南水北调中线一期工程天津干线下穿京广铁路框构施工图设计说明书、附图铁道第三勘察设计院集团有限公司二○一○年十月天津设计单位：铁道第三勘察设计院集团有限公司专业负责人：李战胜处总工程师：目录一、项目名称、设计依据及设计范围 (1)二、工程概况 (1)三、主要设计标准 (2)四、设计采用规范 (2)五、框构桥结构设计要点 (2)六、框构桥主体结构尺寸 (3)七、框构桥工程设计 (3)八、主要建筑材料 (5)九、施工注意事项 (5)十、其他需要说明的问题 (6)十一、北京铁路局审查意见 (7)附件：设计图纸说明一、项目名称、设计依据及设计范围1、项目名称：南水北调中线一期工程天津干线。
2、设计依据：根据天津市水利勘测设计院2003年9月30日《关于与铁道第三勘察设计院合作开展南水北调中线工程天津干线有关铁路、高速公路穿越项目委托书》及2005年6月9日提供的《南水北调中线工程天津干线设计指标表》进行设计。
3、设计范围：天津干线下穿京广铁路框构。
二、工程概况(一) 基本资料工程地质条件：1、地层岩性：桥址区分布第四系全新统冲积层（al4Q）粉土、粉质黏土、黏土、细砂、中砂、粗砂。
地层的岩性描述、厚度、分布情况及基本承载力详见地质柱状图及工程地质断面图，各土层的物理力学指标详见土工试验报告。
2、岩土施工工程分级：细砂、中砂、粗砂：（Ⅰ）粉土、粉质黏土、黏土：（Ⅱ）3．地震动峰值加速度为0.10g(地震基本烈度为Ⅶ度)。
4、土壤最大冻结深度0.70m。
水文地质条件：桥址区地下水为第四系孔隙潜水，勘探期间地下水埋深16.2～17.4m（高程0.37～0.56m）。
地下水主要由大气降水补给，水位变幅1～2m。
经取地下水样分析,桥址区地下水对普通混凝土无侵蚀性。
天然建筑材料工程用砂及石料产地较远，储量充足，砂料主要料场有中易水砂料场、马各庄砂料场，人工骨料场有西庄料场，人工骨料场质量良好，砂料除颗粒偏细外，有碱活性但可抑制，其满足规程要求。
(二)交叉断面处设计指标：1、与铁路交叉处天津干线设计指标铁路交叉处天津干线设计指标2、与干线交叉处铁路设计指标干线交叉处铁路设计指标3、桥位与电化线立柱的关系京广铁路为电气化铁路，电化立柱距框构边的最小距离为10.0m，施工时需进行加固防护。
4、线路与已探明的管线交叉情况桥位均与铁路线两侧通信电缆相交叉。
施工之前需先经北京铁路局及有关部门同意后，进行拆改工作。
三、主要技术标准铁路标准1.铁路等级：国铁Ⅰ级。
2.设计荷载：中—活载，JQS活载检算；其他标准3.过水建筑物：Ⅰ级建筑物。
四、设计采用规范《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）《铁路技术管理规程》（铁道部令第29号）《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211—98）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）《顶进式框架立交桥设计、施工的若干规定》（京铁师[1993]491号）五、框构桥结构设计要点(一) 结构设计原则1、框构顶板顶面至最低钢轨底面距离采用80cm(包括防水层及保护层)。
2、列车活载横向分布宽度按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）有关规定计算。
3、采用共同变形理论，按弹性地基上的三维壳体计算结构内力，并考虑了荷载作用下结构底板在弹性地基上的变形(相对下沉、转角)对结构内力的影响。
