軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營(yíng)業(yè)線頂進(jìn)施工技術(shù)

翁友華

(南昌局集團(tuán)公司福建鐵路發(fā)展有限公司， 福建 福州 350013)

1 工程概況

芳蘭大道框架橋?yàn)槟呈姓?guī)劃的交通要道，下穿既有鐵路營(yíng)業(yè)線。該橋?yàn)榭卓?-10m+1-15m+1-15m+1-10m的鋼筋砼框架交通立交橋，橋長(zhǎng)60.45m，斜交斜做，夾角為70°。橋址處地基軟弱，下伏2～3m厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（σ0=50kpa）及12～14m厚粉質(zhì)黏土（σ0=130kpa），設(shè)計(jì)采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固。為簡(jiǎn)述起見(jiàn)，頂進(jìn)框架橋的四個(gè)框架從小里程往大里程方向依次簡(jiǎn)稱為1#框架、2#框架、3#框架、4#框架。

2 總體施工方案

框架橋采用在既有鐵路線右側(cè)現(xiàn)場(chǎng)澆注，頂進(jìn)就位的施工方法。施工依次為先頂進(jìn)2#框架，再頂進(jìn)1#、3#框架，最后頂進(jìn)4#框架。施工期間鐵路需長(zhǎng)軌應(yīng)力放散，限速45km/h。

頂進(jìn)框架施工工藝流程：施工準(zhǔn)備（含人員安排、測(cè)量、方案、申請(qǐng)鐵路營(yíng)業(yè)線施工計(jì)劃、探明地下管線及保護(hù)、物質(zhì)及設(shè)備準(zhǔn)備等工作）→開挖工作坑及滑床板施工→主體框架預(yù)制及頂進(jìn)后背施工→便梁支墩施工及無(wú)縫線路應(yīng)力放散→便梁加固線路→軟基處理→框架頂進(jìn)→線路恢復(fù)

3 頂進(jìn)框架施工工藝及方法

3.1 開挖工作坑及滑床板施工

（1）滑床板是預(yù)制框架以及使框架頂進(jìn)時(shí)與地基隔離并耐以滑動(dòng)的工作平臺(tái)，滑床采用厚度為0.3米的C25鋼筋砼。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況按照設(shè)計(jì)文件要求的具體位置，在線路右側(cè)適當(dāng)位置放出施工控制樁，并放出施工開挖線后用機(jī)械開挖出框架基坑，換填0.2米碎石墊層，人力整平，在整平的基底上進(jìn)行滑床板的施工。在滑床四周0.5m外挖斷面為 0.5×0.5m排水溝，在后背旁邊挖 1.0～1.5m深集水井，井長(zhǎng)寬1.5×1.5m。

（2）施工滑床板按3‰上坡設(shè)置坡度,以防止頂進(jìn)中發(fā)生“栽頭”。

（3）在滑床其底板下設(shè)置地錨梁，以防止頂進(jìn)過(guò)程中底板隨框架滑動(dòng)。第一道地錨梁的設(shè)置按寬0.5m，深0.5m，其它每道間距4m,按寬0.3m，深0.3m布置。當(dāng)?shù)装逯谱骱煤罅⒓翠佋O(shè)隔離層，隔離層用M10水泥砂漿抹面2cm，2mm厚的黃油，要求表面平滑，后鋪一層塑料薄膜,再一層油氈。為確?；驳姆€(wěn)定性，進(jìn)一步增加后背抗力，將滑床板縱向鋼筋與后背鋼筋砼分配梁鋼筋錨成一體。

3.2 主體框架預(yù)制

主體框架預(yù)制程序?yàn)椋旱装迨┕し艠印壴装邃摻睢惭b底板模板→灌注底板砼→養(yǎng)護(hù)→安裝邊墻內(nèi)模及頂板底?！壴厜绊敯邃摻睢⑦厜ν饽＜绊敯暹吥！鷿沧⑦厜绊敯屙拧B(yǎng)護(hù)→拆?！渖淼姆浪畬邮┕?。由于框架橋與線路交角70°，成斜交布置，在預(yù)制框架箱身底板時(shí)，應(yīng)考慮頂鐵受力位置，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置受力臺(tái)階，每個(gè)頂鐵受力位置在預(yù)制底板時(shí)預(yù)埋一塊 10mm厚的鋼板。

3.3 頂進(jìn)后背施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況后背為挖孔樁加填土重力式后背。后背頂與孔樁之間采用土回填壓實(shí)。挖孔樁長(zhǎng) 15m，間距 1.5m，直徑 1.25m，滑床板鋼筋伸入后背梁與其鋼筋連接。后背的布置垂直于框架的中心線。

