李金星
中交第三公路工程局有限公司
摘 要： 从交通量、成本、施工难度多方面因素考虑，县级道路改造过程一般下穿暨有桥梁、铁路较多，并且大部分是根据桥梁、铁路进行线性调整，由于施工过程涉及铁路运行安全，施工措施必须提前到位。本文结合甘肃省定西市通渭县下穿宝兰客专孛家河大桥工程实践，阐述了下穿暨有客专施工技术。
关键词： 县道;下穿;下挖;宝兰客专;
1 工程概况
S222新店至城子林段改建工程项目下穿宝兰客专孛家河高铁桥工程位于定西市通渭县平襄镇，属于县道改建工程，下穿位置为宝兰客专通渭至下小岔区间孛家河大桥3#桥墩至4#桥墩之间，下穿段铁路里程为K1468+071.3，具体施工里程为K1468+020-K1468+120。工程从宝兰客专孛家河大桥(中心桩号k1468+055)第四孔正交下穿通过，交叉处中心里程为K47+424，公路与宝兰客专孛家河高铁桥梁正交，路线中线与第四孔桥中心线交汇。路基设计宽度为8.5m，孛家河桥跨径为32m，下穿净空5m，进出口设置4.5m限高门架，路线沿既有学家河大桥第四孔中心线布设;既有孛家河大桥(第四孔)净空约为2.49m，为了保证下穿净空要求，进行原地面下挖2.72m，左侧坡口线距离(3)号桥墩承台5.50m，右侧坡口线距离(4)号桥墩承台5.46m，下穿开挖路基段两侧设置桩板式挡土墙，防止开挖边坡土体失稳对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩承台的影响，两侧设置梯形边沟，通过边沟将路面积水及铁路边沟内水积水引至K47+380处1-1φ1.5m钢波纹圆管涵，排至河道，主要包括开挖面路基处理，铺筑水稳、沥青。
2 施工特点
(1)为了确保既有宝兰客专孛家河大桥行车安全，桥下挡墙基础、路基开挖施工时采用人工作业的方式进行，严禁机械开挖。
(2)为防止雨水流入路堑软化原锥坡，必须在基础尺寸外侧开挖排水沟，将临时积水立即引排至施工区外或引入河。
(3)由于边坡临桥墩侧边，对变形要求高，监控量测工作重要。支护结构除解决路堑边坡稳定性问题外，还要有效限制路堑边坡变形，要求其变形不得影响桥墩的安全。
为确保宝兰客专桥梁的安全，施工时设置临时围挡对孛家河大桥桥墩进行保护，对作业人员进行安全教育，避免机械对既有宝兰客专孛家河大桥桥墩或基础造成破坏。
3 施工技术
3.1 桥梁变形监控量测
宝兰客专设计时速为250km/h，采用双线无碴轨道。无碴轨道对桥梁等线下工程的沉降要求非常严格，施工期间必须按设计要求进行沉降观测，通过对沉降观测数据的分析处理和评估，必要时进行地质复查并采取沉降控制措施使结构物达到规定的变形控制要求。通过对设计沉降的验证和修改，分析、预测出最终沉降量和工后沉降量，确保本项目设计目标顺利实现。
沉降观测范围是孛家河大桥(3)、(4)号桥墩及周围土体。
沉降观测的主要内容是:
(1)对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩水平位移进行监测;
(2)对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩垂直位移进行监测;
(3)对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩周围地面沉降进行监测;
由于桥下道路施工可能引起宝兰客专高速铁路桥梁结构地基应力发生变化，产生位移;同时也会导致桥上高铁线路产生轨道不平顺，危及高铁行车安全，对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩水平位移、垂直位移、周围地面沉降进行监测;墩身沉降监测点采用直径14mm不锈钢螺栓，宝兰客专在建设过程中在桥墩上布设有沉降观测点的标志，此处不需要重新布设。水平方向位移采用一等变形测量等级，观测点的点位中误差为1.5mm，垂直方向位移采用二等变形测量等级，观测点高程中误差为0.5mm，相邻观测点高差中误差为0.3mm，地面沉降按照二等水准要求布设。墩顶横、纵、竖向位移限值为2mm.现场建立独立的监测网应设置不少于3个稳固可靠的基准点，且基准点的间距应满足相关规范要求，墩身观测标一般设置在墩底部高出地面0.5m左右的位置。
3.2 建立测量控制系统
