城市道路上框构桥接长施工工艺万芳

城市道路上框构桥接长施工工艺

【摘 要】以京九线北京西至黄村段增建二线工程的工程实践为例,介绍了在城市道路上进行框构桥接长的整套施工工艺。本工艺的特点是不中断道路、铁路行车,确保施工中行车安全。

【关键词】城市道路 框构桥接长 施工工艺

在城市里铁路框构桥是公铁立交的重要形式,一般铁路线在框构桥上,公路在桥下。既有铁路框构桥接长施工时牵涉铁路、公路、市政众多设备和单位。在北京这样的城市,一般在道路施工不允许中断道路,如何在施工中确保道路行车、行人,路面下的地下管线及铁路行车的安全,并顺利完成施工,是此类工程的一大难点。

本文通过一个工程实例介绍此类工程施工工艺。

1、工程概况

西黄线是京九铁路线在北京市区的一段,北起北京西客站,南到北京市大兴区的黄村火车站,全长16. 1 km。线路从北京西客站开始,跨越北京市南二环西延长线(丽泽路)、南三环、南四环、丰台南路、北滨河路、六圈路等重要城市道路。

既有铁路线与上述城市道路相交时,采用框架式立交桥形式。增建第二线工程为了保持城市的协调,减少占地,设计采取将原有立交框架桥接长方式,线间距4 m。下面以本工程中较为典型的丽泽路框构桥接长为例,介绍城市道路上框构接长施工工艺。

丽泽路框构桥位于北京市南二环的菜户营桥下,菜户营桥主路采用高架立交形式上跨铁路线,辅路则采取框构桥下穿方式穿过铁路线,丽泽路框构桥位于辅路上。框构桥净宽为12. 5 m,结构净空5 m,边墙厚90 cm,顶板厚65 cm,底板厚75 cm,人行道宽1. 5m,桥下敷设沥青路面后净空4. 0m。框构桥主体接长长度为5. 27 m。

2、工程特点

(1)本工程施工兼具市政工程和铁路既有线施工的特点,确保施工安全是难点。首先要保证既有设备的安全,基坑开挖涉及铁路、市政管线等既有设施,其中市政地下管线有上、下水管、通信、电力、路灯、煤气等管线,铁路方面有通信、信号、电力等设备,施工中需确保这些设备不被破坏。其次要保证既有工程设施的安全,基坑开挖需拆除既有道路U型槽挡土墙和铁路挡土墙,拆除挡墙后的U型槽上沿距离既有上跨桥桥墩最近距离仅5 m,从U型槽上沿计,基坑开挖深度达6. 5 m;开挖铁路挡土墙后,既有铁路路基可能在综合动荷载作用下塌方。最后因施工中道路不中断行车,立体交叉作业较多,需确保道路上行人行车的安全,也要防止路面来往车辆对施工人员、施工设备造成伤害;因属于铁路既有线施工,要严格遵守有关铁路营业线施工安全技术规定,确保铁路行车和施工人员安全。

(2)施工干扰大。施工所在道路有公交线路,不便于改变路线,北京市交管局要求,框构桥接长施工不允许中断行车;北京铁路局要求不能影响铁路行车。为了保证上述要求和安全,大量施工只能避开行车行人高峰时期,利用夜间作业。基坑开挖发现市政、铁路等产权单位的管线后,要立即通知对方并按要求采取保护。因此施工过程中干扰很大,施工效率降低。

(3)本工程施工作业场地狭小,只能利用部分封闭路面作为周转堆料场地,大堆料和加工场地需另设,使用路面场地时要做好计划。

(4)施工中要进行交通疏导,随着施工进度,现场场地状况不断变化,要及时根据道路变化疏导车流人流。

(5)工期紧,为了减少对铁路、道路行车的干扰,制定施工方案时,北京铁路局和北京市交管局对工期要求很严,限定工期为60 d。

3、总体施工方案

根据工程特点,将施工过程分为施工准备、交通导改、框构接长三部分。其中框构接长包括防护工程、主体接长、附属工程等部分,见图1。

3.1 施工准备

这部分工作主要是与各相关单位的协调,需花费较长时间。本工程牵涉到道路、铁路、市政设施等众多的既有设备产权单位和行车安全,所以本工程施工准备比较繁琐,主要工作内容是和既有市政设备产权单位和北京铁路局、北京交管局通报施工概况,现场勘查、签定安全配合协议。上报北京铁路局、北京交管局施工方案,直至批准后方可施工。

