框架桥顶进施工中“抬头”和“扎头”的分析与方向控制

常鹏

【摘要】目前在铁路既有线改造施工中,大量平交道口及新增道路下穿铁路道路改为立交框架桥,为减少施工对既有线行车及运输的影响,这些框架桥一般都采用顶进法施工。本文主要阐述了有关框架桥顶进施工中“抬头”和“扎头”的分析与方向控制。

【关键词】框架桥顶进施工，抬头，扎头，分析，方向控制

中图分类号：TQ639.2 文献标识码： A

一.前言

随着城市不断建设发展，很多新建公路要与铁路形成立交，顶进框架桥作为其中一种现被广泛采用，在此探讨顶进框架桥施工工艺及在施工过程中注意事项。 顶进框构施工的重点，是在穿越既有线时要确保铁路的行车安全。针对框架桥顶进施工中“抬头”和“扎头”的分析与方向控制进行深入的研究和探讨。

二.框架桥顶进施工工艺原理

顶进框架桥施工是在原有铁路线的一侧路基旁先开挖工作坑，在设计标高上浇筑砼滑板，修筑顶进后背，如地下水位较高还需进行降水和防排水处理；之后在滑板上现浇钢筋砼框架结构；同时对原有铁路进行加固（既有线采用挖孔桩作支墩，施工便梁和工字钢扣、吊轨加固线路）；根据滑板的摩阻力、周围土的摩阻力及刃角切土时的阻力（取决于框架自重、板顶荷重、箱身两侧土压力等）计算顶力，选择液压式千斤顶（一般每台顶力为2000～3000KN，顶程1～２m）数台；安装顶进设备并调试好，当前方挖土完成一个顶进行程后，即可开始顶进。框架推进一个顶程后，便可从框架中取土，挖运土达到又一个顶程距离后，再次进行顶进。如此挖土—顶进—挖土，循环往复进行，直到整个框架全部顶进就位。

三.框架桥顶进施工中“抬头”和“扎头”的分析与方向控制

顶进框构桥施工中，由于列车通过时的振动、不同季节地下水位的变化、顶进出土不当等，都可能导致土体失稳，导致箱体移位，发生中心偏移、水平偏移（抬头、扎头）等情况。应及时采取纠偏措施，确保顶进质量。 要防止施工过程中顶偏、扎头和抬头，这些是顶进法施工中较易出现的现象。造成顶偏的主要因素有各千斤顶的顶力和顶程不均，后背墙的刚度不够，两侧土体的土质不均等；造成扎头的主要因素是当顶进框架前端顶出底板1/3长度后，由于前端土体潮湿偏软，则易出现扎头；造成抬头的主要因素是顶进的框架前端上翘过高，顶出底板长度后仍然不能通过压实前端土体来满足设计要求。

1.纠正偏差的措施

立即采取纠正措施，要依照“随偏随纠，在顶进过程中纠偏，一次纠偏量不能过大”的原则进行纠偏。框构顶进过程中发现方向偏移时，前端左右两侧刃脚前，可在一侧超挖。另一侧少挖土或不挖土来调整方向。如箱身前端向右偏，既在左侧刃脚前超挖20-50cm，右侧保持刃脚吃土20cm，用顶进中的两侧刃脚阻力增減差别而达到纠偏的目的。

(1)方向调整:框架在滑板上顶进，靠方向墩控制其方向，进人路基后用减顶力和用两侧挖土来调整，也可在框架前端加横向支撑调整。具体做法是:框架向北侧偏斜，则加大北侧顶力，减少南侧压力;或开北侧千斤顶，停南侧千斤顶;或在挖土时，把北侧开挖线控到边墙以外，南侧控到边墙内。形成一侧空载，一侧“吃土”顶进，倾斜即可逐步纠正。框架前端加横向支撑调整，如框架向北侧倾斜，在南侧边墙与开挖面间加以支顶，顶进时迫使其向被顶一侧调整。

(2)标高调整:框架抬头时，如抬头量不大，挖土挖到与框架底平齐则可逐步纠正。如抬头量较大则进行超挖，框架慢慢下落，如因挖土不够宽，吃土量过大而抬高框架时，可在两侧适当超挖。框架扎头时，可适量欠挖，如因土质松软造成扎头现象时，可在底板前换铺片石或加碎石，边铺边顶进，必要时亦可打桩或灌注速凝混凝土，以增加底板前端土壤承载力，减少“扎头”。“扎头”严重时，可在船头坡下铺垫混凝土预制板抬坡强顶，或将地基超挖20-30cm，回填碎石并铺砂取平，在砂面上铺垫混凝土预制板，板面高出箱底3-5cm，作为仰坡顶进。

