本发明涉及箱桥架空现浇领域，具体涉及一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空结构及现浇施工方法。
背景技术：
伴随城市建设的不断发展、拓建。城市交通量日益增大、道路系统不断更新、完善。从支路铺设、到主路拓展，从“准快速”化到“快速化”，互通立交桥孕育而生。城市道路的完善水平、快速化标准体现了一座城市的发展状态。中国高铁发展让“中国铁路”成为了世界铁路建设的“弄潮儿”，四通八达的铁路网络，为中国经济带来飞速发展，但对大型城市的拓展建设产生了影响。城市道路发展跨越既有铁路线路成为选择的必经之路。
“上跨下穿”是城市道路跨越既有铁路线的两种主要方式。下穿铁路顶进涵施工在过去的十年时间中不断发展，从柔性架空到“横抬纵挑”，施工技术不断成熟完善。但对于城市中心，建筑结构物密集，既有城市管网复杂的现状，受各种外界条件限制，跨越既有铁路线路，采用架空顶进方式施工往往不能满足现场要求。国内下穿既有铁路线路主要采用先预制主体箱桥、然后架空既有线路、顶进施工、恢复线路的施工方式，因既有线施工安全风险较大，如果采取的方案或措施不当，将危及既有线行车安全，该工法倍受各参建单位的重视。
在国外，针对跨越既有线施工方式，主要采取的方法：修建上跨桥，通过提高新建道路标高，修建上跨桥梁实现跨越铁路。还有一种施工方式在欧洲国家普遍采用，首先对既有铁路线路进行改移，然后按照规划施工新建箱桥，等新建道路、箱桥施工完成后，然后处理路基过渡段，重新填筑路基、铺设路床、拨接铁路轨道。这两种施工方式往往施工成本高，建设工期较长，在城市中心不宜使用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，提供一种适合国内现状的箱桥施工方法，本发明设计了一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空结构及现浇施工方法。
本发明的具体技术方案为：一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空结构,包括主承载体系和设置在铁路曲线单元两侧的副架空体系，主承载体系包括支撑柱、对应设置在相邻两支撑柱之间的系梁、第一纵梁和横抬梁，所述支撑柱呈线性对应分布铁路曲线单元两侧，支撑柱顶部设有沿其线性分布方向布置的第一纵梁，所述对应铁路曲线单元两侧的第一纵梁上装配有对应穿过铁路轨道下方的横抬梁；
副架空体系包括第二纵梁和对应连接铁路曲线单元处铁轨的钢枕，所述第二纵梁沿铁路曲线单元线性分布，连接铁轨的钢枕通过构件对应固连在第二纵梁或横抬梁上；第二纵梁外侧与第一纵梁间用圆木进行固定支撑。
作为优选地，系梁对应设置在支撑柱上沿，支撑桩或者系梁上端面预设有对应横抬梁的预埋角钢，预埋角钢通过螺栓或者构件连接支撑柱。
更进一步地，支撑桩或者系梁远离铁路一侧设有对应横抬梁的限位凸缘，所述限位凸缘与横抬梁端部之间设有橡胶垫板。
一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空现浇施工方法，包括如下步骤：
（1）基坑防护桩施工：
在靠近小半径铁路曲线单元其中一侧的引道两侧设置双排防护桩支护的围护结构，铁路坡脚侧靠近下穿道路处设置单排防护桩支护的围护结构，所述防护桩为混凝土浇筑；
（2）支撑桩施工：
