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摘要：本文结合实际施工项目，介绍了采用HN600×200 H型钢大跨度横抬、Ⅰ100工字钢连续梁做纵梁进行线路架空、钻孔桩做架空梁支墩、明挖现浇的方法施工下穿铁路框架桥明挖现浇箱涵施工的架空体系设计，为类似工程的施工提供了可供借鉴的经验。
关键词：大跨度横抬架空钻孔桩H型钢横抬梁Ⅰ100工字钢
Abstract: Combining with the actual project, this paper introduces the overhead systemdesign by using of HN600x 200H steel large span cross lift, I 100I-beam continuous beams for overhead lines, longitudinal drilling pile to do an overhead beam pier, the excavation and cast-in-place method of railway frame bridge construction on the excavation and cast-in-place box culvert construction, providing the similar engineering construction with referable experience.
Keywords: large span cross lift；overhead；bored pile；drilled pile, H type steel transverse lifting beam；I 100I-beam
中图分类号：F531.3 文献标识码： A 文章编号：
前言：
公路下穿铁路时常采用箱型桥涵结构形成地下通道。在大跨度横抬线路架空、明挖现浇箱涵施工工艺中，采用架空及支挡施工，保证行车安全是施工重点；由于施工场地受限，地质条件复杂，构筑物对邻近居民房屋的影响大，深基坑支护是设计的重点。因此采取优化的架空体系和基坑支护设计是保证施工顺利进行的关键。
1 工程概况
站北路（常青路—姑嫂树路）位于汉口火车站北侧，规划段全长2484.9m，是汉口站北地区东西向的城市次干道。现状有一座3×3m立交涵穿越铁路，涵内排水为抽排。桥址地形较为平坦，原为湖塘分布区，后经人工填筑为现有地面，地质状况较差，箱桥基底以下主要土层为淤泥质粉质粘土层。地表水主要为污水沟，流量不大，常年有水，水深约1m，地下水主要为上层滞水和孔隙承压水，水位随季节变化较大。
在施工范围内，有铁路10kv电力贯通线和自闭线以及至供电段高压配电所的10kv新客线，既有上行货车线20#立柱正在下穿框架桥主体结构上。在开挖范围内，有2根干线电缆，施工环境复杂。
站北路在京广上行铁路K1192+635处下穿京广铁路，站北路与铁路交角32度，立交结构为1-4.2m+2-8.95m+1-4.2m四孔分离式箱型框架桥，采用45度斜交箱身斜交斜作，两侧引道采用悬臂式钢筋混凝土挡墙形式。
2 架空体系方案
2.1 总体思路
站北路立交通道穿越京广上货线和京广下货线两股线路，线间距为11.2m，拟采用5根HN600×200 H型钢大跨度横抬、Ⅰ100工字钢连续梁做纵梁进行线路架空、钻孔桩做架空梁支墩、明挖现浇的方法施工铁路线下箱桥。
2.2 架空支墩钻孔桩
两线间采用一排Φ150cm钻孔灌注桩为两条线路架空共用墩；两线外各采用一排Φ120cm钻孔灌注桩为每条架空线路单用墩，三排钻孔桩桩位相互对应，与线路垂直布置,中间墩桩长35m，两线外桩长25米；距两条线中心距离均为4.125m，顺铁路线方向桩间距为11.0m，架空线路支墩桩Φ150cm钻孔桩施工10根；Φ120cm钻孔桩施工20根，基坑挖至设计标高后钻孔桩外露长度9.3m，桩顶上施工100cm厚的钢筋砼承台。
2.3 钢筋砼承台
每根钻孔桩顶均做一个钢筋砼承台，Φ150cm和Φ120cm桩顶承台平面尺寸分别为：1.7×1.7m和1.4×1.4m，承台厚均为1.0m，桩顶预留钢筋伸入承台不小于80cm，每个承台顶面预埋一块1.2×1.2m厚16mm钢板，横抬梁置于钢板上。
2.4 H型钢横抬梁
每组横抬梁用5片HN600×200 H型钢组合，组合横抬梁每相隔2.0m用钢板将5片H型钢焊接打箍，横抬梁一端搁置在两线间支墩承台上，另一端搁置在线路外侧钻孔支墩桩承台上，H型钢底部与承台顶面预埋钢板焊接牢固，横抬梁垂直于线路跨度为8.25m。
2.5 线路架空纵梁
