站場下中繼間法斜交頂進(jìn)雙體長大框構(gòu)橋施工技術(shù)

高巖

摘要：本文結(jié)合葫蘆島站站場咽喉區(qū)中繼間法斜交頂進(jìn)雙體長大框構(gòu)橋工程實(shí)例，詳實(shí)地論述了鐵路框構(gòu)橋的頂進(jìn)工藝原理、適用范圍、工藝流程、質(zhì)量控制等要點(diǎn)。由于該項(xiàng)施工技術(shù)簡捷明了，在實(shí)踐中收到了十分理想的效果，可為類似即有線框構(gòu)橋頂進(jìn)施工中提供一定的施工經(jīng)驗(yàn)及可參考的內(nèi)容。

Abstract： This paper combines the example of relaying method skewed jacking double-body long-span frame bridge structure in the throat area of the Huludao station yard， and discusses the principle， application scope， process and quality control of the railway frame bridge in detail. Because the construction technology is simple and clear， it has received very good results in practice， and can provide certain construction experience and reference for the similar construction of the wired frame bridge.

關(guān)鍵詞：站場;咽喉區(qū);中繼間法;頂進(jìn)雙體;框構(gòu)橋;施工技術(shù)

Key words： station yard;throat area;relaying method;jacking double body;frame structure bridge;construction technology

中圖分類號(hào)：U449.82 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）10-0094-05

0 ?引言

框構(gòu)橋頂進(jìn)施工技術(shù)經(jīng)常應(yīng)用于鐵路平交道口改立交和既有鐵路橋改造的工程，是利用頂進(jìn)設(shè)備將預(yù)制好的箱型構(gòu)筑物逐漸頂入路基，以構(gòu)成立體交叉通道的施工方法。其中中繼間法適用于頂進(jìn)多節(jié)較長且自重較大的框構(gòu)橋，其工藝是框構(gòu)分節(jié)同時(shí)預(yù)制，然后利用人工或機(jī)械將框構(gòu)橋前端土層破碎，再將棄土通過出土通道運(yùn)出地面。借助于設(shè)置在兩節(jié)框構(gòu)橋之間的千斤頂及后端的千斤頂與后背墻的作用反力將兩節(jié)框構(gòu)交替向前推進(jìn)，直到框構(gòu)橋達(dá)到設(shè)計(jì)位置。具有不影響鐵路運(yùn)行、臨時(shí)占地面積小、環(huán)境污染小，對(duì)施工區(qū)域附近居民的生活、工作和出行影響小等優(yōu)點(diǎn)。

1 ?工法特點(diǎn)

①施工方法簡便易行、投資少，成本低;

②對(duì)鐵路既有線行車影響小、臨時(shí)占地少;

③中繼間法頂進(jìn)多節(jié)框構(gòu)橋，保證了超長超大框構(gòu)橋的中線與高程頂進(jìn)精度;

④金剛石繩鋸節(jié)段切割拆除舊橋，保證了未拆除部分框構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而保證了既有線行車的安全;

⑤線路采用縱橫抬梁及扣軌加固線路，確保鐵路行車的安全可靠;