在铁路转弯路段两侧均设有设置呈直线布置的架空支撑桩组，支撑桩组内相邻两支撑桩间采用桩间系梁连接，保证整体架空稳定性；
（3）线路架空施工：
在支撑桩组上架设沿其整体线型分布第一纵梁，铁路两侧设置顺铁路线路分布的第二纵梁，每根第二纵梁通过均布的4根顺轨枕布设的钢枕进行稳固；
所述纵梁由轨道车运至施工作业区间，相邻位置纵梁吊装就位后及时进行加固连接，每次吊卸落第二纵梁后及时对钢枕与第二纵梁进行连接；
第一纵梁、第二纵梁安设完毕后，在第二纵梁对应钢轨外侧与第一纵梁间用圆木进行固定支撑；将横抬梁推至两支撑桩组之间的第一纵梁或第二纵梁下方，使横抬梁与第一纵梁保持垂直，通过螺栓及相应的构件将横抬梁与第一纵梁或者第二纵梁联成整体；
横抬梁为工字钢，六根所述横抬梁形成横梁组，若干横梁组对应放置支撑桩顶上，横梁组与钢枕间采用硬杂木楔紧，在横抬梁上对应钢枕一端采用槽钢加固；
（4）接触网立柱改迁：
先将接触网改迁至过渡立柱，然后拆除既有接触网立柱，接触网立柱的桩身采用钢筋混凝土结构，接触网立柱基础位于开挖基坑放坡范围内，在过渡立柱基础与相近支撑桩承台间施作混凝土系梁，形成三角形稳定结构，基坑范围内过渡立柱桩外设置防护杆；
（5）箱桥现浇：
箱桥基坑采用机械分层开挖，基坑边坡按1:1放坡，边坡挂网喷射混凝土防护，基坑一侧设置临时施工便道，箱桥基底浇筑混凝土垫层，箱桥基坑四周顶面挖截水沟，做钢管栏杆防护并挂密目式安全网；
混凝垫层施工完毕后预制箱桥主体，双面搭接焊形成钢筋骨架，钢筋骨架外采用组合钢模板、碗扣式钢管支架形成箱桥主体框模，箱桥预制混凝土的浇筑分三次，第一次浇筑至箱桥底板倒角上沿，第二次浇筑至箱桥顶板倒角下沿，第三次进行箱桥顶板浇筑；
在箱桥顶预埋新接触网地脚螺栓；
（6）拆除架空设备：
拆除顺序依次为横梁、钢枕——拆除第二纵梁——拆除横梁组——拆除主横抬梁——拆除第一纵梁；
（7）接触网立柱回迁：
在箱桥顶预埋的新接触网地脚螺栓上设置新接触网立柱，将接触网回迁至新接触网立柱。
作为优选地，双排桩支护桩径120cm，桩间距为140cm，排距均为2.4m；单排防护桩支护的桩间距为150cm，桩径120cm。
作为优选地，桥路过渡段注浆穿插在拆除架空期间进行，所述桥路过渡段注浆包括如下步骤：
（1）选取基注浆加固范围并浆液配比进行施工，注浆必须先人工挖槽探明电缆及光缆的径路及深度；
（2）检查注浆过程线路的观测记录及线路维修情况，关注线路变形观测点布置、观测间隔周期、变形允许偏差、变形超限时线路整修情况；
（3）检查注浆范围，注浆管布置、浆体配合比、注浆压力、浆液用量等工艺参数是否与方案、试验段总结确定参数一致；
（4）钻进到设计深度，清理注浆孔内散土，插入预先制作的带孔pvc管，并封闭管口；
（5）在拌制浆液时，要严格按照配比进行配浆，搅拌时间不能小于3min；
（6）将注浆胶管和注浆管可靠连接后，开启注浆泵开始注浆；逐渐提高注浆泵压力，压力应控制在0.2-0.5mpa间；
（7）待孔口或周围发生冒浆时可结束注浆。
作为优选地，注浆液配比：水泥：水：水玻璃：注浆剂：黄砂（重量比）=10：5：0.5：0.5：2。
步骤（6）中，拆除主横抬梁后及时回填道碴，道碴捣固密实后养护维修线路，再进行下一段拆除；拆除横梁组的同时抽换桥枕，护轮轨在拆除架空设备后及时安装。步骤（3）、（4）、（6）中铁路接触网断电。
作为优选地，支撑桩或者系梁上端面预设有对应横抬梁的预埋角钢。支撑桩或者系梁远离铁路一侧设有对应横抬梁的限位凸缘，所述限位凸缘与横抬梁端部之间设有橡胶垫板。第一纵梁上设置若干避车爬梯。
