多孔大跨框架涵整体顶进施工技术

张新华

（中铁一局集团有限公司，西安710054）

1 工程概况

本工程位于廊坊至沧州高速公路连接线工程307国道至沧州工业新区段，为沧东工业区南北主干道下穿朔黄铁路而设，结构跨度为10＋16＋16＋10m（四孔框构），框构主体宽度57m（正向宽度）；边墙厚：1.0m（垂直）；顶板厚：1.0m，底板厚：1.1m，框构轴向主体长度：25.3m（垂直铁路），前悬臂板宽度：4.5m（垂直铁路），后人行道板宽度：1.0m（垂直铁路），结构净高：6.0m；结构全高：8.1m.

图1 框架主体结构立面图

2 方案选择

原设计方案：框架涵地基全部采用砂浆通过注浆加固；框架涵结构物穿头端面按普通平面处理；线路加固担在框架涵上铺设普通钢板.

项目部结合以往的施工经验，对设计方案做了以下几个方面的优化：

（1）为了有效控制地基沉降，将地基注浆加固改用注浆固化加混凝土条形基础的方法，保证了框架涵不掉头和下沉.

（2）框架涵结构物穿头端面设计船头坡，有利于框架涵顶进，减少阻力，防止偏移.

（3）把普通钢板改成槽钢，线路加固梁下设计安装滑轮和滚杠，把滑动摩擦变成滚动摩擦，减少了摩擦力，保证了顶进的稳定和安全，确保了朔黄重载、繁忙运煤铁路的安全运行.

3 总体方案

首先施工具有足够刚度和稳定性的滑板，根据框构的顶力、基坑的深度设置顶进后背墙体系，然后进行框架涵的整体预制、线路的防护及加固，最后进行4箱框构整体顶进.

4 施工关键技术

4.1 特殊软地基处理

顶进框构主体以下采用压浆固化对地基进行加固，压浆固化深度需穿透软土层至框构底板底以下8.0m.注浆范围限于路基顶进开挖范围，底板下8.0m，边墙外侧10m之内的粉质粘土层，线路下面采用布置斜孔，斜插入线路下面进行辐射注浆，其它地方采用垂直注浆，梅花桩布置，间距1.0m.加设2条59＊2＊1m混凝土条形基础，加固后的地基，其基本承载力为：150kPa.

路桥过渡段采用注浆进行加固处理，加固范围：顶进前沿铁路方向框构结构主体外缘框构底部向下各10m的路基；顶进后加固范围为沿铁路方向框构结构主体外缘各2m的路基本体.

在工作坑两侧间距4米设置直径为50cm的降水井，工作坑与线路之间距滑板边缘1.5m处沿工作坑边缘均匀布置11个直径30cm的降水井.集水管出口与路基坡脚的排水沟相连，保证排水畅通.

4.2 滑板

滑板采用C30钢筋混凝土，两侧每3m处设导向墩及锚梁，并与滑板一起浇筑.滑板中心线与桥设计中心线一致，底板宽度比箱身两边墙外沿各宽0.8m，底板长度，前端较箱身长1m，后端与后背梁相连，并加设连接钢筋，增加整体性，工作底板设置向顶进方向1.5‰的上坡.

润滑层采用机油与滑石粉3∶7比例，铺设厚度3mm然后铺一层塑料薄膜，薄膜接缝处压茬0.2 m并使接茬口朝路基方向.

4.3 后背墙施工

后背挡土墙采用M5浆砌片石，长51m，后背梁采用C30钢筋混凝土，长51m.后背梁与工作底板同时施工保证成一整体，其前端承力面，必须保证平直且与顶进轴线垂直，以利于下一步顶进设备的布置及保证顶进质量.

4.4 箱体预制

箱体预制分两次完成，第一次浇完顶板下倒角处，第二次浇完上倒角及顶板.

