跨包西铁路立交大桥既有线施工技术.ppt

跨包西铁路立交大桥既有线施工技术,中铁二十局集团第三工程有限公司,二一三年八月,结合既有线墩台实际对跨线桥施工图优化设计，介绍了合理选择水磨钻配合人工挖孔桩，承台基坑开挖采用砼套箱、型钢横撑加固与物理隔离防护措施，墩身“逆作法”工序施工，利用“天窗”点进行模板安装与拆除，确保了既有线的运营安全。,【摘要】,【关键词】 既有线 优化设计 水磨钻法 套箱法 逆作法 安全监测,黄韩侯铁路北塬至芝阳段右线跨包西铁路立交大桥，起迄里程为DyK1+785.05DyK1+960.22，本桥横跨包西铁路及冲沟，位于R=600m的圆曲线、缓和曲线和直线上，线路纵坡为2.5，-3.1，与包西铁路成40角斜交。全桥孔跨布置：5孔32m预应力混凝土梁，其中北塬台、1#、2#墩为既有线墩台，1#墩与2#墩以32m简支梁上跨包西铁路。1#墩位于包西铁路路堑南侧一级骨架护坡坡脚处，承台边缘至既有线右线线路中心最小距离为5.99m，承台底面低于包西线轨面4.93m。2#墩位于包西铁路左侧，承台边缘距包西铁路左线线路中心最小距离为2.24m，承台底面低于包西线轨面5.07m。 该桥施工难点：2#墩离既有线太近，且墩身处在接触网下侧，1#、2#墩承台开挖深度大，对铁路基床稳定性造成影响与潜在安全隐患。桩基设计为钻孔桩，冲击钻钻孔施工机械的作业空间狭小，且钻机设备的使用存在较大安全隐患；墩身钢筋与模板安装存在侵限风险。,1 工程概况,针对2#墩承台离既有线太近，墩身处在接触网下方的问题，通过与设计院联系，验算分析，采取将全桥平面位置整体向大里程方向平移1.6m的技术措施。平移后2#墩承台边缘距包西铁路左线线路中心最小距离为3.84m，1#墩承台边缘至既有线右线线路中心最小距离为4.36m，两个墩位均错开了接触网线路，最大限度地保证了两个墩台的正常施工；承台开挖对既有包西铁路基床稳定造成扰动影响的问题，采用提高承台基础底面标高和辅助施工技术措施加以解决。通过对比，最终确定承台基础标高提升1.5m，变更后1#墩承台开挖深度由4.12m变为2.62m，2#墩承台开挖深度由3.44m变为1.94m。变更后，承台开挖深度均控制在3m以内（承台高度2.5m），承台开挖时设置钢筋混凝土套箱围堰分层开挖，从而保证基坑和既有铁路路基基床的稳定。施工图优化设计后，右线跨包西立交大桥平移1.6m后平面位置示意图如图1，1#、2#墩承台标高抬高1.5m后立面示意图如图2。,2 施工方案 2.1 施工图优化设计,图1 右线跨包西立交大桥平移1.6m后平面位置示意图,图2 1#、2#墩承台标高抬高1.5m后立面示意图,北塬台位于包西铁路南侧路堑堑顶边缘，设计有效桩长25.5m、1#墩设计有效桩长26m、2#墩设计有效桩长35m，设计均为1.25m的钻孔桩。三个墩位工程地质情况如下，设计桩底标高以上912m范围为砂岩、砂岩夹泥岩，桩底12m以上部位到原地面范围以砂质黄土为主。采用原设计钻孔桩（冲击钻）施工无法满足既有线安全要求，同时施工场地狭小泥浆池、钻机设备无法布设。采用爆破作业配合人工挖孔桩，无法满足既有包西铁路设备管理单位的安全规定和相关要求。通过方案比选最终选取水磨钻配合人工挖孔桩的施工方案，进行北塬台、1#、2#墩位的桩基施工。砂质黄土段采用风镐、铁锹进行人工开挖，砂岩、泥岩段采用水磨钻进行开挖。 水磨钻施工一般以0.6m深为一个循环，工序为沿设计孔桩周边环向钻芯、内环岩体劈裂、出渣。砂质黄土、风化岩层每开挖进尺6090cm进行一次,2.2既有线北塬台、1#墩、2#墩桩基施工 2.2.1桩基成孔技术,C20钢筋混凝土护壁施工，确保孔桩安全不塌孔，石质岩层地段不需要进行护壁施工。水磨钻施工具有成孔规则、环保、对孔壁扰动小的优点，水磨钻施工钻进图及成孔效果见图3、图4。,图3 水磨钻施工钻进图,图4 水磨钻施工成孔效果图,水磨钻单孔日平均掘进达60120cm，且一个墩位配置2台水磨钻可同时展开4根桩基的循环作业，完全满足既有线安全施工要求。挖孔弃碴采用吊桶装载，用电动绞架（高度约1.8m）垂直提升到井口，弃碴于路堑横向马槽口之外。,2.2.2钢筋笼制安,钢筋笼采用分段制作（每节不大于6m），分节吊装，孔口焊接。采用吊机吊装钢筋笼时，钢筋笼离地面不得高于1.5m（物理隔离高度为3m），并在钢筋笼下设置两条安全防护绳，防止钢筋笼或其他被吊物品侵入限界。机械吊装施工时，应保持垂直、平稳，不得斜吊、晃动，吊具必须牢固。