作为优选地，相邻两支撑桩间采用80×100cm桩间系梁连接；钢枕为20#钢枕；第一纵梁或者第二纵梁为i100工字钢；螺栓均采用φ22mm、8.8级高强螺栓；圆木直径为φ10cm，每隔2.0m设置一个圆木进行横撑；横梁为3703工字钢；横抬梁上对应20#钢枕端头位置采用28a槽钢加固。
有益技术效果：保证提到运输线路正常运行，确保施工技术可靠、铁路设备安全；针对特殊架空形式、特殊架空区段采取可靠的架空方案，保证施工顺利进行。
附图说明
图1为支撑桩的桩位平面图；
图2为横抬梁装配示意图；
图3为图2中第一纵梁装配简图。
图中1引道、2双排防护桩、3单排防护桩、4支撑桩、5系梁、6过渡立柱、7接触网地脚螺栓、8铁路、9既有接触网立柱、10第二纵梁、11第一纵梁、12钢枕、13槽钢、14横抬梁、15预埋角钢、16橡胶垫板、17构件。
具体实施方式
实施例一一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空结构,参见图1-3：包括主承载体系和设置在铁路曲线单元两侧的副架空体系，主承载体系包括支撑柱、对应设置在相邻两支撑柱之间的系梁进、第一纵梁和横抬梁，所述支撑柱呈线性对应分布铁路曲线单元两侧，支撑柱顶部设有沿其线性分布方向布置的第一纵梁，所述对应铁路曲线单元两侧的第一纵梁上装配有对应穿过铁路轨道下方的横抬梁；
副架空体系包括第二纵梁和对应连接铁路曲线单元处铁轨的钢枕，所述第二纵梁沿铁路曲线单元线性分布，连接铁轨的钢枕通过构件对应固连在第二纵梁或横抬梁上上；第二纵梁外侧与第一纵梁间用圆木进行固定支撑。
作为优选地，系梁对应设置在支撑柱上沿，支撑桩或者系梁上端面预设有对应横抬梁的预埋角钢，预埋角钢通过螺栓或者构件连接支撑柱。
更进一步地，支撑桩或者系梁远离铁路一侧设有对应横抬梁的限位凸缘，所述限位凸缘与横抬梁端部之间设有橡胶垫板。
实施例二一种小半径铁路曲线单元的箱桥架空现浇施工方法，包括如下步骤：
1、施作基坑防护桩：
箱桥施工现场东侧引道两侧设置双排防护桩支护的围护结构，铁路坡脚侧靠近下穿道路处设置单排防护桩支护的围护结构，所述防护桩为混凝土浇筑；其中对应小半径铁路内侧双排防护桩支护的桩径120cm、间距为140cm，另一侧桩间距为150cm，排距均为2.4m。围护桩桩长26.5m，桩顶圈梁及排桩连续梁均采用120×100cmc30混凝土。
靠近铁路坡脚侧采用桩径为150cm的单排防护桩支护，桩长15m，桩间距为180cm；距离坡脚施工便道距离为8.8m。所有距铁路限界范围外5.5m支挡结构防护桩均采用旋挖钻成孔。
、支撑桩施工：
在铁路转弯路段两侧均设有设置呈直线布置的架空支撑桩组，支撑桩组内相邻两支撑桩间采用桩间系梁连接，保证整体架空稳定性；
相邻支撑桩间距为7—9m。支撑桩桩径1.5m，桩长25m，相邻两支撑桩间采用80×100cm桩间系梁连接，保证整体架空稳定性；按照现场实际量测，现场稳定水位埋深为12-17m，综合考虑铁路限界、接触网安全限界、施工进度，选用人工、机械综合成孔方式，桩位成孔方式见下表：
其中：（1）人工挖孔桩：针对线路架空两端，铁路曲线内侧距离线路中心5米内的支撑桩，无法架设施工钻机，采用人工挖孔施工。
（2）旋挖钻钻孔桩：线路两侧距线路中心7m外支撑桩采用旋挖钻成孔，能够保证与线路设备的安全距离，对既有设备无影响，采用旋挖钻钻机成孔。