4、框架内力按封闭式框架结构计算，框架的轴线以构件混凝土截面的重心轴线为准。
框架的顶板和底板按受弯构件计算配筋，边墙按偏心受压构件计算配筋。
5、为加强顶进框构角隅截面，减少应力集中，在框构角隅处增设三角形梗肋。
梗肋尺寸是控制边墙截面和配筋的主要因素，经计算比较而定。
6、结构设计的荷载应根据结构类型与施工方法，按有关铁路荷载的规定进行取值，计算时对结构整体或构件可能出现的最不利荷载进行组合计算。
7、框架结构应满足抗渗、抗冻及抗裂要求，并采用防水混凝土。
(二) 设计荷载1、铁路列车设计活载图式：采用“中一活载”，并按JQS荷载进行验算。
制动力(按竖向静活载的10％)及活载土压力另行计算；2、恒载：包括框架自重、线路设备重、路堤填方竖向力和水平力，土壤侧压力，暗渠重量、暗渠内水流重量等；3、行人荷载(只考虑其不利影响)；4、列车冲击力和活载土压力；5、混凝土收缩力；6、温度影响力；六、框构桥主体结构尺寸结构尺寸拟定在满足暗渠使用净高、净宽及受力合理的前提下，还兼顾了施工的便利、便于日后养护维修作业及安全。
其具体尺寸如下：天津干线铁路交叉建筑物主体结构主要尺寸表七、框构桥工程设计1、框构工程位于河北省徐水县高林营村南，京广铁路K104+979.25与南水北调天津干线XW24+664相交处。
铁路与干线交叉角度为63°。
框构轴向长度为24.24m。
框构前端刃角长度5.61m，铁路线中心距框构主体边缘的垂直距离为5.8m，主体后端设4m长平衡重，以平衡前端刃角的重量。
2、为保证框构顶板有良好的排水，在框构顶板的四角，电缆槽内侧设泄水管，并用PVC硬质塑料管引出框构外。
3、框构的防水层和保护层，应根据排水的需要，设臵排水坡度，排水坡度不小于5‰。
4、由于框构为保护涵，为保证正交设臵干线暗涵的沉降缝，应在框构顶进就位后，补齐底板。
5、施工时在干线小里程侧设臵施工场地，开挖工作基坑，预制箱体，采用常规方法顶进施工，最大顶力为55222.5KN，顶程54.58m。
6、由于框构高度较高，为了保证铁路行车安全，在施工工作基坑前，应在铁路两侧设臵钻孔桩进行防护，桩径1.25m，桩间距1.75m。
在工作基坑开挖过程中，铁路边坡采用C20网喷混凝土防护。
为防止框构在顶进过程中路基的坍塌而中断铁路行车的事故发生，在框构的前端侧设臵支承桩。
为避免顶进过程中钢轨发生侧移，在框构前端刃角前，设臵抗移桩。
顶进前还需对框构范围及两侧各11m范围内既有铁路路基进行压浆固化。
7、框构基底设计压应力为150Kpa，基底土层为粉质黏土，其基本承载力为180Kpa，经过深度和宽度修正之后可达300Kpa，完全满足设计要求。
工后基本沉降可控制在3cm以内。
8、框构顺线路方向长度为22.44m。
在线路加固前需进行无缝线路长钢轨应力放散。
采用纵挑横抬法对线路进行加固，铁路行车限速45Km/h，确保铁路行车安全。
加固图如下图所示。
吊轨加纵横梁体系加固既有线方式9、对桥两侧各20m范围内的路基采用M10浆砌片石护坡铺砌。
并对路基过渡段采用注浆加固。
10、框构桥及干线暗涵施工完毕后，在框构桥两侧出入口采用浆砌片石护砌封堵，严禁其他人员通行。
10、施工进度施工进度安排参见顶进框构施工进度表附图“71(T1)-Ⅸ-B-93-01-33”。
总工期约100天。
11、附属结构及工程(1) 工作坑工作坑是预制和顶进框构的工作场地，前端紧靠路堤，后端一般布臵运土车道，其位臵依铁路平面、堆放材料的场地、两侧的地形、地貌、地质情况全面考虑。
工作坑尺寸的开挖边缘线距距铁路路基坡脚5.0m，铁路边坡开挖至深5.0m处设臵3.0m的中平台，边坡坡率采用1：1.5，两侧基坑开挖至5.0m设臵2.0m的中平台，边坡坡率采用1：1.5。