采用Ⅰ100工字钢架空梁对线路进行加固，两纵梁间采用定型连接钢板将工字钢梁接拼成连续梁，架空梁跨度11.0m，Ⅰ100工字钢底置于HN600×200 H型钢横抬梁顶，并用U型螺栓将Ⅰ100工字钢和H型钢连接牢固，使整个架空体系形成整体受力。
3 架空体系计算
3.1 架空支点计算
计算结合现场地质勘察报告及实际施工最不利荷载计算。
1）最不利荷载产生于两线同时承受荷载；
2）中间墩35米，施工过程中埋深25米，桩径1.5米，持力层在粉砂层内。
3）根据地质报告，22米桩基埋深桩侧土从上至下是淤泥质黏土4米，粉土11.5米，细砂9.5米。淤泥质黏土层侧摩阻fi=20kPa；粉土层层侧摩阻fi=35kPa；粉砂层侧摩阻fi=50kPa；桩底地基土为粉砂层承载力特征值σ0=190kPa；ν淤泥=18.6kN/m3 ；ν粉细砂=19.8kN/m3。
在埋深h=25m＞10d的情况下，根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》地基土容许承载力：[σ]=σ0+k2ν2（4d-3）+k2’ν2(6d) (1)
［σ］=190+2×19.8×（4×1.5-3）+1×19.8×（6×1.5）=487kPa。
挖孔桩容许承载力： （2）
式中：U—桩身截面周长；
fi—土层的极限摩阻力；
li—土层的厚度；
A—桩底支撑面积；
m0—桩底支撑力折减系数，取0.5。
桩基容许承载力：
［P］=［（π×1.5×20×4）+（π×1.5×35×11.5）+（π×1.5×50×9.5）］÷2+0.5×π×0.752×487=2686kN
桩土置换差为：F=π×0.752×25×（18.6-25）=-282.7 kN
4.457
图1 列车行驶荷载工况
当列车行驶至图1所示情况时，支点受力最大，计算知对于中支点的一根桩：列车荷载G1=1159.83kN，架空梁荷载G2=89KN，钢轨及混凝土枕荷载G3=71.3KN，则：G=1.5×G1+G2+G3=2074.02 kN。
［P］+F=2403.3kN＞G=2074.02kN，支点受力满足要求。
3.2横抬梁计算
图2 横抬梁受力简图
F=1.5×1159.83÷2+89÷2+71.3÷2=950KN；
采用5根600×200H型钢作为横抬梁，600×200H型钢参数为：
Ix=112827cm4；Iy=9009cm4；Wx=3838cm3；
（1）挠度：ωmax=［（950×103×2.02×103）×（3×85002－4×20202）］÷（5×24×2.1×105×112827×104）=13.5mm＜f=L/600；
（2）彎曲应力：σ=M/W=950×103×2.02×103÷（5×3838×103）=100Mpa＜［σ］=190Mpa。
4 结语
站北路下穿铁路框桥架空根据现场实际情况，采用HN600×200 H型钢大跨度横抬、Ⅰ100工字钢连续梁做纵梁进行线路架空、钻孔桩做架空梁支墩、明挖现浇的方法施工下穿铁路框架桥明挖现浇箱涵施工；经实践证明，该架空方案有效地克服了复杂的施工环境影响，最大限度地减少了施工时间长对铁路运输造成的干扰，保证了施工安全及既有铁路行车安全，为类似施工提供了参考，并可在工程中广泛推广应用。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》，（JGJ 94-2008）
[2]《铁路桥涵设计基本规范》，（TB 10002.1-2005）
[3]《铁路桥涵地基和基础设计规范》，（TB 10002.5-2005）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：大跨度横抬架空钻孔桩H型钢横抬梁Ⅰ100工字钢
Abstract: Combining with the actual project, this paper introduces the overhead systemdesign by using of HN600x 200H steel large span cross lift, I 100I-beam continuous beams for overhead lines, longitudinal drilling pile to do an overhead beam pier, the excavation and cast-in-place method of railway frame bridge construction on the excavation and cast-in-place box culvert construction, providing the similar engineering construction with referable experience.
