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【摘要】随着社会经济的发展，我国的铁路建设得到了飞速的进步。各种科学的设计，运用在实际施工中，为我国的铁路的发展起到了促进的作用。其中顶进式下穿铁路框架桥的设计在铁路建设中具有重要意义。本文结合顶进式下穿铁路框架桥的设计要点及工程设计、工程环境等因素，对框架桥设计中可能存在的问题进行分析，作出浅薄的见解。
【关键词】顶进式；下穿铁路框架桥；设计
中图分类号：TB2文献标识码：A
随着人们生活的节奏加快，人们对出行的要求越来越高，这直接推动了我国铁路建设的发展。我国的铁路建设需在发展中需（寻）求突破，仍需要铁路部门的不断研究，笔者结合自身多年经验，对顶进式下穿铁路框架桥的设计进行分析，望能对我国铁路的发展，作出微薄之力。
1.工程实例
现以国内某铁路为例，铁路框架桥址铁路为三线，线与线之间约距6米（线间距约为6米）。铁路为电气化铁路，新Ⅱ型钢筋混凝土枕、直线区段。两侧路肩下安置有光缆、电缆。现场地质条件如下：第一层是厚度约为2米的素填土；第二层是厚度约为4.5米的中砂土；第三层是厚度约为1米的粉土；地下水位高，水位线约在地下3米。
2.工程主体设计分析
框架桥的主体在设计中极为重要，首先是相关构件尺寸应准确。一是顶板厚度：顶板跨度在5至6米时，顶板厚度可选择0.5至0.6米之间；跨度在8至10米，顶板厚度可选择0.7至0.8米之间；跨度大于12米时，顶板厚度应取1米左右。二是底板厚度：结合顶板的厚度，通常底板厚度应大于顶板厚度，一般底板比顶板厚0.1至0.2左右。三是边墙与中墙的厚度。边墙与中墙通常可使用相同厚度，均为顶板厚度的75%左右。其次，工程主体设计应结合当地的铁路局的相关规范，对其他尺寸进行确定[1]。
3.框架桥路基防护设计分析
顶进式框架桥需要进行切土顶进，因此对铁路路基影响较大。合理的框架桥施工，应尽量保证线路能够正常运营。为了有效的降低顶进造成的影响，应及时的对铁路路基进行有效的防护。防护工作不仅要有效的保护铁路路基，也应注意不能对框架桥的顶进施工造成影响。就目前的技术水平，最常见的下穿式框架桥施工路基防护的手段是桩防护。其中防护桩、支撑桩及抗横移桩等桩径约为1.3米，属于挖孔桩，桩长应结合框架桥结构的净高与整体稳定性的要求进行设计，实例工程中，防护桩与抗横移桩长约13米，支撑桩长8.5米。在进行框架桥顶进前，应先完成防护桩、支撑桩、抗横移桩及顶梁的施工，进行顶进前及时拆除支撑桩，框架桥顶进到位后，将抗横移桩与顶梁进行拆除。在抗衡移桩顶设置钢筋混凝土L型顶梁；在防护桩顶设置钢筋混凝土冠梁；在支撑桩顶设置工字钢冠梁。挖孔桩施工适合采取隔桩施工法，在防护桩灌注混凝土24小时后，对邻桩进行成孔施工。
4.线路加固设计分析
在现有的铁路进行框架桥的施工时，首先应保证不能影响行车安全，避免对线路的正常运营造成干扰。因此采取合适的方法对线路进行加固防护，是框架桥建设的关键。目前常用的线路加固方法有横抬纵挑法、Ｄ型低高度便梁防护法及工字钢便梁防护法。横抬纵挑法中，横抬即指在与线路垂直方向坠入槽钢等作为横托梁，并将纵横梁相结合使线路架空，横抬纵挑法在顶进箱式框架桥的施工中对线路加固有着较好的作用。Ｄ型低高度便梁防护法及工字钢便梁防护法属于便梁施工防护法。工字钢便梁实际上是将扣轨梁的尺寸加大，在枕木下道床挖出足够的空间，容纳下便梁。为了使枕木下道床不会持续受到工字钢便梁的影响，便出现了加横抬梁的方法；为了有效降低挠度，便于与工字钢相结合，可使用D型低高度施工便梁。将线路进行有效的加固有利于整体工程的施工，对后续工作有着重要的作用[2]。
5.工作坑的设计分析
