铁路框架涵顶进施工技术

蒋永翔

摘要：框架涵顶进施工在既有线二线增建或新建公路下穿铁路时普遍运用的关键技术，具有广泛的社会效益和经济效益，本文结合典型案例，整体分析了既有线架涵顶进施工中工艺流程和关键技术。

关键词：既有线 加固 顶进法 关键技术

1 工程概况

新淮江高速公路立交桥下穿既有宁启铁路，采用（9+

13+13+9）m四孔分离式框架。新建立交桥采用顶进施工，线路分别采用D24m、D16m便梁防护，便梁支墩采用挖孔桩基础、条形基础，支墩上面系梁施工时采用简易支墩D16m便梁防护。施工阶段依次为工作坑施工阶段、箱体预制阶段、线路加固箱体顶进阶段、箱体两侧回填及恢复线路阶段。

2 施工工艺

2.1 基坑防护 顶进工作坑设在南侧，基坑采用放坡和人工挖孔桩相结合的防护形式。

2.2 工作坑开挖 基坑开挖采用挖机分层开挖，坑底预留20cm人工开挖，经常抽水保持工作坑干燥无水。

2.3 碎石垫层、制作滑板、后背梁、预制箱身 将基坑开挖就位，根据施工图纸做碎石垫层、滑板和后背梁。滑板内置φ12钢筋网片，用C25混凝土制作成型。在滑板下每隔2m设置一道防爬槽。砼初凝后，将石蜡机油涂刷在其表面作润滑层，然后沾铺塑料薄膜，避免滑板和框构滑板粘连，减少启动阻力。同时，严格按图纸和规范施工，确保后背梁的结构尺寸和施工质量，保证顶进时提供足够反力。

箱身预制：在工作坑滑板上安好箱身底板模板→绑扎底板钢筋→灌筑底板混凝土→养护→安内模→绑扎侧墙及顶板钢筋→安外模→灌筑侧墙及顶板混凝土→养护→拆模→作箱身防护层及润滑设施。

3 线路加固

3.1 为确保铁路运营安全，顶进时线路采用便梁防护 施工顺序为第一步：首先填筑钻孔桩桩基平台，采用桩基进行钻孔桩施工。同时进行人工挖孔桩施工，支墩挖孔桩采用直径1.2m，桩长14m，主筋为Φ16的钢筋，箍筋为Φ8的钢筋，间距20cm。钻孔桩施工完毕后进行系梁施工。首先浇筑条形基础，条形基础尺寸为1m*1m*1m，架设16mD型便梁，分别进行钻孔桩上面的系梁1、系梁2施工。待系梁施工完毕后，进行B箱身24m便梁的架设，2-16mD型防护便梁的架设。进行B箱身顶进。

第二步：B箱室顶进施工完毕后，充分利用便梁支墩，采用架设24m便梁进行A箱室顶进施工。具体为：24m便梁一端落在人工挖孔桩上面，另一端落于箱身顶面上方。A箱室顶进前需凿除既有1-1.25m圆管涵、系梁1及钻孔桩，凿除完毕后进行A箱室顶进施工。

第三步：B箱室顶进施工完毕后，充分利用便梁支墩，采用架设24m便梁进行C箱室顶进施工。具体为：24m便梁一端落在人工挖孔桩上面，另一端落于箱身顶面上方。顶进前需凿除系梁2及钻孔桩，凿除完毕后进行C箱室顶进施工。

第四步：C箱室顶进施工完毕后，人工挖孔桩便梁支墩施工。人工挖孔桩采用直径1.2m，桩长14m的人工挖孔桩。根据D箱箱身腹板外缘至便梁支墩中心的距离为10.18m，采用放坡形式满足施工。故不采取便梁支墩防护。采用架设24m便梁进行D箱室顶进施工。具体为：24m便梁一端落在人工挖孔桩上面，另一端落于箱身顶面上方。D箱室顶进前需凿除系便梁支墩及便梁支墩防护桩，凿除完毕后进行D箱室顶进施工。

3.2 便梁安装 穿钢枕作业、采用定位角钢定位横梁、上好扣件均在天窗点内进行施工。施工封锁计划点内，利用轨道车分别将两股道便梁主梁安装就位，联接纵横梁。逐段扒除道碴，安装斜杆和所有联接系统。组装过程中上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。上紧螺栓时，紧度要适中，以免破坏弹簧垫圈应有的作用（弹簧垫圈置于螺帽与平垫圈中间）。

4 箱身顶进

4.1 箱身顶进前的准备工作

4.1.1 顶力计算及油顶布置

①本桥与铁路成正交，根据现场实际地形及施工条件，顶进采用机械挖土，人工进行配合。箱身最大顶力按下式估算，以合理配置油顶数量。

P=k[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3]

其中：P——最大顶力，kN；N1——桥涵顶上荷载，取0；f1——桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数；N2——桥涵自重，kN；f2——桥涵底板与基底土的摩擦系数，取1；E——桥涵两侧土压力，KN；f3——侧面摩擦系数，取0（边挖边顶的施工方法，不考虑侧面摩擦力）；K——系数，采取1.2。