Keywords: large span cross lift；overhead；bored pile；drilled pile, H type steel transverse lifting beam；I 100I-beam
中图分类号：F531.3 文献标识码： A 文章编号：
前言：
公路下穿铁路时常采用箱型桥涵结构形成地下通道。在大跨度横抬线路架空、明挖现浇箱涵施工工艺中，采用架空及支挡施工，保证行车安全是施工重点；由于施工场地受限，地质条件复杂，构筑物对邻近居民房屋的影响大，深基坑支护是设计的重点。因此采取优化的架空体系和基坑支护设计是保证施工顺利进行的关键。
1 工程概况
站北路（常青路—姑嫂树路）位于汉口火车站北侧，规划段全长2484.9m，是汉口站北地区东西向的城市次干道。现状有一座3×3m立交涵穿越铁路，涵内排水为抽排。桥址地形较为平坦，原为湖塘分布区，后经人工填筑为现有地面，地质状况较差，箱桥基底以下主要土层为淤泥质粉质粘土层。地表水主要为污水沟，流量不大，常年有水，水深约1m，地下水主要为上层滞水和孔隙承压水，水位随季节变化较大。
在施工范围内，有铁路10kv电力贯通线和自闭线以及至供电段高压配电所的10kv新客线，既有上行货车线20#立柱正在下穿框架桥主体结构上。在开挖范围内，有2根干线电缆，施工环境复杂。
站北路在京广上行铁路K1192+635处下穿京广铁路，站北路与铁路交角32度，立交结构为1-4.2m+2-8.95m+1-4.2m四孔分离式箱型框架桥，采用45度斜交箱身斜交斜作，两侧引道采用悬臂式钢筋混凝土挡墙形式。
2 架空体系方案
2.1 总体思路
站北路立交通道穿越京广上货线和京广下货线两股线路，线间距为11.2m，拟采用5根HN600×200 H型钢大跨度横抬、Ⅰ100工字钢连续梁做纵梁进行线路架空、钻孔桩做架空梁支墩、明挖现浇的方法施工铁路线下箱桥。
2.2 架空支墩钻孔桩
两线间采用一排Φ150cm钻孔灌注桩为两条线路架空共用墩；两线外各采用一排Φ120cm钻孔灌注桩为每条架空线路单用墩，三排钻孔桩桩位相互对应，与线路垂直布置,中间墩桩长35m，两线外桩长25米；距两条线中心距离均为4.125m，顺铁路线方向桩间距为11.0m，架空线路支墩桩Φ150cm钻孔桩施工10根；Φ120cm钻孔桩施工20根，基坑挖至设计标高后钻孔桩外露长度9.3m，桩顶上施工100cm厚的钢筋砼承台。
2.3 钢筋砼承台
每根钻孔桩顶均做一个钢筋砼承台，Φ150cm和Φ120cm桩顶承台平面尺寸分别为：1.7×1.7m和1.4×1.4m，承台厚均为1.0m，桩顶预留钢筋伸入承台不小于80cm，每个承台顶面预埋一块1.2×1.2m厚16mm钢板，横抬梁置于钢板上。
2.4 H型钢横抬梁
每组横抬梁用5片HN600×200 H型钢组合，组合横抬梁每相隔2.0m用钢板将5片H型钢焊接打箍，横抬梁一端搁置在两线间支墩承台上，另一端搁置在线路外侧钻孔支墩桩承台上，H型钢底部与承台顶面预埋钢板焊接牢固，横抬梁垂直于线路跨度为8.25m。
2.5 线路架空纵梁
采用Ⅰ100工字钢架空梁对线路进行加固，两纵梁间采用定型连接钢板将工字钢梁接拼成连续梁，架空梁跨度11.0m，Ⅰ100工字钢底置于HN600×200 H型钢横抬梁顶，并用U型螺栓将Ⅰ100工字钢和H型钢连接牢固，使整个架空体系形成整体受力。
3 架空体系计算
