城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法

摘要

一种城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法。本发明方法从根本上解决了道路框架桥同时下穿既有铁路上穿地铁的可行性，采取一系列的技术措施，确保了施工全过程既有铁路和地铁的运输安全。相较背景技术中的其他施工方法，施工效率提高，安全风险降低、节约施工成本、施工方法易于操作及控制。采取既有铁路结构加固和地铁抗浮等一系列技术措施，各类技术措施相互依托，相互联系，最终将道路框架桥、既有铁路和地铁三项结构形成了一个互不干扰、相互联系的整体性结构。

说明书

技术领域

本发明属于市政工程施工技术领域，特别是涉及一种城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法。

背景技术

随着城市道路建设的飞速发展，新建道路与既有铁路相交的情况越来越多。受地形条件限制，当道路需要穿越既有铁路时，以往常常采用平交道口的形式，虽然此种方法造价低、速度快、安全风险小，但后期运行的道路与既有铁路的交叉处相互干扰情况严重；道路采用上跨高架桥跨越既有铁路形式，由上跨式桥梁衍生出的转体法、悬臂浇筑法及预制梁架设法等施工方法也不占少数，此类方法的缺点是占地面积较大，工期长，对外界环境干扰大，施工安全风险较高。而采用顶进式框架桥施工方法则不乏成功案例，其既能保证既有铁路的安全运营，又能使道路通过既有铁路。

对于经济发达的一线城市，伴随着城市轨道交通网络的覆盖，道路穿越地铁的案例也时有发生，各种相关工法亦随之出现，其施工方法多为上述介绍的几种施工方法。

在某种特殊的情况下，道路穿越平面位置，既有铁路与地铁刚好交叉通过，既有铁路位于地面、地铁隧道结构位于地下与既有铁路斜交，既有铁路与地铁隧道结构之间留有足够的施工净空，现况条件可保证道路穿越处结构的建筑高度，此种情况下，可采用道路下穿既有铁路上穿地铁的顶进施工方法，此种施工方法相较其他方法，占地少、工期短、费用较低、建成后三种交通形式互不干扰。顶进施工前及施工后，需采取哪些相应的施工方法，以减少顶进开挖卸荷对既有铁路和地铁的影响，确保既有铁路与铁路的运输安全，已成为摆在本领域技术人员面前的重要课题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)首先在既有铁路和地铁保护区外的基坑中预制道路框架桥，在预制过程中，在道路框架桥的底板上按预定位置预留多个用于贯穿锚杆的孔洞，然后在道路框架桥的后方预制顶进后背；

2)在预制完成的道路框架桥底板表面满铺多个钢锭块来增加配重，相邻钢锭块之间留有20mm的伸缩缝，并且伸缩缝采用树脂类嵌缝材料灌封；同时，每个钢锭块的中心处设有一个通芯孔洞；

3)在既有铁路上受顶进影响的范围内的线路外侧制作防护桩、两线路之间制作支撑桩、道路框架桥前刃角就位处制作抗横移桩，形成由防护桩、支撑桩及抗横移桩构成的三桩支撑体系；

4)对既有铁路上受顶进影响范围内的路基进行注浆操作以形成路基加固区；路基加固区的宽度为道路框架桥就位后从道路框架桥的两侧壁分别向外延伸10m；

5)在地铁隧道结构与既有铁路之间的地层中受道路框架桥顶进前后平面影响的范围内，对位于道路框架桥底板下方的地层进行注浆操作以形成注浆加固层；

6)对既有铁路上受顶进影响的区域采用3-5-3扣轨加纵横梁的线路加固体系7进行加固；

7)对受顶进影响的地铁轨道采用轨距拉杆进行防护；

8)在道路框架桥的后端面与顶进后背之间设置多台千斤顶，然后采用沿顶进方向边挖除路基加固区及拆除施工影响范围内部分三桩支撑体系边顶进道路框架桥的顶进法将道路框架桥顶进至预定位置，每次顶进和挖土进尺最大为1.0m；

