框架橋頂進施工中“抬頭”和“扎頭”的分析與方向控制

常鵬

【摘要】目前在鐵路既有線改造施工中,大量平交道口及新增道路下穿鐵路道路改為立交框架橋,為減少施工對既有線行車及運輸?shù)挠绊?這些框架橋一般都采用頂進法施工。本文主要闡述了有關(guān)框架橋頂進施工中“抬頭”和“扎頭”的分析與方向控制。

【關(guān)鍵詞】框架橋頂進施工，抬頭，扎頭，分析，方向控制

中圖分類號：TQ639.2 文獻標識碼： A

一.前言

隨著城市不斷建設(shè)發(fā)展，很多新建公路要與鐵路形成立交，頂進框架橋作為其中一種現(xiàn)被廣泛采用，在此探討頂進框架橋施工工藝及在施工過程中注意事項。?頂進框構(gòu)施工的重點，是在穿越既有線時要確保鐵路的行車安全。針對框架橋頂進施工中“抬頭”和“扎頭”的分析與方向控制進行深入的研究和探討。

二.框架橋頂進施工工藝原理

頂進框架橋施工是在原有鐵路線的一側(cè)路基旁先開挖工作坑，在設(shè)計標高上澆筑砼滑板，修筑頂進后背，如地下水位較高還需進行降水和防排水處理；之后在滑板上現(xiàn)澆鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)；同時對原有鐵路進行加固（既有線采用挖孔樁作支墩，施工便梁和工字鋼扣、吊軌加固線路）；根據(jù)滑板的摩阻力、周圍土的摩阻力及刃角切土?xí)r的阻力（取決于框架自重、板頂荷重、箱身兩側(cè)土壓力等）計算頂力，選擇液壓式千斤頂（一般每臺頂力為2000～3000KN，頂程1～２m）數(shù)臺；安裝頂進設(shè)備并調(diào)試好，當(dāng)前方挖土完成一個頂進行程后，即可開始頂進?？蚣芡七M一個頂程后，便可從框架中取土，挖運土達到又一個頂程距離后，再次進行頂進。如此挖土—頂進—挖土，循環(huán)往復(fù)進行，直到整個框架全部頂進就位。

三.框架橋頂進施工中“抬頭”和“扎頭”的分析與方向控制

頂進框構(gòu)橋施工中，由于列車通過時的振動、不同季節(jié)地下水位的變化、頂進出土不當(dāng)?shù)?，都可能?dǎo)致土體失穩(wěn)，導(dǎo)致箱體移位，發(fā)生中心偏移、水平偏移（抬頭、扎頭）等情況。應(yīng)及時采取糾偏措施，確保頂進質(zhì)量。?要防止施工過程中頂偏、扎頭和抬頭，這些是頂進法施工中較易出現(xiàn)的現(xiàn)象。造成頂偏的主要因素有各千斤頂?shù)捻斄晚敵滩痪?，后背墻的剛度不夠，兩?cè)土體的土質(zhì)不均等；造成扎頭的主要因素是當(dāng)頂進框架前端頂出底板1/3長度后，由于前端土體潮濕偏軟，則易出現(xiàn)扎頭；造成抬頭的主要因素是頂進的框架前端上翹過高，頂出底板長度后仍然不能通過壓實前端土體來滿足設(shè)計要求。

1.糾正偏差的措施

立即采取糾正措施，要依照“隨偏隨糾，在頂進過程中糾偏，一次糾偏量不能過大”的原則進行糾偏?？驑?gòu)頂進過程中發(fā)現(xiàn)方向偏移時，前端左右兩側(cè)刃腳前，可在一側(cè)超挖。另一側(cè)少挖土或不挖土來調(diào)整方向。如箱身前端向右偏，既在左側(cè)刃腳前超挖20-50cm，右側(cè)保持刃腳吃土20cm，用頂進中的兩側(cè)刃腳阻力增減差別而達到糾偏的目的。

