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临时铁路便桥开挖及支撑施工方案

宁波站改建工程临时铁路便桥下

土方开挖及动态监测专项施工方案

DB34／T 3822-2021 盒式螺栓连接多层全装配式混凝土墙-板结构技术规程.pdf1.1施工依据标准和规范

⑴宁波站站房围护结构、临时铁路便桥施工图及相关设计资料。

⑵宁波站站场指导性施工组织设计及正线过渡施工方案。

⑸铁办[2008]190号《铁路营业线施工安全管理办法》、铁运[2010]51号关于公布《铁路营业线施工安全管理补充办法》的通知。

⑹上铁运发〔2008〕316号《上海铁路局营业线施工安全管理实施细则》。

⑺上铁运发〔2010〕161号关于公布《上海铁路局临近营业线施工安全管理补充实施细则》的通知。

⑻上铁师发〔2010〕438号关于重新公布《上海铁路局营业线施工、检修作业驻站安全防护办法》的通知。

⑼上铁工发(2010)117号关于公布《上海铁路局营业线施工工务安全监督管理办法》的通知。

⑽《铁路技术管理规程》、《铁路工务安全规则》、《铁路线路修理规则》。

⑾上海铁路局《行车组织规则》。

⒄《关于宁波站改建工程深基坑铁路便桥下土方开挖及动态监测和沿海铁路瑞安、永嘉站无障碍电梯安装专项施工方案审查会议纪要》

宁波站改建工程站房工程初步设计时为南北分区实施，临近营业线侧采取封堵墙防护措施，设计总工期31个月。为确保大规模软土深基坑临近营业线施工安全，尽可能减小施工对运营的安全影响，设计采用便桥架空线路，最终实现南北区基坑一次开挖的总体目标。

因工程周期长，对行车影响大。经设计反复检算论证，采用钢格构支撑钢筋砼梁板式便桥，可以实现一次架空双线铁路干线，上跨大规模基坑工程的目标，有效克服传统D便梁跨度有限、单股道架空、限速45km/h等对行车产生较大影响的缺点，同时满足客车80km/h、货车45km/h的放行条件，便桥自今年三月底宁波站改建正线第二次拨接过渡正式启用，并按设计要求客车80km/h、货车45km/h运营至八月初。结合工程实际及铁路运输安全需要，为提高临时铁路便桥的安全冗余，确保深基坑施工及杭深线运营安全，2011年8月5日起，临时铁路便桥范围按客车45km/h、货车25km/h限速运行。

宁波站临时铁路便桥采用连续刚性结构，设计全长133.6m，宽12.9m。基础采用钻孔灌注桩，共91根，其中新增立柱桩57根，利用工程桩34根，桩长约80m，内插<200*200*20四肢角钢加工而成的格构柱，插入深度6m，格构柱伸入梁体85cm，便桥上部纵、横向采用1000*1000、600*800、350*600钢筋砼连梁，将钢格构连接成整体，梁顶部以下350mm为钢筋砼板结构。2011年2月底便桥主体结构完成，3月27日、30日分别要点拨接既有上、下行正线回位开通，启用临时铁路便桥，为下一步开挖便桥下土方奠定了基础。

临时铁路便桥自3月底开通以来，结构及运营状况良好，其南北基坑开挖期间各项变形监测数据均满足设计要求。便桥以南区域基坑首层土方于4月6日开挖，便桥北侧于7月15日开挖,截止目前便桥两侧深基坑首层土方开挖已基本完成，南北区支撑及栈桥并已达到设计强度。

便桥两侧预留土方平台在桥下土方开挖作业前先行完成，桥下土方开挖共分6层，按照逐跨交替、南北对称的原则进行每层土方开挖。以客车45km/h、货车25km/h限速运行为基本条件，并纳入LKJ基础数据管理，限速运行至宁波站改建正线第三次拨接永久正线启用止。

