在軟土地基城區(qū)超長(zhǎng)距離框架橋頂進(jìn)技術(shù)

摘要：文章結(jié)合天津市塘沽區(qū)中心北路下穿編組站11.5——11.5雙孔框構(gòu)橋工程實(shí)例，針對(duì)以上施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)提出了解決方法,為以后同類工程施工提供了切實(shí)可行的參考方案。

關(guān)鍵詞：框構(gòu)橋；軟土地基加固；中繼間

中圖分類號(hào)：U416文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-1145（2009）11-0152-02

一、前言

隨著沿海城市市政建設(shè)規(guī)模不斷加大，市政道路需要穿越鐵路既有線的情況越來越多，需要下穿的超長(zhǎng)距離框構(gòu)橋也越來越多，并且施工中框構(gòu)箱體預(yù)制場(chǎng)地狹小、地下水位高、地基承載力低、穿越股道多、頂程超長(zhǎng)、對(duì)列車運(yùn)營(yíng)干擾大、中繼間法頂進(jìn)質(zhì)量要求高。本文結(jié)合天津市塘沽區(qū)中心北路下穿編組站11.5——11.5雙孔框構(gòu)橋工程的施工，進(jìn)行了該項(xiàng)技術(shù)的理論研究和施工探討。該橋中心里程為津山線K180+034，編組場(chǎng)現(xiàn)有17股線，框構(gòu)橋分三節(jié)中繼間法頂進(jìn)，頂程長(zhǎng)度為108m?？驑?gòu)橋位于線路北側(cè)，結(jié)構(gòu)高度6.7m，橋體中線與鐵路90°正交，基坑三面緊鄰居民樓，最小距離為7.68m。

二、軟基地基加固技術(shù)

本工程位于塘沽區(qū)，地貌單元屬于退海平原區(qū)，地下水位相對(duì)標(biāo)高-1.05m，框構(gòu)橋底板在飽和粘土層上。

結(jié)合列車運(yùn)營(yíng)情況及實(shí)際地勢(shì)狀況綜合考慮，針對(duì)塘沽中心北路框構(gòu)橋工程穿越編組場(chǎng)，采取水平、斜孔和垂直注漿相結(jié)合的方法，北側(cè)線路受運(yùn)輸條件限制（操3線，京山Ⅰ線，京山Ⅱ線、操4線）采用水平與斜孔（輻射孔）注漿加固，南側(cè)線路具備分布封鎖施工條件（操5線至操18線采用線上垂直孔注漿法）。本次注漿范圍：注漿南北總長(zhǎng)度95m，寬度為箱體及箱體兩側(cè)各8米（東西約41.4m），深度為軌面下-3.5～-13米（底板以下5米）。

（一）注漿時(shí)間的控制

分為注漿過程時(shí)間和注漿完成后應(yīng)力發(fā)散時(shí)間兩方面的控制。注漿過程的時(shí)間控制根據(jù)注漿量、注漿壓力及注漿現(xiàn)場(chǎng)是否冒漿等因素在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)分析、調(diào)整漿液放散時(shí)間。注漿完成后應(yīng)力發(fā)散的時(shí)間控制做到在注漿完成后不要立即拔出注漿管，待應(yīng)力放散后拔出注漿管，一般1小時(shí)為宜。注漿提管后立即使用毛巾或棉布作為圓木封堵頭對(duì)注漿孔進(jìn)行全部封堵，不留死角，封堵率達(dá)到100%，保持鐵路道床清潔。

（二）材料要求

采用po32.5普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)要求滿足：28d抗壓強(qiáng)度≥32.5 MP，若采用超細(xì)硅酸鹽水泥，可以進(jìn)一步提高滲透率。

（三）施工要求

水泥漿液水灰比為1：1～1.1：1。水玻璃摻量為水泥用量的5%（重量比）。在注漿現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先對(duì)注漿試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告對(duì)水泥漿配比及水玻璃的摻入量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以確保注漿效果。

在進(jìn)行注漿施工時(shí)，做好對(duì)線路隆起的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)做好維修養(yǎng)護(hù)，保證鐵路運(yùn)營(yíng)的安全。

三、降水井施工技術(shù)

由于本工程地下水豐富，需要進(jìn)行降水施工。降水井施工在進(jìn)行注漿加固完成后進(jìn)行施工，降水井Φ500mm深15m,每股道4口降水井。在降水井施工完畢后，進(jìn)行降水施工，期間保持24小時(shí)連續(xù)降水，并設(shè)置觀測(cè)井觀測(cè)水位變化。當(dāng)降水達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可暫停降水，根據(jù)水位變化隨時(shí)調(diào)整降水作業(yè)并全過程監(jiān)測(cè)鐵路路基沉降量，及時(shí)采取相應(yīng)措施。