3.2 交通导改

交通导改工作的产生是由于不断道施工造成的,交通导改工作贯穿于施工全过程。北京市交管局要求不断道施工,在施工过程中可以使缩减车道,但是必需保证原有机动车道和非机动车道分开,因此施工中存在机动车变道、减速、分流、限高等问题,随着施工进度,各车道也要变换。导改过程中需购买各类交通标志,并按交通标准摆放。在施工过程中分4期导改。

第一期:切割既有框构桥的人行道混凝土,切割人行道是立体作业,切割下来的混凝土块随时要掉到路面上,随着切割的进度要及时封闭部分路面宽度。

第二期:拆除框构桥两侧的混凝土挡土墙,拆除机械要占用部分道路宽度。拆除两侧挡墙分两次拆除,每次拆除需封闭路面半宽。第三期:开挖基坑,开挖时基坑分左右幅分别开挖,在开挖剩余半幅路面时,将已开挖的路面搭设便桥。

第四期:框构桥底板完成,回填基坑后,施工边墙和顶板时搭设门洞式脚手架,以便通行。

3.3 框构接长施工

框构接长施工主要工作内容有:防护工程施工、切割既有桥的人行道部分,铁路挡土墙和道路

挡土墙凿除,开挖基坑,框架桥主体施工,恢复挡土墙,恢复路面施工。

4、主要关键施工工艺

本工程的主要施工工艺就是框构桥接长施工,分为3部分:分别是防护工程施工、框构桥主体接长施工、附属工程施工。

4.1 防护工程

为了保证施工安全进行,确保道路行人行车和铁路行车安全,制定了一系列防护措施: (1)既有桥面道碴防护; (2)铁路路基和道路U型槽防塌,做挖孔桩; (3)挖探坑探明地下管线。这三项工作顺序一般是:挖孔桩 道碴防护 开挖探坑。

4.1.1 防护桩施工

防护桩是防止基坑开挖后,U型槽坑壁在火车和其他施工机具的动荷载作用下发生摊塌而设,极为重要。设计布置为沿铁路线路方向在框构桥两侧各2根,垂直于铁路方向各布置4根。沿铁路线的4根桩桩长16.5m,桩径1.25m,桩间距1.8m,桩中心和铁路线中心距为3. 2 m;垂直铁路线的8根桩桩长13.2m,桩径1.25m,桩间距1.8m,见图2。

因紧邻既有铁路线,防护桩施工不能采用机械施工,只能采用人工挖孔,人工挖孔同时还能排除孔内不明物;因桩的间距较小,采取间隔开挖;钢筋笼入孔可采用先地面绑扎再吊装入孔,也可由人工在孔内绑扎,前者在吊装钢筋笼时必需做好铁路的安全防护,利用列车的天窗点进行吊装,孔内绑扎要注意质量,一般建议在孔内绑扎。施工顺序为:测量定位 孔口清理 开挖 做护壁 绑扎钢筋 灌筑混凝土。

紧邻铁路线的挖孔桩施工是高危作业,必须严格遵守《铁路营业线施工规范》、工具严禁侵入铁路限界,列车通过时停止开挖;每次开挖不许超过1 m,开挖过程中必须做混凝土护壁;孔深超过10 m,孔内要供风等安全措施。

4.1.2 既有桥面道碴防护

框构桥接长之前,要切割既有桥人行道部分的混凝土,剩余框构主体后方可接长。切割人行道后,原桥面的净宽变窄,铁路道碴的下坡脚将延伸出桥面。为了防止道碴掉落到道路路面,造成行车行人受伤;同时也防止因火车通行震动而造成道碴塌方,进而引起铁路线路沉陷,甚至翻车事故。所以在切割人行道之前必须对道碴防护。

设计采用在桥面埋设挡碴板方式,见图3。用角钢( 75 75 8)作出直角三角形支架,见图4。三角形三个近似于30 , 60 90 。短直角边连接在既有框构桥上,支架和桥面相接用 20膨胀螺栓。长直角边用于连接挡碴钢板(5 mm厚),钢板和支架连接、钢板和钢板连接用 10螺栓。钢板高1. 0 m,立面距离切割线0. 4 m,三角支架沿铁路线路纵向按间距0. 8 m布置。

