繁忙铁路干线立交框架桥施工技术摘要:新建沪昆上行线上跨既有京沪上下行线及新建沪宁城际上下行线,设计采用在京沪、沪宁线上建造错位框架,新建沪杭上行线在框架上用小半径曲线引入上海西枢纽。
针对上跨繁忙京沪铁路干线,为保证既有线行车安全,经方案必选,决定采用沪宁城际线框架移位预制横向顶进就位,京沪线框架纵向顶进就位立交框架桥施工技术。
主要介绍了在保证工程质量和安全的前提下该框架桥施工方案的比选及施工工艺。
关键词:繁忙铁路框架桥纵横向顶推1 工程概况在既有线改造中,跨线桥施工是经常遇到的问题。
新建线与既有线斜交角度小情况下,由于斜交段较长,上跨桥的孔跨及墩台布置受常规限制而无法采用梁式桥型式,而采用钢筋混凝土框架跨越,通过调整其纵向长度即可满足线路布设要求。
因此,在斜交角度小、跨越股道少的情况下,框架桥被广泛运用于新建线或改建既有线施工中。
在沪宁城际铁路工程上海西枢纽过程中,沪昆上行线(上海动车走行线与之并用)特大桥工程,在DCZDK000+778.14处采用2-12.0m分离式斜交框架跨越4股道,北侧框架跨越既有京沪铁路上下行线,南侧框架跨越线路为新建线路,线间距依次为5m、8m、5m。
北侧1#框架总长62.59m,跨越既有京沪铁路上下行线;南侧2#框架桥总长为66.09m,位于既有线南侧。
南北两侧框架设计均分为四个节段,最大节段长19.0m,单体重约2000t。
框架净高12.0×8.5~9.0m(宽×高),框架顶板及底板厚分别为1.0m、1.3m,顶、底板与边墙连接处设倒角。
下部钻孔灌注桩+承台结构。
桩基直径为φ80cm钻孔灌注桩,桩长42m,1.5m厚钢筋混凝土承台。
南侧框架位于既有线一侧,因此,先施工南侧2#框架后,将既有京沪铁路上下行线改移到1#框架内临时行车后,再施工北侧1#框架。
框架施工完成后,其顶面为沪昆线,北侧框架内为京沪下行线、沪宁城际下行线;南侧框架内为沪宁城际上行线、京沪上行线。
由于建造框架桥处是京沪铁路沪宁段行车速度最高、行车密度最大、线间距为8m的区段,寻求一种合理的施工方法,确保施工和行车安全,是本工程的重点与难点。
2 施工方案的比选由于京沪下行线与沪宁城际上行线线间距为8m,南北两框架正与两线间错位分开,即南侧框架边距京沪下行线为4m,框架基础开挖深度距既有京沪线轨顶3.4m,原地面以下2.5m,电气化立柱在既有线南侧,及南侧框架框架一侧。
因此,开挖框架基础是对既有线的防护、框架边墙立模模板对行车的影响、接触网对施工的影响成为该桥施工的重点和难点。
方案一:设计原位现浇(1)设计考虑框架采用原位现浇分孔施工,首先施工2#框架,待2#框架施工完成后,拨道既有京沪线从已建成框架内通过,再施工1#框架,并与框架一同施工C、D连接块;(2)框架施工完毕后再施工两侧桥台;(3)最后施工框架与桥台之间的A、B连接块。
(4)临近既有线框架基础施工防护采用钢板桩防护。
方案特点:1、现浇混凝土施工采用钢板桩防护既有线路,挖基深度2.5m暴露时间长,对运营线路不安全。
2、如四个节段同时施工,纵向对既有线防护较长,安全隐患大;而分节段要点施工施工工期长。
3、靠近既有线侧考虑搭设防护架,施工处距线路中心3.9m,距接触网回流线只有0.8m,长时间作业安全隐患大,且边墙高达10m,加固相当困难,难以保证边墙在立模加固及灌注过程中的行车安全。
