仿盾构施工铁路顶进桥施工技术探讨

王友芽

摘 要：文章主要介绍昌栗高速公路下穿铁路框架桥，为不影响既有铁路线行车，采取仿盾构施工铁路顶进桥施工技术：铁路线外预制框架桥、D型便梁架空线路、注浆加固处理、多孔框架连续顶进就位的施工方法。既避免了中断行车，又能够实现公铁立体交叉运行的目的，解决了铁路提速和公路交通发展之间的矛盾，减少对运营的干扰時间，缩短了工期；取得了良好的经济效益和社会效益，可为其他类似工程提供参考。

关键词：下穿电气化铁路；仿盾构；多孔框架连续顶进施工；安全防护；经济效益

1 工程概况

本工程为南昌至上栗高速公路下穿西环铁路框架桥工程，该线路为双线电气化铁路，工程所在位置铁路为直线段，线间距5m，路堤路段填土高度5～6m。昌栗高速公路等级为高速公路，设计车速100km/h，车道宽度11.25m。框架桥设计用途为立交，净高不小于5.45m。

主线框架为2-12.5m独立钢筋砼框架桥，每孔框架全宽14.4m，单节长17m，桥身与既有西环铁路斜交，交角为88.6°，斜交正做；D匝道框架为1-15m钢筋砼框架桥，框架全宽17.6m，单节长17m，桥身与既有西环铁路斜交，交角为88.6°，斜交正做；A匝道框架为1-12m钢筋砼框架桥，框架全宽14.2m，单节长（17/sin69°）m，A匝道框架中心线与铁路夹角为69°，斜交斜做。现浇部分为预留新建铁路南昌铁路枢纽南昌大型养路机械运用主检修基地工程建设条件而设。

2 施工方案

在基坑内滑板上面预制框架，利用油压千斤顶顶动框架向前挺进，顶进过程中，利用支承桩、工字钢纵横梁和D24便梁对线路进行逐孔架空加固，逐孔顶进、机械开挖、类似仿盾构施工方法。在顶进完成第一个框架后恢复线路拆除架空便梁，将便梁移动至下一孔便梁上方进行架空加固，凿除影响框架顶进的加固支墩桩；顶推到达设计的位置，然后在框架前后两端连接引道。施工工艺流程如下：

施工准备→线路加固支承桩施工（同步进行工作坑及滑板施工）→框架框架预制及养护→主线左幅框架线路加固→主线左幅框架框架顶进→浇筑C30砼垫梁并养护（同步进行主线左幅框架顶和台背砂性土及道碴回填）→将便梁前移进行主线右幅和D匝道线路加固→凿除2、3#支承桩→主线右幅及D匝道框架顶进施工→箱顶、台背回填渗水土→框架桥过渡段注浆固化→补充道碴后拆除框架线路加固横梁→拆除纵梁→框架框架现浇部分施工→框架框架附属工程→竣工验收。

2.1 工作坑开挖及基础处理

因现场地形，决定把顶进工作坑设置既有线左侧，因考虑到尽可能地减少顶程，在确保既有线行车安全的前提下，工作坑尽量靠近既有线坡脚。

基坑开挖前，对地下管线、通讯信号电缆及既有设备进行详细的调查，确认无任何电（光）缆后方可采用机械开挖。

施工顺序：工作坑放样→人工探挖→土方开挖→工作坑边坡防护→基底平整→基坑排水。

工作坑机械开挖至基坑顶设计标高0.3m以上时，采用人工开挖修整。工作坑边坡防护采用网喷C20砼防护。

基坑四周设60×60cm排水沟，四角设置60×100cm h=80cm的集水井，用潜水泵抽取地面水，并在基坑内按间距5m设置Φ35cm降水井，井深10米及时抽取地下水，防止基坑浸泡水中。

