《交通运输科学技术新成果推广目录》(2021)第一部分桥梁工程篇《城市超大断面框构桥零距离下穿既有运营铁路顶进施工关键技术研究》

发布时间:2022-12-30 来源: 浏览量:8643 发布者:

本期项目简介

 

获奖项目名称

 

城市超大断面框构桥零距离下穿既有运营铁路顶进施工关键技术研究

完成单位:中铁二十局集团第六工程有限公司;中铁二十局集团有限公司

 

主要完成人:王剑;张峰;王耀文;段锋;吴红兵;张康锁;谢昆;胡计高;李忱;张玉伟

项目简介

 

 

  近年来,城市市政道路下穿铁路站区的特大型地下立交工程日益增多,立交建设规模越来越大,工况条件也越来越复杂,传统的地下框构桥架空顶进工艺不能满足施工要求。由中铁二十局集团第六工程有限公司承建的西安市经九路-陇海铁路立交工程是西北地区最大的城市地下互通式框构隧道立交工程,是西安十四运的重点建设项目。立交下穿华清路、西安火车站改扩建工程8股道、六合窑路,主隧与陇海线斜交26.6°,隧道基底为饱和软黄土不良地质,主体进入地下水位2.5m。立交与华清路右转互通,与经九路地下综合管廊合并建设,立交长、断面跨度大;桥址位置铁路线路高程间距、走向差异大、处于饱和软黄土不良地质且跨越F3地裂缝,工况复杂。1.结构跨度大:结构总宽50.5m,总高7.95~11.35m。2.预制基坑深:基坑深14.2m,采用桩基、挂网喷锚联合支护。3.穿越距离长:主隧道洞长355m,其中穿越铁路部分95m。4.架空股道多:穿越西安火车站改护建工程8股道,施工期间架空加固运营线路5股。5.行车干扰大:陇海铁路上、下行正线行车密度3~8min/趟。6.安全风险高:施工期间长大深基坑穿越繁忙干线铁路。7.人工挖孔难:饱和软黄土不良地质,地下水位高,需大范围降水且降水深度达12m。

 

  中铁二十局集团联合设计单位和高校开展了科技创新,研究探索和实践了“城市超大断面框构桥零距离下穿既有运营铁路顶进施工关键技术”这一国内领先、国际首创的新成果,由于在传统工艺不能满足的情况下,对类似工程具和重要借鉴意义,且关键技术先进,故有明显的社会效益和经济效益。

 

项目创新点

 

  创新点1:提出了大跨度箱型桥架空顶进与架空现浇结合施工技术

 

  针对桥址位置铁路线路高程间距、走向差异大,结构处于饱和软黄土不良地质且跨越F3地裂缝,工况复杂,提出了大跨度箱型桥架空顶进与架空现浇结合施工技术,采用“架空线路-两端对顶-中段现浇”工艺,实现了大跨度、长距离、复杂工况条件下箱型桥安全平稳穿越多股铁路线。施工灵活、速度快、预制场地小、顶程短,不受线路高差条件限制。

 

  创新点2:研发了多股道大范围复杂工况条件下既有线路架空加固技术及其施工方法

 

  采用过渡架空既有线下拉槽,解决大面积线路架空支承桩人工挖孔作业深度施工降水难题,同时小型机械可进入线路下方施工中间基坑围护桩,解决了中间基坑桩基支护施工难题。

 

  创新点3:研制了三分段施工专用横抬梁

 

  采用纵向架空和横向架空相结合工艺,传统纵向架空使用的D型工便梁改作横抬以提高横向架空跨度,利用先完成立交结构段替换横向架空支承桩,在线路下方形成完整现浇基坑,实现无桩现浇,提高了中间基坑现浇段横向架空跨度,确保了既有铁路正常营运下的工程结构施工安全。

 

  创新点4:研制了用于大断面桥涵下穿铁路斜交顶进的滑动支座

 