(1)方向調(diào)整:框架在滑板上頂進，靠方向墩控制其方向，進人路基后用減頂力和用兩側(cè)挖土來調(diào)整，也可在框架前端加橫向支撐調(diào)整。具體做法是:框架向北側(cè)偏斜，則加大北側(cè)頂力，減少南側(cè)壓力;或開北側(cè)千斤頂，停南側(cè)千斤頂;或在挖土?xí)r，把北側(cè)開挖線控到邊墻以外，南側(cè)控到邊墻內(nèi)。形成一側(cè)空載，一側(cè)“吃土”頂進，傾斜即可逐步糾正?？蚣芮岸思訖M向支撐調(diào)整，如框架向北側(cè)傾斜，在南側(cè)邊墻與開挖面間加以支頂，頂進時迫使其向被頂一側(cè)調(diào)整。

(2)標高調(diào)整:框架抬頭時，如抬頭量不大，挖土挖到與框架底平齊則可逐步糾正。如抬頭量較大則進行超挖，框架慢慢下落，如因挖土不夠?qū)?，吃土量過大而抬高框架時，可在兩側(cè)適當(dāng)超挖?？蚣茉^時，可適量欠挖，如因土質(zhì)松軟造成扎頭現(xiàn)象時，可在底板前換鋪片石或加碎石，邊鋪邊頂進，必要時亦可打樁或灌注速凝混凝土，以增加底板前端土壤承載力，減少“扎頭”?！霸^”嚴重時，可在船頭坡下鋪墊混凝土預(yù)制板抬坡強頂，或?qū)⒌鼗?0-30cm，回填碎石并鋪砂取平，在砂面上鋪墊混凝土預(yù)制板，板面高出箱底3-5cm，作為仰坡頂進。

(3)在頂進過程中，箱體前方開挖路基應(yīng)控制在lm以內(nèi)，且每頂一稿進行一次標高和方向的測量。

(4)為了減少箱體頂進過程中對地基土層的干擾，應(yīng)對地基進行換填處理，如夯填0.2-0.5m的砂加碎石或0.2m左右的速凝混凝土。

(5)在地基承載力較低地段進行施工時，禁止超挖。

(6)切實做好降水，以減少地基土的含水量。

(7)在線路兩側(cè)地基承載力差別較大時，應(yīng)自地基承載力較大的一側(cè)進行頂進。

(8)在土質(zhì)較差地段進行施工時，可在箱體前端設(shè)置鋼刃腳，以防止路基土方滑塌，而使箱體出現(xiàn)抬、扎頭現(xiàn)象。

2.框構(gòu)頂進過程中發(fā)現(xiàn)“抬頭”時的糾偏措施

檢查底刃腳安裝是否向上翹起過大，側(cè)刃腳是否向里翹起過大，可以適當(dāng)調(diào)整刃腳的角度，來糾正箱身“抬頭”現(xiàn)象；側(cè)挖土不夠?qū)?，也易造成箱身“抬頭”，故可在兩側(cè)適當(dāng)多挖；箱身“抬頭”量不大，可把開挖面挖到與箱底面平。如“抬頭”量較大，則在底刃腳前超挖20-30cm，寬度與箱身相同，同時使上刃腳不吃土，在頂進中逐步調(diào)整，在未達到設(shè)計高程時，酌情停止超挖以免又造成箱身“扎頭”。

在頂進施工時，間斷地在基底回填碎石、片石或混凝土;

糾正方法：左右偏差，可用增減一側(cè)頂力或用挖土量來調(diào)整；高程有偏差時，在底板前方超挖可糾正箱體上仰“抬頭”現(xiàn)象，通過“船頭坡”可防止下傾“扎頭”現(xiàn)象。當(dāng)遇到場地土質(zhì)松軟，有可能導(dǎo)致箱體“扎頭”時，可在底板前采取換填、澆筑砼等方法。

3. 框構(gòu)頂進過程中發(fā)現(xiàn)“扎頭”時的糾偏措施

（1）頂進施工中,框架橋如發(fā)生扎頭現(xiàn)象一般可以通過采用增大吃土量、改善土質(zhì)(換填碎石)、往框架底塞廢棄混凝土枕(混凝土枕底面朝上,塞入涵內(nèi)側(cè)1m并有一定坡度)等方法將其調(diào)整到正常狀態(tài)。

