多孔小角度斜交框构桥顶进质量控制

杨洁民 上海铁路局东华地铁公司

多孔小角度斜交框构桥顶进质量控制

杨洁民 上海铁路局东华地铁公司

道路下穿铁路框架桥结构简单，造价低，施工时对既有铁路运营影响较小，安全可靠，已经成为普遍的解决公铁平面交叉的建筑形式。着重介绍多孔小角度斜交框构桥顶进质量控制技术，对同类型工程施工具有很好的借鉴意义。

小角度；立交顶进；质量控制

1 工程概况

合肥市派河大道下穿合九铁路立交桥工程，是合肥市2013年重点工程，是沟通肥西县与市区的主要干道。立交桥主体结构为6孔（6.5m+4×8.5m+6.5m）分离式框架桥，道路与合九铁路斜交角度为46°（法线交角44°）。铁路为单线，无缝线路，P60轨，Ⅱ型水泥枕地段。桥址位置地下水丰富（埋深0.5m），地质情况不良，为粉土和粉质粘土，且有暗河通过，需重新换填。框构长25.05m，顶进法施工，单体框构顶程40m，累计顶程240m，线路采用D24和D16型便梁加固。

本工程需在铁路既有线不间断行车的条件下施工，列车慢行时间需要5个多月，Ⅲ级封锁施工50多次，架设D型施工便梁20次。桥址位地下水丰富，为粉土和粉质粘土，稍有不慎就会影响线路稳定，严重威胁铁路营业线行车安全，因此，施工中必须确保铁路营业线施工安全可控。

2 影响框构桥顶进质量的主要原因分析

为了控制多孔小角度斜交框构桥顶进施工质量，需要对框构桥顶进时的施工关键控制点进行全面了解，为此，通过对我公司近三年来，铁路下穿框构桥顶进施工中出现的质量问题进行了统计分析，归纳为4个方面（见表1）。

表1 2010年以来框构桥顶进施工质量原因频数统计表

2.1 安全管理原因

项目部管理人员对铁路营业线施工规范理解不深刻，“安全第一、预防为主”责任意识不强；施工组织设计方案编制中针对性不强，专项方案专项不专，方案审查不细；项目管理中，人员分工不明确，责任落实不到位；施工队相关作业人员经验缺乏；地下水位、便梁限位、中线、高程、轨道静态偏差等监测控制不到位；顶进过程挖土，随意欠挖超挖；信息沟通传递不畅，顶进过程中产生的偏差不能及时传达和修正；行车组织、设备管理等单位监督不力。

2.2 设备管理原因

各种桩机、挖土机等机械，以及顶进设备的选型与设计方案不一致；进场设备审核不严，故障后不能及时修复；顶进设备易发生故障的液压、传力系统，无技术能力修复；备用发电机功率不足或者不能正常工作。

2.3 技术准备原因

顶进施工前对地质情况不掌握，技术参数不明；底板预制时，施工控制、技术标准不严，造成顶进时，底板与箱体分离不理想或者底板蠕滑；顶进时地下水位未能降到设计深度；导向墩不起作用；船头坡设置不合理；顶镐设位不合理，顶进力矩不平衡；顶进过程中未能做到边顶边测边纠偏，误差累计过多后，纠偏太迟，以致偏差过大，无法纠偏。

2.4 应急措施原因

地质条件与设计不符；基底换填后承载力不检测；高压旋喷桩成桩质量不检测；顶进过程中，强降水等恶劣天气影响；各种应急措施不全不细，或者缺少应急预案，造成顶进工作中断。

图1 框构桥顶进施工出现的质量原因分析饼状图

通过以上原因分析可知（见图1），影响框构桥顶进质量控制的主要原因安全管理、技术准备、设备管理和应急措施四个方面，因此，在顶进施工中只要能够针对性地采取措施，就能满足本工程小角度斜交顶进质量的需要。