因支架下底边位于道碴坡脚下面,安装时要逐个安装支架,将道碴坡脚处清理出作业面后,再预埋螺栓,安装支架,支架全部安装后,再安装钢板。

该工作系在铁路行车线作业,安装施工时必许要遵守铁路营业线施工安全技术规定,必需有专职安全员做防护,列车通过时停止施工。

4.1.3 探坑施工

在基坑开挖之前,为了探明道路路面以下的市政管线,需要结合地面标志和开挖坑探。探坑宽度为0. 8 m,垂直于道路沿路面全宽布置,位于接长后的框构桥主体末端,探坑深度比基坑底部深0. 3 m。为了确保道路通行,开挖探坑时将路面分成两幅(一幅指路面宽的一半,下同)开挖,开挖后探坑顶覆盖20 mm或25 mm厚的钢板,保证车辆行人通行。施工工凿除左幅路面并开挖探坑序为:探坑定位放线切割所需需凿除的路面封闭左幅路面 凿除左幅路面并开挖探坑 左幅路面覆盖钢板 开通左幅路面并封闭右幅路面 凿除右幅路面并开挖探坑 右幅路面覆盖钢板 开通右幅路面。

4.2 框构桥主体接长工程

框构桥主体接长主要包括切割人行道混凝土块、凿除挡土墙、底板施工、边墙和顶板施工、恢复路面和挡土墙(附属工程)。

4.2.1 切割人行道混凝土

既有框构桥的人行道切割有多种方法,常用的有绳锯切割机、液压墙锯切割机、水钻等设备。本工程采用水钻切割,该法效率较为低下,但高处作业灵活机动性好,施工作业面局限性小。全桥的人行道长度为14. 3 m,切割时将人行道分为10块,即1. 5 m 4块+1. 2 m+1. 1 m+1. 5 m 4块,分块掉落到路面,再用吊车配合自卸汽车运走处理。路面中央上方的2块混凝土先掉落,选择在深夜0点至5点掉落,此时路上人车几乎断流,掉落时可以短暂封路。其余混凝土块则分别封闭道路左右幅后施工,掉落顺序从道路中部向两侧进行。因水钻切割完后混凝土面不平整,需要利用夜间搭设脚手架人工凿平。

4.2.2 凿除既有挡土墙

框构桥两侧既有挡土墙的凿除是基坑工作面开挖的一部分,凿除的前提是路基防护桩全部施工完毕,并且桩身混凝土达到设计强度。框构桥两侧挡墙分两次凿除,见图4,施工时间为深夜0: 00至5: 30之前结束。

凿除采用破碎锤(可以作为挖掘机使用),配合以自卸汽车,破碎废碴连同防护桩到墙背之间的土方一起外运。

4.2.3 底板施工

首先要开挖基坑,受限于工作进度和不断道要求,基坑只能分左右幅分别开挖,开挖半幅基坑后(另半幅路面保证通车),在已开挖的基坑上搭设便桥保证通行,然后开挖剩余半幅基坑。框构桥的部分底板施工需在便桥下作业。

(1)基坑开挖

框构桥接长长度为5. 27m,基坑深度为2. 1m,基坑底工作边0. 8 m,只考虑一侧工作边,另一侧是既有桥主体,不考虑放坡问题,考虑到路基填土比较密实,基坑按1∶0. 25放坡,基坑上口宽为6. 5 m。为了搭设便桥,基坑上口两侧路面各破碎2 m,从路面下挖0. 4 m,见图5。

基坑沿全路面宽度开挖,施工时间一般在夜间0: 00至5: 30之前结束,因此施工前做好各项作业准备。先用马路切割机切出将要破除的路面,再用破碎锤、挖掘机开挖,自卸汽车运渣土。路面分左右幅开挖,开挖左幅时,右幅通车,左幅开挖完并搭设便桥后,再开挖右幅路面。开挖时要特别注意地下管线设施的安全。

(2)便桥的搭设

根据北京市交管局的要求,便桥必须分出机动车道和非机动车道,其中机动车道宽3. 5 m,非机动车道宽2. 5 m,因此在便桥宽度不得小于6 m,两车道间设隔离栏。为了保证便桥下有足够的净空作业,便桥主材采用40c的工字钢和20 mm厚的钢板。工字钢长度10. 5m,中央悬空部分长6. 5m,两端各搭过基坑边坡顶2 m,工字钢中心距0. 4 m,为防止工字钢侧倾,工字钢位于基坑两侧部分的空心间隔用沙土填实,工字钢中间悬空部分用钢板条焊接以增强便桥的整体性。见图5。

便桥施工时用25 t汽车吊装钢板和工字钢,人工配合。但是一定要注意工字钢和钢板吊起时侵入铁路限界而引起铁路行车事故,吊装施工时一定要有专职防护人员。便桥施工时间从夜间0:00至5:30完工。

