大斷面矩形結(jié)構(gòu)下穿鐵路頂涵施工技術(shù)

□冀海河

南水北調(diào)中線總干渠與朔黃鐵路交于樁號295+465處，立交角度為86°36′。頂進框架橋為單箱雙室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中軸線與輸水干渠走向重合。外形斷面尺寸高×寬為12.5×29.8m,單孔凈寬×高為9.9×13m。設(shè)計采用非開挖頂涵施工，要確保線路在間隔性高速動荷載的作用下的穩(wěn)定和行車安全，具有一次頂進斷面大、覆土埋深淺和沉降要求高的特點。

1.設(shè)備選型及頂鎬布設(shè)

1.1　設(shè)備造型

頂進施工主要設(shè)備包括液壓和傳力系統(tǒng)兩部分。液壓系統(tǒng)主要有千斤頂、高壓油泵、閥門及其它液壓組件，傳力系統(tǒng)主要有頂鐵、頂柱及活動及固定橫梁等。按照頂進框架橋工程設(shè)計，本工程最大頂力為8380KN，根據(jù)公式：N=Pmax/NT

式中：Pmax—最大頂力（KN）

N—千斤頂效率系數(shù)

T—千斤頂頂力（KN）

經(jīng)計算，N=37.4，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況選用40臺QY320t-500型雙作用千斤頂鎬，極限頂力 8960t，設(shè)置 1臺BZ32-25C大型油泵。頂鐵、頂柱及橫梁采用槽鋼制成的長度分別為0.2m、0.4m、1.2m、2m、4m等不同長度的截面40*40cm柱體備用。

1.2　頂鎬布置

框架橋與鐵路路基水平有3。24，的斜交角度，框架橋在頂進初期底板受到的正面土體阻力合力不通過橋體中心，產(chǎn)生順時針方向力矩，使箱體有向右側(cè)偏移的趨勢，由于斜交角度小故對頂鎬布置影響不大。頂鎬布置在框架橋底板尾部20mm厚承壓鋼板托盤上，分兩個頂進三角塊，每個頂進區(qū)塊最多布設(shè)21臺。見圖1。

圖1　頂鎬布置示意圖

隨著箱體吃土深度的增加，其側(cè)墻產(chǎn)生的摩擦力左轉(zhuǎn)力矩逐漸增大，當框架橋進入土體到一定位置時，左轉(zhuǎn)力矩與右轉(zhuǎn)力矩會暫時平衡。隨著頂進箱體所受的左轉(zhuǎn)力矩將會逐漸大于右偏力矩。箱體全部進入土體后其頂力和左偏力矩均達到最大。根據(jù)頂進過程偏轉(zhuǎn)力矩的變化，適時調(diào)整兩側(cè)的頂鎬數(shù)量，防止橋體因兩側(cè)力矩變化而偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生質(zhì)量問題。

2.頂進及偏差控制

2.1　箱體頂進

框架橋頂進是整個施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作業(yè)前要對設(shè)備設(shè)施進行全面檢查，確保所有設(shè)備工況正常。當混凝土達到設(shè)計強度后就可以進行試頂，試頂頂力一般取箱體自重的0.4-0.8倍，啟動時兩側(cè)同步加壓，每升壓一次穩(wěn)定幾分鐘，逐漸增加到要求的頂進推力。當箱體挖土完成一個進尺長度時，開動高壓油泵推動箱體前進，頂鎬行程到達限位時，操控頂鎬活塞退回原位，在空檔處增加頂鐵，檢查合格即可進行下一個頂進循環(huán)，直到箱體就位。

為了保證頂進精度和糾偏效果，預(yù)制框架橋時在迎土側(cè)設(shè)置了伸出箱體外7m的導(dǎo)向鋼刃角，底板側(cè)還設(shè)置了3%底坡。施工過程嚴格控制切土量，確保持土頂進，防止路基深陷變形而導(dǎo)致的列車運行安全事故。

2.2　挖土作業(yè)

箱體頂進挖土采用裝載機配合人工，采取先兩側(cè)再中間的作業(yè)次序，以形成向箱體內(nèi)凸入的弧形工作面。裝載機進行底部挖土要預(yù)留20cm厚土層，頂涵前端及邊角位置土方由人工進行清挖到位。為方便運輸車輛出入和保護頂鎬，在箱體出土口鋪設(shè)鋼板形成通道。

2.3　偏差控制

偏差控制是頂進過程質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，每頂進一鎬(50cm)就要測量一次高程和左右偏差并做好相關(guān)記錄。箱體頂進偏差嚴格控制在允許范圍內(nèi)，詳見下表，以保證箱體順利就位。

控制部位中線偏差高程偏差允許偏差（cm）20偏差不超過15偏差不超過20自控偏差（cm）±10 10 10

軸線偏差控制：箱體中軸線上設(shè)置前后方向觀測點，頂板四角及內(nèi)墻兩側(cè)設(shè)置高程觀測點，工作基坑內(nèi)設(shè)觀測平臺，適時對橋涵的中線和高程進行監(jiān)測復(fù)核。箱體在滑板上時由方向墩控制頂進，脫離滑板后則由兩側(cè)頂鎬配合挖土作業(yè)進行控制。挖土人員要根據(jù)偏差情況采取相應(yīng)的挖土次序，當箱體向左偏時，調(diào)整千斤頂使其作用線向左偏，使左側(cè)頂進速度快于右側(cè)實現(xiàn)箱體右移，同樣的方法可調(diào)整右偏。

水平偏差控制：箱體頂部距線路鋼軌底部不足80cm，距道床不足30cm，橋涵內(nèi)部為干渠輸水結(jié)構(gòu)。為防止頂進過程出現(xiàn)“抬頭或扎頭”而造成的較大工程安全隱患，頂進中工程技術(shù)人員根據(jù)測量記錄，繪制箱體頂進長度與頂力、方向高差的關(guān)系曲線，通過適時的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，采取嚴格控制側(cè)墻和底板吃土量，箱體前端增加或減少配重等糾偏措施控制箱體水平偏差。

3.結(jié)束語

既有鐵路下進行大斷面頂涵施工，確保線路運行安全是施工質(zhì)量安全管理的重點。施工中應(yīng)根據(jù)箱涵與鐵路平面位置關(guān)系、橋涵結(jié)構(gòu)及線路運行實際，嚴格控制每道工序的施工質(zhì)量，采取科學(xué)合理的施工技術(shù)措施，確保線路運行安全。