3 顶进质量控制的主要措施

本工程为多孔小角度斜交框构，六个框架由九江向合肥方向编号为A、B、C、D、E、F框架，共设7个便梁支墩，支墩基础采用Ф0.6m旋喷桩和Ф1.2m钢筋混凝土挖孔桩（桩长15m）。在预制框架的同时进行便梁支墩施工。顶进时采用D24主梁+D16拖梁加固线路。顶进顺序为先C、后B和D，再A和E，最后F框架。先C孔顶进主要是为了考虑避免多孔之间的误差累积，只有严格控制C孔顶进质量，才能为后续五孔框构顶进时的中线和高程控制创造坚实的基础，确保整个工程质量。

3.1 加强安全管理，提高施工人员队伍的素质

施工队伍的的素质不高和铁路营业线施工经验的片面，可能造成本次框构桥顶进质量无法达标，产生安全风险和隐患。

3.1.1 强化顶进专业知识培训

顶进开始前，项目部、监理站充分利用职工学校进行全员强化铁路营业线知识和顶进施工专业知识和技能培训，提升营业线施工的专业知识的技能水平。同时，组织施工和监理方主要技术人员到其他顶进施工项目进行参观学习，取长补短，总结积累工程的施工经验。现场进行全员施工安全和顶进专业技术培训，并进行考试，考试不合格的继续培训，直至合格，使施工人员都熟知施工组织设计中各项施工工序，懂得施工中的关键控制要点。

3.1.2 强化营业施工安全监督

顶进前，主动联系安监、行车组织和设备管理单位安全监督人员到场监督。项目部做好施工慢行、便梁架设III级施工组织和顶进施工把关、线路养护、施工驻站与现场防护工作，突出强化安全的自控、他控和互控的能力。

3.1.3 编制顶进专项方案并组织专项方案审查

图2 顶进施工工艺流程图

编制专项方案的目的是施工工艺流程图封锁施工时，制定施工作业流程（见图2），明确施工负责人、把关人员等关键人员的职责和联系制度，施工前及时召开施工协调会。组织安全和技术全员交底，对施工负责人进行详细交底，明确施工的各项事情和注意事项，确保顶进施工的安全和质量。

3.2 加强设备管理，选择良好的顶进设备

3.2.1 科学选择顶进设备

根据设计图纸计算出顶进箱体自重、箱底及侧面摩阻力，选配顶镐。顶镐采用400t，最大顶程为1.2m。顶镐数量选用计算如下：

箱体最大自重：G=783×2.5=1958t；

最大顶力：F=G×1.2=2350t；每台顶镐顶力：f=p×0.7=350t（每台顶镐顶力按70%）；顶镐数：N=2350/350=6.7≈7（选用8台，对称布置便于纠偏调整）；

传力柱采用8m长的预应力钢筋混凝土管桩，横向用钢板连接，增强刚度，防止顶柱失稳。前端8m范围内选用配合型钢顶柱，规格分别为1m、2m和4m，顶柱长短配合根据顶镐顶程确定，便于每次更换。顶进作业需要主要机械设备如表2所示。

表2 顶进作业主要机械设备表

3.2.2 进场设备必须重新检测

所有进场的各种机械设备，必须具备设备制造许可证、产品合格证、制造监督检验证明、自检合格证明，具备具有制造单位提供的安全技术规范要求的设计文件、安装和使用维修说明等文件，方可使用。顶进设备到达现场后，报检合格后，再经专业的检测机构检测，重新获取千斤顶和压力表的检测合格证。组织试顶，对油路要进行试验调试，落实专业维修技术人员，并对操作人员进行了证件核检。通过检测和试顶，满足本次顶进需要。

3.3 加强技术管理，挖土作业严禁欠超挖

3.3.1 保证切土顶进

挖土作业时，土方由上向下台阶式开挖。严格掌握切土量，底板底以上留1m厚原状土，侧刃角必须吃土，挖土坡面要与侧刃角坡面尽量保持一致和平顺，坡面与水平夹角不超过60°，严禁掏洞或逆坡取土。

3.3.2 边挖边顶，严禁欠超挖

顶进挖土采取边挖边顶的方式，每次向前挖土一个顶程，顶进一个顶程，开挖进度与箱体顶进保持一致，严禁欠超挖。劳力机械分三组全程保证流水作业，尤其是箱身顶入路基后，应24h连续顶进，不得中途停顿，并准备好充足的运土设备。