四、頂進(jìn)施工技術(shù)

（一）頂力計(jì)算

所需的頂力必須克服橋身重力產(chǎn)生于滑板上的摩阻力、周圍土的摩阻力及前刃角切土?xí)r的阻力。頂力可按下式進(jìn)行計(jì)算：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2 +2Ef3+RA]

P——設(shè)計(jì)最大頂力（kN）；

N1——框構(gòu)頂面上的荷載（包括動(dòng)載、線路和加固材料重）；

f1——框構(gòu)頂面與其上面荷載的摩擦系數(shù)；

N2——橋梁重力；

f2——框構(gòu)底面與基底土的摩擦系數(shù)，一般采用0.7～0.8

E——橋梁兩側(cè)土壓；

f3——側(cè)面摩擦系數(shù)，亦可采用 0.7～0.8；

R——鋼刃角正面單位阻力，砂黏土一般取500～550kPa：

A——鋼刃角正面的面積（m2）；

K——系數(shù)，一般取 1.2。

根據(jù)上式得出頂力為3000噸。

（二）中繼間頂進(jìn)流程

由于受居民樓限制，場(chǎng)地狹窄，三節(jié)箱體采用橫向布置，故該框構(gòu)橋頂進(jìn)采用平移法及中繼間法施工，即在第一節(jié)吃土頂入就位線后，將第二節(jié)橫移就位，安裝第一個(gè)中繼間。待第二節(jié)也頂入就位線后再橫移第三節(jié)，安裝第二個(gè)中繼間，再繼續(xù)頂進(jìn)，直至全部就位。

中繼間就是安裝在每?jī)晒?jié)框構(gòu)橋之間的頂進(jìn)設(shè)備及配套設(shè)施。就該橋而言，其作用是把需一次頂進(jìn)的橋體分成三節(jié)，也就是三個(gè)頂進(jìn)區(qū)間。在頂進(jìn)過程中，先由一二節(jié)間中繼間先頂進(jìn)500mm后，其次二節(jié)與三節(jié)間中繼間頂進(jìn)500mm后,最后第三節(jié)頂進(jìn)500mm。這樣不斷地推進(jìn)三節(jié)箱體，如果后節(jié)沒有頂進(jìn)條件，在保證不頂出鋼護(hù)套的前提下前節(jié)可以再頂200mm以縮短頂進(jìn)時(shí)間。當(dāng)?shù)谝还?jié)橋體就位后，拆除第一個(gè)中繼間，安放止水帶，推進(jìn)第二節(jié)至合攏。同樣，拆除第二個(gè)中繼間，并推進(jìn)第三節(jié)至合攏。從而，三節(jié)橋體陸續(xù)頂進(jìn)就位。

（三）頂進(jìn)出土

為了防止路基塌方和扎頭，采用船頭坡吃土頂進(jìn)。采用人工開挖和機(jī)械開挖相結(jié)合，開挖面的坡度一般為1:1~1:1.5，坡面要平順，開挖工作要在行車間隙內(nèi)進(jìn)行，快速出土。

挖運(yùn)土方與頂進(jìn)循環(huán)交替進(jìn)行，每頂進(jìn)一頂程立即將千斤頂復(fù)原，補(bǔ)放小頂鐵。每次頂進(jìn)的頂程為0.5m；對(duì)于中繼間法頂進(jìn)施工來說，此點(diǎn)尤為重要，因?yàn)檫@樣剪力力臂可以縮短，使搭板能發(fā)揮較大的抗剪能力，有效地防止箱體錯(cuò)臺(tái)。

（四）高程和中線的測(cè)量觀測(cè)

在每節(jié)箱體箱頂?shù)?個(gè)角設(shè)置水準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn),在框構(gòu)頂板的前后端中心線上設(shè)置中線觀測(cè)點(diǎn)。頂進(jìn)時(shí)技術(shù)人員24 h值班,對(duì)頂進(jìn)過程中橋體的高程和中線進(jìn)行全過程監(jiān)測(cè)，每頂進(jìn)一鎬要對(duì)每節(jié)高程和中線監(jiān)測(cè)一次。若發(fā)現(xiàn)偏差趨勢(shì)及時(shí)糾偏。

（五）頂進(jìn)方向控制技術(shù)

1．從啟動(dòng)頂進(jìn)到箱橋入土前的空頂階段，主要利用導(dǎo)向軌（放置在導(dǎo)向墩和箱橋間的鋼軌）控制方向，導(dǎo)向軌間距4米一處。箱體入土以前中線前后必須準(zhǔn)確。

