淺談寧啟線K114+959.87增建（8+8）m立交橋頂進(jìn)施工

張磊

摘要：頂進(jìn)涵洞是在既有線鐵路施工中比較普遍的施工工藝，頂進(jìn)施工從基坑開挖、箱身預(yù)制、便梁架設(shè)、頂進(jìn)、箱身回填到線路恢復(fù)結(jié)束，需要注意的施工要點(diǎn)很多，筆者結(jié)合自身在本工程施工中的經(jīng)歷及心得，對頂進(jìn)涵洞做一簡單介紹，對以后同類施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：箱身預(yù)制 頂進(jìn) 挖孔樁

1 工程概況

橋上線路情況：既有寧啟線改建為寧啟上行線，新建寧啟下行線。新建線間距為9.8m，位于直線段，上行線縱坡為0‰，下行線為2‰。新建箱身：結(jié)構(gòu)凈寬8m，凈高5.6m，順道路方向全長25.8m，其中兩側(cè)各含3.0m長U槽，箱身兩端洞口頂面設(shè)電纜槽及板式欄桿。箱身之間10cm灌填M10水泥砂漿，上部深5cm填塞瀝青砂漿?？蚣茉O(shè)計(jì)最大基底應(yīng)力為78.7KPa，基礎(chǔ)位于②3粉質(zhì)粘土層上，σ。=150KPa，滿足設(shè)計(jì)要求。其中，寧啟線K114+

972.5處1-3m既有框架涵接長，為了滿足地方管線過鐵路需求，根據(jù)寧啟線鋪架線路的工期要求，目前該框架涵已經(jīng)采用架設(shè)24m便梁的施工方法，現(xiàn)澆接長施工完畢。增建立交橋采用頂進(jìn)施工，工作坑設(shè)置在線路北側(cè)，線路采用D24m便梁防護(hù)，由北向南依次頂進(jìn)就位，工作坑內(nèi)采用集水井降水。

2 施工工藝

2.1 工作坑開挖

工作坑采用機(jī)械分層開挖，預(yù)留10cm人工開挖，工作坑兩側(cè)澆筑C25混凝土排水溝和集水井抽水，保持工作坑干燥無水。

2.2 碎石墊層、制作滑板、后背梁、預(yù)制箱身

基坑開挖到位后，要按照施工圖紙的要求依次做好碎石墊層、滑板、后背梁，為箱身頂進(jìn)施工做好支撐?；逡凑帐┕ひ蟛捎肅25混凝土，內(nèi)置φ12鋼筋網(wǎng)片。在滑板下每隔3m設(shè)置一道防爬槽，滑板砼要求振搗密實(shí)，表面平整度在2米長度范圍內(nèi)凹凸差不超過3mm。施工時(shí)采用方格網(wǎng)控制高程法：用直徑16mm鋼筋頭埋入基坑內(nèi)，分成2×2m方格網(wǎng)，在灌筑砼時(shí)按點(diǎn)找平，以控制滑板面高程，待砼初凝后，再在其上涂刷石蠟機(jī)油潤滑層，要求表面光潔平滑，在潤滑層上及時(shí)沾鋪塑料薄膜，以防止框構(gòu)滑板與滑板粘連，減少啟動(dòng)阻力。

在工作基坑底板潤滑隔離層上預(yù)制鋼筋混凝土箱身。箱身預(yù)制的施工順序是：在工作坑滑板上安好箱身底板?！壴装邃摻睢嘀装寤炷痢B(yǎng)護(hù)→安內(nèi)模→綁扎側(cè)墻及頂板鋼筋→安外?！鷿仓?cè)墻及頂板混凝土→養(yǎng)護(hù)→拆?！飨渖肀Ｗo(hù)層及潤滑設(shè)施。

2.3 框架涵頂進(jìn)步驟

①在既有線下，采用擋碴木板、螺紋鋼防護(hù)既有線的方法依次施工1#、2#、3#、4#便梁支墩；②在既有1-3.0m涵洞上方及1#和2#支墩上架設(shè)D24m便梁，便梁架設(shè)完畢后，便梁下方擬頂進(jìn)的B框架位置進(jìn)行土方開挖，然后頂入B框架（圖1）。③B框架頂進(jìn)結(jié)束后，B框架兩側(cè)路基回填，移動(dòng)便梁，將便梁一端支在B框架上，一端支在3#、4#支墩上，在便梁支墩B框架處應(yīng)靠近邊墻位置架設(shè)，便梁架設(shè)完畢后，便梁下方擬頂進(jìn)的A框架位置進(jìn)行土方開挖并鑿除1#、2#支墩，然后頂入A框架（圖2）。④A框架頂進(jìn)結(jié)束后，A框架兩側(cè)路基回填并夯實(shí)，然后依照圖紙施工轉(zhuǎn)正塊混凝土，待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，線路回填道碴，搗固，拆除便梁，線路養(yǎng)護(hù)滿足要求后線路交驗(yàn)。

