下穿既有铁路站场立交桥施工组织设计意见设计要点

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　　摘 要：本文从设计单位的角度，通过真实设计案列，重点介绍了下穿既有铁路站场立交桥施工组织设计意见的设计要点，对全国同类工程具有重要参考意义。
　　关键词：下穿;铁路站场;立交桥;施工组织设计;要点
　　近年来，随着全国各地经济的迅速发展，许多城市在逐步优化和完善城市的交通路网，配套市政道路的新建、改建工程比较多。当市政道路需与即有铁路线交叉时，通常选择两种设计方案，一种是市政道路下穿既有铁路线，常见的设计形式是采用顶进框架桥替换铁路既有路基，框架桥成为铁路主体工程;另外一种是市政道路上跨既有铁路线，常见的设计形式是采用公路桥上跨铁路。本文主要讨论的是下穿铁路框架立交桥施工组织设计意见的设计要点。
　　一、设计背景和意义
　　按照《铁路工程施工组织设计规范》（Q/CR9004-2018）和《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》（TB 10504-2018）等规范要求，在初步设计阶段设计院需要编制施工组织设计意见篇章，在施工图阶段则不需编制该部分内容。但在实际工作中，由于市政道路下穿铁路的工程一般是单个桥梁及配套工程，设计范围和规模不大，设计一般也就由三阶段简化成了可行性研究和施工图两个阶段。有的设计院按照常规设计做法在施工图阶段不再编制施工组织设计内容。但笔者认为，下穿铁路立交桥工程有时候工程比较复杂，所需防护措施多，对既有铁路线的影响比较大，安全管理难度大。在施工图阶段补充编制施工组织设计意见篇章是恰当的，此时的设计图纸已经到了待实施状态，设计方案的变化可能性亦很小。通过施工组织设计意见篇章所介绍的内容，既可反应施工总工期和各分部的工期，也可了解到大型临时设施的设置情况，更可了解到施工方案的主要步骤，了解既有线施工的复杂性，同时也能梳理安全防护措施工程是否同期考虑。由于在既有线施工工程的投资受施工组织影响比较大，故编制施工组织设计对工程的投资合理性有更确切的把握。
　　二、设计案列及要点
　　笔者作为工经专业负责人曾设计了《济南市滨河南路下穿济西编组站、机务段整备场铁路立交桥工程》的施工组织设计意见，该工程采用三段框架桥方式依次下穿编组站的3个场区，穿越股道28股，规模较大、技术条件复杂、运输安全要求高、施工难度大。其施工组织设计对同类工程具有参考意义。
　　下面我针对本工程的施工组织设计介绍一下主要设计要点及内容：
　　（一）立交桥概况
　　本次设计范围规划道路等级为旅游观光路（城市支路）。框架桥设计车速30Km/h，路面下分别布置给水、电力、照明设施、压力污水管道、电信等市政管道。本次施工设计采取3段1-16m框架桥依次下穿京沪上行线、济西编组站V场、机务段整备场及济西编组站I场。下穿段框架桥在V场内长61.24m，结构形式为1-16×6.9m，机务段内长57.42m，结构形式为1-16×5.8m，I场段内长89.43m，结构形式为1-16×9.9m，共计208.09m。
　　（二）主要技术标准
　　（三）既有线改建情况
　　工程不对既有线线路进行改建，仅在施工中进行线路过渡，施工后恢复原状，接触网过渡工程中根据永临结合情况，部分进行改建。
　　（四）主要工程内容和数量
　　本工程新建V场框架桥1座1113.74顶平米，新建机务段框架桥1座1033.75顶平米，新建I场框架桥1座1617.4顶平米，以及3段框架桥之间用封闭引道连接，封闭引道全长308.16米。
　　（五）自然特征
　　工程区域位置多年平均气温在13～14℃之间，年降雨量多集中在6～9月份，占全年降雨量的73%。该工点上覆第四系人工填筑土（Q4ml），以粉质黏土为主。本地区地表水为沟水、塘水，地下水为第四系壤中水，水量丰富，地表水、地下水由大气降水补给。
