北海路下穿塘沽编组站顶进框架桥方案设计研究

王　聪

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

北海路下穿塘沽编组站顶进框架桥方案设计研究

王聪

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)

Design on Underpass Bridge of Beihai Road in Tanggu Marshalling Station

WANG Cong

摘要北海路地道桥桥址位于天津市塘沽区进港二线站场咽喉区，桥体下穿部位铁路股道、道岔较多，地质条件较差。结合铁路情况，从下穿驼峰线、工作基坑的支护方案、顶进过程中的路基加固等方面进行研究，南北两侧对顶的方案可确保铁路安全，同时节省工期。

关键词顶进框架桥道岔对顶驼峰线

1项目概况

北海路地道桥桥址位于塘沽车站天津进港二线新港编组场咽喉区，铁路呈东西走向。该桥位处既有铁路为10股道，道岔7处。根据站场地形以及路基断面形式，以2号股道与联络线线间中心处为分界点，将整个站场路基断面分为南北两部分，北侧线路从北往南股道依次为17号股道、15号股道、11号股道、3号股道、进港二线正线(1号股道)、2号股道，南侧线路从北往南股道依次为联络线、驼峰线、禁留线，机1线(50)。从北往南道岔号数依次为43号道岔、33号道岔、45号道岔、39号道岔、47号道岔、51号道岔、79号道岔。其中79号道岔为6号双开道岔，其余道岔均为9号单开道岔。南侧铁路均为混凝土枕，北侧铁路均为木枕，无缝线路。桥位中心处轨面南、北侧铁路轨面最大高差1.123 m，北低南高。目前北侧铁路为电气化铁路，南侧铁路驼峰线、机1线，尚未实现电气化。

本场地地基土主要为人工填土层、淤积层、全新统上组陆相冲积层、全新统中组海相沉积层、全新统下组沼泽相沉积层、全新统下组陆相冲积层。天津塘沽地区海相沉积层淤泥质粉质黏土层较厚，一般为10 m左右，土质软，强度低，分布较稳定，桥体底板持力层位于此层。本地区场地水位较高，静止水位埋深0.4～2.2 m，表层地下水属潜水类型。本场地环境类别为Ⅱ类，桥址处化学侵蚀环境作用等级为H2级，碳化环境作用等级T2，氯盐环境作用等级为L3，盐类结晶破坏环境作用等级为Y2。本场地土为软弱土，场地类别为Ⅳ类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，为抗震不利地段 。

2北海路地道桥顶进方案设计研究

2.1　顶桥结构设计

根据北海路南延线道路规划断面形式，北海路地道桥断面净跨度为11.5 m-11.5 m双孔框架地道桥，桥体中墙、边墙厚度均为1 m，桥体断面总宽度为26 m。进港二线站场咽喉段轨面北侧低，南侧高，竣工后道路使用净高为4.5 m，经计算北侧箱体设计净高为6 m，结构总高度为8.1 m；南侧箱体设计净高为6.5 m，结构总高度为8.6 m。

2.2　地道桥顶进方案设计研究

顶桥设计目标为桥体在不中断铁路行车的条件下，采用顶进法施工，实现北海路与进港铁路二线的公铁立交。

北海路地道桥桥址位于塘沽车站天津进港二线新港编组场咽喉区，铁路呈东西走向。该桥位处既有铁路为10股道，道岔7处。道路中线处最北侧线路17号股道到最南侧的机1线间的站场路基断面宽度为79.3 m。铁路最南侧线路机1线南侧7.7 m处有一条规划铁路线，故总的路基断面宽度为87 m。考虑路基断面宽度以及铁路线路的平面位置、桥体两侧与市政箱体的结合点位置等，确定顶桥总长度为117.788 m。由于路基断面较宽，桥体较长，需分节顶进。

铁路现状路基断面北低南高，南北两侧桥体结构总高度亦北低南高。由北向南单侧分节顶进，北侧线路轨底至南侧高箱顶面最小距离不满足顶桥线路加固施工工艺要求。由南向北单侧分节顶进，北侧低箱下穿南侧铁路时会造成线路加固系统不稳，影响行车安全。另外，单侧顶进顶桥的顶程过长，不利于顶进过程中顶进质量控制。