基坑底宽24.0m，基坑底长35.95m。
坑底面做成尾低头高的仰坡，以减免顶进中出现“扎头”。
坑底四周应留有排水沟和集水井位臵，以满足施工期间排水的需要。
根据地质勘探资料揭示，桥址处地下水水位低于底板底以下3.0m，故在基坑周围及路基两侧，不考虑井点降水工程。
坑底四周应留有排水沟和集水井位臵，以满足施工期间降雨排水的需要。
(2) 滑板由于框构总高过高，局部压强过大，滑板应具有足够的刚度和稳定性，以保证框构在制造和顶进中的顺利进行，滑板采用C20钢筋混凝土，厚度30cm，在滑板下设臵纵横向的锚梁，并在滑板下换填10cm的碎石垫层；滑板表面要求平整，以减少启动顶进的阻力，滑板表面用M10水泥砂浆抹平，厚度不大于2cm，在其上涂机油：滑石粉为3：7的润滑层，厚3mm，要求表面光洁平滑；在框构主体浇注前，铺设塑料底板隔离层。
同时在框构主体与土体接触的部分上也涂机油、滑石粉；为避免“扎头”现象，滑板顶面按5‰左右作成尾低头高的坡度；沿前进方向，在滑板的两边距框构外侧5cm处设臵导向墩和导轨，以限制框构空顶阶段可能出现的方向偏差。
(3)路基加固拟采用二重管无收缩WSS工法，对轨道路基边缘进行超前注浆加固。
施工时从轨道两侧进行地面放射性注浆加固，注浆固化范围，沿线路方向：框身范围以及框构两边墙外缘外侧各11m，框构轴线方向：自铁路中心线起顶进前端13m，顶进后端15m，加固注浆深度为框身全高。
施工注浆压力应严格控制，动态跟踪测量，防止铁路在注浆施工中发生变形。
施工配料为AB、AC液，注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染。
开挖工作坑时，需将坑底均匀夯压密实，严禁基坑变形。
(4) 顶进后背工程后背墙的设臵，应根据框构的顶力、基坑的深度而定。
Ⅰ63C热轧普通工字钢后背采用双排布臵,正向间隔摆放，并在桩外夯填灰土。
为保证将千斤顶顶力均匀地传递到钢板桩上，在后背墙和千斤顶之间设臵后背分配梁，并将后背梁与滑板连成一体，滑板的钢筋一直伸到后背分配梁中。
后背墙在框构桥顶进就位后需拆除。
(5) 顶进施工中需在框架侧刃角和底板前端设臵钢制侧刃角和钢制底刃角，以保证切土和顶进的顺利进行。
钢刃角在框构桥顶进就位后需拆除。
由于框构挖土过高，在框构中部需设臵中平台。
八、主要建筑材料1、框构桥的主要受力部位，包括框构主体、刃角、平衡重、底板补齐、底板延伸均采用C35防水混凝土。
防水混凝土抗渗标号不小于P8。
抗冻标号不小于F200，为提高混凝土的耐冻性和防水性，在拌制混凝土时掺用引气剂，保证混凝土的含气量控制在5～7%范围内。
并掺加适量防水剂。
结构防水混凝土施工时要严格按照设计要求配制，水泥标号不低于425号，水泥用量不得小于280 kg/m3 ，砂、石应清洁干净、质地坚实，满足级配要求，严格控制水灰比，水灰比宜在0.55以下，最大不得大于0.60。
为有效控制混凝土在硬化过程中由于水化热而引起的内外温差，防止温差过大而导致混凝土裂缝，施工中应采取以下措施：(1) 为防止碱骨料反应，应严格控制水泥和骨料中的碱含量，混凝土用水泥应使用应使用低碱普硅水泥，骨料中的碱含量应符合《混凝土碱含量限值标准》的规定。
(2) 应在水泥中掺入“GT防水剂”，使混凝土在硬化的初期和中期生成大量具有微膨胀性的微晶体，在混凝土结构内部建立预压应力，抵消混凝土硬化后期的收缩力，改善混凝土的内部微观孔结构，降低孔隙率，增强混凝土的密实度，达到抗裂、防渗的目的，并提高混凝土的耐久性。