　　特殊岩土为小清河河床及鱼塘里的淤泥质黏土，厚0～3米，流塑状，由于该层力学性质差，对工程不利。该工点最大冻结深度0.5米。
　　本测区地震动峰值加速度为0.05g。地震动反应谱特征周期为0.45s。
　　（六）交通运输情况
　　本工程地处市区，交通便利。济西站位于济南市槐荫区段店镇境内，隶属于济南铁路局管辖，按等级为特等站，按技术作业性质为编组站，按业务性质为货运站。本站为京沪、胶济两大干线的交汇点，是全路路网性编组站之一;主要担负着京沪、胶济上、下行货物列车及部分枢纽小运转列车的解体、编组和中转任务。但编组场和机务段内现有道路不符合施工要求，施工时在编组场内需要修建临时便道和便桥。
　　（七）施工总工期及其依据
　　本项目为南水北调配套工程，建设任务紧，计划2012年10月开工，2015年9月竣工，设计总工期为36个月。本设计工期考虑汛期与非汛期连续施工。
　　（八）工期总体安排意见
　　本工程地处繁忙的铁路枢纽编组站，施工组织设计仅按当前列车运行图情况和铁路局管理要求预计工期，实施时应根据实际列车运行图情况和工程情况进行调整，以尽量减少对既有线行车的干扰。工期总体安排如下：
　　（1）施工准备1个月（拆迁及办理各管理单位协议相关手续）;
　　（2）大临工程3个月;
　　（3）Ⅴ场框架桥18.5个月;
　　（4）机务段框架桥：30.5个月;
　　（5）Ⅰ场框架桥：30.5个月;
　　（6）引道及附属工程：15.5个月;
　　（7）箱内管道、人行道、雨水沟及路面工程：4个月。
　　（九）大型临时工程
　　（1）材料厂3处、小型木材加工厂1处、小型混凝土构件预制厂1处。考虑3处框架桥同时施工，材料转运很不方便，故相应设置材料厂3处，小型木材加工廠1处和小型混凝土构件预制厂1处。 　　（2）施工通道4条，其中需新建便道1.06公里（含便桥2座）。
　　①施工通道1利用小清河河床护砌工程所修便道，同时为机务段框架桥和Ⅴ场框架桥现浇段、引道工程服务。由于该通道穿过济西编组站经过4处平过道，且其中两处上方有接触网，为防护过往施工车辆高度超限，设置限高架两处，以防护接触网安全和施工车辆安全。②施工通道2需新建便道0.63公里，其中含便桥1座。主要为Ⅴ场框架桥及引道工程服务。③施工通道3考虑利用滨河南路铁路外侧道路工程先期施工届时已经形成的路面，为Ⅰ场框架桥、泵站及引道工程服务。④施工通道4需新建便道0.43公里，其中含便桥1座。为Ⅰ场框架桥及引道工程服务。
　　（3）三七灰土拌合场设置1处3000平方米。
　　（4）大临用电。电源考虑从附近村庄10kV电力线路T接，采用架空线路，距离约2.5公里，另设三台315kVA变压器。
　　以上大临布置情况详见“施工总平面布置示意图”。
　　（十）过渡工程
　　（1）铁路便线。本工程机务段下框架桥设计采用明挖现浇施工，考虑机务段线路和接触网过渡方案，待桥完工后恢复线路。（2）本工程施工对编组站到达场、调车场和机务段行车影响较大，需要与各相关单位协商做好过渡工作。
　　（十一）主要工程
　　本工程为独立桥涵工点，主要工作为框架桥的施工，因工程所在地的既有线路性质和地质条件比较复杂，为保证施工期间既有铁路的行车安全和施工安全，既有线路下框架桥采用不同的施工方法。在既有京沪上下行线和B1线下框架桥采用顶进法施工，I场及V场线路下框架桥采用线路架空后原位现浇的方法进行施工，机务段下框架桥采用线路过渡，分段明挖后原位现浇。为此施工中有如下主要工作内容：
　　1.线路加固
　　京沪上下行线、B1线、I场及V场到发线和牵出线下框架桥施工中采用D便梁进行线路加固，因京沪上下行线和B1线为无缝线路，施工前需进行无缝线路应力放散。为保证便梁下有足够的空间施工，中孔便梁支点采用桩基，因工程所在地地质条件较差，地下水位较高，便梁支点无法采用挖孔桩，故本次设计先采用便梁临时架空后，在线路下施工钻孔桩，钻孔桩形成中孔便梁支点后，纵移便梁，形成3孔便梁架空线路的加固形式。
　　2.顶进部分降水措施