⑥施工揚(yáng)塵少、噪聲低，文明環(huán)保，對(duì)周邊居民生活及商業(yè)區(qū)營業(yè)干擾小。

2 ?適用范圍

適用于鐵路、公路交通樞紐區(qū)域頂進(jìn)多節(jié)超長超大框構(gòu)橋及逐節(jié)段切割拆除舊橋工程的施工。

3 ?工藝原理

①采取中繼間頂進(jìn)，根據(jù)千斤頂行程設(shè)計(jì)中繼間長度為兩米，由于與鐵路斜交，中繼間相對(duì)于框構(gòu)橋?yàn)閮A斜狀態(tài)，底部頂進(jìn)部分設(shè)置齒塊，齒塊大小及位置考慮排土通道及頂進(jìn)千斤頂大小，于中繼間四周設(shè)置防護(hù)鋼板，底板鋼板跟隨底板預(yù)制預(yù)埋，側(cè)墻及頂板鋼板分別于側(cè)墻、頂板預(yù)制時(shí)預(yù)留預(yù)埋筋，后續(xù)焊接完成。首先啟動(dòng)中繼間千斤頂，依托后節(jié)框構(gòu)橋?yàn)轫斶M(jìn)后背，為保證上部鐵路安全，頂進(jìn)300mm后回鎬，啟動(dòng)后背樁處千斤頂將后節(jié)千斤頂頂進(jìn)300mm，逐步交叉頂進(jìn)。

②采取不間斷測(cè)量，隨時(shí)觀測(cè)兩節(jié)框構(gòu)橋的水平及軸向，嚴(yán)格控制一次出土量和一次頂進(jìn)長度;依照“隨偏隨糾，在頂進(jìn)過程中糾偏，一次糾偏量不過大”的原則;并運(yùn)用在橋前端設(shè)置船頭坡，工作坑底板預(yù)留仰坡等措施，確保整體大噸位框構(gòu)橋精確就位。

③舊橋拆除結(jié)合新橋頂進(jìn)協(xié)調(diào)進(jìn)行，施工中應(yīng)用液壓金剛石繩鋸結(jié)合機(jī)械、人工對(duì)線下舊橋進(jìn)行節(jié)段切割破碎。在確保鐵路行車安全的同時(shí)，使頂進(jìn)速度得到保證。

4 ?施工工藝

4.1 施工工藝流程

4.2 施工操作要點(diǎn)

4.2.1 頂進(jìn)后背樁施工

考慮頂進(jìn)重量及頂進(jìn)長度，頂進(jìn)后背采用直徑1.5m的C30鋼筋混凝土鉆孔樁，鉆孔樁長度20m，間距1.6m，合計(jì)33根。兩臺(tái)鉆機(jī)“隔四鉆一”，采用回旋鉆機(jī)鉆孔氣舉反循環(huán)排渣，導(dǎo)管法水下灌注混凝土。全部完成后鑿除樁頭，制作裝頂冠梁，冠梁高度1m，寬度1.6m。

4.2.2 工作坑挖土方

工作坑按施工圖紙尺寸進(jìn)行開挖施工。工作坑分層開挖，邊開挖邊防護(hù)，采用挖掘機(jī)挖土，自卸汽車運(yùn)輸。

4.2.3 滑板及后背制作

滑板、導(dǎo)向墩及分配梁均按施工圖紙尺寸制作。滑板采用20cm厚的C20鋼筋混凝土澆筑，為保證滑板具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置地錨梁及布置鋼筋，為防止框構(gòu)橋在頂進(jìn)時(shí)發(fā)生“扎頭”現(xiàn)象，根據(jù)地質(zhì)及線路情況，將滑板做成前高后低的仰直坡，坡度3‰。

為消除方向偏差，在底板兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向支墩，為防止滑板與預(yù)制框構(gòu)底板相粘連和減少首次啟動(dòng)頂力，在工作坑底板頂面鋪設(shè)潤滑隔離層，潤滑劑為1/3機(jī)油、石蠟調(diào)制的滑石粉漿，隔離層采用塑料薄膜一層，接縫處要求粘結(jié)牢固，在上部滿涂黃油，覆蓋油氈紙，并利用噴槍將接縫處粘牢。

分配梁為C30鋼筋混凝土，內(nèi)部鋼筋同滑板內(nèi)縱筋焊接，分配梁同滑板做成一體?？驑?gòu)就位后，后背樁和后背梁需拆除。

4.2.4 框構(gòu)橋預(yù)制

在滑板潤滑隔離層上分兩次澆筑鋼筋混凝土框構(gòu)箱身，首先要做好測(cè)量定位工作，保證框構(gòu)箱身中心線、工作坑滑板中心線和頂進(jìn)橋位中心線三者在一條直線上。第一次澆筑底板，第二次澆筑墻身及頂板?？驑?gòu)、滑板、后背梁見圖2。

