南水北調(diào)中鋁鐵路框架橋頂進(jìn)施工方案

□張俊飛（河南省水利電力對外有限公司）

□呂保生（河南省水利建筑安裝公司）

1.前言

南水北調(diào)中線工程焦作2段中鋁外環(huán)道改線鐵路框架橋工程，設(shè)計(jì)架空中鋁既有鐵路四股道（中鋁進(jìn)廠上下行線、煤氣站線、運(yùn)輸部線），采用2～7.5m鋼筋混凝土框架橋下穿鐵路，框架橋正交設(shè)計(jì)、頂進(jìn)法施工?？蚣軜蛑黧w結(jié)構(gòu)垂直鐵路方向26m，采用C40鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)凈寬每孔7.5m、凈高6.0m，頂板、底板、邊墻及中墻厚度均為0.6m，計(jì)劃工期150d。框架橋施工方案分為箱體預(yù)制、線路架空、頂進(jìn)施工及附屬工程4個(gè)部分。

2.箱體預(yù)制

框架橋交叉處鐵路為東西方向、框架橋?yàn)槟媳狈较?，施工場地選擇在鐵路南側(cè)外環(huán)道路上施工；施工工序?yàn)椋夯娱_挖→滑板施工→后背制作→箱體預(yù)制→防水層施工。

2.1 基坑開挖

根據(jù)現(xiàn)場地形和地質(zhì)情況，首先布置工作基坑（32m×22m），基坑的寬度以框架總寬度各側(cè)加寬2.0m為原則。在箱體底板前端預(yù)留1.0m空頂長度，以備啟動(dòng)后調(diào)整頂進(jìn)方向或設(shè)備故障問題；在底板后端預(yù)留4.0m用來布置后背、頂鎬等頂進(jìn)設(shè)備。基坑開挖采用人工配合挖掘機(jī)開挖，基坑內(nèi)和基坑頂部四周均設(shè)置排水設(shè)施。為了避免機(jī)械對基底產(chǎn)生擾動(dòng)、破壞地基承載力，當(dāng)機(jī)械開挖至基底以上20～30cm時(shí)停止開挖，由人工清理。

2.2 滑板施工

基坑驗(yàn)收合格后，人工開挖縱、橫抗滑槽，滑板混凝土澆筑時(shí)按設(shè)計(jì)要求預(yù)留導(dǎo)向墩鋼筋、一次澆筑成型。為了防止箱體頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，滑板需做成沿頂進(jìn)方向0.5%的上坡；滑板隔離層，采用噴涂石蠟機(jī)油、滑石粉并加鋪一層塑料薄膜的方法制作，塑料薄膜要求鋪設(shè)平整。

2.3 后背制作

后背制作要深入滑板頂面下3.0m，利用開挖后的原狀土為基礎(chǔ)滿鋪枕木，枕木前豎向鋪設(shè)I50a工字鋼，采用三片I50a工字鋼配合鋼絲繩橫向加固，確保后背有足夠的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

2.4 箱體預(yù)制

框架橋箱體在鐵路南側(cè)整體預(yù)制，混凝土澆筑分兩次施工，先澆筑底板，再澆筑邊墻、中墻和頂板。采用大塊鋼模組合拼裝模板，鋼管腳手架滿堂支撐，對拉桿固定邊墻模板；混凝土澆筑采用混凝土泵車灌注入倉，插入式振動(dòng)棒振搗。混凝土澆筑完成后，應(yīng)在初凝開始后盡快覆蓋、養(yǎng)護(hù)，拆模時(shí)間要根據(jù)同條件試件強(qiáng)度確定，特別是頂板混凝土要達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后方可拆除模板。

2.5 防水層施工

防水層的基層要求平整、清潔、干燥，不得有空鼓、松動(dòng)、浮碴和油污；防水層施工應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和操作規(guī)程，做到不開裂、不起鼓、不滲漏，表面坡度平順、排水通暢。

3.線路架空

線路架空施工采用縱、橫抬梁法，以橫抬梁受力為主，縱梁受力為輔；架空支點(diǎn)以挖孔樁為主，混凝土支墩為輔。施工工序?yàn)椋和诳讟妒┕ぁ芸諟?zhǔn)備→架設(shè)縱梁→穿入橫梁→線路加固。