3 箱身頂進(jìn)

3.1 箱身頂進(jìn)前的準(zhǔn)備工作（頂進(jìn)施工工藝見下頁流程圖）

①頂力計(jì)算及油頂布置。根據(jù)本橋現(xiàn)場實(shí)際地形及施工條件，頂進(jìn)采用機(jī)械挖土，人工進(jìn)行配合。箱身最大頂力按下式估算，以合理配置油頂數(shù)量。

P=k[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

其中：P——最大頂力（kN）；N1——橋涵頂上荷載，取0；f1——橋涵頂面與頂上荷載的摩擦系數(shù)；N2——橋涵自重（kN）；f2——橋涵底板與基底土的摩擦系數(shù)，取1；E——橋涵兩側(cè)土壓力（KN）；f3——側(cè)面摩擦系數(shù)，取0（邊挖邊頂?shù)氖┕し椒?，不考慮側(cè)面摩擦力）；R——鋼刃角正面阻力，取0；K——系數(shù)，采取1.2。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙知，最重立交箱身自重11258kN（混凝土433m3），初步計(jì)算最大頂力11258×1.2=13510kN，安裝3200kN油頂8臺(tái)， 每臺(tái)油頂最大頂力13510÷8=1689kN，占油頂允許最大頂力的52.8%，未考慮液壓墊效果。預(yù)制箱身在液墊作用下的最小頂力為11258×0.4=4503.2kN。（圖3）

②頂進(jìn)前準(zhǔn)備及其他要求。a實(shí)施頂進(jìn)要對箱身進(jìn)行保護(hù)，箱身的兩側(cè)在施工過程中會(huì)與土進(jìn)行接觸，需要涂聚氨酯防水涂料兩層，以放箱身在施工中被腐蝕，影響施工進(jìn)度；對于箱身的頂部要做好做好TQF-1防水層及C40玻璃纖維混凝土保護(hù)層；對于箱身的前端除了拉桿螺栓外，整體要用水泥砂漿修補(bǔ)后方可使用。b檢查后背梁與箱身尾部之間的距離，檢查頂桿與箱尾后背是否垂直，要保證二者之間呈垂直狀態(tài)，檢查液墊管路是否順暢，若不順暢，則不能進(jìn)行施工。c檢查箱身砼強(qiáng)度是否合格，只有強(qiáng)度達(dá)到100%以后，才可以進(jìn)行試頂，試頂?shù)倪^程中要安排專人負(fù)責(zé)觀察后背的變化，一旦發(fā)現(xiàn)后背出現(xiàn)異常情況，需要立即停止試頂，及時(shí)加固處理。

3.2 線路加固，便梁架設(shè) 頂進(jìn)時(shí)線路采用D24便梁防護(hù)加固。詳見線路加固。

3.3 箱身頂進(jìn)施工方法及工藝

3.3.1 機(jī)具設(shè)備及安裝。①液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)由動(dòng)力機(jī)構(gòu)（高壓油泵）、操縱機(jī)構(gòu)（控制閥、調(diào)節(jié)閥電氣集中控制臺(tái)）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（千斤頂亦稱頂鎬）、輔助裝置（油箱油管、液壓元件、壓力表等）組成。②傳力設(shè)備。頂進(jìn)橋涵的傳力設(shè)備有：頂鐵、頂柱、分配橫梁和頂柱橫梁等。③設(shè)備安裝、調(diào)試和試頂。箱身的后背梁建成后，即可安裝頂進(jìn)設(shè)備。a安裝、調(diào)試：施工過程中需要事先準(zhǔn)備數(shù)量充足的千斤頂，在安裝好后需要對頂進(jìn)的箱身進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的方面包括檢查液壓元件是否可靠，千斤頂能否正常運(yùn)行，管路有否泄露等等，通過這一系列的調(diào)試檢查，使溢流閥的壓力保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并逐步加大油壓力來推動(dòng)箱身運(yùn)行，檢查后背的變化是否異常等。b試頂：試頂時(shí)要安排專門人員在各關(guān)鍵部位和節(jié)點(diǎn)觀察箱身的變化并做好記錄，試頂?shù)拈_始是以箱身運(yùn)動(dòng)為起始點(diǎn)，為了保證試頂工作的順利進(jìn)行，需要保證箱身中線、水平和縱向位移這幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)處于正常的位置，壓力表的數(shù)值保持在0.97左右，隨著所有千斤頂?shù)囊黄痦敵?，管道?nèi)的油壓在變化著，油壓升高5～10MPa時(shí)要隨時(shí)注意觀察，如果發(fā)現(xiàn)異常，要及時(shí)進(jìn)行處理。試頂結(jié)束后，要對所有的設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，如果發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備出現(xiàn)問題，要及時(shí)進(jìn)行維修，如果設(shè)備各部分良好，則可以進(jìn)行正式的頂進(jìn)作業(yè)。