孛家河大桥沉降变形测量点主要有基准点、工作基点和沉降变形观测点;由于项目设计等级为三级公路，根据《公路勘测细则》JTG/T C10-2007高程控制测量等级采用四等，精度无法满足国家二等水准测量的技术要求，本工点的二等高程系统由于测区范围小，需要采用独立坐标、高程系统，按照需要的精度建立。测量方法以及测量过程中相关要求应严格按照《高速铁路工程测量规范》(TB 10601-2009)的相关规定执行。
3.3 沉降变形测量点的布设要求
3.3.1 工作点基点
工作基点选在比较稳定且土质坚硬便于长期保存和使用的位置，在观测期间稳定不变，测定沉降变形点时作为高程和坐标的传递点。按照国家二等水准测量的技术要求设置水准基点，间距在200m左右，方可基本保证线下工程垂直位移监测需要。
3.3.2 沉降变形观测点
本工点对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩墩台的水平、垂直位移进行监测，需按《高速铁路工程测量规范》规定的要求设置墩身观测点。墩身观测点:一般设置在墩柱底部高出地面0.5m左右的位置;
3.3.3 监测计划及频率
监测计划包括对控制点、桥墩水平变形监测点、沉降监测点、地面沉降点的监测。根据有关规范、规程规定，所有监测点在使用前进行至少一周的预观测，确定观测初始值。根据预观测的数据稳定性，对仪器架设、观测点的布置和仪器参数设置等进行调整，确保施工观测期间观测系统自身的稳定性。现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行，当监测数据有突变时，监测频率适当加密。
在施工期间，对于变形量较大的点，特别是(3)、(4)号墩应根据实际情况，加密监测频率，必要时进行跟踪测量。当监测数据接近墩台顶位移限制、监测数据变化量较大或速率加快、工序转化以及出现其他异常情况时，需提高监测频率，及时掌握后续数据变化情况及趋势，并及时将数据报送监理、建设和铁路等部门。根据后续数据量值及发展趋势，采取必要的限速、停工等应急措施。
施工结束后需持续监测不少于1个月，监测期内监测频率根据实际监测结果进行调整，根据数据的收敛情况逐渐拉大监测周期，待沉降、变形监测数据完全收敛后，征得铁路部门同意后可提前结束监测。
3.4 防护栏杆拆除、设置防护及管线保护
在下穿宝兰客专铁路K1468+071.3处，对铁路左右两侧K1468+062-K1468+080范围内防护栅栏进行拆除，在截断位置处沿道路方向进行硬隔离防护，封堵截断的防护栅栏，严禁人员进入防护栅栏。施工完后，拆除硬隔离彩钢板，沿路堑方向恢复防护栅栏，封堵截断的防护栅栏，防止人员进入线路。既有防护栅栏采用人工拆除，拆除时尽量保证拆除的防护栅栏的完整，以便到时恢复时加以利用，节约成本。
测量放线后，对桥下恢复防护栅栏的位置及影响铁路行车的施工区域进行硬防护隔离，硬防护外侧底部使用水泥砂浆进行包封，保证硬防护设置稳固，围挡高度1.8m。
施工前与设备管理单位配合，用D50PPR管套护，用钢管架起并设警示标志，切实做好地下电缆、光缆保护工作。
公路建成运营前，为防止道路使用过程中超高车辆影响桥梁安全，采取相应的安全防护措施，在路线下穿宝兰客专段净高5.1m，在铁路桥梁两侧20m处(即本次设计桩板式挡土墙两端)设置限高门架安全措施，限高4.5m。
3.5 板桩墙施工
左侧坡口线距离(3)号桥承台5.50m，右侧坡口线距离(4)号桥墩承台5.46m，下穿开挖路基段两侧设置桩板式挡土墙，左侧桩板墙长53m，桩身采用C30钢筋混凝土灌注，桩中间距(中-中) 7#-8#、8#-9#桩间距5.5m，其余桩间距均为6m，右侧桩板墙长55.5m，挡土板高3.5m，设置10根8m深锚固桩，桩身采用C30钢筋混凝土灌注，桩中间距(中-中) 17#-18#桩间距7m,19#-20#桩间距6.5m，其余桩间距均为6m，防止开挖边坡土体失稳对孛家河大桥(3)、(4)号桥墩承台的影响，桩采用人工挖孔桩。
图1 施工结构图 *载下**原图
3.6 路基路面施工
由于孛家河大桥第四孔既有净空2.49m，不能满足施工要求，因此需下挖2.72m，因为既有净空不能满足挖掘机施工要求，所以本工程桥下土方开挖采用人工开挖的方式开挖。在不影响行车安全地段采用机械运输装卸。
下穿桥梁挖方路段开挖至路床顶面，采用3∶7灰土来消除路基基底的湿陷性，处理范围超挖换填路床顶面以下50cm，地基处治宽度为挖方路基边沟外沿范围内全宽;路基压实度采用重型压实标准。路基换填开挖后的基底及回填土各层的压实均采用静式压路机机械静压方式，严禁采用机械震动压实或人工夯实。桥下换填开挖必须按每开挖1m即刻回填1m的施工方式从单侧推进，严禁将桥下换填层一次挖除。路面材料运输采用小型车辆，人工配合小型机具设备摊铺、压实、整平，严禁采用压路机等机械振动压实，当压实度达到设计要求后再进行下一道工序。
