大跨度框架顶进下穿运营铁路施工技术要点

（中交一公局集团有限公司总承包经营分公司，北京 100024）

1 工程概况

华丽高速公路下穿大丽铁路工程里程为 K156+202.05（左线）、K156+254.99（右线），框架桥为本工程的核心施工内容，采取顶进方式完成施工作业，其中框架的平面与高程控制为重难点工作。左、右幅框架桥长度分别为46.12m、47.12m，桥梁净宽13.5m、净高7.2m，利用D 便梁架空线路，在此条件下将成型的框架桥顶进到位。本文则以该工程为例，针对大跨度框架顶进下穿运营铁路施工技术展开探讨。

2 总体施工方案

框架桥施工选择的是下穿顶进的方式，综合考虑既有铁路的线型特点，通过D 便梁和纵横抬梁架空加固，施作后背墙以起到支撑的效果，利用油泵带动千斤顶运行，顶入箱型框架，使该部分能够精准进入到轨道下方路基内。

单个框架桥施工中，提供的最大顶力为3300t。具体而言，左幅下穿框架桥使用的是（2-24）m D 便梁和D16 便梁，在两者的共同作用下架空线路，将框架桥JD1 顶进到位，利用该桥支墩2 次倒换D24 便梁，确保JD2 框架桥能够被顺利顶进至指定位置；右幅下穿框架则依然采取相同的D 便梁组合方案，架空线路后再顶进框架桥JD4 并使其精确就位，利用高桥支墩2 次倒换D24 便梁，通过此方式确保JD3 框架桥可以被有效顶进至指定位置。

3 施工要点

3.1 主要施工工序

本工程按照如下流程有序施工：铁路附属装置施工→预应力放散→吊轨加固作业→开挖并设支撑桩→拆除吊轨→设D24、D16 便梁→JD1 和JD2（左幅）、JD3 和JD4（右幅）有序顶进→框架桥JD1、JD4 两侧回填（选用片石混凝土）→框架顶道砟回填→拆除D24m 便梁和D16 便梁，并倒换D24 便梁→框架桥回填片石混凝土→挡渣墙施工→道砟回填→拆除2 次倒换D24m 便梁→设护轮轨→设金属防抛网→结束施工作业。

3.2 顶进力的计算与分析

框架桥顶进需要准确计算顶力，从铁路桥涵施工手册等相关资料中确定计算公式，将工程实际参数代入其中用于计算，保证所得结果的准确性，以此为依据做好顶进设备的配置、箱涵局部承压强度验算等相关工作。顶力的分配是需要重点关注的内容，并通过三维实体建模的方式直观呈现力的作用关系，明确应力场和位移的情况。

顶进施工涉及到的工艺较多，应合理简化工艺。对此，采用有限元计算软件，通过此平台展开二维剖面分析工作，考虑最不利工况，即土体开挖期间伴有周边土体和轨道受扰的情况，在此条件下展开顶进过程的模拟分析工作。

3.3 顶进设备的配套

本工程所用设备可提供的最大顶程为47m，以钢板和钢轨为基础材料，通过焊接的工艺制得顶铁，长度标准包含10、20、50、100、200、400cm 六种，分别为各类顶铁配套合适的顶镐。顶铁间易形成不同程度的间隙，应使用干杂木板于该处填塞，以免空顶。配置40 台400t 油压千斤顶和8 台高压泵站，共同配合顶进。

3.4 顶进作业

本工程中，按照顶进并换顶铁的方式循环施工，直至框架可精准就位。施工期间涉及到多次顶替的更换作业，以1 台25t 吊车为主要设备，安排施工人员辅助，保证顶铁摆放位置的准确性。各顶镐行程与顶力均相同，调整顶镐和施顶方向，必须与桥轴线保持一致。启用高压油泵，通过液压顶力作用促使箱身向前移动，结束单个顶程之后，顶镐活塞回归至初始位置，于空档处填方顶铁，并按照与前述相同的方式开镐顶进，使框架准确就位[1]。顶进作业开始前应该全面检查千斤顶，保证设备可维持正常的使用状态，调节溢流阀压力，若各项施工条件无误后即可顶进。施工期间需要加强观测，由专员负责布设观测点并及时获得顶进施工信息，分析油压实测值，该值超过正常压力5MPa 应及时暂停施工作业，分析成因并采取处理措施。