在进行顶进式框架桥施工中框架桥主体的设计、浇筑及滑板、导向墩的制作和顶进设备的安置等工序都将在工作坑中进行，合理的工作坑设计对后续的顶进工作有着重要作用。在进行工作坑的设计时应考虑以下几点：一是设计合理的工作坑深度。工作坑底部的标高是由顶进框架桥的底板标高减去滑板与锚梁结构高度之和；二是采取放坡形式的工作坑设计。由于工作坑的后背方需安置顶进设备，应将该边设置为直坡，并使用工字钢桩及挡土板进行防护；工作坑的其他三边则应结合施工需要及地理环境采取科学的放坡形式。若工作空间足够，常采取三边放坡的形式，具体坡度应结合地质及环境等因素进行确定，常使用1:1的放坡；在接近铁路的一方，为了使铁路路基的边坡具有良好的稳定性，坡度的设计不宜过大，且应注意该侧的放坡点应与铁轨保持5米以上的距离。若存在较大条件限制，以致工作坑不能采取放坡的形式，可将工作坑四边都设计为直坡，并采取工字钢桩及挡土板进行防护；三是设计合理的工作坑宽度。框架桥主体浇筑作业的主要场地是滑板，滑板也是顶进过程中框架桥的规定路线，为了使框架桥主体正常的沿设计路线前进，应在滑板的周边合理的设置导向墩，以保证正常顶进。在进行准备工作时，应保证导向墩与滑板能够合理的浇筑在一起，滑板的宽度应设计大于框架桥截面宽度2米左右。为了使前期的主体浇筑与滑板浇筑达到规定标准及有效的将施工中产生的各种废水进行排放，需在滑板两侧预留1米左右的施工空间及排水通道。工作坑底部的宽度应比框架桥截面宽度长6米左右。工作坑的总宽度应结合放坡的形式、坡度以及工作坑的设计深度综合确定。
6.工作坑的降水设计分析
框架桥在进行顶进时，应保证现场干燥，水分少。在工作坑周围合理设置排水沟及集水井，在坑顶周边设置有效的防排水措施。若桥涵底板接近或在地下水位以下时，容易造成桥涵整体结构下沉，甚至导致塌方事故。相关规定明文指出，进行顶桥施工中，应将基底保证在地下水位以上0.5米至1米左右，顶涵地下水位应降至涵底以下，严禁存在带水作业的情况。因此若存在頂进桥涵的底板低于地下水位时，应及时采取降低地下水位的措施。整个降水施工包括以下两个部分：一是减少工作坑中的水；二是路基内地下水位的降低。由于在地层中砂土往往较厚，以致地层具有较大的渗透系数，因此应将两部分的降水施工都采取轻型井点降水，将直径为0.5米的铸铁管设计为降水井，井管长16米，将2米的滤管接至井管底部，降水井的位置应设置在基坑周边，距基坑4米，间距3米。完成降水井的施工后，进行降水施工，降水期间应保证24小时连续作业，以免地下水回流，将止水帷幕设置在降水井以外，科学的设置观测井，以便及时观察水位的变化。当降水量满足设计规定后，即地基高于地下水位0.5米至1米左右，即可停止降水。结合水位的变化及时对降水作用进行调整，并对铁路路基的沉降量进行全程的监测，发现问题及时处理。后续的施工作业受外界影响较小，箱体的设计、箱体顶进、箱体后背及顶部回填、回填施工碴、拆除加固设施及恢复线路等作用应根据要求严格进行施工，以保证工程质量[3]。
7.结束语
综上所述，在进行顶进式下穿铁路框架桥的设计时，充分进行考虑，尽量保证降低对现有铁路运营的影响，对相关施工人员及施工设备的安全提供保障。在顶进式下穿铁路框架桥的施工中，顶进法施工运用较为广泛，且较传统的便线施工相比具有较多优势，如投入低、工期短及影响铁路运营的时间短等。为了有效的保证线路的安全及合理的控制投入成本，相关工作人员应结合上文所述观点，从多方面进行考虑，使顶进式下穿铁路框架桥科学的进行施工。
【参考文献】
[1]梁红燕.顶进式下穿铁路框架桥设计[J].铁道建筑，2009，06:25-27.
[2]孙丽男.下穿铁路顶进式框架桥设计[J].山西建筑，2011，05:198-199.