3.4 無(wú)縫線路應(yīng)力放散

線路加固前需對(duì)無(wú)縫線路長(zhǎng)軌節(jié)鎖定切斷后進(jìn)行應(yīng)力放散，切斷點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和設(shè)備管理單位共同確定。應(yīng)力放散后要埋設(shè)位移觀測(cè)樁，觀測(cè)線路位移情況，填寫位移觀測(cè)表，發(fā)現(xiàn)鋼軌爬行量較大時(shí)，立即與設(shè)備管理單位聯(lián)系，采取相應(yīng)措施，恢復(fù)線路的正常狀態(tài)，保證營(yíng)業(yè)線行車安全。

3.5 便梁支墩施工

（1）挖孔樁支墩施工

沿鐵路線路兩側(cè)設(shè)置10根挖孔樁支墩，用于支撐便梁，挖孔樁位置按設(shè)計(jì)要求布置。挖孔前需對(duì)線路進(jìn)行擋護(hù)，擋護(hù)采用30cm厚，M10的漿砌片石。挖孔樁采用分層開挖，每層1m。護(hù)壁必須及時(shí)支護(hù)，采用鋼圓桶護(hù)壁和摻加早強(qiáng)劑的C25混凝土，厚15cm，待上層混凝土終凝后，再進(jìn)行下部開挖。挖出的棄土及時(shí)運(yùn)走，不得留在道碴邊上。施工期間，線路限速45km/h。施工時(shí)嚴(yán)格遵守營(yíng)業(yè)線施工安全要求，利用慢行點(diǎn)施作挖孔樁。在上道作業(yè)時(shí)派3人24小時(shí)防護(hù)，在每趟列車通過(guò)后必須對(duì)加固范圍內(nèi)的鐵路線路及加固設(shè)施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、巡視和檢查，保證線路處于良好狀態(tài)，提前準(zhǔn)備應(yīng)急物資和人員，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。防護(hù)人員都必須是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格的專職人員。在列車到達(dá)施工地點(diǎn)前10分鐘，必須停止有可能影響列車安全運(yùn)行的一切施工，且人員、機(jī)具設(shè)備等應(yīng)撤出距鋼軌頭外側(cè) 2米以外，施工機(jī)械，物料堆碼必須放置牢固?？缇€進(jìn)行運(yùn)輸?shù)母鞣N材料，應(yīng)設(shè)防護(hù)人員監(jiān)視來(lái)車情況，保證施工人員和行車安全。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備足夠的防洪材料和設(shè)備，雨前、雨中、雨后均應(yīng)派人值班，巡檢。未澆筑孔樁混凝土之前必須用蓋板封住口子。

（2）枕木垛支墩設(shè)置：在既有框架橋兩側(cè)搭設(shè)枕木垛支墩，枕木垛搭設(shè)分4層，第一層及第三層為順線路方向搭設(shè)，第二層與第四層為垂直線路方向搭設(shè)，施工便梁直接架設(shè)在枕木垛及挖孔樁樁頂上。

（3）支墩標(biāo)高：挖孔樁支墩和枕木垛支墩頂面標(biāo)高均以既有軌底標(biāo)高減去275mm控制（即縱梁高位設(shè)置形式），以滿足軌底與便梁縱梁底面的凈空要求，方便移梁作業(yè)。

3.6 便梁加固線路

鐵路線路加固采用D24+D16型施工便梁架空線路。在需要加固的區(qū)域縱梁上每個(gè)檔位上滿設(shè)鋼橫梁，橫梁與縱梁間采用螺栓連接牢固，橫梁與鋼軌間扣死并做好絕緣。本橋根據(jù)加固共需便梁數(shù)量為：4組（為16米D16型2組，D24型2組）。

線路加固時(shí)利用封鎖點(diǎn)吊裝和拆除便梁，利用慢行點(diǎn)進(jìn)行橫梁的安裝和道床的清理。便梁采用縱梁高位布置形式。裝卸以及安裝便梁采用搭設(shè)枕木垛，用鏈條葫蘆及搭設(shè)鋼軌滑道橫移，千斤頂起落便梁，使便梁橫移起落到位。線路加固步驟如下：