②立交箱身顶力计算及油顶布置。最重立交箱身自重22983.63KN（混凝土883.98立方），初步计算最大顶力22983.63×1.2=27580.356KN，安装3200KN油顶12台，每台油顶最大顶力27580.356÷12=2298.363KN，

占油顶允许最大顶力的71.8%，未考虑液压垫效果。预

制箱身在液垫作用下的最小顶力为22983.63×0.4=9193.452KN。

4.1.2 顶进前准备及其他要求

①箱身顶进前凿除墙身外侧拉杆螺栓，用水泥砂浆修补后，箱身两侧与土接触部分涂溶剂型再生橡胶沥青防水涂料两层，箱身顶部做好TQF-1防水层及C40玻璃纤维混凝土排水坡。

②核对后背梁与箱身尾部距离，顶杆与箱尾后背要垂直，检查液垫管路，保证液垫管畅通。

③箱身砼强度达到100%后，方可开始试顶，设专人观察后背变化，一旦发现异常情况，立即停止，及时加固处理。

4.2 箱身顶进施工方法及工艺

4.2.1 机具设备及安装、调试和试顶

机具设备由液压系统和传力设备构成，经全面调试后，进行试顶。

试顶工作通常以箱身动为止。试顶阶段除了重点观察底板、后背的变化情况，还应该实时观测箱身中线和位移量。试顶是操纵所有千斤顶共同顶出，顶块与后背接触后会使油压升高。千斤顶克服了箱身起动阻力后顶动箱身，使得压力降低。此时根据最大压力值经换算后就能得出箱身的起动推力，排除管道内压力损失及克服千斤顶的内在摩擦阻力，箱身实际推力应该能达到压力值的0.97。因此，试顶进须注意以下情况：

指派专人负责现场监督各个观测点和各顶进环节的工作质量；开泵后，油压每上升5～10Mpa停泵一次，观测有无异常情况；千斤顶活塞开始伸出，顶柱（顶铁）压紧后即刻停顶，检查确认各环节无异常后再开泵，用高压水泵将水压入箱身预埋的液压管道，箱身起动停止后对现场数据做记录；试顶后深度检查各部位的运行状态，发现异常后及时排障，一切正常后正式顶进。

4.2.2 顶进施工

①组织检查：正式顶进前的准备工作主要是顶进设备、线路的检查。检查项目包括：现场的照明条件是否符合施工要求；观测记录人员的组织和仪器装置；有无线路需要加固；液压系统是否安装到位，试验情况是否达到应用要求；后背和顶进设备情况是否正常运行；液压系统安装及试验情况。另外，要注意是否与铁路行车单位和参建人员的联系。

②顶进：起动高压油泵后，液压系统使千斤顶对箱身产生顶力，通常每镐的顶进形成能达到190～800mm，但基于现实要求，每次顶程不超过500mm。箱身移位后千斤顶的活塞归位，将顶铁填放于空挡部位为下一次开镐做好准备，箱身就位后方可结束。

③挖土及出土：顶进箱身挖土在便梁架设好后，基坑开挖许可证签完后再拉槽施工，以小挖机挖土，人工配合，小挖机把土打堆在顶进箱身前端，由大挖机挖出，渣土车运输。

④安放顶铁（或顶柱）：按照与箱身轴线一致的方向放置顶铁（或顶柱），每行顶铁的长度最好保持一致，且横梁垂直于顶铁。

⑤测量工作：顶进过程中，在后方观测、调整箱身的顶进方向及顶进高程，注意几个观测要点：a为了保证观测仪器稳定，须在距离后背一段距离的地方布设观测点。纵向布设2个观测点，每个点位配备全站仪和水准仪各一台。在顶进过程中为了测量高程及偏差方向，须将水平和垂直的方向尺用环氧树脂粘帖在箱身顶板的四个角上；b顶进前，将观测点布设在后背一侧，配备经纬仪，并且将测量标尺布设在背梁两端以便实时观测后背变形情况；c顶进时，以一个顶程为单位定时测量箱身轴线及箱身高程，如有异常及时纠偏，所有测量数据记录备案。洞内施工时会影响观测质量，为避免干扰，标尺须布设在能够通视的部位，如不能通视，则要对观测站选址进行调整；

5 恢复线路

箱身顶进就位后立即用级配碎石回填，并将便梁拆掉，恢复线路。线路开通后限45km/h24小时，60km/h24小时，80km/h24小时，以后恢复常速。

6 结束语

桥涵顶进施工虽然在我国是比较成熟的施工技术，但工程施工现场复杂，注意顶进施工的顺利进行同时，一定要保证铁路既有线路基稳定与列车行车安全，做到安全第一，质量可靠。

参考文献：

[1]徐传银.软土地基桥涵顶进质量与探讨[J].上海铁道科技，2008（02）.

[2]刘向东.秦沈客运专线框架涵顶进施工技术[J].铁道标准设计，2003（06）.

[3]孟令洁.营业线框架涵顶进施工质量控制[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（11）.