便桥格构柱连接剪刀撑的耳板焊接、格构柱内及周边影响水平支撑和耳板焊接等施工的砼凿除作业为A类施工，须利用夜间封锁天窗时间作业；便桥下土方机械开挖、格构柱间剪刀撑安装为B类施工，利用封锁天窗时间以及夜间无客车时段作业；基坑水平支撑钢筋及模板安装、混凝土浇筑、桥下人工挖土及格构柱周边土方清理等内容为C类施工。

施工里程杭深上、下行K313+900～K314+030，慢行里程K313+850～K314+080。影响范围详见表1

表1临时铁路便桥下方土方开挖施工内容及影响范围表

挖除格构柱外便桥两侧预留护坡土方

临近既有线施工C类计划

剪刀撑耳板焊接安装、圈梁节点内格构柱清理。

临近营业线施工A类监督计划，每日利用23:50～次日1:20间封锁天窗进行钢耳板焊接及格构内砼凿除，23：50～次日1：20封锁杭深上、下行线K313+900～K314+030段90钟，其后恢复行车。

桥下土方开挖及砼垫层凿除、剪刀撑安装焊接。

机械开挖、剪刀撑安装利用23:50～4:00间封锁天窗及无客车时段进行，开通线路后由第三方监测单位进行动态监测，每级速度监测结果均经设计分析确认(客车限速45km/h、货车限速25km/h至新线开通时止)慢行范围杭深上、下行线K313+850～K314+080。

清理施工现场，全天候的绑扎钢筋、圈梁立模板、砼浇筑及便桥变形监测

临近既有线施工C类计划

本次编制范围主要包括铁路临时便桥下方土方开挖、型钢剪刀撑安装、混凝土支撑施工及动态变形监测等。

1.4施工地点及工期安排

宁波站深基坑中心里程同宁波站中心为K313+966.18，开挖范围为中心两侧各66.8m。临时铁路便桥位于宁波站既有杭深线K313+899.68～K314+033.28，全长133.6m，上跨国铁站房及地铁深基坑，便桥下土方开挖计划开工时间为2011年9月20日，新线开通计划2012年8月中旬完成，便桥土方开挖完成时间计划为2012年3月31日，具体以实际施工节点和批复计划为准。

质量目标：确保本工程质量标准达到国家施工验收规范和铁道部部颁验收标准，单位工程一次合格率100%。

工期目标：便桥下土方开挖计划全部完成时间为2012年3月31日，2012年1月底完成第五层土方开挖，为a区主体结构施工创造条件。

安全目标：杜绝一般及以上施工生产安全责任事故，杜绝一切铁路交通事故。

临时铁路便桥范围目前运输条件为杭深上、下行客车45km/h、货车25km/h，限速里程K313+850～K314+080，慢行至宁波站开通新线时止，预计2012年8月20日开通新建7、Ⅷ、Ⅸ、10道。其下土方开挖及支撑充分利用慢行条件，在23：50～1：20封锁时间进行耳板焊接、23：50～4：00无客车时段进行机械开挖等关键工序施工，人工清理土方及安装剪刀撑按C类监督计划实施；桥下每层土开挖期间均由第三方进行动态监测，监测结果均报设计分析确认，23：50～4：00后人工作业及剪刀撑安装等作业不影响行车。

根据深基坑暨临时铁路便桥施工方案及建工函〔2011〕26号《关于印发宁波站深基坑暨临时铁路便桥、站房基础、站台设施、行包通道、声屏障施工方案审查会议纪要的通知》精神，2011年3月16日指挥部重新组织审查并通过了深基坑及临时铁路便桥开挖专项方案，8月10、11日组织的《宁波站临时铁路便桥开挖及动态监测专项方案专家评审会议纪要》精神，以及路局关于宁波站改建工程深基坑铁路便桥下土方开挖及动态监测和沿海铁路瑞安、永嘉站无障碍电梯安装专项施工方案审查会议纪要，本方案已根据审查意见进行了完善。

本方案便桥下土方开挖共分6层，第一层土开挖高度4.5m，第二、三、四、五、六层土层高分别为4m、2.15m、4m、2m、4.25m，除第一及第六层外，剪刀撑横纵一次可完成安装，其他层上半层开挖完成先安装横向剪刀撑，两层开挖到位后再安装纵向剪刀撑。