[3]刘翰林，李家稳，张丽君，董培鑫.下穿铁路顶进框架桥设计探讨[J].北方工业大学学报，2013，01:67-71.
【关键词】顶进式；下穿铁路框架桥；设计
中图分类号：TB2文献标识码：A
随着人们生活的节奏加快，人们对出行的要求越来越高，这直接推动了我国铁路建设的发展。我国的铁路建设需在发展中需（寻）求突破，仍需要铁路部门的不断研究，笔者结合自身多年经验，对顶进式下穿铁路框架桥的设计进行分析，望能对我国铁路的发展，作出微薄之力。
1.工程实例
现以国内某铁路为例，铁路框架桥址铁路为三线，线与线之间约距6米（线间距约为6米）。铁路为电气化铁路，新Ⅱ型钢筋混凝土枕、直线区段。两侧路肩下安置有光缆、电缆。现场地质条件如下：第一层是厚度约为2米的素填土；第二层是厚度约为4.5米的中砂土；第三层是厚度约为1米的粉土；地下水位高，水位线约在地下3米。
2.工程主体设计分析
框架桥的主体在设计中极为重要，首先是相关构件尺寸应准确。一是顶板厚度：顶板跨度在5至6米时，顶板厚度可选择0.5至0.6米之间；跨度在8至10米，顶板厚度可选择0.7至0.8米之间；跨度大于12米时，顶板厚度应取1米左右。二是底板厚度：结合顶板的厚度，通常底板厚度应大于顶板厚度，一般底板比顶板厚0.1至0.2左右。三是边墙与中墙的厚度。边墙与中墙通常可使用相同厚度，均为顶板厚度的75%左右。其次，工程主体设计应结合当地的铁路局的相关规范，对其他尺寸进行确定[1]。
3.框架桥路基防护设计分析
顶进式框架桥需要进行切土顶进，因此对铁路路基影响较大。合理的框架桥施工，应尽量保证线路能够正常运营。为了有效的降低顶进造成的影响，应及时的对铁路路基进行有效的防护。防护工作不仅要有效的保护铁路路基，也应注意不能对框架桥的顶进施工造成影响。就目前的技术水平，最常见的下穿式框架桥施工路基防护的手段是桩防护。其中防护桩、支撑桩及抗横移桩等桩径约为1.3米，属于挖孔桩，桩长应结合框架桥结构的净高与整体稳定性的要求进行设计，实例工程中，防护桩与抗横移桩长约13米，支撑桩长8.5米。在进行框架桥顶进前，应先完成防护桩、支撑桩、抗横移桩及顶梁的施工，进行顶进前及时拆除支撑桩，框架桥顶进到位后，将抗横移桩与顶梁进行拆除。在抗衡移桩顶设置钢筋混凝土L型顶梁；在防护桩顶设置钢筋混凝土冠梁；在支撑桩顶设置工字钢冠梁。挖孔桩施工适合采取隔桩施工法，在防护桩灌注混凝土24小时后，对邻桩进行成孔施工。
4.线路加固设计分析
在现有的铁路进行框架桥的施工时，首先应保证不能影响行车安全，避免对线路的正常运营造成干扰。因此采取合适的方法对线路进行加固防护，是框架桥建设的关键。目前常用的线路加固方法有横抬纵挑法、Ｄ型低高度便梁防护法及工字钢便梁防护法。横抬纵挑法中，横抬即指在与线路垂直方向坠入槽钢等作为横托梁，并将纵横梁相结合使线路架空，横抬纵挑法在顶进箱式框架桥的施工中对线路加固有着较好的作用。Ｄ型低高度便梁防护法及工字钢便梁防护法属于便梁施工防护法。工字钢便梁实际上是将扣轨梁的尺寸加大，在枕木下道床挖出足够的空间，容纳下便梁。为了使枕木下道床不会持续受到工字钢便梁的影响，便出现了加横抬梁的方法；为了有效降低挠度，便于与工字钢相结合，可使用D型低高度施工便梁。将线路进行有效的加固有利于整体工程的施工，对后续工作有着重要的作用[2]。
5.工作坑的设计分析