第一步：便梁的支墩開挖，支墩為Ф1.25m的挖孔樁,樁長(zhǎng)20m，貫穿軟土層，進(jìn)入持力層；

第二步：先預(yù)制2#待頂框架，將既有無(wú)縫線路應(yīng)力放散后改為普通線路；

第三步：在待頂?shù)?#框架上方線路上方架設(shè)D16-D24-D16型施工便梁加固線路，小型挖機(jī)拉槽3.3m高后施工2#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固，施工完成達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行2#框架頂進(jìn)作業(yè)。

第四步：在到位的 2#框架左右架設(shè) D24-D16型施工便梁加固線路，拆除K242+124.7既有1-3.5m框架涵，施工1#、3#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區(qū)，施工完成達(dá)到強(qiáng)度后頂進(jìn)1#、3#框架就位。

第五步：在到位的3#框架右架設(shè)D24-D16型施工便梁加固線路，施工4#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區(qū)，施工完成達(dá)到強(qiáng)度后頂進(jìn)4#框架就位。

第六步：恢復(fù)線路，完善其他框架橋附屬工程。

3.7 軟基處理

框架底部軟基段，軌底下3.3m采用拉槽挖土施工。線路下采用120型挖機(jī)拉槽，土方由120型挖掘機(jī)挖出線路后采用200型挖掘機(jī)裝車清運(yùn)。挖機(jī)作業(yè)必須一人一機(jī)監(jiān)護(hù)、并配備對(duì)講機(jī)時(shí)時(shí)溝通，確保來(lái)車時(shí)停止作業(yè)?；映鐾镣戤吜⒓催M(jìn)行采用高壓旋噴樁進(jìn)行施工，樁直徑采用60cm，樁中心距為100cm，樁長(zhǎng)17m（基坑上部區(qū)域空鉆7.3m）。

3.8 框架頂進(jìn)

框架按分孔預(yù)制，分孔頂進(jìn)，每孔一次頂進(jìn)到位。箱體頂進(jìn)前，其砼強(qiáng)度必須達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3.8.1 頂進(jìn)設(shè)備布置及試頂

框架最大設(shè)計(jì)頂力為2031t，按最大孔跨15m單個(gè)框架配備頂進(jìn)設(shè)備：液壓油頂200t 11臺(tái),管路及相關(guān)配套輔助設(shè)備，各種長(zhǎng)度頂鐵341m，200挖掘機(jī)1臺(tái)，120挖掘機(jī)1臺(tái)，50Kw發(fā)電機(jī)1臺(tái)。油頂對(duì)稱布置，始終位于后靠背位置，油泵放置在后靠背上。頂鐵配長(zhǎng)2.0、1.0、0.5m三種，傳力柱采用8m、4m長(zhǎng)的鋼筋砼管樁，2節(jié)管樁接頭處，布置鋼橫梁。油頂、頂鐵及傳力柱的布置，必須位于一直線上。

待一切準(zhǔn)備工作完成后，開始試頂，開泵后油壓升至10MPa時(shí)，停泵觀察，無(wú)問(wèn)題后繼續(xù)開泵，當(dāng)千斤頂活塞伸出壓緊頂柱后應(yīng)停機(jī)，經(jīng)檢查各部位無(wú)異常后再開泵，直至箱身起動(dòng)。在試頂將要起動(dòng)時(shí)，應(yīng)特別注意觀察后背與滑道板變化。試頂前要在后靠背設(shè)置位移沉降觀測(cè)點(diǎn)，并記錄臺(tái)帳。

3.8.2 頂進(jìn)出土

（1）采用后背出土與前方出土相結(jié)合，框架頂進(jìn)時(shí)線路下挖土采用120型挖機(jī)，挖機(jī)停置線路下將土挖出線路外，再用 200型挖掘機(jī)裝車運(yùn)走；挖土?xí)r做好安全預(yù)防措施。

（2）挖土以機(jī)械為主，人工為輔。挖土?xí)r掌握坡面的平整,由上而下開挖并保留箱子基底以上30～50cm厚土方，以防土體被撓動(dòng)，保證地基質(zhì)量。

（3）在頂進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和線路情況決定挖土進(jìn)度。箱身每前進(jìn)一頂程，應(yīng)對(duì)箱身軸線和高程進(jìn)行測(cè)量。并做好詳細(xì)記錄，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)通知頂進(jìn)指揮人員采取措施，糾正偏差。

（4）應(yīng)根據(jù)頂進(jìn)長(zhǎng)度隨時(shí)更換或填補(bǔ)不同規(guī)格的頂鐵，安放頂鐵必須保持與頂進(jìn)軸線方向一致，與橫梁垂直，每行頂鐵要與千斤頂成一直線，各行長(zhǎng)度應(yīng)力求一致。

