淺談下穿既有線橋涵頂進(jìn)

孫小斌

摘 要：下穿既有鐵路橋涵施工時(shí)，為減少對既有鐵路運(yùn)營的影響，一般均采用預(yù)制頂進(jìn)法。橋涵頂進(jìn)施工時(shí)，因?yàn)槿藶椤⒓夹g(shù)、地質(zhì)條件等因素，橋涵頂進(jìn)過程中會出現(xiàn)栽頭、抬頭、偏移、路基塌方等質(zhì)量通病，文章以唐山客車線2-12m框構(gòu)頂進(jìn)施工為例，總結(jié)橋涵頂進(jìn)過程中對栽頭、抬頭、偏移、路基塌方等質(zhì)量通病的預(yù)防及處理辦法。

關(guān)鍵詞：橋涵；既有線；頂進(jìn)；偏移；栽頭；中繼間

1 工程概況

本橋孔徑2-12m，邊墻厚度0.90m，中墻厚0.80m，結(jié)構(gòu)總寬26.60米；凈空高度6.7m，頂板厚度0.9m，底板厚度1.0m，結(jié)構(gòu)總高度8.6m，橋長59米。采用中繼間法頂進(jìn)，橋體縱向分2節(jié)預(yù)制，前段長度30.8m，頂程70m，后段長度28.2m，頂程72m。

橋涵下穿京哈鐵路上行、下行、機(jī)車出庫線、入庫線、豐南聯(lián)絡(luò)線5條既有鐵路。設(shè)計(jì)工作坑設(shè)于鐵路南側(cè)。

本橋采用縱橫抬梁法對既有豐唐線、機(jī)務(wù)行走雙線、京哈鐵路雙線加固后逐節(jié)拆除舊涵頂進(jìn)新橋。

2 箱體頂進(jìn)前準(zhǔn)備

影響頂進(jìn)的地下、地上管線全部明出或進(jìn)行有效保護(hù)及防護(hù)，需改移的必須改移完成；鐵路防護(hù)樁、支撐樁、抗移樁全部施工完成；同時(shí)對框構(gòu)主體和防水保護(hù)層抗壓試件試驗(yàn)達(dá)到100%，箱體防水施工完成；線路加固完成；達(dá)到以上條件后，報(bào)監(jiān)理工程師和鐵路相關(guān)部門審批合格后方可施工。

3 頂力計(jì)算

最大頂力計(jì)算公式為P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中：P-最大頂力（KN）；K-系數(shù)，一般取1.2；N1-橋涵頂部荷載；f1-橋面頂部的摩擦系數(shù)，采用小滑車，取0.15；N2-橋涵箱身自重；f2-箱身底板與基底土的摩擦系數(shù)，取0.75；f3-側(cè)面磨阻系數(shù)，取0.7；E-箱體兩側(cè)土壓力（KN）；R-橋體正面阻力550Kpa；A-橋體正面阻力部分面積。

根據(jù)公式，計(jì)算出前后節(jié)所需的最大頂力，并與設(shè)計(jì)給的頂力比較，差別不大的情況下取大值。

前節(jié)最大頂力取7470t，后節(jié)最大頂力為6690t。

4 頂鎬布置

頂鎬按照70%有效頂力計(jì)算，并保證不小于1.2倍的頂力系數(shù)，頂鎬數(shù)取雙數(shù)，便于布置且能保證頂進(jìn)過程中，橋涵受力均勻。后背頂鎬布置為500T頂鎬24臺，中繼間頂鎬26臺。油泵根據(jù)頂鎬數(shù)進(jìn)行搭配。

5 頂進(jìn)及挖土作業(yè)

箱體預(yù)制完成后，縱向頂進(jìn)后段至前后兩段側(cè)墻相接，利用鉚錐校正前后兩節(jié)箱體，使得兩節(jié)箱體立墻密貼。

挖土、出土、前節(jié)頂進(jìn)、后節(jié)頂進(jìn)，如此循環(huán)往復(fù)，直至就位。

頂進(jìn)挖土施工，每次開挖為不超過1.5m，隨挖隨頂，頂進(jìn)時(shí)利用列車運(yùn)行間隙進(jìn)行，列車通過時(shí)嚴(yán)禁頂進(jìn)，頂進(jìn)的頂力不能過大，一般為橋體自重0.8～1.4倍，專人對滑板、后背框架和設(shè)備進(jìn)行檢查。線上設(shè)專人與線路加固負(fù)責(zé)人共同確定是否可以頂進(jìn)，得到肯定后且確認(rèn)無列車通過時(shí)，利用對講機(jī)通知孔內(nèi)負(fù)責(zé)人開始頂進(jìn)。