2.箱體入土后，方向控制利用左右不均勻開鎬，通過調(diào)整左右開鎬數(shù)量和刃角不對(duì)稱吃土或者調(diào)整頂鎬位置，形成力矩辦法來加以控制。

3．當(dāng)單靠調(diào)整千斤頂頂力效果不明顯時(shí)，可以使兩刃角左右不對(duì)稱吃土，即當(dāng)框構(gòu)橋左偏時(shí)，左側(cè)少吃土，右側(cè)多吃土，使左側(cè)頂進(jìn)速度快于右側(cè)；當(dāng)框構(gòu)橋體右偏時(shí)，右側(cè)少吃土，左側(cè)多吃土，使右側(cè)頂進(jìn)速度快于左側(cè)，從而控制頂進(jìn)方向。

（六）水平控制技術(shù)

框構(gòu)橋體扎頭是框構(gòu)橋頂進(jìn)過程中，常見而又不易處理的難題。它直接影響工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。箱體如在土質(zhì)較為松軟的地基頂進(jìn)時(shí)，當(dāng)箱體前端出滑板1/3后，由于箱體自重，造成滑板前端的土壤壓縮，而此時(shí)箱體端部往往進(jìn)入線路，由于活載作用，使滑板前端部下沉出現(xiàn)裂紋，箱體開始扎頭。在箱體重心移出工作坑滑板后，扎頭更為顯著。而當(dāng)箱體繼續(xù)前進(jìn)，尾部脫離滑板后，往往滑板斷裂，尾部下沉。為防止箱體扎頭采取如下幾點(diǎn)措施：

1．在滑板施工時(shí)，滑板頂面預(yù)留1‰的仰坡，以升制降。

2．預(yù)制箱體時(shí)滑板抬高3cm作為預(yù)留高度，并在底板前端設(shè)置長(zhǎng)度為1.5米10%船頭坡，擠壓土體產(chǎn)生一個(gè)向上作用力。

3．箱體刃腳一經(jīng)入土，組織加快出土速度，實(shí)行三班倒連續(xù)作業(yè)，保持箱體頂進(jìn)作業(yè)不間斷。

4．頂進(jìn)開挖底面預(yù)留10 cm厚的土層，即比箱體外輪廓小10 cm，如土質(zhì)松軟，開挖底面則適當(dāng)提高。

5．鑿除前方圍護(hù)鉆孔樁，鑿除后的頂面按設(shè)計(jì)標(biāo)高找平以代替滑板，這樣可以延長(zhǎng)箱體入土?xí)r間，待重心進(jìn)入路基土方時(shí)，已有一半的箱體已按設(shè)計(jì)坡度頂進(jìn)到位。對(duì)后半截的下沉量起了緩和作用。

6．在頂進(jìn)過程中若發(fā)現(xiàn)已進(jìn)入線路的箱體成扎頭趨勢(shì)，將在頂進(jìn)箱體前挖一道寬1m、深1m的渠，填夯石渣與石灰石的拌合物，提高地基承載力，緩解扎頭的趨勢(shì)。

（七）箱體中繼間處防水

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況和不穩(wěn)定動(dòng)荷載條件，采用了柔性防水技術(shù)，即在接縫處通長(zhǎng)灌入氰凝膨脹劑，并埋入遇水膨脹膠棒，上部用油麻、防水油膏進(jìn)行封堵。此橋已經(jīng)過兩個(gè)雨季，未發(fā)生滲漏跑水現(xiàn)象，在塘沽區(qū)現(xiàn)有地道橋中是最成功的一例。

五、結(jié)論

本工程是軟土地基框構(gòu)橋頂進(jìn)的代表工程，是目前國內(nèi)穿越股道數(shù)最多的頂進(jìn)框構(gòu)橋，從框構(gòu)平移、中繼間連續(xù)頂進(jìn)就位只用了36天，施工中合理優(yōu)化的各項(xiàng)施工方案，解決了在沿海中心城區(qū)、軟土地基頂進(jìn)施工中，居民樓的安全和框構(gòu)箱體扎頭及中繼間錯(cuò)臺(tái)、防水等難題，保證了鐵路行車安全，框構(gòu)橋就位后水平偏差：-17cm，左右偏差：偏西2.9cm，小于設(shè)計(jì)和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)值。

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作者簡(jiǎn)介：宋文澤（1970- ），男，河北武強(qiáng)人，中鐵六局集團(tuán)天津鐵路建設(shè)有限公司工程師，研究方向：軟土地基超長(zhǎng)距離框架橋頂進(jìn)施工。