每个天窗点内同时开挖1～2个单元(每个单元连续1～2仓)，自便桥中间开始向两侧逐仓推进。每个孔作为一个单元，首层土每个单元土方开挖及剪刀撑计划按3个封锁天窗和无动车时段完成，其施工前提是便桥外侧土方已清理至格构柱外50cm位置，并留出稳定边坡。桥下土方自两侧对称掏挖，根据动力特性理论分析设计结果，便桥格构连续两仓无剪刀撑条件下，其稳定性满足列车运行安全条件；本方案严格执行设计要求，按照一次开挖最多不超过2仓，即1～2个单元实施。每次开挖应完成单元内该层开挖高度的全部土方，特殊条件下不少于1/2；剪刀撑安装在下一封锁天窗内进行；无动车时段机械开挖、凿除梁板砼垫层、格构柱包裹的混凝土，施工不影响行车；人工开挖、剪刀撑安装及圈梁施工按临近营业线C类监督计划实施，施工不影响行车；根据单元纵、横向钢剪刀撑完成进度，及时施做纵横向混凝土圈梁。圈梁砼达到设计强度后方可实施下层土方开挖。

前期已完成了施工方案的编制与预审工作，监测方案已编制，现场设备及测点布设已完成，人员已到位。

3.2.1主要测量及监测设备

LEICATC2003

LEICATCA1800

SCKKASET2C(±1mm)

SINCO(±1mm／15m)

3.2.2主要施工机械设备

一、基坑开挖及钢筋混凝土施工设备

二、结构混凝土施工设备

开挖自便桥中心K313+966.18向桥两端逐仓交替进行，先完成①区内全部土方开挖，剩余须人工作业项目按监督计划实施；第一次利用天窗及无动车时段约5h进行机械开挖并凿除梁底砼垫层，作业时间内尽可能地进行钢剪刀撑耳板焊接，若一次作业无法完成，则顺延作业时间；在开挖及剪刀撑耳板完成后，按照C类监督计划安装钢剪刀撑，本单元剪刀撑安装后进行下一单元土方开挖。封锁结束后恢复线路通行，不影响行车。

每二至第六层土方开挖原则同首层土方，每仓土方需至少2个天窗及无动车时段完成，计划完成时间2012年3月31日。

便桥横断面两孔格构之间每开挖层均需按要求焊接28a槽钢剪刀撑，剪刀撑应按照格构间距和安装角度工厂化加工，由于土体自开挖开始，工况不断发生变化，理论计算数据需要与现场实际监测数据进行对比校验，为确保安全，每次开挖后具备横向剪刀撑安装条件时，应在点内完成横向钢剪刀撑耳板的安装，并尽快将槽钢剪刀撑与格构柱角钢通过耳板焊接牢固，提高便桥结构稳定性，满足运营安全要求。

每道钢剪刀撑根据开挖顺序不同，基本按照点内焊接耳板，点后栓接钢撑并满焊的原则进行。点内尽可能地按照先“人”字后“V”形，先横向后纵向，先中间后两侧的顺序安装部分剪刀撑，确系天窗时间不足，则顺延下一封锁天窗内完成。具体详见施工方法。

设计桥下首层土、三层土、五层土底部均由C40并早强钢筋砼圈梁将格构纵横向连接牢固，圈梁砼施工时应在钢剪刀撑安装完成后及时施作，在每一单元圈梁范围土方开挖及基层整平后，即安装圈梁钢筋，与格构柱相交处节点位置应认真处理，以主筋锚入格构为原则，主筋无法穿过时应确保钢筋与格构焊接牢固，并不得损伤格构柱；接头位置按设计要求留出相错量和接茬钢筋，待下一步与相邻支撑钢筋砼连接成一体。详见钢筋砼圈梁施工方法。