土方開挖嚴(yán)禁超挖，以免造成“扎頭”現(xiàn)象，根據(jù)土質(zhì)情況確定刃角吃土量，挖土與測量工作密切配合。

頂進(jìn)施工中嚴(yán)格做到四不挖土：一是過車時(shí)不挖土；二是交接班時(shí)不挖土；三是機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時(shí)不挖土；四是較長時(shí)間不頂進(jìn)作業(yè)時(shí)不挖土。

6 方向控制措施

從啟動頂進(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)向墩和箱橋之間的鋼軌）限制方向，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)量和側(cè)刃角不對稱吃土的辦法來加以控制，忽略底板前端土壓力不計(jì)，隨著箱體入土深度增加，側(cè)墻靜止土壓力逐漸增大，由此產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力矩增大。這樣通過控制開鎬數(shù)量，形成力矩，來加以平衡，當(dāng)單靠調(diào)整頂鎬頂力效果不明顯時(shí)，可以使兩刃角左右不對稱吃土，即當(dāng)框構(gòu)橋體左偏時(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。

7 水平控制措施

7.1 扎頭

在全段段底板前端1m設(shè)置船頭坡，頂進(jìn)時(shí)船頭坡擠壓土體產(chǎn)生一個(gè)向上作用力。箱體出現(xiàn)扎頭趨勢時(shí)，頂進(jìn)時(shí)讓底板前端、側(cè)刃角上部或全部吃土，使土阻力作用點(diǎn)上移，加大頂力，產(chǎn)生一個(gè)抬頭力矩。

7.2 抬頭

當(dāng)箱體出現(xiàn)抬頭趨勢時(shí)，可通過減小側(cè)刃角及底板吃土量和箱體前端增加配重等措施來制止箱體抬頭。

8 頂進(jìn)測量控制

箱體頂板上設(shè)觀測標(biāo)志，在鐵路西側(cè)箱體中8線上搭設(shè)測量平臺，將全站儀置于中線上，對準(zhǔn)方向，利用橫向測尺和垂球直接觀測方向偏移，水平偏差水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，每次頂進(jìn)都進(jìn)行中線和高程測量（中線隨頂隨測，高程每頂一鎬一測），將測量結(jié)果及時(shí)通知頂進(jìn)施工負(fù)責(zé)人，以便及時(shí)調(diào)整，從而控制橋體頂進(jìn)的水平、方向。

9 結(jié)束語

橋涵頂進(jìn)中偏移、栽頭、抬頭等為質(zhì)量通病，特別是中繼間頂進(jìn)，更加不好控制頂進(jìn)效果。本橋在頂進(jìn)過程中采用不平衡頂力、橋涵前段船頭坡底埋設(shè)混凝土枕木等方法調(diào)節(jié)偏頭、栽頭。針對橋涵栽頭，船頭坡底埋設(shè)混凝土枕木只能達(dá)到控制栽頭發(fā)展，而無法糾正，在前段澆筑混凝土導(dǎo)梁為最好的處理方式，其局限性為時(shí)間較長，影響施工進(jìn)度。針對中繼間頂進(jìn)施工時(shí)，作者提出以下建議：（1）盡量不要用中繼間頂進(jìn)法，考慮加大后背反力，一次同時(shí)頂進(jìn)；（2）中繼間頂進(jìn)時(shí)，后節(jié)前段考慮設(shè)置船頭坡，前后配重均放置在前節(jié)；（3）橋涵預(yù)制時(shí)，預(yù)留鋼筋全部采用套筒，頭部與底邊混凝土澆筑一樣平，前后兩節(jié)同時(shí)預(yù)制，中間用木板隔開，整體澆筑；（4）一次頂進(jìn)前節(jié)50cm，后節(jié)50cm，循環(huán)頂進(jìn)；（5）側(cè)墻鋼板焊接時(shí)，預(yù)留一定的活動量，否則容易蹩掉；（6）前后兩節(jié)埋設(shè)的型鋼導(dǎo)向楔樁用處不大，建議取消。