9)道路框架桥顶进就位后，随即将多根呈梅花型布置的锚杆从钢锭块上的通芯孔洞以及道路框架桥底板上的相应孔洞内垂直向下打设，并在锚杆的周围进行深孔注浆操作；待注浆液凝固并达到设计强度后，在锚杆对应的钢锭块上放置一块带孔钢板，然后使用高强螺栓将锚杆与钢板拧紧，最后将超出钢锭块表面80mm的上端使用角磨机切断；

10)拆除线路加固体系，回填道碴，恢复既有铁路的结构；施工过程中及施工完成后一段时间内，对既有铁路的相关技术参数进行监测，发现偏差及时采取整修措施，经过一个雨季，且各项技术参数稳定，无明显变化，监测方可停止；

11)拆除轨距拉杆，恢复地铁轨道的结构；施工过程中及施工完成后一段时间内，对地铁结构的相关技术参数进行监测，发现偏差及时采取整修措施，施工结束后一年内，待各项技术参数相对稳定，无明显变化，监测方可停止。

在步骤1)中，所述的道路框架桥底板上的孔洞直径为75mm。

在步骤2)中，所述的钢锭块为长方体形结构，尺寸为480mm×480mm×500mm，采用Q235钢材制成，通芯孔洞的直径为50mm。

在步骤3)中，所述的防护桩、支撑桩及抗横移桩均采用Ф1250mm钢筋混凝土人工挖孔桩结构形式，深度为13～15m。

在步骤4)中，所述的注浆液采用水泥-水玻璃混合浆液。

在步骤5)中，所述的注浆加固层的平面范围为道路框架桥顶进前后平面影响范围外2m，厚度为道路框架桥底板以下2m，注浆液采用水泥-水玻璃混合浆液。

在步骤9)中，所述的锚杆的尺寸Ф42mm，间距为1500mm，下端距离地铁隧道结构上方2m；深孔注浆操作时注浆孔之间的间距为100-150mm，注浆液采用水泥浆；钢板的尺寸为200mm*200mm*20mm；高强螺栓的规格为Ф42mm。

本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法的效果：从根本上解决了道路框架桥同时下穿既有铁路上穿地铁的可行性，采取一系列的技术措施，确保了施工全过程既有铁路和地铁的运输安全。相较背景技术中的其他施工方法，施工效率提高，安全风险降低、节约施工成本、施工方法易于操作及控制。采取既有铁路结构加固和地铁抗浮等一系列技术措施，各类技术措施相互依托，相互联系，最终将道路框架桥、既有铁路和地铁三项结构形成了一个互不干扰、相互联系的整体性结构。

附图说明

图1是顶进前采用本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法时施工状态平面图；

图2是顶进前采用本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法时施工状态侧视图；

图3是顶进后采用本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法时施工状态侧视图；

图4是顶进后采用本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法时施工状态横向示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法进行详细的说明。

某城市道路规划为城市次干路，红线宽40m，道路下穿既有铁路，上穿地铁盾构区间，道路框架桥为三孔钢筋混凝土结构形式，底板底面距离地铁盾构结构顶为12m。该工程采用本发明提供的施工方法。

如图1—图4所示，本发明提供的城市道路框架桥上穿运营地铁下穿运营铁路顶进施工方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)首先在既有铁路11和地铁保护区外的基坑中预制道路框架桥1，在预制过程中，在道路框架桥1的底板上按预定位置预留多个用于贯穿锚杆的孔洞，然后在道路框架桥1的后方预制顶进后背2，并保证道路框架桥1的中心线与顶进后背2的前立面垂直，顶进后背2的结构形式经计算确定；在本实施例中，所述的道路框架桥1底板上的孔洞直径为75mm。

2)在预制完成的道路框架桥1底板表面满铺多个钢锭块3来增加配重，以平衡顶进开挖卸荷而造成的地铁隧道结构浮力的增加；为了防止钢锭块3热涨冷缩，相邻钢锭块3之间留有20mm的伸缩缝，并且伸缩缝采用树脂类嵌缝材料灌封；同时，为便于吊装和后期插入锚杆，每个钢锭块3的中心处设有一个通芯孔洞；在本实施例中，所述的钢锭块3为长方体形结构，尺寸为480mm×480mm×500mm，采用Q235钢材制成，通芯孔洞的直径为50mm。