(3)框构底板施工

便桥搭设后,框构垫层施工、钢筋绑扎、支模板,浇筑混凝土需在便桥下施工。钢筋加工成型后,从便桥两侧穿入桥下进行绑扎,因作业空间狭小,钢筋进入时要分清先后顺序,从既有桥一侧到另一侧摆放后再绑扎,先进底层筋,绑完后再进面层筋;模板使用9015大钢模板,不足部分用小钢模或钢木结合处理;混凝土浇筑应在夜间作业,从便桥两侧分别浇筑,采用混凝土泵车浇筑。

4.2.4 边墙和顶板施工

北京市交管局要求,框构桥上部施工时必须保证公交车通行,限高净空不得小于3. 5 m,并且非机动车道和机动车道分离。综合考虑顶板支模、框构净空等因素,制定脚手架布置见图6,非机动车道和机动车道路基回填土方,路基面上铺20 mm钢板。

(1)拆除便桥,回填路基

底板混凝土强度达到设计值(一般7 d),拆除便桥,同时回填基坑,在底板上填筑非机动车道和机动车道两条路基,考虑到回填路基与两侧未开挖路基的顺接,及净空要求,路基从框构桥底板填高0. 9 m,两路基路肩间净距2. 0 m,边坡用草袋码砌,坡度1∶1,路基回填料采用级配砂石,保证90%的压实度,路面上铺20 mm钢板。

施工时利用夜间0: 00至5: 30行人车辆稀少的时间,先填筑非机动车道,再拆除便桥回填机动车道。

(2)门洞式脚手架和边墙顶板

采用碗扣式脚手架,空间形式为0.6 m 0.6 m 0.3m,沿道路方向采用0.3m横杆,垂直于道路方向用0.6m,横杆,门洞式脚手架的三个脚手架柱内设2~3道斜撑。考虑到门洞脚手架净空限制和模板挠度要求,门洞顶部采用22a的工字钢,其上再铺10 cm 10 cm方木,再铺模板,在非机动车道和机动车道上,敷设模板时作出1 cm的预拱,边墙和顶板模板采用9015大钢模板,不足部分用小钢模或钢木结合处理。

框架桥两侧边墙同时浇筑,顶板和边墙浇筑分层厚度不能大于0. 3 m,振捣要充分,保证混凝土外观质量。

(3)脚手架拆除

顶板混凝土强度达到拆模强度后,即可拆除模板和脚手架。先拆侧模,再拆顶板底模,拆底模时先将顶托松动,再将模板从一侧抽出,拆除工字钢时采用同样的办法,拆除时路面上需有一吊车配合,拆除安排在夜间0: 00至5: 30施工。

4.3 附属工程

附属工程主要是框构桥两侧挡土墙和公路路面恢复。

挡土墙恢复作业程序同框构主体混凝土工程,程序为:绑扎钢筋 支模板 浇筑混凝土 拆模 养生。

道路路面恢复程序为:路基回填压实做水稳层铺沥青恢复人行道。路基回填时填土分层,分层压实厚度0. 3 m一层,层面要求同一水平。按照公路的标准检验。

框构主体和挡墙背后填土在最后回填,回填土方之前先要在挡土墙和框构桥侧面做沥青防水,回填的土方的分层厚度0.3m一层,使用小型动力夯夯实。

5、结束语

通过上述介绍,可以总结出城市道路框构桥接长施工的工艺特点:

(1)工程施工涉及铁路、道路行车行人安全,市政管线设备安全,施工前要做好各种安全防护工程,具体就是桥面道碴防护、路基挖孔桩防护、开挖探坑。

(2)围绕不中断行车的要求,施工中采取了分幅开挖路面、搭设通行便桥、搭设门式脚手架、大量组织夜间施工等手段,达到了保证道路畅通的目标。

(3)本工程的每一步作业计划性都很强,工期环环相扣,施工组织特别是夜间施工受时间限制,更要在施工之前作好人员、机械、材料充分的准备。

(4)在施工过程中进行大量的交通疏导工作。通过本工程的实践,达到了各相关单位对施工的各项要求,并圆满完成了框构桥接长。该工艺在西黄增建第二线的其他框构桥接长施工中得到了很好的应用,如南四环框构桥接长、丰台南路框构桥接长等工程,各项施工技术和施工组织日趋成熟,为具有类似施工条件的工程提供了一种较为成熟可靠的施工经验。

查阅：已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图（更新中）查阅：2012年全国各省市城市轨道交通项目概览（更新中）查阅：城市轨道交通中标企业

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