(3)在顶进过程中，箱体前方开挖路基应控制在lm以内，且每顶一稿进行一次标高和方向的测量。

(4)为了减少箱体顶进过程中对地基土层的干扰，应对地基进行换填处理，如夯填0.2-0.5m的砂加碎石或0.2m左右的速凝混凝土。

(5)在地基承载力较低地段进行施工时，禁止超挖。

(6)切实做好降水，以减少地基土的含水量。

(7)在线路两侧地基承载力差别较大时，应自地基承载力较大的一侧进行顶进。

(8)在土质较差地段进行施工时，可在箱体前端设置钢刃脚，以防止路基土方滑塌，而使箱体出现抬、扎头现象。

2.框构顶进过程中发现“抬头”时的纠偏措施

检查底刃脚安装是否向上翘起过大，侧刃脚是否向里翘起过大，可以适当调整刃脚的角度，来纠正箱身“抬头”现象；侧挖土不够宽，也易造成箱身“抬头”，故可在两侧适当多挖；箱身“抬头”量不大，可把开挖面挖到与箱底面平。如“抬头”量较大，则在底刃脚前超挖20-30cm，宽度与箱身相同，同时使上刃脚不吃土，在顶进中逐步调整，在未达到设计高程时，酌情停止超挖以免又造成箱身“扎头”。

在顶进施工时，间断地在基底回填碎石、片石或混凝土;

纠正方法：左右偏差，可用增减一侧顶力或用挖土量来调整；高程有偏差时，在底板前方超挖可纠正箱体上仰“抬头”现象，通过“船头坡”可防止下倾“扎头”现象。当遇到场地土质松软，有可能导致箱体“扎头”时，可在底板前采取换填、浇筑砼等方法。

3. 框构顶进过程中发现“扎头”时的纠偏措施

（1）顶进施工中,框架桥如发生扎头现象一般可以通过采用增大吃土量、改善土质(换填碎石)、往框架底塞废弃混凝土枕(混凝土枕底面朝上,塞入涵内侧1m并有一定坡度)等方法将其调整到正常状态。

(2)预制滑板时，有计划地作成反坡，经验坡度为5%。

滑板是用作预制箱体的底板，同时在箱体结构顶进时起导向和支撑作用。也是安放顶进设备的场地，要求有足够的强度、刚度和稳定性。滑板采用C20钢筋砼，滑板平整度要求在2米范围内凹凸差不超过5mm。滑板厚30cm，板底设地锚梁，两侧设C20钢筋砼导向支墩。为防止框架在顶进中出现扎头现象，除顶进前端滑板底设有船头坡外，滑板也在顶进方向做成千分之五的斜坡。为防止顶进过程中滑板随桥体错动，在滑板尾端将滑板和后背钢筋砼分配梁浇筑在一起。

(3)在箱体底板前端设船头坡，船头坡长lm，高0.02m左右;

船头坡。为了防止扎头，我们一般要在箱底前端作2%的船头坡，以便顶进时将高出箱底的土壤压入箱底，增强其承载能力。船头坡的制作方法：用黄土坯制成船头坡形，铺上油毡，灌注混凝土后即成。 （4）可以通过打混凝土带来调整。如发现扎头现象时框架桥体离到位还有一段距离,施工中可以采用打混凝土薄带来逐渐调整;如距离很短时可采用打混凝土通带方法来调节。混凝土薄带,一般为3×2m、厚度在50cm左右的混凝土带。一般分别设置在框架桥头两边,中间用碎石换填。在混凝土薄带中一般设置两根短轨(长度深入框架桥内50cm,轨底朝上)来减小混凝土带与涵底的摩擦,防止顶进中混凝土带跟随(转上页)(接下页)框架桥一起向前移动。根据情况可以在混凝土带中增加锚固墩来加强带与土的结合。顶进过程中发现土质有变化,混凝土带的厚度和大小可以做调整。

混凝土通带,适用于要求在较短时间内将框架桥体姿态调整的情况。混凝土通带一般为长度与涵跨度相当、宽度在2～3米、深度在2米以上的混凝土构造物。为了加强其整体性一般配设钢筋。混凝土带一般设计成反楔型,防止在顶进中随框架一起移动。混凝土通带可在短时间内将框架桥体调整到要求,并在以后顶进中提供一个支点。

（5）当在软弱地基中顶进时,在根据设计要求改良地质框架桥体到位后尚不能满足使用要求时,在最后几顶(2米左右)可以先用千斤顶将框架桥体顶起,而后用木枕支撑框架桥,再往框架桥体与木枕架之间安置铁板,再继续顶进。其具体方法如下:首先在涵尾、在边墙及中心分别挖三个基坑。分别浇筑钢筋混凝土,将两个千斤顶安置在边墙下方,并在基坑周围摆放支撑用的木枕和铁板。当千斤顶向上顶时,要随时注意框架桥的变化。施工中要多顶高一点预留一定的沉降值。

四.结束语

总之，做好框架桥顶进施工中“抬头”和“扎头”的分析与方向控制的工作，加强现场管理和过程控制，才能最大限度为我国道路事业做出最大的贡献。

参考文献：

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