用。

　　3.股道间挖孔桩及线路加固施工

　　（1）挖孔桩施工

　　左右框架共设置孔桩26根，直径1.25米深度12米，C20混凝土。孔桩采用人工挖土，C20混凝土护壁（护壁厚20厘米）支护，挖进深度控制在1.0米内。严格遵循既有线施工的相关要求进行线上、线下作业。

　　（2）线路加固

　　线路加固采用吊轨纵横梁法加固，采用线路两侧孔桩、枕木垛及既有框架顶板作为横梁支点。

　　1）吊轨施工

　　施工时做好各种光电缆的防护保护措施。慢行计划批准后，将加固范围内的砼枕及烂木枕全部抽换好枕，在道岔区采用长枕。并在轨底设绝缘胶垫板，换枕隔5根抽换。吊轨用P43轨3-3-3-3组合加固，同时要满足限界要求。线路加固要做好轨道绝缘，每隔2.0m设一根绝缘轨距拉杆。吊轨接头错开1.0m以上进行扣合，吊轨与其下木枕用Ф22U形螺栓和扣板联结。

　　2）横梁施工

　　横梁除了支点处现场采用双根Ⅰ56b工字钢外，其余采用单根I55b工字钢，间距为1.0m。横梁在预制箱涵侧自线路钢轨外侧悬出3～5m长度，悬出部分增加吊轨上下联结，并用Ф22U形螺栓和扣板将横梁与吊轨联结牢固。线路横向宽度近40米，通过孔桩的横梁要定位于桩中心。在道岔区，吊轨要灵活铺设到每个部位，且横梁除按1.0m间距布置外，还要增设辅助横梁，尤其在辙叉心处，以保证道岔的稳定。

　　3）纵吊梁施工

　　纵梁采用3I56b工字钢组拼束梁（跨度为9.4米）及2I56工字钢束梁（跨度为5.0米）置于横梁上。2I56工字钢束梁利用孔桩和既有框架顶板作为支点。纵梁与横梁间使用Ф25U形螺栓及扣板联结牢固。

　　4.横梁支点的转换

　　横梁用单根I55b工字钢，间距为1.0m。横梁的长度在预制箱涵的一侧线路钢轨外侧悬出3～5m当框架顶进端的前悬臂板靠近临时孔桩支点时立即停止顶进作业，利用横梁在预制箱涵侧悬出的长度（3～5m），将横梁支点转移至框架前悬臂板顶，支点用短枕木支垫。支点转换完毕并检查合格后，进行临时孔桩的破除和顶进挖土，重复顶进工作。

　　三、结束语：

　　实践证明慢行速度35公里/小时，采用吊轨纵横梁法结合挖孔桩作为临时支点进行线路加固顶进，可以解决在多股道、较大跨径及长顶进框架桥顶进施工中线路不中断运行的安全难题，同时工期较以往施工方法减少近1/3，慢行时间相应缩短。如今，在限速要求相对提高的情况下，为类似的工程采用股道间设临时挖孔桩支点结合吊轨纵横梁法进行线路加固顶进施工积累了一定的实践经验。

　　参考文献

　　《铁路桥涵地基与基础设计规范》TB10002.5-2005

　　《铁路工程施工技术手册》（桥涵下册）