大跨度架空体系工法

先沉陷后治理铁路桥梁大跨度架空体系施工工法

中铁十六局集团第二工程有限公司

中铁十六局集团有限公司

张传安齐永立焦永超张海冬张鹏飞

1前言

先沉陷后治理铁路桥梁大跨度架空体系施工工法，是在原有超量塌陷区铁路桥梁综合治理线路架空的方法中创新总结的，采用先加高两侧箱体做为固定支座、预埋钢管柱桩设置简支纵梁下承工字钢横梁的线路架空办法，该方法作为已部分或完全沉陷铁路框架桥梁加高施工的线路架空方法，其施工简便、速度快、安全可靠。其核心技术为既沉陷运营铁路桥梁综合治理技术研究中的横向大跨度架空体系施工技术，经文献检索表明，国内外均未见与该项目技术特点相同的既沉陷运营铁路桥梁综合治理技术研究的文献报道。

中铁十六局集团第二工程有限公司承建的淮南矿业集团张集矿铁路桥2012年沉陷治理工程，原桥由抗大变形的6×3个独立钢筋混凝土框架结构组成，治理前已发生大幅下沉，桥体上方堆积矸石高度约4.7m，设计要求一次性加高4.5m，且不能中断铁路运营。经过计算，完成中间桥体横向架空跨度达13.19m （0.05+2+0.03+4+0.03+5+0.03+2+0.05），参见图如何完成线路架空没有成熟的经验。通过方案比选及大胆实践，工程取得了成功，并获得了显著的经济效益和社会效益。在该工程完工后经对其施工技术完善总结形成本工法。

2工法特点

2.1 施工工艺简单，作业标准化、程序化，便于施工控制和管理。锚杆锚固、挖孔桩、工字钢架空、线路扣轨加固等均为成熟的施工工艺，各个施工环节不存在交插施工。

2.2可操作性强，降低施工风险，安全可控。施工作业面均远离运营线路，不需要动用大型机具，总体结构易于检算。

2.3经济合理，降低工程造价。降低了总体用钢量，加快了施工进度。

3适用范围

适用于超量塌陷区既沉陷有砟铁路桥梁加高治理施工。

4工艺原理

采用钢结构锚杆挡碴墙约束桥梁上铁路道床，挖除框架桥两侧箱体以上路基，加高两侧框架箱体兼做架空体系支座；在铁路框架桥中间箱体上部路基内挖孔安装纵向两排钢管柱桩，钢管桩顶部纵向布置工字钢分配梁；人工清碴逐根穿入工字钢横梁，横梁通过U型卡与用“353”扣轨加固后的轨枕联结完成架空体系。线

下清空后，对钢管柱进行纵横向加固联结，列车荷载通过横梁传给两侧箱体及纵梁，纵梁荷载通过钢管柱传递到原桥中间框架箱体。经过结构检算，架空体系整体稳定，受力满足要求。在完成中间箱体后，上碴，拆除架空体系完成治理。

5 施工工艺流程及操作要点

图5．1-1 施工工艺总流程图

半平面及半剖面图

张集

矿

5.2操作要点 5.2.1钢结构锚杆挡碴墙

图5.2.1-1 钢结构锚杆挡碴墙施工流程图

1、锚杆注浆施工工艺

1）锚杆施工工艺流程

开挖边坡→设备安装就位→钻孔→清孔→设备移位→安锚杆钢筋→灌浆→进行下道工序→坡面和坡脚排水措施→循环施工。

2）锚杆施工技术措施及要求

该工程锚杆位于矸石土层中，采用普通潜孔钻机进行干法钻进。本工程设计要求成孔方向与水平方向夹角为15度，固定机架时考虑到钻杆下垂，机架的倾斜角度按13度调整。钻孔过程中，要随时观察孔内吹出的灰尘，以判断孔内的土质情况，并根据钻杆的钻进情况判断孔内土层（岩层）情况。随时做好钻孔记录，作为判定钻孔质量的依据。在成孔过程中如发生锤头或冲击器脱落在孔内，用丝锥拔出，如因塌孔取不来，则把已成孔部份用水泥砂浆灌实后，经有关单位确定后在相邻位置重新成孔。如在成孔过程中发生孔内垮塌，如塌孔不严重，塌也段不长，可先灌水泥砂浆进行固结然后成孔，如土质太差，不能成孔，则采用套管成孔，成孔后即行灌浆，套管随灌随拔，以确保工程质量。