吊装前，与延安车务段进行沟通，确定施工“天窗”时间，确保吊装作业在“天窗”内进行，保证既有线行车安全。,采用电动绞架（高度约1.8m）提挂串筒，利用汽车泵泵送混凝土入串筒进行桩基混凝土灌注，串筒底离桩基混凝土灌注面高度不得大于1m，防止混凝土离析。,2.2.3桩基混凝土灌注,本桥1#墩、2#墩紧邻既有包西线，基坑开挖采用钢筋砼套箱+型钢支撑进行施工，确保基坑稳定，减小基坑开挖对既有线路基基床的扰动。 桩基施工完毕，待砼强度达到设计强度70%后，进行承台基坑开挖。承台尺寸5.7m6.3m，矩形套箱厚25cm，紧贴承台外边线；开挖前，放出套箱外边线作为开挖边界线，并在开挖线外适时设置截水沟，防止地面和坡顶水流入坑内。,2.3既有线1#墩、2#墩承台施工 （1）基坑开挖,首次开挖深度0.5m，开挖后对承台边线进行定位放样，然后在承台限界外施作厚25cm深50cm的环形C20钢筋砼冠梁；待浇筑完成3d后，进行下层基坑开挖。基坑每层开挖深度控制在0.5m0.9m，开挖后立即施工厚度为25cm的C20钢筋砼套箱，24h后继续基坑循环开挖。,图5 钢筋砼套箱+型钢支撑示意图,待基坑整体开挖至距基坑顶1.0m处时进行I16型钢支撑，然后继续进行基坑开挖，挖至承台底标高以下25cm，安装套箱底板钢筋，浇筑20cm厚C20混凝土,完成套箱整体受力体系。钢筋砼套箱+型钢支撑示意图如图5。,套箱底板浇筑完成后，无需另行进行承台模板安装，即可在套箱进行承台施工。按设计图纸完成承台钢筋安装、预埋墩身钢筋、测量确定承台顶面标高位置等，按常规施工方法、工序进行承台混凝土浇筑。,2.4 墩台身施工 （1）物理隔离防护措施,开挖过程中，按照“施工期间对既有线测量与监测方案”，做好全天候既有铁路路基沉降观测和轨道位移监测，及时消除安全隐患；当监测数据接近控制数据时，应停止基坑开挖，查找分析原因，制定加固措施，防止隐患发生，确保既有线运营安全。,（3）安全监测,（2）承台砼施工,本桥1#、2#墩距包西铁路接触网距离非常近，且墩身与上部铁路电力设施“回流线”相抵触（处在正下方），墩身施工时采取物理隔离防护措施，如既有线侧搭设防护网、栏杆和竹排架等。,在墩身施工前，及时联系设备和供电单位对影响的“回流线”进行迁改（另外采取绝缘措施）。物理隔离措施如图6、图7。,图6 物理隔离措施（1）,图6 物理隔离措施（2）,1#、2#墩墩身高度均为7m，托盘高度均为1.9m，根据模板配置考虑安全因素，墩身托盘施工分两次进行，第一节墩身施工4.5m，第二节墩身2.5m与1.9m高托盘一次整体浇筑。 为防止墩身护面钢筋安装过程中出现“侵限“问题，采用“逆作法”施工工序，即先安装墩身模板待模板安装固定完成后，再进行墩身护面钢筋安装，从而保证钢筋安装过程中不会侵入铁路限界。 在墩身模板安装及拆除施工中，利用施工“天窗”时间进行模板安装及拆除，确保墩身模板施工作业在施工“天窗”内进行，保证既有线行车安全。墩身模板安装或拆除时，设专人指挥，吊装时在模板下口挂2根缆风绳，背向营业线方向人力牵引，防止模板摆动引起侵限事故，上块模板吊装固定好后，方可吊装下块模板。,（2）墩身钢筋与模板安装,模板安装完毕后，在顶口四个边角处设置4根缆风绳，固定模板不发生倾覆；同时质检员对模板进行检查验收，合格后现场挂设“模板安装验收合格标牌”。,（2）墩身砼浇筑,墩身浇筑利用汽车泵泵送混凝土，插入式振捣器分层振捣密实，及时覆盖洒水养护。,3 结束语,既有线施工要确保“安全第一”，右线跨包西立交大桥既有线施工，通过桥位优化设计、物理隔离安全防护措施、桩基施工方案优化比选、承台基坑开挖砼套箱及型钢横撑加固措施、墩身施工工序调整等技术措施，确保了既有线的运营安全，施工方案顺利通过了西安铁路局组织方案评审，实施效果得到业主、设计、监理单位的一致认可，积累了既有线施工经验。 （1）水磨钻孔具有机具设备简单，施工操作方便，占用场地小，无泥浆排出，施工质量可靠的特点，与人工挖孔桩（爆破）和冲击钻成孔相比减少了对周围设施的振动，特别适用于离居民房、铁路、公路较近的桩基施工。 （2）承台基坑开挖采用砼套箱、型钢横撑加固技术与物理隔离防护措施，为承台施工各环节的安全问题提供了可靠的有效保证。 （3）采用“逆作法”工序，即先安装墩身模板，待模板安装固定完成后，再进行墩身护面钢筋安装，保证钢筋安装过程中不会侵入铁路限界。 （4）超前安排，科学组织，合理利用“天窗”时间进行模板安装及拆除，确保墩身模