框构桥的顶进速度主要取决于洞内出土速度，拉槽时宽度控制在3m，深度不大于3.5m，沟槽两侧按1:1进行放坡，自卸车可通过框架前后端的沟槽同时出土。后端出土时，在传立柱上进行填土整平。

为减少施工机械对地基土壤的扰动，本项目选用多台小型挖掘机实施土方开挖。顶进过程，派专人进行挖土控制。施工作业区内车辆运行速度不得超过5km/h，车辆承载核重按照标准装车，严禁超载运行。

3.3.3 顶进时做到五不挖

交接班时不挖；机械发生故障时不挖；较长时间顶不进时不挖；列车通过时不挖；雨天不挖。在顶进挖土施工断面设置明显的施工限界标制，明确小型挖掘机的作业范围，设专职防护员对小型挖掘机进行“一机一人”防护，线上、线下各1人进行防护，严禁铲斗碰撞便梁、线路或框架结构。

通过严格控制前端挖土量，杜绝了顶进过程中土方的欠挖、超挖现象发生，从而避免了箱体抬头、扎头现象的发生，有力地保证了多孔小角度斜交框构桥顶进的高程和中线控制。

3.4 加强风险管理，及时纠偏调整

3.4.1 顶进测量控制

结合本工程特点，在箱体前、后部设立四个观测点，水准及轴线观测点布置如图3所示。现场设水准仪、全站仪各一台，同时观测，并做到一人测量、一人复核。顶进过程中每顶进一镐测量一次，都要对箱体顶进的高低、方向，水平进行观测和复核。每一次观测，均认真填写顶进记录，根据测量数据，及时研究分析原因，发现偏差及时纠偏调整。根据不同数据采取不同的方法进行校正，使土方开挖进度与箱体顶进始终协调连续，保证顶进速度。身方向一致，挖土均匀。

图3 水准及轴线观测点布置图

（4）箱身方向偏差调整用增减一侧顶镐的顶力、轮流开动两边高压油泵、不对称更换顶铁等方法。

（5）两侧挖土不够宽或底板前端预留土过多，易造成箱身抬头。发生这种情况时，可针对性地适当超挖。相对应，适当增加“抬头”力矩和利用船头坡将高出部分土壤压入箱身的方法可有效纠正扎头。

（6）C框构就位后，顶进两侧A、B框构及后续框构时，为保证方向不出现偏差，每顶进5m，在框构底板间隙处放置等直径的钢球，起导向墩的作用。

3.5 顶进后效果

合肥市派河大道下穿合九铁路立交桥工程历时5个月慢行时间，组织实施Ⅲ级施工48次，架设D型施工便梁20次。于2013年12月26日春运前提前10天顺利完成了6孔框构的顶进任务，顶进效率最高达到3m/h，累计顶程240m，顶进过程稳定，顶进高程中线误差均达到良好（见表3、图4），提前完成了本次顶进任务。

图4 顶进后框构桥照片

3.4.2 纠偏措施

（1）箱身在空顶阶段容易发生方向偏差，利用导向墩设专人加换左右两侧与导向墩间的铁楔板，做到一镐一调整。

（2）当箱身重心脱离工作坑滑板时，容易产生“扎头”现象。为防止“扎头”，在工作坑滑板上预留1‰上坡。

（3）箱身入土后，保证挖土断面正确，使挖成的土槽与箱

4 结束语

本工程为多孔小角度斜交框构桥顶进项目，在目前上海铁路局管内营业线下穿顶进施工中尚属首次。6孔框构桥单体顶程40m，顶进效率最高达到3m/h，累计顶程240m，平面及高程偏差均在规定值以内，框架顶进质量优良。之所以能够快速、优质地完成顶进任务，主要原因是项目从强化安全管理、技术准备、设备管理和应急措施四个方面入手，制定了针对性的控制措施，从而确保了本次6孔小角度斜交框架桥的顶进质量。希望本工程能为同类型工程施工提供借鉴意义。

责任编辑：许耀元

来稿日期：2014-09-04