既有線改造中關(guān)于橋涵頂進(jìn)角度控制的思考

馬志亮 趙 巖

(北京鐵路局北京工電大修段，北京 100071)

1 北京局現(xiàn)有提速路段概況

北京局地處華北地區(qū)，人口稠密，客貨運(yùn)輸繁忙。經(jīng)過第六次大面積提速調(diào)圖，我局已形成了以京廣線、京九線、京哈線、京滬線為主要干線的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過近幾年“高速、重載”的運(yùn)營(yíng)理念改革，局管內(nèi)一部分橋梁的剛度不足，撓度過大，其承載能力不足。部分線路需要改橋涵以滿足鐵路跨越式發(fā)展。故我段對(duì)橋涵頂進(jìn)結(jié)合實(shí)際工作中新工藝，新方法特別是斜交頂進(jìn)中方向的控制進(jìn)行了總結(jié)。

2 橋涵頂進(jìn)在既有線改造中的應(yīng)用

橋涵頂進(jìn)按結(jié)構(gòu)形式可分為框架橋頂進(jìn)和小型涵管頂進(jìn)兩大類?？蚣軜蛴址Q為框構(gòu)、剛構(gòu)、剛架橋、框架式立交橋、地道方涵橋等，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)使用要求的不同，一般采用單孔或多孔的形式。頂進(jìn)法施工可以減小對(duì)既有鐵路、公路等運(yùn)輸?shù)母蓴_，已成為穿越鐵路或公路時(shí)廣泛采用的施工方法。本文介紹穿越鐵路時(shí)的施工方法及角度的控制。采用此法施工，除滿足交通的需求外，還可以用于舊橋涵的改造。由于框架橋軸線與線路中心線交角不盡相同，分為正交或斜交兩種形式，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用正交的形式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，施工方法除一般頂入法外，在特殊條件下采用頂拉法、對(duì)頂法、中繼間頂入法等，有些工程甚至可以取消頂進(jìn)后背，節(jié)約了大量投資。為了減小框架橋底板與滑板及地基間的摩擦力，一些工程采用氣墊法頂進(jìn)工藝并獲得成功。該法是在框架橋的底板上預(yù)埋充氣管道，頂進(jìn)時(shí)充入壓縮空氣，使底板與滑板及地基之間形成氣墊，達(dá)到減小摩擦力的目的。本章只介紹采用一般頂入法進(jìn)行框架橋頂進(jìn)的施工方法。頂進(jìn)機(jī)具普遍采用有較長(zhǎng)頂程的雙作用千斤頂。使用千斤頂?shù)男吞?hào)和數(shù)量要根據(jù)設(shè)計(jì)頂力、頂進(jìn)方法、結(jié)構(gòu)尺寸、出土通道位置等情況綜合考慮。當(dāng)橋?qū)挾容^小而長(zhǎng)度很大時(shí)，應(yīng)選用大噸位的千斤頂，以滿足頂力的要求。

3 橋涵改造在朔黃鐵路中的應(yīng)用

3.1 工程概況

工程地理位置處于華北平原區(qū)，框構(gòu)穿越朔黃鐵路線，中心里程282K+642.44 m。朔黃鐵路為重載運(yùn)煤專線，行車密度大，線路標(biāo)準(zhǔn)高，對(duì)建筑物技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高。地基承載力在150 kPa～400 kPa之間?？驑?gòu)軸線與鐵路中心線夾角為61.2°，頂板厚度110 cm，底板厚度120 cm，邊墻厚度110 cm，中墻厚度100 cm，結(jié)構(gòu)凈高6.05 m，結(jié)構(gòu)總高8.35 m，結(jié)構(gòu)跨度36 m，框構(gòu)主體寬度41.08 m，框構(gòu)主體長(zhǎng)度22 m。

3.2 主要工作量

1)采用吊軌及縱橫工字鋼梁法加固線路，兩行共計(jì)150 m。2)框構(gòu)頂進(jìn)及頂進(jìn)過程中挖土及出土。3)框構(gòu)兩側(cè)、墻外側(cè)各15 m及框構(gòu)范圍內(nèi)既有鐵路增設(shè)護(hù)輪軌。4)護(hù)輪軌范圍內(nèi)軌枕更換為Ⅲ型橋枕。

3.3 主要施工方案

先加固線路，然后采用頂進(jìn)法施工。

線路加固方案:

線路采用3-5-3扣吊軌梁和Ⅰ45c工字鋼橫梁、Ⅰ40b工字鋼橫梁相結(jié)合的縱挑橫抬加固方法，具體加固方案如下:

1)加固范圍。

a.工字鋼橫梁加固寬度橋外側(cè)各按8 m計(jì)算，兩股線路共計(jì)加固150 m。b.扣軌長(zhǎng)度按橋外側(cè)15 m考慮，兩股線路共計(jì)加固150 m。c.縱梁采用雙縱梁方法，即采用兩道Ⅰ40b型工字鋼縱梁。橫梁按照1.06 m間隔設(shè)置。