4、南侧框架施工完成后施工北侧框架时的工况和南侧一样,面临同样的问题。
5、施工完成后钢板桩难以拔出。
方案二:南侧2#框架移位预制横向顶进,1#框架纵向顶进施工为了减少对既有线行车干扰时间且保证既有线行车安全,框架高10m。
根据场地条件:1、将南侧框架横向移位至安全距离以外预制,经计算较设计位置横行移位6.5m处进行框架预制。
2、将接触网回流线改成电缆后放在道床边坡上,距既有线路中线3.9m处利用天窗时间打入钢板桩防护;3、承台分两次施工,承台垂直线路方向共5排钻孔桩,先施工2#框架远离既有线南侧的3排桩,后施工剩余2排,为预制框架的提前进行创造场地条件。
3、在预制框架的同时施工靠近线路的2排桩及承台;4、分段横向顶进框架到设计位置;5、2#框架顶进完成后,然后将既有京沪上下行线过渡到南侧2#框架内通过,拆除既有轨道施工北侧1#框架。
北侧1#框架,在错位部分同样存在挖基影响既有线安全,为不影响对既有运营线和不再拆迁地方房屋,考虑在2#框架北侧背后将1#框架分节预制完成,再采用纵向顶推方法将框架推至设计位置。
方案特点:1、2#框架远离既有线预制顶进施工,使基础开挖暴露时间短;2、远离既有线不需搭设防护架,施工作业场地宽敞,减少了施工对既有线的影响,确保行车安全;3、四节框架同时预制,分节横向顶进,施工工期短;4、北侧1#框架在2#框架背后施工,不会对既有线的行车安全存在隐患。
经方案比选,考虑减少对既有线的影响,节约工期,决定采用方案二作为施工方案。
施工程序如下:第一阶段(2#框架施工):接触网钢柱拆除、迁改接触网回流线→要点插打钢板桩防护→框架基础钻孔桩施工→部分挖基及桩头凿除→框架部分承台及全部工作坑施工→框架箱身移位预制→框架涵身顶推施工就位→框架附属及B、D连接块和6号桥台施工。
第二阶段:线路拨接。
既有沪宁上下行线,转入2#框架内运行。
第三阶段1#框架施工:为保行车安全,使1#框架放在2#框架北侧现浇施工,这样施工时就不临近既有线。
为了便于顶进,并将框架由原设计4个节段重新变更为5个节段,即从南京方向往上海方向依次为:10.59m(原位现浇第1节段)+16m(顶进后现浇第2节段)+11m(顶进后现浇第3节段)+15m(纵向顶进第四节段)+10m(纵向顶进第五节段)。
既有线路拆除及场地坪整→框架钻孔桩施工→挖基及凿除桩头施工2#框架背后承台的施工第一、二、三节承台→框架第一节原位现浇,四、五节框架预制在第二三承台上→顶推施工第四节、五节框架→第二、三节框架原位现浇→框架附属及A、C连接块和5号桥台施工。
3施工工艺3.1 2#框架横向顶进关键工序施工工艺及操作要点三电迁改:探明承台范围的地下管线,对影响施工的接触网杆进行过渡、回流线落地,电力、通信电缆等改移后平整场地。
钻孔桩施工:顺线路方向共5排钻孔桩。
先施工远离既有线的3排,后施工剩余2排。
为预制框架的提前进行创造场地条件。
选用小型钻机回旋钻机钻孔,泥浆护壁工艺。
承台施工:预制框架底部承台宽度为7.5m,开挖深度2.2~2.5m,基坑不放坡开挖,用插打6m长的拉森钢板桩防护,先插打基坑防护桩,后开挖基坑。
基坑开挖完成一段,凿除桩头,基桩检测、混凝土铺底,绑扎底板钢筋,浇筑混凝土,顶面整平。
横向顶进工作坑底板及后背墙施工:基坑同该段承台一起开挖,除去承台已有的宽度,满足14.0m的框架预制及2.0m顶进操作空间及后背宽度后,基坑宽度选用9.5m。