顶进施工的流程主要包含桥体内土体开挖、纠偏、水平控制、拆除线路加固四个方面，具体作如下阐述：

（1）桥体内土体开挖。开挖前测量放线，使用石灰线标识，给实际开挖作业提供依据。采取机械开挖的方式，全程沿着顶进方向按1：0.6 的坡率有序开挖，机械设备的工作范围有限，对于难以触及到的框构两侧区域，则安排施工人员人工开挖。单次开挖量0.8～1.0m，高于该值易导致路基失稳。

（2）纠偏措施。新建框架桥轴线与施工现场既有的铁路路基呈斜交位置关系，顶进期间的高程和方向控制至关重要[2]，需做到及时测量、尽早纠偏。左右侧分别配置千斤顶，利用油泵控制其运行，各千斤顶分别设油压阀门，框架顶进过程中若存在偏位现象，则合理调整千斤顶的顶力，使框架两侧维持平衡状态。

（3）水平控制。“抬头”时需要及时处理箱身前端的土体，允许存在5～10cm 的超挖量，宽度与箱身保持一致，伴随顶进作业的持续推进，及时作出调整。“扎头”时则要将前端土方完全挖除，框架桥底板上方预留30～50cm的土方，箱身前端30cm 的土体均要得到彻底的清理，塞入厚度为2cm 的钢板。空顶过程中应检查姿态，若存在“扎头”的倾向则要及时将滑板延长，宽度应达到3m 或更多，同时保证坡率的合理性。

（4）拆除线路加固。施工作业将对既有铁路的运行造成不同程度的影响，框架桥就位后应补齐刃角，将前期设置的加固装置拆除，确保线路恢复至正常状态[3]。按照如下顺序完成加固装置各部分的拆除作业：拆除纵向工字钢→拆除扣轨→拆除横向工字钢。通过隔六抽一的跳抽法完成横向工字钢的拆除作业，每完成一处工字钢的拆除后都必须做到道碴同填和振捣。线路恢复正常后，在使用期间依然要采取养护措施。

3.5 监测布置

施工作业会对既有线路造成不良影响，不利于铁路线路的正常运营，对此应通过监测的方式掌握实际施工情况，根据反馈的结果合理调整施工方法[4]。架空段施工过程中，按照3m 的间距在施工区域的既有轨道线上依次布设位移测点和内力监测点，每日检查1 次；此外还需做好对既有线周边地表的监测工作，应在该处以纵向8m、横向10m 的间距设点。

架空施工时安排专员做好检查工作，除施工范围以外，还需要检查前后50m 线路处，每2h 检查一次，以便掌握轨距、轨温等指标的实际情况。下穿顶进施工期间，检测框架的形态和受力状态，如内压、变形状态等[5]。桥身每向前推进一个顶程后，均要观测中线、高程、箱桥状态等各类对顶进作业造成影响的因素，将实际所得结果与设计值对比分析，偏差超出合理范围时需要及时采取纠偏措施。本工程中，经过一系列观测后汇总数据，具体如表1所示。结合表中内容可以得知，下穿顶进过程中纵梁内力值均满足要求，表明此处所提的下穿顶进施工技术具有可行性。

表1 列车通过时纵梁内力值（单位：MPa）

中线纵梁 52 143 73 既有大丽铁路2 线外侧纵梁 47 152 92

4 结束语

本工程案例中，下穿段铁路线路颇为复杂，不利于新建工程的施工作业，经对比分析后认为架空跨度较大的路段展开施工作业时可选择D 便梁架空加固的方式。大跨度框架顶进施工期间应结合实际情况选择相适应的加固方式，在安全的环境下完成顶进作业，全程做好监测工作，分析所得数据与既定要求的差异，灵活调整工艺参数，提高其可行性。