箱体预制施工流程：在工作底板上弹出底板钢筋线→绑扎底板及边、中墙钢筋→立底板及边、中墙模板→浇筑底板及边、中墙混凝土→底板及边、中墙混凝土养生→绑扎顶板钢筋→立顶板模板→浇筑顶板混凝土→顶板养生→拆模→箱身防水层→箱顶防护层.

4.5 主要设备配置

顶进采用42台500t千斤顶，同时配置挖掘机、装载机、自卸车各4台，MGJ－50型工程钻机4台.

4.6 顶进施工

4.6.1 线路加固施工方案（见图2，图3）

吊轨采用3－5－3制，钢轨接头需错开1.0m以上，两端伸出路基防护桩外4.0m，吊轨与枕木用φ20U型螺栓联结，钢轨采用50kg／m轨.横梁采用Ⅰ40b工字钢，铺设间距1.0m，接头错开1.5m.纵梁采用Ⅰ40b工字钢，三根一组，接头错开1.5m以上，纵梁与横梁用φ20U型螺栓联结，纵梁两端支承于枕木垛上.

图2 线路加固正面图

图3 线路加固俯视图

为增大纵梁的刚度，顶进前端沿铁路方向设置支承桩，支承桩采用直径1.25钻孔灌注桩，桩间距6.0m.为避免顶进过程中铁路轨道变形，以及防止顶进挖土造成顶进前端土体坍塌，顶进前端铁路中心线外9.0m处平行铁路需设置抗移桩，采用直径1.25m的钻孔灌注桩，桩间距4.0m.

型钢及钢轨注意尽量减少拼接接头数量，避免在轨下拼接，并且进场后对歪曲变形较大的应及时清理.

4.6.2 箱体顶进

箱体整体顶进，当顶进至挖孔桩失效时，横梁稳定支撑于前端挖孔桩及箱体后，拆除放坡影响范围内挖孔桩，继续顶进；箱体顶进至设计里程后，拆除箱体范围内桩及纵梁，后拆除顶进范围内横梁，恢复线路.每次顶程不可过大，顶程控制在0.4～0.5m.顶进应在列车通行间隙进行，列车通过时严禁进行顶时作业.

4.6.3 顶进过程中的方向控制及纠偏

（1）在箱身底板处的边墙外侧，各设一台500t千斤顶，借以校正空顶阶段的方向.

（2）为防止“扎头”，可在箱身前端底板下设置“船头坡”.

（3）箱身入土后，应注意挖土断面务求正确，使顶入挖成的土孔要与箱身方向一致.

（4）箱身方向左右偏差调整的方法：向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，如向右偏则反之.箱身前端向右偏，则将右侧顶铁楔紧，左侧顶铁预留间隙，开泵后，则右侧先受力顶进，左侧不动.箱身前端向右偏，即在右侧刃脚前超挖20～50cm，左侧保持刃脚吃土20cm.支撑一端支在箱身边墙上，一端支在开挖面上，顶进时迫使其向被顶一侧调整.

（5）纠正箱身“抬头”的方法.两侧挖土不够宽，易造成箱身“抬头”，故可在两侧适当多挖.箱身“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，在顶进过程中逐步调整，在未达到设计高程时，便应酌情停止超挖以免又造成箱身“扎头”.

（6）纠正箱身“扎头”的方法.吃土顶进，挖土时，开挖面基底保持在箱身底面以上8～10cm，利用船头坡将高出部分土壤压入箱底，纠正“扎头”.用增加箱身后端平衡重的办法，改变箱身前端土壤受力状态，达到纠正“扎头”的目的.但应注意增加重量后的逐步卸载问题，否则会出现“抬头”现象.同理亦可用于纠正“抬头”现象.

5 结 论

通过以上科学合理的组织施工，安全可靠的技术措施，优质高效的完成了顶进施工任务.该项目为多孔大跨度顶进框构桥是目前国内较大的框构桥顶进施工，为大跨度顶进框构桥施工方面积累了成功经验.