4.2.5 頂進(jìn)設(shè)備

本工程采用天津威力工程千斤頂有限公司生產(chǎn)的QYS4000型千斤頂，有效頂程為100cm。液壓油泵采用山東泰州生產(chǎn)的DZB6300-200型高壓油泵，其工作壓力為63MPa。QYS4000系列雙作用液壓千斤頂主要技術(shù)參數(shù)見表1。

頂進(jìn)設(shè)備使用后，必需進(jìn)行保養(yǎng)檢修，直至達(dá)到最佳使用狀態(tài)，每次頂進(jìn)必須確認(rèn)系統(tǒng)正常。

4.2.6 線路改造

由于頂進(jìn)區(qū)間為葫蘆島站咽喉區(qū)岔區(qū)，線路加固前需拆除單開道岔8組，拆除復(fù)式交分道岔2組，拆除線路663m，撥移線路168m，鋪軌1226m，新鋪道岔11組，對(duì)應(yīng)接觸網(wǎng)、信號(hào)改造工程。

4.2.7 線路加固

本工程采用“縱橫梁加固法”施工，列車限速45km/h，線路加固長度為80m，采用軌間設(shè)置P50軌3-5-3扣軌，吊軌梁組裝形式為3-5-3，鋼軌接頭需錯(cuò)開1m，兩端延伸最外橫梁以外10m，并加設(shè)臨時(shí)梭頭，吊軌與其下面的木枕用？準(zhǔn)22U型螺栓和角鋼聯(lián)在一起以增加其整體性和剛度。凡需加固地段均應(yīng)先將鋼筋混凝土軌枕換成木枕，并在軌底增設(shè)木或膠墊板，加高線路軌面高度，防止聯(lián)結(jié)零件超出線路軌面和漏電。（圖3）

橫抬梁采用I55C工字鋼間距以0.8m穿入枕木間，縱梁采用I55C工字鋼，接頭用厚度20mm的鋼板連接。橫縱梁采用Φ22-U型螺栓連接，確保剛度?？v橫梁兩端用混凝土支墩作為支點(diǎn)。橫梁布置如圖4所示。

①橫梁前端（線路北側(cè)）設(shè)置抗移樁，在頂進(jìn)過程中，使橫梁前端受一阻力，保證橫梁不至向前移動(dòng)。

②在框構(gòu)橋主體頂板尾部2m間距預(yù)留拉環(huán)，用倒鏈將橫梁工字鋼上拉住以固定線路。當(dāng)線路方向發(fā)生變化時(shí)，可以拉緊倒鏈，并找正方向。

③當(dāng)主體被頂進(jìn)入線路下時(shí)，在橫梁下設(shè)滑梁小車支點(diǎn)，減少頂進(jìn)橫向阻力，以保持線路行車安全。

④當(dāng)頂橋與鐵路斜交且交角較大時(shí)，架空跨度也大，斜交頂進(jìn)容易產(chǎn)生方向偏差，以至帶動(dòng)線路走動(dòng)，故宜加設(shè)縱梁架空線路。本頂進(jìn)橋與鐵路交角為75°，角度并不大，但該橋跨度較大，使得架空跨度也大，在外側(cè)路肩采用3片55C工字鋼，在股道上加設(shè)鋼輔助縱梁?？v梁和輔助縱梁采用工字鋼拼接，縱梁均用卡子與橫梁連接，在兩個(gè)工字鋼間隔一定距離安設(shè)支撐木，以保證線路的穩(wěn)定?？v梁兩端安放在現(xiàn)澆混凝土支墩中，不得侵入建筑限界。

⑤部分縱梁位于曲線上，在縱梁安裝完成后，對(duì)應(yīng)橫梁位置焊接定位卡，以保證加固過程中縱梁的穩(wěn)定性。（圖5）

4.2.8 框構(gòu)主體頂進(jìn)