2.2 顶进后背施工及滑板制作

顶进后背除采用D1.5m的钢筋砼钻孔桩及钢筋混凝土后背梁，后背钻孔桩制作完毕后，在钻孔桩前端浇筑高为2.5m宽1.5m的C30钢筋混凝土后背分配梁，后背梁与滑板同步施工，并用钢筋连成整体，后背梁锚入滑板下1.5m。滑板下每3m设地锚梁一道，与滑板一同浇灌，并予配筋，增加滑板的抗滑能力。为保证框架桥顶进过程标高控制精度滑板砼要求振捣密实，表面平整度在2m长度范围内凹凸差不超过3mm。滑板四周宽于框架涵身外沿1m左右，滑板顶面设5‰的上坡，防顶进扎头，来控制框架的顶进高程。为确保在顶进过程中减小框架底板与滑板间的摩阻力，在滑板面层布设润滑隔离层，润滑隔离层由润滑层和塑料薄膜组成。

2.3 线路的加固

本工程线路加固包括顶进部分的线路架空加固和无缝线路应力放散与锁紧加固。支墩挖孔桩施工必须在限速45km/h的行车条件下进行施工。挖孔桩施工前，综合铁路部门技术要求结合便梁架空线路时附跨的设置原则，采用两片长12m的I56工字钢纵梁加横梁进行扣轨架空线路，线路架空加固施工要在封锁铁路线的情况下进行。挖孔桩开挖按常规施工方法进行施工，严禁爆破作业。护壁采用模注钢筋砼进行施工，人工挑抬至孔桩内，及时跟进护壁，桩身砼浇注在封闭点内采用泵车浇注。施工时注意确保既有线和井内施工安全，列车来临前作来人员提前下道，动车提前10分钟下道，井口设砼锁口和井盖。出碴采用人工提出井内装袋入于两线间或运至线路以外。开挖过程中注意井内排水，井内排水采用抽水机抽至线路以外排放，抽水过程中要注意线路线型的变化，加强线路的养护。

根据工程由三个连续框架和一个独立框架组成的实际情况，为减少便梁倒用、吊装、拆装次数，缩短工期，降低施工对铁路运营影响，采用两孔便梁分两批进行四个框架的架空加固。首先利用D24便梁和工字钢纵梁架空位于中间位置的主线左幅框架和A匝道独立框架，两框架加固完成后进行挖土顶进作业，顶进完成后回填台背恢复道碴及线路后拆除架空便梁和工字钢，两孔便梁往左分别纵移到D匝道框架上方和主线右幅框架上方，进行架空顶进作业。

2.4 注浆处理

根据设计要求，为增强框架桥基底承载力，确保框架桥顶进过程中安全进行，在框架顶进前对框架桥范围从地下水位标高开始到框架底1米范围内基底进行注浆加固；注浆管直径采用42mm，注浆压力控制在0.1-0.3MPa，压浆顺序先注周边，再注中间，注浆孔沿线路方向间距为1.5m梅花型布置。对既有线注浆工作应安排在列车不通过时间段进行，注浆过程中不得拆除加固便梁。

2.5 框架顶进施工

千斤顶布设于后背分配梁与传力柱之间；顶进时采用油泵集中供油，确保顶进时所有千斤顶能同步进行，顶进作业时每次顶进前检查液压系统、顶柱安装和后背变化情况。

挖运土方与顶进作業循环交替进行，每前进一顶程即切换油路，并将顶进千斤顶活塞拉回复原，补放小顶铁，更换长顶铁或砼顶块。

在框架的顶进施工中，中线和水平的测量非常重要，用于指导框架的顶进，每次顶进完毕后，马上测出中线和水平的偏差。边顶边观测、边纠偏，随时掌握框架顶进的进行状态。

第一个框架顶进就位后，要及时检查框架中线和水平偏差情况，以指导后续顶进时框架的调整量，在第二和第三个框架顶进过程中控制好顶进方向，特别在后顶进的框架前端未进入已就位的第一个框架尾端前应调整框架顶进方向，适当放大框架间的缝隙，在两涵搭接长度50cm以上时，调整顶进方向，使框架间的缝隙达到设计要求，避免因顶进方向控制不准而出现两个框架顶死的情况，影响框架的正常就位。