路面水稳基层设计采用18cm水泥稳定砂砾基层，全宽8m,15cm厚砂砾垫层，全路幅一次性摊铺，震动压路机关闭震动模式进行碾压，最后胶轮压路机进行收光。
沥青面层分为5cm细粒式沥青混凝土面层(AC-13)，采用沥青摊铺机进行面层摊铺，压路机采用18t双钢轮压路机、30t轮胎式压路机进行碾压，由于路面为单层结构，要加强原材料质量控制。
3.7 排水施工
由于道路建设，本项目下穿宝兰客专处路基以路堑方式通过，使铁路北侧纵向排水边沟及两侧防护栅栏截断;考虑到铁路排水边沟的出路，对截断排水边沟两侧K47+412-K47+438段设置矩形盖板边沟，引至K47+380处1-11.5m钢波纹圆管涵排入河道，保证铁路排水边沟的顺畅;在下穿宝兰客专铁路K1468+071.3处，对铁路左右两侧K1468+062-K1468+080范围内防护栅栏进行拆除，在截断位置处沿道路方向进行硬隔离防护，封堵截断的防护栅栏，严禁人员进入防护栅栏。施工完后，拆除硬隔离彩钢板，沿路堑方向恢复防护栅栏，封堵截断的防护栅栏，防止人员进入线路。对既有铁路排水边沟、防护栅栏的改移及恢复标准采用既有铁路标准。对于防护栅栏跨越沟渠的应进行封闭，采用HPB235φ4钢筋，根据跨越沟槽形式焊接为格距为10mm的钢筋网片，与相应位置的防护栅栏下槛通过抱卡固定连续为一个整体，以防止行人、动物等沿沟渠爬行进入铁路线路防护区。
3.8 后期运营
为了确保铁路行车安全，保护铁路铁路路基，通行道路必须限速，控制道路车辆行车速度。在施工完成后，由通渭县交通运输局自行在施工完成后道路开通运营前对道路减速设施进行统一规划调整，合理布置，确保铁路行车安全稳定，相关设置满足运营客专要求并通过验收。
3.9 下穿铁路施工注意事项
(1)下穿施工宝兰客专孛家河大桥时对铁路桥墩有影响的是路基、路面及各施工工序、施工过程的施工机械，为减少施工中对桥墩的影响，桥墩处施工时，派专人负责跟踪指挥作业。
(2)下穿铁路施工前对施工作业人员进行专项的安全技术交底。在正式施工前必须做好安全及防护设施，在高铁桥墩两侧设置防撞桶。路基清表前在路基坡脚线两侧每隔2m设置安全环保桩，并洒出灰线，专人指挥施工机械沿灰线开挖土方，小型挖机与装载机配合开挖施工，严禁夜间施工及不良天气施工。
(3)路基完成清表后，先进行洒水碾压，有列车经过时不得进行振动施工。自卸车卸料时离开桥墩15m以外，采用装载机进材料的铲运。沥青摊铺机在高铁桥下作业时，自卸车车严禁随意升降料斗，在有列车通过时停止施工，安排专人指挥料车卸料，防止触碰到顶部梁板。
(4)下穿孛家河大桥施工开挖前应先对挖方段内水沟的位置、尺寸予以核查。按照临时排水与永久排水相结合的原则，提前进行K47+380涵洞施工，施工完成后进行临时水沟施工，将水沟顺接至涵洞位置进行排水，并整平夯实堑顶坡面，严防开挖后雨水浸入坡体或破坏坡面。接通其他排水设施，确保下穿作业面不积水。
(5)下穿孛家河大桥路基土方开挖需自上而下分层、分段开挖，分层高度设置在2～3m。开挖时避免乱挖超挖，严格要求禁止掏底开挖。开挖过程中同时要对地质情况随时进行观察、核实，确保稳定。开挖至设计线前，留有一定宽度，确保刷坡边坡线外土层不受扰动。
(6)为了确保既有桥梁行车安全，挡墙基础开挖采用人工配合小型风镐进行施工，开挖长度根据现场地质情况进行分段开挖，离桥墩桥台较近段，施工时主要以人工作业为主的方式进行。
4 结语
县级公路改建工程在铁路实施前尽量提前规划施工，由于城市发展的不确定性，需要下穿暨有铁路的，要做好方案的论证工作，确定好施工窗口，客专运行时严禁施工，严禁夜间施工，施工过程应与暨有桥梁保持安全距离，加强监控量测，施工区域全封闭，有铁路人员现场盘站施工，采用板桩墙对桥墩进行保护，施工效果较好，可给类似工程提供参考。
下穿铁路道路一定要做好坡面防水工作，并安排专人对低洼积水进行抽排，确保下穿铁路范围内安全，运行期也要安排专人对桥梁结构物沉降进行观察。
参考文献
[1] TB 10182-2017，公路与市政工程下穿高速铁路技术规程．
[2] TB 10601-2009，高速铁路工程测量规范．
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