为检验桥梁设计理论,确保结构安全,为今后类似工程提供借鉴经验,同时为路局课题组提供桥梁在原始状态与基坑开挖后状态的静力特性基本数据,根据便桥监测需要，拟在开挖前、首层开挖后以及开挖全部完成三种状态下分别进行静载试验，以测试此3种桥梁边界状态,了解并分析桥梁承载能力随桥梁边界条件改变而产生的变化情况。

每种状态静载试验计划提取两种工况(即跨中最大正弯矩工况与墩顶最大负弯矩工况)，测试地点为宁波站临时铁路便桥上，里程杭深线K313+899～K314+033，试验需一列重载货车满停于临时铁路便桥上行或下行线，测试时长约60min。计划试验日期和时间如下：

第一次：2011年9月26日23：00～0：00

第二次：2011年10月31日23：00～0：00

第三次：2012年4月20日23：00～0：00

①基本原则：必要性原则，经济性原则，可靠性原则。必要性原则是指监测项目能反映便桥结构的性能及相关的工作状态；经济性原则是指在满足要求的前提下，尽量减少测点以降低成本；可靠性原则是指系统的软硬件本身的可靠、稳定，监测数据的可靠性，即系统在一定服役期间必须能正常运行、安全可靠。

在确定长期监测的项目和内容时，以监测目的为依据，根据安全要求以及理论分析计算，确定具有代表性的、对便桥结构安全起控制作用的监测内容及优化的测点布置方案。

在具体实施过程中，根据便桥的特点以及监测项目的具体情况，拟采用定点监测与动点监测相结合、实时连续监测与实时触发监测相结合的方法进行。提高系统的自动化程度，建立比较完善的便桥安全运营监测系统。

根据该桥的受力特点和监测要求，确定的监测主要内容如下：

Ⅱ板梁跨中竖、横向振动位移

Ⅲ板梁跨中竖、横向振动加速度

Ⅵ板梁、角钢格构柱动应力

宁波火车站临时铁路便桥动力响应监测系统主要由传感器系统、数据采集与处理系统、预警系统组成。

传感系统包括应变、振动位移和加速度、温度、荷载等多种传感器及相应的信号放大和接口装置，主要完成便桥在运营状态下的各种动态响应信号的检测、转换和传输功能。

信号采集与处理系统是实现监测的重要环节。该系统拟实现的主要功能有：

考虑到便桥的结构特点和监测内容等因素，现场信号采集系统主要包括以下两部分：

微机系统：由1台工控机构成，拟配置整体式工控机箱，Pentium处理器，1000G以上硬盘，以保证进行连续采集和大量原始数据发送时的数据交换能力。

信号输入：各种传感器输出的信号（电压、电荷）经放大器放大后传输到工控机进行数采，可实现多通道不同采样频率信号的并行连续记录。

将振动测试系统测得的原始数据转换为MATLAB格式，根据安全监测的需要，采用MATLAB程序语言对各种原始信号进行判断、分解和变换以提取特征参数，并将这些参数构成一定的数据结构形式，形成描述桥梁状态的监测信息数据库。

实现监测数据与系统控制指令的传输与信息交换。

本项目建立的信号实时采集、实时分析的便桥监测系统，主要目的是为便桥的安全运营提供依据，并及时掌握基坑开挖对临时铁路便桥结构动力性能影响、主要构件的内力分布等方面的信息。通过实时监测和分析处理得出的便桥的动力响应方面的信息，对运行中出现的各种非正常情况进行预警或报警。

根据设计方提出的便桥应力监测预警值，便桥梁板结构为320N/mm2,钢格构为276N/mm2,实际动测应力增量与静态应力累计值之和与预警值比对，根据监测结果指导施工。

对所有通行列车进行动态监测，并对特征时段（列车通行前后、列车停止通行前后、货车通行前后、每层土首次开挖、列车提速前后）进行重点监测。根据监测结果提供建议参考值。

观测数据当天填入规定的记录表格，并提供即时报告给业主、设计、监理及施工单位。基坑挖土施工开始后，每一周提供基坑开挖一周监测阶段总结报告，具体内容包括一周时间内所有监测项目的发展情况，内力或变形最大值以及最大值位置。监测过程中如测量值趋于控制值时，提醒施工单位预警；大于控制值时，应及时通知建设、监理、设计及施工等单位以便采取应急补救措施。