3)在既有铁路11上受顶进影响的范围内的线路外侧制作防护桩、两线路之间制作支撑桩、道路框架桥1前刃角就位处制作抗横移桩，形成由防护桩、支撑桩及抗横移桩构成的三桩支撑体系4；在本实施例中，所述的防护桩、支撑桩及抗横移桩均采用Ф1250mm钢筋混凝土人工挖孔桩结构形式，深度为13～15m；

4)对既有铁路11上受顶进影响范围内的路基进行注浆操作以形成路基加固区5；路基加固区5的宽度为道路框架桥1就位后从道路框架桥1的两侧壁分别向外延伸10m，以增强既有铁路11路基的整体稳定性，防止顶进过程中因路基塌方而破坏铁路加固体系7的稳定性；在本实施例中，所述的注浆液采用水泥-水玻璃混合浆液，注浆参数根据试验确定；

5)在地铁隧道结构与既有铁路11之间的地层中受道路框架桥1顶进前后平面影响的范围内，对位于道路框架桥1底板下方的地层进行注浆操作以形成注浆加固层6，其目的是为了增加道路框架桥1下方地层的容重、强度、刚度和稳定性，防止顶进过程中地层受到破坏，并抑制地铁隧道结构上浮；同时增加受道路框架桥1顶进影响平面范围内的地基承载力，减小因道路框架桥1顶进造成的高程不均匀变化的不利影响，防止道路框架桥1顶进就位后发生不均匀沉降；在本实施例中，所述的注浆加固层6的平面范围为道路框架桥1顶进前后平面影响范围外2m，厚度为道路框架桥1底板以下2m，注浆液采用水泥-水玻璃混合浆液，注浆参数根据试验确定；

6)对既有铁路11上受顶进影响的区域采用3-5-3扣轨加纵横梁的线路加固体系7进行加固，与三桩支撑体系4一起确保既有铁路11的整体稳定性；

7)对受顶进影响的地铁轨道12采用轨距拉杆8进行防护，以保证地铁轨道12结构的整体稳定性；

8)在道路框架桥1的后端面与顶进后背2之间设置多台千斤顶，然后采用沿顶进方向9边挖除路基加固区5及拆除施工影响范围内部分三桩支撑体系4边顶进道路框架桥1的顶进法将道路框架桥1顶进至预定位置，每次顶进和挖土进尺最大为1.0m；即开挖卸荷采用小范围逐步推进的方式，以防止大范围开挖卸荷对既有铁路11的运输安全造成影响；

9)道路框架桥1顶进就位后，随即将多根呈梅花型布置的锚杆10从钢锭块3上的通芯孔洞以及道路框架桥1底板上的相应孔洞内垂直向下打设，并在锚杆10的周围进行深孔注浆操作，由此将道路框架桥1、钢锭块3与其下方的地层嵌固在一起而形成稳定的整体结构，以抑制地铁隧道结构上浮，同时减小因道路框架桥1不均匀沉降而导致的既有铁路11结构的不均匀变化；待注浆液凝固并达到设计强度后，在锚杆10对应的钢锭块3上放置一块带孔钢板，然后使用高强螺栓将锚杆10与钢板拧紧，最后将超出钢锭块3表面80mm的上端使用角磨机切断；在本实施例中，所述的锚杆10的尺寸Ф42mm，间距为1500mm，下端距离地铁隧道结构上方2m；深孔注浆操作时注浆孔之间的间距为100-150mm，注浆液采用水泥浆；钢板的尺寸为200mm*200mm*20mm；高强螺栓的规格为Ф42mm；

10)拆除线路加固体系7，回填道碴，恢复既有铁路11的结构；施工过程中及施工完成后一段时间内，对既有铁路11的相关技术参数进行监测，发现偏差及时采取整修措施，经过一个雨季，且各项技术参数稳定，无明显变化，监测方可停止；

11)拆除轨距拉杆8，恢复地铁轨道12的结构；施工过程中及施工完成后一段时间内，对地铁结构12的相关技术参数进行监测，发现偏差及时采取整修措施，施工结束后一年内，待各项技术参数相对稳定，无明显变化，监测方可停止。