工作坑底板呈渐变形,靠近承台部分厚0.5m,底板在后背处厚1.5m,其顶面与承台面同高,后背宽1.0m,高出底板顶面1.0m,底板及后背选用钢筋混凝土,与承台连接处通过承台预埋横向水平钢筋实现可靠连接。
润滑层施工:制作方法为铺石蜡掺机油一层,厚3mm,将石蜡加热至150℃左右,掺入25%的废机油,浇洒刮平;上洒1 mm厚滑石粉,再铺一层塑料薄膜,薄膜接缝的搭接宽度为0.2 m,使接茬口朝线路方向。
框架预制:每节框架分底板、墙身、顶板三次现浇完成,四节框架顺序作业。
墙身采用大块钢模施工,钢筋采用直螺纹连接,顶板采用碗扣式支架法,木模施工。
边墙及顶板施工时,靠线路一侧的脚手架操作平台的搭设、连接应牢固,材料吊装要设专人指挥,避免危及行车和接触网的安全事件发生。
框架与既有线间桩基、承台施工:框架预制完成后,施工剩余桩基,利用天窗点插打9m长拉伸钢板桩,同时申请接触网停电;钢板桩插打完成,利用列车限速80km/h行车条件,分段开挖和浇筑承台混凝土。
其中,为确保承台纵向施工竖直施工缝的可靠连接,在先施工的承台预埋横向水平钢筋,同时对竖向连接面混凝土凿毛处理。
框架顶进:对线路中心线、框架中心线、设计位置进行放样,采用4台600t水平液压千斤顶分段顶进就位。
采用低速顶进,随时观察箱体偏移情况,及时调整参与工作的千斤顶数量、顶程,确保到位后的箱体位置满足要求。
顶进完成后,对框架伸缩缝采用外防水处理。
3.2 1#框架原位浇筑和纵向顶进关键工序施工工艺及操作要点1#框架原位浇筑和纵向顶进相结合的施工工艺,是基于施工场地狭窄、施工及行车的安全等综合因素考虑而确定的。
即既有京沪上下行线临时拨接改由2#框架内行车后,除桩基、承台施工作业外,全部框架施工均在已修建的2#框架背面进行,对既有线的行车安全及施工无影响。
场地平整:拆除施工范围内京沪上下行线无缝线路、迁移地下管线等。
基础施工:钻桩设备同前述,承台分段开挖和浇筑混凝土施工。
框架节段划分:将框架由原设计4个节段重新划分为5个节段。
即从南京方向往上海方向依次为:10.59m(原位现浇节段)+16m(顶进后现浇节段)+11m(顶进后现浇节段)+15m+10m(纵向顶进节段)。
后背及润滑层设置:利用南京端已现浇完成框架作为后背,承台作为工作坑底板,其上施作润滑层,预留2m顶进操作空间。
框架预制及顶进:在2#框架北侧背面分别预制上海端15m、10m 两节框架,框架亦分三次浇筑。
墙身施工时,先施工外边墙,后施工内边墙,1#框架边墙与2#框架北侧墙身之间用2.5cm的泡沫隔板挂贴于2#框架边墙外表作为墙身模板,保证混凝土外观质量,又不影响顶进施工。
框架顶进:为防止发生两节框架同时顶进困难,在节间伸缩缝处增设3个锯齿形顶进口,必要时采用中继顶。
在侧向设好钢筋混凝土限位块,以防箱位发生偏移。
由于顶进距离达25m,采用不同长度组合的φ600mm预应力混凝土管桩作顶撑。
增加顶撑时,始终保持其轴线一致。
框架顶进就位后,原位浇筑剩余两节框架。
4 结语上海动车走行线跨京沪铁路框架桥工程,是沪宁城际铁路引入上海枢纽的控制工程,涉及由两条线增加至四条线跨线施工,施工环境复杂,安全要求高,根据现场实际,开创性地综合应用了横向顶推、原位浇筑、纵向顶进的施工技术,顺利完成工程的建设任务,对类似工程施工具有借鉴意义。