浅谈宁启线K114+959.87增建（8+8）m立交桥顶进施工

张磊

摘要：顶进涵洞是在既有线铁路施工中比较普遍的施工工艺，顶进施工从基坑开挖、箱身预制、便梁架设、顶进、箱身回填到线路恢复结束，需要注意的施工要点很多，笔者结合自身在本工程施工中的经历及心得，对顶进涵洞做一简单介绍，对以后同类施工具有一定的指导意义。

关键词：箱身预制 顶进 挖孔桩

1 工程概况

桥上线路情况：既有宁启线改建为宁启上行线，新建宁启下行线。新建线间距为9.8m，位于直线段，上行线纵坡为0‰，下行线为2‰。新建箱身：结构净宽8m，净高5.6m，顺道路方向全长25.8m，其中两侧各含3.0m长U槽，箱身两端洞口顶面设电缆槽及板式栏杆。箱身之间10cm灌填M10水泥砂浆，上部深5cm填塞沥青砂浆。框架设计最大基底应力为78.7KPa，基础位于②3粉质粘土层上，σ。=150KPa，满足设计要求。其中，宁启线K114+

972.5处1-3m既有框架涵接长，为了满足地方管线过铁路需求，根据宁启线铺架线路的工期要求，目前该框架涵已经采用架设24m便梁的施工方法，现浇接长施工完毕。增建立交桥采用顶进施工，工作坑设置在线路北侧，线路采用D24m便梁防护，由北向南依次顶进就位，工作坑内采用集水井降水。

2 施工工艺

2.1 工作坑开挖

工作坑采用机械分层开挖，预留10cm人工开挖，工作坑两侧浇筑C25混凝土排水沟和集水井抽水，保持工作坑干燥无水。

2.2 碎石垫层、制作滑板、后背梁、预制箱身

基坑开挖到位后，要按照施工图纸的要求依次做好碎石垫层、滑板、后背梁，为箱身顶进施工做好支撑。滑板要按照施工要求采用C25混凝土，内置φ12钢筋网片。在滑板下每隔3m设置一道防爬槽，滑板砼要求振捣密实，表面平整度在2米长度范围内凹凸差不超过3mm。施工时采用方格网控制高程法：用直径16mm钢筋头埋入基坑内，分成2×2m方格网，在灌筑砼时按点找平，以控制滑板面高程，待砼初凝后，再在其上涂刷石蜡机油润滑层，要求表面光洁平滑，在润滑层上及时沾铺塑料薄膜，以防止框构滑板与滑板粘连，减少启动阻力。

在工作基坑底板润滑隔离层上预制钢筋混凝土箱身。箱身预制的施工顺序是：在工作坑滑板上安好箱身底板模→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→浇筑侧墙及顶板混凝土→养护→拆模→作箱身保护层及润滑设施。

2.3 框架涵顶进步骤

①在既有线下，采用挡碴木板、螺纹钢防护既有线的方法依次施工1#、2#、3#、4#便梁支墩；②在既有1-3.0m涵洞上方及1#和2#支墩上架设D24m便梁，便梁架设完毕后，便梁下方拟顶进的B框架位置进行土方开挖，然后顶入B框架（图1）。③B框架顶进结束后，B框架两侧路基回填，移动便梁，将便梁一端支在B框架上，一端支在3#、4#支墩上，在便梁支墩B框架处应靠近边墙位置架设，便梁架设完毕后，便梁下方拟顶进的A框架位置进行土方开挖并凿除1#、2#支墩，然后顶入A框架（图2）。④A框架顶进结束后，A框架两侧路基回填并夯实，然后依照图纸施工转正块混凝土，待混凝土达到强度后，线路回填道碴，捣固，拆除便梁，线路养护满足要求后线路交验。

3 箱身顶进

3.1 箱身顶进前的准备工作（顶进施工工艺见下页流程图）

①顶力计算及油顶布置。根据本桥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+RA]

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數，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）；R——钢刃角正面阻力，取0；K——系数，采取1.2。

根据设计图纸知，最重立交箱身自重11258kN（混凝土433m3），初步计算最大顶力11258×1.2=13510kN，安装3200kN油顶8台， 每台油顶最大顶力13510÷8=1689kN，占油顶允许最大顶力的52.8%，未考虑液压垫效果。预制箱身在液垫作用下的最小顶力为11258×0.4=4503.2kN。（图3）

②顶进前准备及其他要求。a实施顶进要对箱身进行保护，箱身的两侧在施工过程中会与土进行接触，需要涂聚氨酯防水涂料两层，以放箱身在施工中被腐蚀，影响施工进度；对于箱身的顶部要做好做好TQF-1防水层及C40玻璃纤维混凝土保护层；对于箱身的前端除了拉杆螺栓外，整体要用水泥砂浆修补后方可使用。b检查后背梁与箱身尾部之间的距离，检查顶杆与箱尾后背是否垂直，要保证二者之间呈垂直状态，检查液垫管路是否顺畅，若不顺畅，则不能进行施工。c检查箱身砼强度是否合格，只有强度达到100%以后，才可以进行试顶，试顶的过程中要安排专人负责观察后背的变化，一旦发现后背出现异常情况，需要立即停止试顶，及时加固处理。