在进行顶进式框架桥施工中框架桥主体的设计、浇筑及滑板、导向墩的制作和顶进设备的安置等工序都将在工作坑中进行，合理的工作坑设计对后续的顶进工作有着重要作用。在进行工作坑的设计时应考虑以下几点：一是设计合理的工作坑深度。工作坑底部的标高是由顶进框架桥的底板标高减去滑板与锚梁结构高度之和；二是采取放坡形式的工作坑设计。由于工作坑的后背方需安置顶进设备，应将该边设置为直坡，并使用工字钢桩及挡土板进行防护；工作坑的其他三边则应结合施工需要及地理环境采取科学的放坡形式。若工作空间足够，常采取三边放坡的形式，具体坡度应结合地质及环境等因素进行确定，常使用1:1的放坡；在接近铁路的一方，为了使铁路路基的边坡具有良好的稳定性，坡度的设计不宜过大，且应注意该侧的放坡点应与铁轨保持5米以上的距离。若存在较大条件限制，以致工作坑不能采取放坡的形式，可将工作坑四边都设计为直坡，并采取工字钢桩及挡土板进行防护；三是设计合理的工作坑宽度。框架桥主体浇筑作业的主要场地是滑板，滑板也是顶进过程中框架桥的规定路线，为了使框架桥主体正常的沿设计路线前进，应在滑板的周边合理的设置导向墩，以保证正常顶进。在进行准备工作时，应保证导向墩与滑板能够合理的浇筑在一起，滑板的宽度应设计大于框架桥截面宽度2米左右。为了使前期的主体浇筑与滑板浇筑达到规定标准及有效的将施工中产生的各种废水进行排放，需在滑板两侧预留1米左右的施工空间及排水通道。工作坑底部的宽度应比框架桥截面宽度长6米左右。工作坑的总宽度应结合放坡的形式、坡度以及工作坑的设计深度综合确定。
6.工作坑的降水设计分析
框架桥在进行顶进时，应保证现场干燥，水分少。在工作坑周围合理设置排水沟及集水井，在坑顶周边设置有效的防排水措施。若桥涵底板接近或在地下水位以下时，容易造成桥涵整体结构下沉，甚至导致塌方事故。相关规定明文指出，进行顶桥施工中，应将基底保证在地下水位以上0.5米至1米左右，顶涵地下水位应降至涵底以下，严禁存在带水作业的情况。因此若存在頂进桥涵的底板低于地下水位时，应及时采取降低地下水位的措施。整个降水施工包括以下两个部分：一是减少工作坑中的水；二是路基内地下水位的降低。由于在地层中砂土往往较厚，以致地层具有较大的渗透系数，因此应将两部分的降水施工都采取轻型井点降水，将直径为0.5米的铸铁管设计为降水井，井管长16米，将2米的滤管接至井管底部，降水井的位置应设置在基坑周边，距基坑4米，间距3米。完成降水井的施工后，进行降水施工，降水期间应保证24小时连续作业，以免地下水回流，将止水帷幕设置在降水井以外，科学的设置观测井，以便及时观察水位的变化。当降水量满足设计规定后，即地基高于地下水位0.5米至1米左右，即可停止降水。结合水位的变化及时对降水作用进行调整，并对铁路路基的沉降量进行全程的监测，发现问题及时处理。后续的施工作业受外界影响较小，箱体的设计、箱体顶进、箱体后背及顶部回填、回填施工碴、拆除加固设施及恢复线路等作用应根据要求严格进行施工，以保证工程质量[3]。
7.结束语
综上所述，在进行顶进式下穿铁路框架桥的设计时，充分进行考虑，尽量保证降低对现有铁路运营的影响，对相关施工人员及施工设备的安全提供保障。在顶进式下穿铁路框架桥的施工中，顶进法施工运用较为广泛，且较传统的便线施工相比具有较多优势，如投入低、工期短及影响铁路运营的时间短等。为了有效的保证线路的安全及合理的控制投入成本，相关工作人员应结合上文所述观点，从多方面进行考虑，使顶进式下穿铁路框架桥科学的进行施工。
【参考文献】
[1]梁红燕.顶进式下穿铁路框架桥设计[J].铁道建筑，2009，06:25-27.
[2]孙丽男.下穿铁路顶进式框架桥设计[J].山西建筑，2011，05:198-199.
[3]刘翰林，李家稳，张丽君，董培鑫.下穿铁路顶进框架桥设计探讨[J].北方工业大学学报，2013，01:67-71.