（3）反循环钻孔桩：既有接触网杆沿线路曲线外侧布设，为保证与回流线2.5m以上的安全距离，距离线路中心5—7m范围内，支撑桩采用反循环钻机施工，钻机塔架控制高度5.5m，根据实际地形情况，反循环钻机能够满足施工安全要求。架空支撑桩施工完毕后，施作桩基混凝土承台与桩间系梁。
、线路架空施工：
首先施工第二部分架空，每根第二纵梁位置均布穿设4根20#钢枕，方便吊卸线路两侧纵梁，第二纵梁由轨道车运至施工作业区间（接触网配合停电），每次吊卸落梁后及时安排人员对钢枕与第二纵梁进行连接，防止倾覆，所有腹板连接板、翼板连接板螺栓均采用φ22mm，8.8级高强螺栓。第二纵梁安设完毕后，保证线路整体线形，在钢轨外侧用φ10cm圆木每隔2.0m设置横撑一道。
穿设线路轨枕间20#钢枕，长5.1m。先用吊车将工字钢吊至箱桥与路肩外侧之间搭设的工作平台上，按照“隔六穿一”的原则，而后用小型挖掘机将横梁推入相应位置，再用人工就位。然后按架空要求用高强螺栓及其构件与第二纵梁联成整体。
进行横抬梁布置及安装：横抬梁采用新型3703工字钢。横抬梁组由六根一组3703组成，分别在架空支撑桩顶上布置，共设17组，横抬梁组与20#钢枕间采用硬杂木楔紧，保证线路架空受力均衡。在横抬梁上对应20#钢枕端头位置采用28a槽钢加固，防止第一部分因线路动荷载发生位移。
第一纵梁布置及安装：纵梁采用i100工字钢，第一纵梁在线路最外侧沿线路方向分别布置8×16m＋1×8m，采用汽车吊吊装就位，相邻位置纵梁吊装就位后及时进行加固连接；第一纵梁与纵梁采用连接板采用φ22mm高强螺栓连接。在纵梁连接的同时将第一纵梁与横抬梁采用∠100×100×10角钢、φ22高强螺杆连接；
第一纵梁、第二纵梁全部加固完毕后在钢轨外侧、线路两侧纵梁与支撑桩纵梁间用原木每隔2m固定一道。保证线路整体稳定性。横抬梁组之间满铺单根14m长3703工字钢，间距0.55cm，与20#钢枕相接部分用硬杂木楔紧。
由支撑桩、系梁、横抬梁、第一纵梁主要承载体系，承载全部架空设备、轨道及列车通行等荷载，将所有荷载传递至支撑桩；20#钢枕、第二纵梁组成直接承载轨道及列车运行荷载，加强架空线路的承载能力、稳定线路的几何尺寸。
、接触网立柱改迁：
先将接触网改迁至过渡立柱，然后拆除既有接触网立柱，接触网立柱的桩身采用钢筋混凝土结构，接触网立柱基础位于开挖基坑放坡范围内，在过渡立柱基础与相近支撑桩承台间施作混凝土系梁，形成三角形稳定结构，基坑范围内过渡立柱桩外设置防护杆；接触网立柱基础均采用φ1.5m桩长25m挖孔桩，，桩身采用钢筋混凝土结构，立柱距相邻支点桩距离4.84m。基坑开挖后，接触网立柱基础位于开挖基坑放坡范围内为保证立柱基础稳定性，在上部立柱基础与相近支撑桩承台间施作混凝土系梁，形成三角形稳定结构，保证立柱基础稳定牢靠。基坑范围内接触网混凝土桩3m外设置防护杆，5m范围内严禁机械靠近、吊装材料。
、箱桥现浇：
基坑采用机械分层开挖，汽车外运，基坑边坡按1:1放坡，边坡挂网喷射10cm厚c20混凝土防护，坑底预留不小于20cm土层，由人工清挖，避免原状土扰动；
基坑西侧设置临时施工便道，便道底宽4m，依据现场情况按照5％顺坡，方便机械出入、材料运输。工作坑底边宽12.3m，长76.37m，箱桥预制位置与支撑桩间距0.72m。基底浇筑20cm厚c30混凝土垫层。施工现场四周设塑钢瓦全封闭，显眼处悬挂防护警示牌，严禁闲杂人员进入施工范围内。基坑四周顶面1m位置挖截水沟，做钢管栏杆防护并挂密目式安全网。