  框架顶进过程中,一般会在框架顶部与架空梁间设置滑动支撑,以减少顶进摩阻力。列车经过时架空梁顶端千斤顶将架空梁顶起作为固定支座承受荷载;无列车经过时,千斤顶将架空梁落下置于滑动支座上,且架空梁与本实用新型滑动支座交角与顶进方向和线路的交角一致,最大限度防止了对列车运行造成影响,同时滑动支撑也会减少施工工作量。

 

  创新点5:开发了下穿既有线斜交箱涵顶进姿态监测系统

 

  为了保证框构节段在顶进工程中按照预定位置前进,开发了一种斜交箱涵顶进姿态的监控量测系统,实时调整顶力系统的顶推力,保障了框构节段的顺利就位。

 

应用案例

 

  西安市经九路-陇海铁路立交是西北地区最大的城市地下互通式框构隧道立交工程。隧道由南向北连续下穿华清西路、陇海铁路、六合瑶路,主体全长355m,总宽50.5m,高7.95~11.35m不等,与华清西路右转互通,配套建设地下综合管廊、第五污水处理厂污水主干管道、雨水泵站等。1#箱桥是该隧道施工的关键节点之一,自重4660吨,计算顶力65240KN,顶程23.77m,17台500吨千斤顶,PC220挖掘机3台,P50装载机1台,历时15天,平均日顶程1.5m。5#箱桥是该隧道施工的关键节点之二,自重7680吨,计算顶力107520KN,顶程47.7m,36台500吨千斤顶,PC220挖掘机3台,P50装载机1台,历时28天,平均日顶程1.74m,比原计划提前了8天。施工中创新采用全断面预制斜交正顶双向对顶和架空现浇结合方案,期间架空加固陇海铁路上、下行正线和站改等既有运营线路6股道,克服了铁路大范围深度降水、饱和软黄土不良地质人工挖孔桩、多股道大面积线路架空和多次架空体系转换、运营线路下方深基坑开挖支护、大断面框构桥长距离斜交正顶等施工难题,为类似工程提供的宝贵的实践经验。

 

  黄蒲高速公路工程位于陕西省渭南市蒲城县,全长81Km,总投资额75亿元,工期两年。其中中铁二十局集团六公司所属施工任务为6亿元,管段场21.375km。在黄蒲高速公路下穿包西铁路顶进框架桥工程中,采用防护桩、支撑桩、3跨16mI100号工字钢梁先简支后连续架空运营线路。具体加固方案在顶进框架桥施工前与铁路相关部门协商,根据该段铁路工程设计标准详细计算确定,并经专家评审、论证后实施,实现铁路下方困难条件下大跨度箱桥顶进施工。项目成本、进度、质量、安全等方面得到综合管控,经济效益、社会效益显著。

社会效益与经济效益

 

  1.经济效益

 

  西安市经九路-陇海铁路立交工程施工中采用两端架空对顶中间架空现浇工艺,实现大跨度、长距离、复杂工况条件下框构立交贯通合龙,比原计划工期提前120天;采用过渡架空、拉槽、降水等综合施工措施快速解决了饱和软黄土不良地质条件下大范围线路正式架空加固人工挖孔桩施工难题,保证了下穿施工顺利进行和列车行车安全的同时实现综合成本节约1100万元。该技术工艺简单,操作方便,施工速度快,缩短了施工工期,降低了施工成本。

 

  2.社会效益

 

  西安市经九路陇海铁路立交工程属西安市打通断头路和“十四运”交通疏解重点工程。建成后可有效缓解西安市城东区南北向交通压力;提供西安站改太华路立交改造期间交通疏导关键通道;铁路南北居民出行便捷。同步建设的西安市第五污水处理厂污水主干管承担着降低城河污染、清洁城市环境的重要作用。2019年10月项目获评“西安市市政文明工地”荣誉称号。自项目建设以来,省、地媒体报道累计30余次,引起社会广泛关注,为公司今后在类似工程施工方面积累了宝贵的经验,社会效益显著。

 

注:相关内容摘录自中国交通运输协会编写、中国市场出版社出版的《交通运输科学技术新成果推广目录(2021)》,图片由项目完成单位提供,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。