3.1 挖孔樁施工

挖孔樁施工首先要收集鐵路地下管線資料，施工時(shí)先挖探溝，查明地下光纜、電纜情況后方可開挖，并按規(guī)定設(shè)置防護(hù)措施、安全施工。設(shè)計(jì)要求布置18個(gè)挖孔樁（其中4個(gè)兼做路基防護(hù)樁），挖孔樁直徑1.25m（不含護(hù)壁），樁身采用C30鋼筋混凝土，護(hù)壁采用C30快干鋼筋混凝土，護(hù)壁每節(jié)長1.0m、厚12.5cm，樁頂設(shè)1.7m×1.7m×0.5m鋼筋混凝土承臺。采用人工挖孔的方法，護(hù)筒高出原地面0.5m；護(hù)壁每米澆注一次，嚴(yán)格控制進(jìn)尺、不得超挖；挖孔樁驗(yàn)收合格后，分節(jié)吊裝樁身鋼筋籠，澆筑樁身混凝土，隨后施工樁頂承臺。

3.2 架空準(zhǔn)備

線路架空施工需在慢行（45km/h）條件下進(jìn)行，待支點(diǎn)挖孔樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，方可進(jìn)行線路架空。線路架空采用縱、橫梁聯(lián)合架空體系，線路架空一次完成。充分準(zhǔn)備架空使用的縱梁工字鋼、橫抬梁工字鋼、連接螺栓、絕緣膠墊、道碴、枕木等材料和線路養(yǎng)護(hù)機(jī)具，同時(shí)對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全教育。

3.3 架設(shè)縱梁

縱梁運(yùn)至施工現(xiàn)場，用2臺50t吊車?yán)梅怄i點(diǎn)分片進(jìn)行吊裝，縱向用拼接板等強(qiáng)度連接，及時(shí)用螺栓將支點(diǎn)處橫抬梁與縱梁連接，保證縱梁穩(wěn)定?？v梁連接后，用起道機(jī)（或液壓千斤頂）調(diào)整縱梁標(biāo)高，支點(diǎn)設(shè)在挖孔樁和混凝土支墩上，支點(diǎn)處用橡膠墊（或硬木板）墊實(shí)，施工中嚴(yán)禁縱梁侵限。

3.4 穿入橫梁

橫抬梁采用單根I56C工字鋼,間距0.6m布置，為保證線路水平，穿橫梁采用“隔一穿一”的方法。人工清除架空地段內(nèi)道碴，橫抬梁到位后與縱梁連接；橫梁與鋼軌間加設(shè)絕緣大膠墊，避免軌道聯(lián)電；縱、橫梁連接用φ22高強(qiáng)度雙帽螺栓。

3.5 線路加固

控制軌距和軌道高程并加固線路，使縱、橫梁及線路形成整體結(jié)構(gòu)，及時(shí)緊固連接構(gòu)件及墊木，確保線路不變形。在架空地段鋼軌外側(cè)每隔1.0m設(shè)置一對10cm×10cm的方木，水平支承于主梁下腹部和基本軌的外腹部,確保枕木穩(wěn)固以保持軌距；在鋼軌和橫梁間墊絕緣膠墊（或硬木板）來調(diào)整線路的高差，控制軌道高程以利行車。

4.頂進(jìn)施工

箱體頂進(jìn)之前必須嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)管理制度，精心組織、統(tǒng)一指揮，以便開頂后連續(xù)作業(yè)；同時(shí)作好應(yīng)急預(yù)案，現(xiàn)場備足防汛、鐵路搶修等物資，防止汛期施工出現(xiàn)意外情況、確保行車安全。在箱體后側(cè)設(shè)立測量觀測站，隨時(shí)掌握箱體頂進(jìn)方向和水平偏差。施工工序?yàn)椋喉斄τ?jì)算及傳力設(shè)備配備→箱體試頂→路基開挖→箱體頂進(jìn)→恢復(fù)線路。

4.1 頂力計(jì)算及傳力設(shè)備配備

框架橋箱體及防水層保護(hù)層混凝土合計(jì)860m3,框構(gòu)自重約2170t，經(jīng)過計(jì)算最大頂力為2602t；頂進(jìn)設(shè)備選用320t頂鎬（頂程36.88m）12臺（另備用3臺），配備頂柱500m。頂鐵采用鋼板和舊鋼軌焊接制成，按長度分50/100/200/400cm四種，每種規(guī)格按頂鎬數(shù)量配備。