2)線路加固方法。

a.方枕木、穿枕木;b.扣軌;c.橫穿工字鋼;d.上縱梁工字鋼;e.防橫移拆除線路加固、恢復(fù)線路。

4 頂進(jìn)過程中方向的控制

4.1 方向的控制

1)箱身在空頂階段容易發(fā)生方向偏差，可充分利用滑板上的導(dǎo)向鋼軌和方向支墩，通過箱體與導(dǎo)向鋼軌間的滾楔鐵板來調(diào)整方向。

2)適當(dāng)調(diào)整兩側(cè)頂力;開或關(guān)一側(cè)千斤頂?shù)墓┯烷y門，增加或減少千斤頂?shù)捻斄Α?/p>

3)輪流開動(dòng)兩邊高壓油泵來調(diào)整頂進(jìn)方向。

4)箱身入土后，應(yīng)注意挖土斷面必須正確，若發(fā)生偏差可在前端一側(cè)刃角超挖，另一側(cè)超挖或不挖，使少挖的一側(cè)產(chǎn)生側(cè)向的推力來達(dá)到糾偏的目的。

5)在箱體前端加橫向支撐來調(diào)整。支撐的一端支在箱體的邊墻上，另一端支在開挖面上，頂進(jìn)時(shí)迫使其向被頂一側(cè)調(diào)整。

6)后被頂鐵調(diào)整。在換頂鐵時(shí)，根據(jù)偏差的大小，將一側(cè)頂鐵楔緊，另一側(cè)留1 mm～3 mm的間隙，開泵后頂鐵楔緊一側(cè)先行受力頂進(jìn)，另一側(cè)相繼受力，以此來調(diào)整頂進(jìn)方向。

4.2 箱體“抬頭”的調(diào)整措施

1)箱體兩側(cè)挖土不夠?qū)捜菀自斐上潴w“抬頭”，故可在前刃角兩側(cè)適當(dāng)多挖。2)箱體“抬頭”量不大時(shí)，可把開挖面挖到與箱底面平，如“抬頭”量較大，則在底刃角前適當(dāng)超挖，同時(shí)使上刃角不吃土，在頂進(jìn)中逐步調(diào)整。

4.3 箱體“扎頭”的調(diào)整措施

1)在滑板前部1/3長(zhǎng)度預(yù)留一橫縫，當(dāng)箱體重心出滑板時(shí)，滑板開裂，前部下沉，可減少箱體“扎頭”量。

2)適當(dāng)增加抬頭力矩，即增加上刃角阻力，使上刃角多吃土，側(cè)刃角稍加吃土量，底刃角前不得超挖，強(qiáng)制頂進(jìn)，在頂力有較大富余時(shí)可采用全面強(qiáng)制頂進(jìn)，逐步頂進(jìn)調(diào)整。

3)吃土頂進(jìn)。挖土?xí)r，開挖面基底保持在箱體底面以上8 cm～10 cm，利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱底來糾正“扎頭”。

4)如基地土較松軟、承載力較低時(shí)，滑板前端設(shè)過渡段，還填砂卵石并夯實(shí)，以增加滑板前端土壤承載力，減少“扎頭”。

5)“扎頭”較嚴(yán)重時(shí)可在船頭坡下鋪墊混凝土預(yù)制塊抬坡強(qiáng)頂，或在底板前端現(xiàn)澆快硬鋼筋混凝土縱梁，縱梁高出箱底3 cm～5 cm，作為仰坡頂進(jìn)。

6)用增加箱身后端平衡重的辦法來改變箱身前端土壤的受力狀態(tài)，達(dá)到糾偏的目的。

5 頂進(jìn)過程中的測(cè)量監(jiān)控

為準(zhǔn)確掌握箱身頂進(jìn)的方向和高程，需在頂進(jìn)的后方設(shè)置觀測(cè)站，及時(shí)觀測(cè)，方法如下:

1)監(jiān)控框構(gòu)頂進(jìn)過程的觀測(cè)儀器應(yīng)設(shè)置在后背受力影響區(qū)以外，以免后背變形影響觀測(cè)儀器的穩(wěn)定和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，觀測(cè)站設(shè)經(jīng)緯儀一臺(tái)、水準(zhǔn)儀一臺(tái)，在框構(gòu)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置觀測(cè)標(biāo)尺。

2)在框構(gòu)頂進(jìn)過程中，工程技術(shù)人員要對(duì)框構(gòu)中線、高程、頂力體系及后背進(jìn)行不間斷的觀測(cè)，并進(jìn)行記錄、分析。發(fā)現(xiàn)框構(gòu)發(fā)生偏差時(shí)，應(yīng)立即分析發(fā)生的原因，及時(shí)通知頂進(jìn)負(fù)責(zé)人對(duì)頂力系統(tǒng)做出相應(yīng)調(diào)整，以確保頂進(jìn)施工安全。箱體每前進(jìn)一頂程，即應(yīng)對(duì)箱體的中線和高程進(jìn)行觀測(cè)，并做好記錄。

3)觀測(cè)過程中，要經(jīng)常對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)及觀測(cè)標(biāo)尺進(jìn)行檢查，如有變位及誤差要及時(shí)調(diào)整，以免影響觀測(cè)結(jié)果。

4)觀測(cè)頂鐵軸線方向的變形和橫向穩(wěn)定情況，觀測(cè)聯(lián)系橫梁著力點(diǎn)附近的變形，確保傳力結(jié)構(gòu)體系正常工作。

5)觀測(cè)后背變形和受力影響區(qū)內(nèi)土體的變化，防止頂力過大破壞后背。

6 結(jié)語

實(shí)踐證明，橋涵頂管對(duì)于既有線路改造是一種非常有效的辦法，并可減小對(duì)鐵路、公路的影響。而在斜交過程中，方向的控制是施工的難點(diǎn)及重點(diǎn)。通過對(duì)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，本文中所闡述的控制方法可有效解決橋涵頂進(jìn)過程中方向跑偏的問題。