3.1 架空支点计算
计算结合现场地质勘察报告及实际施工最不利荷载计算。
1）最不利荷载产生于两线同时承受荷载；
2）中间墩35米，施工过程中埋深25米，桩径1.5米，持力层在粉砂层内。
3）根据地质报告，22米桩基埋深桩侧土从上至下是淤泥质黏土4米，粉土11.5米，细砂9.5米。淤泥质黏土层侧摩阻fi=20kPa；粉土层层侧摩阻fi=35kPa；粉砂层侧摩阻fi=50kPa；桩底地基土为粉砂层承载力特征值σ0=190kPa；ν淤泥=18.6kN/m3 ；ν粉细砂=19.8kN/m3。
在埋深h=25m＞10d的情况下，根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》地基土容许承载力：[σ]=σ0+k2ν2（4d-3）+k2’ν2(6d) (1)
［σ］=190+2×19.8×（4×1.5-3）+1×19.8×（6×1.5）=487kPa。
挖孔桩容许承载力： （2）
式中：U—桩身截面周长；
fi—土层的极限摩阻力；
li—土层的厚度；
A—桩底支撑面积；
m0—桩底支撑力折减系数，取0.5。
桩基容许承载力：
［P］=［（π×1.5×20×4）+（π×1.5×35×11.5）+（π×1.5×50×9.5）］÷2+0.5×π×0.752×487=2686kN
桩土置换差为：F=π×0.752×25×（18.6-25）=-282.7 kN
4.457
图1 列车行驶荷载工况
当列车行驶至图1所示情况时，支点受力最大，计算知对于中支点的一根桩：列车荷载G1=1159.83kN，架空梁荷载G2=89KN，钢轨及混凝土枕荷载G3=71.3KN，则：G=1.5×G1+G2+G3=2074.02 kN。
［P］+F=2403.3kN＞G=2074.02kN，支点受力满足要求。
3.2横抬梁计算
图2 横抬梁受力简图
F=1.5×1159.83÷2+89÷2+71.3÷2=950KN；
采用5根600×200H型钢作为横抬梁，600×200H型钢参数为：
Ix=112827cm4；Iy=9009cm4；Wx=3838cm3；
（1）挠度：ωmax=［（950×103×2.02×103）×（3×85002－4×20202）］÷（5×24×2.1×105×112827×104）=13.5mm＜f=L/600；
（2）彎曲应力：σ=M/W=950×103×2.02×103÷（5×3838×103）=100Mpa＜［σ］=190Mpa。
4 结语
站北路下穿铁路框桥架空根据现场实际情况，采用HN600×200 H型钢大跨度横抬、Ⅰ100工字钢连续梁做纵梁进行线路架空、钻孔桩做架空梁支墩、明挖现浇的方法施工下穿铁路框架桥明挖现浇箱涵施工；经实践证明，该架空方案有效地克服了复杂的施工环境影响，最大限度地减少了施工时间长对铁路运输造成的干扰，保证了施工安全及既有铁路行车安全，为类似施工提供了参考，并可在工程中广泛推广应用。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》，（JGJ 94-2008）
[2]《铁路桥涵设计基本规范》，（TB 10002.1-2005）
[3]《铁路桥涵地基和基础设计规范》，（TB 10002.5-2005）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。