3）锚杆杆体加工与安装

本次锚杆杆件用HRB335级Φ25螺纹钢加工而成，制作前应对进场材料进行验检，合格证、质量证明书齐全后方可使用。

杆体制作应在现场平坦开阔地进行，必要时地下铺塑料布，根据锚杆设计杆体长度及接头错开要求用砂轮锯切断，然后根据设计要求及钻孔的实际长度对钢筋进行连接。隔离的材料选用D=25的镀锌钢管。杆体下放时，把注浆管（6″塑料管）插入隔离管的中心孔，距孔底25～50cm，跟杆体一同沿钻孔中心线徐徐送入孔内，中途遇阻时，可适当提动杆体，调整方向再下，如处理无效时，应将杆体提出孔外，重新成孔。

4）注浆

注浆是锚杆施工的一道重要工序，直接决定锚杆的质量。浆体水灰比为1:0.5，采用PO.42.5 普通硅酸盐水泥。注浆时，注浆管应插至距孔底250～500mm。将搅拌好的水泥浆通过注浆泵注入孔底，自孔底向外灌注。必要时可以二次或多次灌浆，以保证灌浆饱满，达到锚杆的设计抗拔力。用BW-150和BW-250 型注浆泵进行注浆，并在水泥中加入3‰的三乙醇胺早强剂，三天后便可进行抗拔实验，

试拉合格后，立即进行锚杆联接及预应力的施工，以确保下一步施工顺利进行。

2、钢结构挡墙施工工艺

1）挡墙施工过程

施工时，先沿现有路肩边缘，向下钻孔，插入立柱槽钢，其大样如图5.2.1-2所示。然后开挖挡墙外侧边坡，挖至锚杆设计深度时，即进行锚杆钻孔、注浆锚杆安装作业，并施加预紧力。待挡墙两侧矸石全部挖除时，在立柱底端安装柱脚，通过在桥面施工化学锚栓的方式，将立柱柱脚固定于桥面。

2）挡墙围护结构

本工程设计挡墙围护结构为20a槽钢作为立柱，12.6槽钢作为横梁，立柱之间铺装4mm厚花纹钢板作为挡墙围护结构。分层锚固完成后，围护结构紧接着进行分层安装，最后立柱通过化学锚固的方法固定在桥面上。

3）挡墙排水措施

为防止坡面内有局部渗水，将坡顶四周地表修整并构筑明沟排水，严防地表水再向下渗水。在坡底设置排水沟。对于含水量大的土层，可在含水层埋设花管（长度为0.5～1.0m 的Φ25 塑料管，管入土端绑扎滤网），便于土体内滞水顺利排出。

5.2.2挖孔桩固定钢管立柱

图5.2.2-1 钢结构锚杆挡碴墙施工流程图

施做人工挖孔桩前，先对煤矸石进行注浆，使之密实有一定强度，然后进行人工挖孔，护壁采用内径1米的钢套筒，每根长度1m，钢管立柱采用外径402mm，壁厚10mm的普通钢管，每米重量96.67kg/m。钢管通过柱脚加化学锚栓锚固在原桥混凝土结构上，柱脚见图5.2.2-2柱脚大样图，钢管立柱与柱脚在孔外焊接，孔底采用木质柱脚模型定位化学锚栓孔，化学锚栓埋设完成并达到预期强度后，将钢管立柱吊装入孔，用螺母将其固定住化学锚栓上，钢管立柱安装完成后，回填钢管外侧孔至密实。钢管立柱分布见图5.2.2-4。