（5）頂進(jìn)箱身應(yīng)在列車運(yùn)行間隙進(jìn)行，嚴(yán)禁在列車通過(guò)線路時(shí)頂進(jìn)。為保證安全，要在洞內(nèi)和線路防護(hù)人員之間設(shè)對(duì)講機(jī)，設(shè)立一定的聯(lián)系制度，使洞內(nèi)外密切配合，步調(diào)一致。

（6）頂進(jìn)時(shí)要由專職線路工防護(hù)線路和便梁，經(jīng)常檢查線路狀況，并做好觀察記錄，發(fā)現(xiàn)線路變化，應(yīng)及時(shí)采取有效措施，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

3.9 恢復(fù)線路

框架頂進(jìn)到位后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可以逐步按順序分步拆除框架上加固便梁，拆除便梁時(shí)及時(shí)回填道碴搗固，增強(qiáng)線路的穩(wěn)定性，待線路達(dá)到無(wú)縫線路鎖定要求時(shí)，立即對(duì)線路進(jìn)行無(wú)縫線路鎖定，恢復(fù)營(yíng)業(yè)線線路的正常狀態(tài)。

4 頂進(jìn)糾偏措施

4.1 糾正箱身方向偏差的方法

（1）通過(guò)增設(shè)兩側(cè)千斤頂調(diào)整?？稍谙渖淼装逄幍倪厜ν鈧?cè)，各設(shè)一臺(tái)250T千斤頂，借以校正空頂階段的方向。箱身入土后，應(yīng)注意挖土斷面正確，使頂進(jìn)所挖的土體與箱身方向一致。

（2）通過(guò)增減千斤頂頂力調(diào)整。即開或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門，增減千斤頂數(shù)。向左偏，即關(guān)閉減少右側(cè)千斤頂，向右偏則反之操作。

（3）通過(guò)開啟高壓油泵調(diào)整。向哪一側(cè)偏就開啟哪一側(cè)的高壓油泵。

（4）通過(guò)頂鐵（柱）調(diào)整；在加換頂鐵（柱）時(shí)，可根據(jù)偏差的大小，調(diào)整兩側(cè)頂鐵（柱）楔緊程度或預(yù)留間隙。如箱身前端向右偏，則將左側(cè)頂鐵（柱）預(yù)留間隙，開泵后，則右側(cè)先受力頂進(jìn)，左側(cè)不動(dòng)，調(diào)整時(shí)注意觀察，掌握規(guī)律。

（5）通過(guò)單側(cè)超挖調(diào)整。箱身前端向哪一側(cè)偏，就在哪一側(cè)刃腳前超挖20～50cm。

（6）通過(guò)增加橫向支撐調(diào)整。橫向支一端支撐在前端箱身邊墻上，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。

4.2 糾正箱身“抬頭”和“扎頭”的方法

（1）通過(guò)刃腳的角度調(diào)整。出現(xiàn)“抬頭”現(xiàn)象，可減小底刃腳向上翹起的角度和側(cè)刃腳向里翹的角度。出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可加大底刃腳向上翹起的角度和側(cè)刃腳向里翹的角度。

（2）通過(guò)挖土深度和寬度調(diào)整。出現(xiàn)“抬頭”后可在兩側(cè)和底部適當(dāng)多挖土。出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可在兩側(cè)和底部適當(dāng)少挖土?！疤ь^”量不大時(shí)，可把開挖面挖到與箱底面平?！疤ь^”量較大，則在底刃腳前超挖 20～30cm，寬度與箱身相同，同時(shí)使上刃腳不吃土，在頂進(jìn)中逐步調(diào)整，在未達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，便應(yīng)酌情停止超挖以免又造成箱身“扎頭”。

（3）通過(guò)加固基底調(diào)整?；淄寥浪绍洉r(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可在土方開挖到基底后，換鋪20～30cm厚的砂卵石、AB料、級(jí)配碎石等，或壓入短木樁，增加地基承載力，以防止和糾正“扎頭”。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述方案的實(shí)施，芳蘭大道框架橋安全頂進(jìn)到位。為今后類似軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營(yíng)業(yè)線頂進(jìn)施工提供了可參考的依據(jù)。

[1]胡瑞靈，軟土地區(qū)箱涵頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)探討，資源與環(huán)境工程，2011，25（3）

[2]楊海鴻，框架頂進(jìn)中產(chǎn)生誤差的原因及控制措施，山西建筑，2002，28（2）