(2)預(yù)制滑板時，有計劃地作成反坡，經(jīng)驗坡度為5%。

滑板是用作預(yù)制箱體的底板，同時在箱體結(jié)構(gòu)頂進時起導(dǎo)向和支撐作用。也是安放頂進設(shè)備的場地，要求有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性?；宀捎肅20鋼筋砼，滑板平整度要求在2米范圍內(nèi)凹凸差不超過5mm?；搴?0cm，板底設(shè)地錨梁，兩側(cè)設(shè)C20鋼筋砼導(dǎo)向支墩。為防止框架在頂進中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，除頂進前端滑板底設(shè)有船頭坡外，滑板也在頂進方向做成千分之五的斜坡。為防止頂進過程中滑板隨橋體錯動，在滑板尾端將滑板和后背鋼筋砼分配梁澆筑在一起。

(3)在箱體底板前端設(shè)船頭坡，船頭坡長lm，高0.02m左右;

船頭坡。為了防止扎頭，我們一般要在箱底前端作2%的船頭坡，以便頂進時將高出箱底的土壤壓入箱底，增強其承載能力。船頭坡的制作方法：用黃土坯制成船頭坡形，鋪上油氈，灌注混凝土后即成。?（4）可以通過打混凝土帶來調(diào)整。如發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象時框架橋體離到位還有一段距離,施工中可以采用打混凝土薄帶來逐漸調(diào)整;如距離很短時可采用打混凝土通帶方法來調(diào)節(jié)。混凝土薄帶,一般為3×2m、厚度在50cm左右的混凝土帶。一般分別設(shè)置在框架橋頭兩邊,中間用碎石換填。在混凝土薄帶中一般設(shè)置兩根短軌(長度深入框架橋內(nèi)50cm,軌底朝上)來減小混凝土帶與涵底的摩擦,防止頂進中混凝土帶跟隨(轉(zhuǎn)上頁)(接下頁)框架橋一起向前移動。根據(jù)情況可以在混凝土帶中增加錨固墩來加強帶與土的結(jié)合。頂進過程中發(fā)現(xiàn)土質(zhì)有變化,混凝土帶的厚度和大小可以做調(diào)整。

混凝土通帶,適用于要求在較短時間內(nèi)將框架橋體姿態(tài)調(diào)整的情況?；炷镣◣б话銥殚L度與涵跨度相當(dāng)、寬度在2～3米、深度在2米以上的混凝土構(gòu)造物。為了加強其整體性一般配設(shè)鋼筋?；炷翈б话阍O(shè)計成反楔型,防止在頂進中隨框架一起移動?；炷镣◣Э稍诙虝r間內(nèi)將框架橋體調(diào)整到要求,并在以后頂進中提供一個支點。

（5）當(dāng)在軟弱地基中頂進時,在根據(jù)設(shè)計要求改良地質(zhì)框架橋體到位后尚不能滿足使用要求時,在最后幾頂(2米左右)可以先用千斤頂將框架橋體頂起,而后用木枕支撐框架橋,再往框架橋體與木枕架之間安置鐵板,再繼續(xù)頂進。其具體方法如下:首先在涵尾、在邊墻及中心分別挖三個基坑。分別澆筑鋼筋混凝土,將兩個千斤頂安置在邊墻下方,并在基坑周圍擺放支撐用的木枕和鐵板。當(dāng)千斤頂向上頂時,要隨時注意框架橋的變化。施工中要多頂高一點預(yù)留一定的沉降值。

四.結(jié)束語

總之，做好框架橋頂進施工中“抬頭”和“扎頭”的分析與方向控制的工作，加強現(xiàn)場管理和過程控制，才能最大限度為我國道路事業(yè)做出最大的貢獻。

參考文獻：

[1]鄭修杰.頂進技術(shù)在鐵路框架橋施工中的應(yīng)用[J]. 鐵道建筑技術(shù). 2000(04)

[2]段春凱.運營鐵路框架橋施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國高新技術(shù)企業(yè). 2008(08)

[3]丁淮生.軟土地基橋涵頂進施工的反思[J]. 鐵道標準設(shè)計，2000年1月第20卷第1期

[4]徐傳銀.軟土地基橋涵頂進質(zhì)量與探討[J].鐵道建設(shè)，2007年第3期

[5]郝衛(wèi)華. 軟土地基頂進中橋涵扎頭的處理方案[J].科學(xué)之友，2010年12期