水平纠偏措施：一是在滑板上设置5‰上坡。二是在框架底板设置“船头坡”，用以防止框架“栽头”。三是通过对基底土层的超欠挖来实施对框架水平偏差的纠正。通过基底土层进行插打松木桩、垫钢板及换填砂夹砾石或砼等加固措施，可对框架的水平偏差予以纠正。

中线纠偏措施：可通过调整顶镐的布置和两侧土体的超、欠挖来实施中线偏差的纠正。如框架已向一侧偏移，则在这一侧多设置几台顶镐，加大该侧顶力，可实施纠偏。

高压力顶推易产生较大破坏力，顶推时有条件远离液压装置及传力柱的人员必须撤离，以防意外事故。

2.6 便梁拆除，恢复铁路线

在框架顶进到位后，对箱顶、台背回填渗水土，对框架桥过渡段注浆固化。申请封锁拆除扣轨。在拆除扣轨施工前，应备足回填用砂及道碴。框架两侧及顶面先填筑河砂并冲水密实，封锁后抽除横梁及纵梁回填道碴，道碴回填后必须按工务要求捣固密实。架空线路和拆除架空设备时，安排干部到岗盯控。

在第二个封锁点内采取架设横移轨道，安装横移顶背钢板和千斤顶，手摇横移的方法将线路外侧的纵梁移至路肩搭设的平台上，在确保回流线与吊车钢丝绳间的安全距离后再利用2台100吨的汽车吊吊离线路，具体施工工艺同纵梁安装时的吊装和横移（为纵梁横移安装的逆过程）。待道床基本下沉稳定后解除慢行恢复常速行车，线路恢复常速行车后再解除无缝线路的锁定设施。

2.7 框架现浇施工、出入口及附属施工

线路恢复后，在框架及两侧路肩上设置隔离栅，禁止施工人员进入线路内，框架现浇、出入口及附属工程施工并严格按照临近既有线施工组织实施。

3 安全防护

既有线施工安全无小事，一旦出事就是较大事故，因此要建立健全安全质量保证体系，建立健全各项安全制度和安全防护措施，加强施工岗前安全培训，做好技术和管理刚性交底要求；建立应急组织，做好应急预案；并加强施工中的安全检查工作；施工现场实行封闭管理，限制铁路列车通过施工区域（顶进）的速度；加强施工过程中的安全监测，及时反馈指导施工。现场施工设专人统一指挥、调度和专人值守、专人防护；并严格按施工方案施工，各种防护措施要按施工方案做到位，要确保营业线施工安全。

4 结束语

随着我国经济建设的飞速发展，客专与高铁建设方兴未艾；确保安全质量，加快工期，文明施工已是我们的施工理念。铁路运营线下增建大跨度桥涵，采用D型便梁加固及架空线路、仿盾构机械挖掘顶进施工，既避免了中断行车，行车慢行速度可由30km/h提高到45km/h，缩短了慢行时间，可优化运行图；又能够实现公铁立体交叉运行的目的，解决了铁路提速和公路交通发展之间的矛盾。无论从施工人数的降低、施工进度的提高、环境的保护，还是施工质量的改善，施工成本的降低都有显著的提高，因此类似仿盾构施工较好的解决了对线路影响跨度大和行车限制速度低的问题，能带来较大的经济效益。本工程自2015年4月开工，于2015年11月竣工。该工程整个施工均在合理时间内顺利完成，达到了预期的效果。可为其他类似工程提供参考。

参考文献

[1]TB10303-2009.铁路桥涵工程施工安全技术规程[S].

[2]铁路总公司颁布的现行有关设计规范、施工规范、质量检验评定标准与验收办法及其他有关文件[S].