南北两侧对顶的设计方案：桥体以2号股道与联络线线间中心处为界，采用南北两侧对顶法施工。首先，2号股道与联络线线间距为20.57 m，线间距较大，场地条件有利于对顶的南北两侧桥体在线间接头。其次，线路加固条件较好，对行车安全影响较小。再次，桥体南北两侧场地均有开挖预制箱体工作坑条件，北侧工作基坑出土车道可利用新港四号路，南侧工作基坑出土车道可利用港滨路，有利于施工组织。南北对顶施工可以减小顶程，缩短工期。综上，推荐南北两侧分节对顶方案。

北侧路基断面宽度约30 m，考虑线路的平面位置走向及桥体前悬壁、侧刃角宽度，确定北侧桥体长度为39.356 m，南侧路基断面宽度为46.5 m，并考虑南侧有一股规划线路，确定南侧桥体长度为78.4 m。机1线与禁留线间距较大，场地条件较好，将南侧桥体在此处分为两节利用中继间顶进。

经以上分析，北海路地道桥的顶进设计方案为整座桥体共分三段顶进，其中：北侧顶进框架桥由北向南顶进下穿既有17号股道、15号股道、11号股道、3号股道、进港铁路二线正线、2号股道6条股道及岔线，长39.356 m；南侧顶进框架桥分两段设中继间由南向北顶进，其中南侧顶进段一为前段顶进桥，顶进下穿既有联络线、驼峰线、禁留线3条股道及岔线，桥长36.371 m；南侧顶进段二为后段顶进桥，顶进下穿机1线1条股道(含预留未实施的铁路规划线)，桥长42 m。3座桥之间设置两道变形缝，变形缝宽30 mm。北侧顶进框架桥、南侧顶进段一、南侧顶进段二总长度(含变形缝)117.788 m。

2.3　线路加固方案设计

线路加固采用3-5-3扣轨及纵横工字钢梁加固法进行加固。横梁采用工40b工字钢，纵梁沿线路方向在线路两侧采用1～3根工45b纵梁与各横梁扣接。桥区抽换加固段枕木，加固段全换成长木枕，木枕间距0.9 m，道岔段间距0.6 m，扣轨及纵梁的安拆施工应在天窗时间内进行，横梁的安拆施工应限速慢行，限速45 km/h。3-5-3扣轨在道岔转辙机处断开(见图1)。

图1　道岔线路加固示意

2.4　工作坑支护方案设计

本桥区地层中全新统中组海相沉积层第二亚层为淤泥质黏土，土质软，强度低，总体厚度较大，分布较稳定。地层水位较高，现场探明场地地表1.5 m左右见水。

顶进桥工作坑分别设置在站场南北两侧，基坑深度约为9.6 m，工作坑前侧采用放坡开挖，其余三侧采用双排钻孔灌注桩悬臂支护开挖施工。降水方案采用基坑内管井降水。

排桩采用φ1 250@1 500灌注桩，排距2.5 m，桩间距1.5 m，桩顶设置冠梁，并在两排桩顶隔桩设置连梁。由于桥体底板基底持力层在淤泥质黏土层，坑底设高压旋喷桩封底，以提高地基土承载力。坑外止水采用双排φ600高压旋喷桩止水帷幕，咬合200 mm，桩长17.5 m，止水帷幕设置在前后排桩之间。

2.5　下穿驼峰线方案设计

北海路地道桥桥址处站场南侧有一条驼峰线，桥体下穿处位于驼峰线的下坡处，有机械减速顶装置，驼峰线轨底高程距结构顶板1.423 m。由于桥位处驼峰线轨底距结构顶板距离较大，加之桥位处有减速顶装置，桥体顶进时驼峰线线路加固困难，故考虑顶进时，驼峰线封闭停用。

顶桥施工步骤设计如图2所示。

3结论

根据本桥所处站场咽喉区的特殊情况，采用南北两侧对顶方案，并对驼峰线进行临时封闭，对线路路基注浆加固，基坑支护结构采用双排桩悬臂结构，采用高压旋喷桩进行止水。方案优点：(1)节省工期；(2)缩短南北两侧桥体顶程，桥体顶力适中；(3)顶进时施工误差更容易控制；(4)市政段箱体接铁路段箱体采用现浇法施工，可以利用已有的南北两侧工作坑。

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中图分类号:U442. 5

文献标识码:B

文章编号：1672-7479(2015)03-0127-03

作者简介：王聪(1982—)，女，2007年毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士，工程师。

收稿日期：2015-04-07