桥下土方共6层，本方案仅开挖至第5层。每层土方开挖时序较标准段深基坑开挖高度滞后约3m左右；第一层土开挖深度4.5m，第二、三、四、五、六层开挖层高为4、2.15、4、2、4.25m；便桥开挖采用小型挖掘机掏土，倒运翻转，破碎机破除加固土体，同时结合人工凿除的开挖方法施工。格构内回填砼不破除，仅保证剪刀撑安装及圈梁施工即可。

土层开挖过程中应及时进行纵横向剪刀撑的安装，并按照横向剪刀撑先行的原则，纵向剪刀撑待横向撑完成后由桥中部向外侧安装，纵向剪刀撑待第一层、三层、五层每单元土方开挖完成后实施。剪刀撑安装采用节点法进行连接，点内焊接节点钢板，点外满焊连接槽钢；当纵横向剪刀撑施工完毕，及时施做混凝土圈梁。

首层土开挖由中心向两侧逐孔开挖，自南北侧向中间对称进行，以桥正中K313+966.18横向钢格构柱为中心，两侧各1仓为一个开挖单元，一次开挖后暴露9支格构柱，18个剪刀撑耳板，南北侧开挖进深各6.5m，高度约4.5m，纵向放坡坡率1:1，南北单侧开挖方量360～150m3，作业时间22:50～4：00，一次天窗时间基本完成首次土方开挖数量，剩余部分土方可在下一封锁时间内清理。每个耳板焊接作业点按90min考虑。

23：50～1：20，每个开挖单元需至少2个天窗和无动车时段完成，每仓挖土时间不受控制，剪刀撑耳板施工时间控制在90min左右，圈梁格构节点处理与耳板焊接交叉作业。小挖掘机选用4台KATO生产的HD512，每小时出土能力30m3，便桥外侧配备2台大挖掘机PC220，每小时出土能力80m3。

首层土开挖共分六个小步骤施工：

①开挖前将计划要开挖的便桥外侧平台土全部清除，并遵循南北对称的原则，采用PC220挖掘机2台，坡比1:1；

②桥两侧土方同时进行，由外向内开挖桥下土方，南北方向对称同时开挖，先采用PC220挖掘进行清理，至不能开挖为止，然后采用小挖掘HD512进入便桥下，由内向外倒土，外侧有PC220装车运输出场。

③第一个作业点内采用开山破碎机将便桥下垫层破除，并配合人工风镐凿除便桥下底板垫层混凝土，然后清理剩余土方，确保格构柱具备焊接耳板条件，封锁天窗内焊接耳板DB44／T 1332-2014 LED平板灯.pdf，并及时安装第一道人字形剪刀撑。

④第二个作业点内，采用HD512挖掘机将剩余的渣土清理出孔外，大挖掘机及时清理装车运输出场；及时派人员凿除包括钢格构柱的混凝土，留出空间焊接“V”形槽钢，第二步剪刀撑及时安装完毕。

⑤第一单元挖出来后，在下一个作业点内凿除钢格构柱内影响圈梁钢筋的混凝土，同时在点外24小时绑扎圈梁的钢筋和模板，并及时的浇筑混凝土。

⑥第一步作为首先开挖的孔，并为试挖提取数据，及时的统计和整理各种数据，及时优化并指导后续施工。

首层土的开挖顺序详细见第一层土开挖示意图

第二层土先将土方开挖至便桥钢格构柱外侧，坡比按1:1，本层开挖层高4m，开挖步骤同首层土，开挖机械设备配置同上，自中间向两边逐仓开挖，连接横向剪刀撑和纵向剪刀撑。

本层土方开挖高2.65m开挖书同第二层土方开挖步骤，不同的是第三层土开挖完成后，及时的焊接纵向剪刀撑及浇筑第二道砼圈梁。

DB45T 2148-2020 公路工程物探规范 .pdf第四、五层土方步骤依次类推。