4.2 箱體試頂

箱體試頂前需要檢查后背承載能力、框架與滑板分離是否順利，以及主體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度、防水層及防護(hù)層的制作，檢查頂進(jìn)設(shè)備及線路狀況，以及現(xiàn)場照明、液壓系統(tǒng)安裝及試驗(yàn)結(jié)果，檢查施工要點(diǎn)、應(yīng)急預(yù)案準(zhǔn)備情況等。

頂進(jìn)設(shè)備調(diào)試完畢后即可試頂，頂進(jìn)作業(yè)時(shí)人員分工要明確，油壓每升高一次要穩(wěn)定幾分鐘。當(dāng)油壓升高到5～10MPa時(shí)需停機(jī)觀察，如發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理；而后再開泵，千斤頂活塞伸出使頂鐵受力，待頂鐵頂緊后立即停機(jī)再次詳細(xì)檢查，若無異?？稍匍_泵，直至箱體啟動(dòng)。試頂完畢后及時(shí)檢查滑板是否脫離、后背有無裂紋、頂柱配備是否合理，如無異常情況方可正式頂進(jìn)施工。

4.3 路基開挖

鐵路路基開挖需要挖掘機(jī)與自卸汽車配合，挖土頂進(jìn)時(shí)應(yīng)遵守快挖、少挖、勤頂?shù)脑瓌t，機(jī)械挖土預(yù)留20cm由人工清底，確保不超挖和減少對地基的擾動(dòng)。挖土過程中如遇到孤石、混凝土等障礙物要清理徹底，清理后對地基進(jìn)行妥善處理，防止框架受力集中而發(fā)生開裂。

4.4 箱體頂進(jìn)

箱體頂進(jìn)要求在慢行條件下利用行車間隙進(jìn)行，挖土與頂進(jìn)作業(yè)循環(huán)進(jìn)行，每前進(jìn)一頂程即要切換油路，并將頂鎬活塞拉回原位，補(bǔ)放短頂鐵、更換長頂鐵，安放橫梁。在頂進(jìn)過程中，施工負(fù)責(zé)人要及時(shí)掌握頂進(jìn)設(shè)備油壓、頂柱和后背變化，根據(jù)箱體軸線和高程的觀測數(shù)據(jù)及時(shí)糾正箱體左右偏差及“抬頭、扎頭”的現(xiàn)象。

當(dāng)箱體頂進(jìn)至第一道架空縱梁后需將架空設(shè)備放在框架頂面，頂進(jìn)過程中逐步拆除影響頂進(jìn)的挖孔樁，同時(shí)增加臨時(shí)支點(diǎn)保證架空體系安全。在框架頂面支點(diǎn)上平鋪1000mm×40mm×30mm四氟板兩塊上下相對，用來傳遞工字鋼所承受的荷載，通過四氟板的滑動(dòng)配合箱體頂進(jìn)、直至箱體頂進(jìn)就位。每次破除挖孔樁之前，都要在箱體前端頂面與橫梁間搭設(shè)一處滾杠滑動(dòng)鋼支墩支點(diǎn)（支點(diǎn)位置與挖孔樁對應(yīng)，支點(diǎn)強(qiáng)度滿足替代挖孔樁），以確保行車安全。

4.5 恢復(fù)線路

箱體就位后采用級配碎石回填框架兩側(cè)路基、補(bǔ)充箱體頂面道碴，對框架橋進(jìn)行加固后即可拆除架空線路，同時(shí)按線路維護(hù)要求全面養(yǎng)護(hù)，盡快恢復(fù)既有線路、解除慢行。架空線路拆除先拆橫梁后拆縱梁，橫梁拆除按“隔六抽一法”循環(huán)進(jìn)行，從一端開始逐根進(jìn)行，每抽一根立即回填道碴，并搗固密實(shí)；縱梁拆除要利用封鎖點(diǎn)進(jìn)行，配備2臺50t吊車分片進(jìn)行拆除。

5.附屬工程

框架橋主體施工完成后，即可施工八字墻、沉降縫、泄水管、人行道等附屬工程。

6.結(jié)語

鐵路框架橋頂進(jìn)法施工工序多、工藝復(fù)雜、技術(shù)要求高，且受環(huán)境因素影響較大，通過對本工程施工方案、工藝流程的總結(jié)，對頂進(jìn)法施工重點(diǎn)、難點(diǎn)的分析和探討，為提高框架橋頂進(jìn)施工技術(shù)提供了參考。線路架空體系是工程進(jìn)度和質(zhì)量的安全保障，應(yīng)在實(shí)踐中引起高度重視。