3.3.2 頂進(jìn)施工。①組織檢查：頂進(jìn)作業(yè)開始前要做好現(xiàn)場設(shè)別的檢查工作，檢查的項(xiàng)目包括：頂進(jìn)線路上部是否進(jìn)行了加固，頂進(jìn)設(shè)備是否能正常運(yùn)行；現(xiàn)場照明設(shè)備是否放在準(zhǔn)確的位置且能夠正常使用；觀測記錄人員是否有相應(yīng)的操作資格；施工人員是否與鐵路運(yùn)行單位之間溝通良好，是否掌握了列車的運(yùn)行時(shí)間。②頂進(jìn)：頂進(jìn)的操作流程是：開動(dòng)高壓油泵，千斤頂在液壓力的作用下產(chǎn)生頂力，推動(dòng)箱身前進(jìn)。通常情況下，推動(dòng)的頂程一般為190～800mm，每次頂進(jìn)行程最大控制在500mm。箱身前進(jìn)后使千斤頂?shù)幕钊貜?fù)原位，在空擋處填放頂鐵，以待下次開鎬，如此循環(huán)往復(fù)，直至箱身就位。頂進(jìn)過程中應(yīng)注意下列事項(xiàng)：a箱身在頂進(jìn)的過程中為了保障施工進(jìn)度，加快挖土出土速度，最好實(shí)行三班倒的連續(xù)作業(yè)，施工人員休息機(jī)械不休息的原則，保持箱身不斷頂進(jìn)。b箱身操作人員在交班的時(shí)候要對箱身設(shè)備諸如千斤頂、油泵液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，確定設(shè)備保持良好的狀態(tài)才可以繼續(xù)進(jìn)行操作，對于檢查設(shè)備的情況要做好記錄，交接班好繼續(xù)操作要按照原來的箱身方向和高程狀況。c頂進(jìn)操作時(shí)注意施工安全，保障施工人員的人身安全，要做到頂柱和后背不準(zhǔn)站人，防止頂柱弓起崩出等突發(fā)狀況的發(fā)生，威脅施工人員的安全。d頂進(jìn)箱身的施工要注意把握好時(shí)間，要在列車運(yùn)行間隙時(shí)施工，禁止在列車通過線路時(shí)實(shí)施頂進(jìn)，保障列車的運(yùn)行安全。另外要在便梁支墩上設(shè)置觀測樁，注意測量D24便梁支墩的位移。e安排專業(yè)的線路工定期地對線路上部的施工便梁及線路情況進(jìn)行檢查，并將每次檢查的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的記錄，一旦發(fā)現(xiàn)因箱身頂進(jìn)而引發(fā)的線路橫向變形要及時(shí)上報(bào)有關(guān)部門，及時(shí)糾正，加強(qiáng)對線路的養(yǎng)護(hù)。

4 箱身兩側(cè)回填

箱身頂進(jìn)就位后，箱身兩側(cè)采用級(jí)配碎石回填，靠近基坑底部級(jí)配碎石采用小型打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)，靠近便梁底部小型打夯機(jī)無法使用，采用C15混凝土回填，以確?；靥钯|(zhì)量。

5 恢復(fù)線路

待箱身兩側(cè)回填結(jié)束，且便梁下方澆筑的C15混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，根據(jù)封鎖慢行計(jì)劃，并盡快拆除便梁，逐步恢復(fù)線路，具備恢復(fù)線路條件的第一天先從慢行45km/h恢復(fù)至60km/h，第二天從60km/h恢復(fù)至80km/h，第三天恢復(fù)常速。

6 結(jié)束語

頂進(jìn)施工看似簡單，實(shí)際上在施工中應(yīng)該重點(diǎn)檢查液壓系統(tǒng)、頂鐵安裝和后背變化，箱身每前進(jìn)一頂程應(yīng)觀測軸線和高程，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。同時(shí)要對既有線路及便梁勤觀測，保證不影響既有線路行車安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭偉，司軍平.下穿鐵路框構(gòu)橋頂進(jìn)工程中有關(guān)線路加固問題的探討[J].天津建設(shè)科技，2010（05）.

[2]王朵.在既有線下頂進(jìn)框架橋的線路加固施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2005（05）.

[3]李先強(qiáng)，張剛.鐵路頂進(jìn)立交橋施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J]. 當(dāng)代建設(shè)，2002（01）.

[4]崔樹國.大跨徑混凝土箱體頂進(jìn)工程施工實(shí)踐與研討[J].公路交通科技，2006（08）.

[5]潘曉.不限速線路加固在既有鐵路涵洞改建中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2000（Z1）.