　　京沪上下行线、B1线线路加固后，为保证顶进过程中地下水位降到基底以下不小于1.0m，设计中采取如下措施：
　　（1）线路架空后，在顶进的框架桥外侧施打旋喷转止水帷幕，并在止水帷幕内存布设降水井管。（2）为减小支点桩基的侧向压力顶进部分框架桥采用带土顶进。
　　3.I场及V场现浇段基坑基坑防护及降水
　　I场及V场到发线和牵出线下框架桥施工中，先用3孔便梁架空线路，然后在中孔桩基外侧施打旋喷桩加固土体及止水帷幕，当旋喷桩达到设计强度后，按设计图纸要求在便梁中孔下开挖基坑并进行地基加固，为减小施工中降水对周围建筑物及既有路基及框架桥钢筋绑扎等作业的影响，在基坑四周设置止水帷幕，为增强止水效果，将框架桥基坑分段设置止水帷幕，并在每个基坑坑底四周设矩形排水沟将水引至设置在四角的集水井，排出基坑。为现浇框架桥提供良好的工作空间。
　　4.机务段线路过渡分段浇筑框架桥
　　下穿机务段整备场部分位于道岔区，线路加固复杂，本次设计采用站场过渡方式分段明挖后现浇框架桥的施工方法。具体步骤如下：
　　（1）首先进行线路过渡，拆除（705～714#）一渡两交组合道岔后，分步铺设临时道岔，最后将机8道、机9道向东改移，通信、信号和接触网根据改移股道结合永临工程进行改移，腾出现浇第一段的位置，为避免第一段基坑开挖对邻近线路的影响，与邻近线路先采用高压旋喷桩加固，加固后边坡设置22根孔径为1.5m钻孔桩进行防护，并在桩顶设高度1m，宽度1.8m的冠梁连接各桩，作为东侧边坡的防护，随后开始开挖机务段第一段基坑，基坑南北方向两側边坡按1：1.25坡率放坡，边坡采用喷锚网防护、基坑西侧顺接临时通道;基坑形成后在边坡堑顶外设置双排咬合旋喷桩止水帷幕，基坑内部四角设置直径1.0m、深度1.0m的集水井，基坑内部边缘设置4口直径0.6m，深度8m的PVC硬管管井，坑内集水井与集水井之间，集水井与管井之间，管井与管井之间用盲沟相连，用以排出地表水。基坑开挖后即可对框架桥的基底进行旋喷桩加固处理，地基处理完成后在原位进行现浇框架桥的施工。
　　（2）框架桥施工完成并养护一段时间后，可用三七灰土回填基坑南北两侧，当框架桥养护达到要求后，将机8道、机9道恢复原位，对第二段基坑施工，基坑边缘距机2道较近，为增大施工空间，先将机1道、机2道外移（向东移），逐步将原先在第二段基坑施工范围内通过的机3道至机7道改道，机5至机7道向西拨移至已经施工完的第一段框架桥上，机3道、机4道向东拨移至尚未施工的第三段，通信、信号和接触网根据改移股道结合永临工程进行改移，因第二段基坑施工时距邻近运行股道较近，为此先在这段范围进行高压旋喷桩加固处理，加固后设置23根孔径为1.0～1.5m钻孔桩进行防护，并在桩顶设高度1m，宽度1.8m的冠梁连接各桩，作为第二段基坑和第三段基坑之间的边坡防护，剩余基坑和框架桥同第一段框架桥，框架桥施工完成并养护一段时间后，可用三七灰土回填基坑南北两侧，当框架桥养护达到要求后，即可将机3道至机9道恢复原位。
　　（3）第三段框架桥施工前，将机1道、机2道向西拨移至第二段框架桥上，同时通信、信号和接触网根据改移股道结合永临工程进行改移，其余部分同上，当三段框架桥都施工完后，最终将机务段各股道恢复至施工前状态。
　　三、结语
　　该立交桥作为济南市西部的重点工程，目前已经完工并开通使用，周边可减少20分钟绕行时间，为济南西部交通提供极大便利，取得了良好的社会效益。
　　参考文献：
　　[1]《铁路工程施工组织设计规范》（Q/CR9004-2018）.
　　[2]《铁路建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法》（TB 10504-2018）.
　　[3]《铁路大型临时工程和过渡工程设计规范》（Q/CR9149-2018）.
　　[4]建筑施工手册.
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