混凝垫层施工完毕后，按照设计尺寸预制箱桥主体箱桥预制由2个工班完成。采用组合钢模板、碗扣式钢管支架；由于受支撑桩限制，相邻支撑桩最大间距8.5，施工作业空间有限，机械将材料倒运至基坑顶工作平台后，由人工搬运至基坑内组装施工。钢筋均采采用双面搭接焊；砼使用商砼站砼，泵送入模，框构预制混凝土的浇筑分三次，第一次浇筑到底板以上30cm(箱桥底板倒角上沿)，第二次浇筑箱桥边墙、中墙至顶板下40cm（箱桥顶板倒角下沿）、最后一次浇筑箱桥顶板。主体箱桥浇筑混凝土3917m3,底板、顶板按分段分层方式浇筑，每段7m,浇筑完底层后7m后再浇筑第二层，依次循环至浇筑完成。
、拆除架空设备：
拆除顺序依次为横梁、钢枕——拆除第二纵梁——拆除横梁组——拆除主横抬梁——拆除第一纵梁；接触网立柱回迁：
7、接触网立柱回迁：
在箱桥顶预埋的新接触网地脚螺栓上设置新接触网立柱，将接触网回迁至新接触网立柱。采用轨道车拆卸，拆除主架空体系的纵梁采用汽车吊拆卸。拆除横梁的同时抽换桥枕，护轮轨在拆除架空设备后及时安装。桥路过渡段注浆穿插在拆除架空恢复线路期间进行。
路基注浆加固施工方案:
1、路基注浆加固施工须在慢行要点期间进行，按照设计路基注浆加固范围及浆液配比进行施工。钻孔前，必须先人工挖槽探明电缆及光缆的径路及深度，以免钻孔时将其破坏，确保施工安全。
2、检查注浆过程线路的观测记录及线路维修情况。重点关注线路变形观测点布置、观测间隔周期、变形允许偏差、变形超限时线路整修情况等。
3、检查注浆范围，注浆管布置、浆体配合比、注浆压力、浆液用量等工艺参数是否与方案、试验段总结确定参数一致（查注浆记录）。
4、钻进到设计深度，清理注浆孔内散土。插入预先制作的带孔pvc管，并封闭管口。
5、在拌制浆液时，要严格按照配比进行配浆，搅拌时间不能小于3min。
6、将注浆胶管和注浆管可靠连接后，开启注浆泵开始注浆。压浆设备需设有压力表和流量表。逐渐提高注浆泵压力，压力应控制在0.2-0.5mpa间，压浆过程中，注意泵压变化及注浆量，避免大量浆液的流失。
7、待孔口或周围发生冒浆时可结束注浆。将注浆胶管从注浆管连接处断开，将注浆管保留在土体中
注浆液配合比：水泥：水：水玻璃：注浆剂：黄砂（重量比）=10：5：0.5：0.5：2，现场搅拌。
注浆量计算:理论上注浆量为需要填充的地层空隙或裂隙的体积，但在实际注浆过程中，浆液不可能完全充满所有地层空隙或裂隙，故在计算浆液用量时通常乘以一个灌注折减系数，同时考虑浆液流到加固区外的损耗，计算浆液体积的公式可用q=vnm（1+l）
其中：v—加固区的总体积；
n—土体的孔隙率；
m—孔隙填充系数，黄土可取0.5—0.8；
l—浆液损耗系数，5—15%；
注浆时先对直孔进行注浆，再对斜孔进行注浆，由外至内，由下至上，同一注浆里程每次只准对一个注浆孔进行注浆，之后至少间隔一个注浆位置对同样角度的注浆孔进行注浆。对每一孔压浆数量、压力和施工时间进行记录。注浆过程中若出现以下情况须停止注浆，查找原因并及时处理：
①注浆量超过设计注浆量的10%。
②超过预定压力。
③压力在持续稳定的情况下突然下降。
④路基拱起或发生其它异常变化
⑤其他需要停止灌浆的原因。
注意事项:(1)按照设计要求进行布孔，并做出明显的标志。(2)既有线路基不能采用湿钻,避免水对地基造成的破坏。(3)严格控制注浆压力。应安排专人对压力表、线路进行监控，发现问题应立即停止注浆。