3.2 线路加固，便梁架设 顶进时线路采用D24便梁防护加固。详见线路加固。

3.3 箱身顶进施工方法及工艺

3.3.1 机具设备及安装。①液压系统。液压系统由动力机构（高压油泵）、操纵机构（控制阀、调节阀电气集中控制台）、执行机构（千斤顶亦称顶镐）、辅助装置（油箱油管、液压元件、压力表等）组成。②传力设备。顶进桥涵的传力设备有：顶铁、顶柱、分配横梁和顶柱横梁等。③设备安装、调试和试顶。箱身的后背梁建成后，即可安装顶进设备。a安装、调试：施工过程中需要事先准备数量充足的千斤顶，在安装好后需要对顶进的箱身进行调试，调试的方面包括检查液压元件是否可靠，千斤顶能否正常运行，管路有否泄露等等，通过这一系列的调试检查，使溢流阀的压力保持正常运转，并逐步加大油压力来推动箱身运行，检查后背的变化是否异常等。b试顶：试顶时要安排专门人员在各关键部位和节点观察箱身的变化并做好记录，试顶的开始是以箱身运动为起始点，为了保证试顶工作的顺利进行，需要保证箱身中线、水平和纵向位移这几个关键点处于正常的位置，压力表的数值保持在0.97左右，随着所有千斤顶的一起顶出，管道内的油压在变化着，油压升高5～10MPa时要随时注意观察，如果发现异常，要及时进行处理。试顶结束后，要对所有的设备进行全面的检查，如果发现有些设备出现问题，要及时进行维修，如果设备各部分良好，则可以进行正式的顶进作业。

3.3.2 顶进施工。①组织检查：顶进作业开始前要做好现场设别的检查工作，检查的项目包括：顶进线路上部是否进行了加固，顶进设备是否能正常运行；现场照明设备是否放在准确的位置且能够正常使用；观测记录人员是否有相应的操作资格；施工人员是否与铁路运行单位之间沟通良好，是否掌握了列车的运行时间。②顶进：顶进的操作流程是：开动高压油泵，千斤顶在液压力的作用下产生顶力，推动箱身前进。通常情况下，推动的顶程一般为190～800mm，每次顶进行程最大控制在500mm。箱身前进后使千斤顶的活塞回复原位，在空挡处填放顶铁，以待下次开镐，如此循环往复，直至箱身就位。顶进过程中应注意下列事项：a箱身在顶进的过程中为了保障施工进度，加快挖土出土速度，最好实行三班倒的连续作业，施工人员休息机械不休息的原则，保持箱身不断顶进。b箱身操作人员在交班的时候要对箱身设备诸如千斤顶、油泵液压系统等关键设备进行全面的检查，确定设备保持良好的状态才可以继续进行操作，对于检查设备的情况要做好记录，交接班好继续操作要按照原来的箱身方向和高程状况。c顶进操作时注意施工安全，保障施工人员的人身安全，要做到顶柱和后背不准站人，防止顶柱弓起崩出等突发状况的发生，威胁施工人员的安全。d顶进箱身的施工要注意把握好时间，要在列车运行间隙时施工，禁止在列车通过线路时实施顶进，保障列车的运行安全。另外要在便梁支墩上设置观测桩，注意测量D24便梁支墩的位移。e安排专业的线路工定期地对线路上部的施工便梁及线路情况进行检查，并将每次检查的结果进行详细的记录，一旦发现因箱身顶进而引发的线路横向变形要及时上报有关部门，及时纠正，加强对线路的养护。

4 箱身两侧回填

箱身顶进就位后，箱身两侧采用级配碎石回填，靠近基坑底部级配碎石采用小型打夯机进行夯实，靠近便梁底部小型打夯机无法使用，采用C15混凝土回填，以確保回填质量。

5 恢复线路

待箱身两侧回填结束，且便梁下方浇筑的C15混凝土达到强度后，根据封锁慢行计划，并尽快拆除便梁，逐步恢复线路，具备恢复线路条件的第一天先从慢行45km/h恢复至60km/h，第二天从60km/h恢复至80km/h，第三天恢复常速。

6 结束语

顶进施工看似简单，实际上在施工中应该重点检查液压系统、顶铁安装和后背变化，箱身每前进一顶程应观测轴线和高程，发现偏差及时纠正。同时要对既有线路及便梁勤观测，保证不影响既有线路行车安全。

参考文献：

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