①頂進(jìn)施工前按下式估算最大頂力：

按P=K[N1f1+（N1+N2）f2+Ef3+ Ef4+RA]式計(jì)算。

式中：P—最大頂力（T）;

N1—橋涵頂部荷載（T）;

f1—橋涵頂部表面與頂部荷載之間的摩阻系數(shù)，本橋取0.3;

N2— 橋涵箱身自重（T）;

f2— 箱身底板與基底土的摩阻系數(shù)，取0.8;

E—箱身兩側(cè)土壓力（T），利用朗金土壓力公式計(jì)算;

f3—箱體側(cè)面與土體摩阻系數(shù)，取0.8;

f4—兩框架間摩阻系數(shù)，取0.3;

R—刃腳正面阻力，取55T/m2;

A—刃腳正面面積（m2）;

K—系數(shù)，取1.2。

利用朗金土壓力公式計(jì)算E=γH2Btg2（45°-？準(zhǔn)/2）/2

式中：γ—土容重，本橋?yàn)樯巴粒?.5T/m3;

H—框架高+板頂至軌底高度，本橋?yàn)?.7m;

B—框架邊墻長度，本橋第一節(jié)橋身為47.37m;

？準(zhǔn)—土壤內(nèi)摩擦角，取30°。

根據(jù)計(jì)算選用頂進(jìn)設(shè)備，安裝布設(shè)千斤頂。該橋最大頂力為13187t，頂程為96m。

②前刃角設(shè)置。

新橋舊橋底板高差為3.8m，由于舊橋拆除保留部分舊橋，為防止頂進(jìn)過程中舊橋底板下方土體坍塌，增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)前刃角。在頂進(jìn)前端側(cè)墻外側(cè)設(shè)置2cm厚鋼板，鋼板內(nèi)外側(cè)分別采用40C槽鋼及25b工字鋼加勁肋進(jìn)行加強(qiáng)，鋼板與側(cè)墻間采用？準(zhǔn)22螺栓帶帽進(jìn)行可靠連接。頂進(jìn)過程中應(yīng)派專人對(duì)舊橋地基沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如發(fā)現(xiàn)地基沉降量超過10mm， 應(yīng)立即停止頂進(jìn)，采取可靠的加固措施后方可頂進(jìn)。

③頂鐵布置：

1）頂程計(jì)算： 94m。

2）配備頂鐵： 頂鐵用鋼板和舊鋼軌焊接制成，長度規(guī)格分10/20/25/30/40/50/100/200/400/800cm，每種規(guī)格按頂鎬數(shù)量配備，另備若干1/2/3cm厚的補(bǔ)空鐵墊板，以填充頂鐵間的空隙，減少空頂。

3）配備頂柱： 40×94m=3760m

4）頂柱穩(wěn)定措施：每隔8m設(shè)置一道橫梁，橫梁與傳力柱間焊接，以增加頂柱的整體穩(wěn)定性，頂柱用0.5薄鐵板軟連接，并填土壓實(shí)。

④頂進(jìn)測(cè)量及糾偏：框構(gòu)頂進(jìn)過程中，由于各種不平衡因素;如地層變化、出土控制不當(dāng)、測(cè)量不及時(shí)、頂進(jìn)設(shè)備控制不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，框?gòu)中心可能發(fā)生偏移。如不及時(shí)糾正，不僅偏移誤差超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)，隨著偏移量增大，頂進(jìn)阻力將急劇增大，可能造成地層下陷、框構(gòu)破裂等事故。

框構(gòu)頂進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)中心偏移時(shí)，立即采取糾正措施，要依照“隨偏隨糾，在頂進(jìn)過程中糾偏，一次糾偏量不能過大”的原則進(jìn)行糾偏。

①頂進(jìn)中的方向控制。

框構(gòu)橋在工作坑底板上滑動(dòng)時(shí)，方向發(fā)生偏差，主要依靠底板上預(yù)先設(shè)置的方向墩來糾正?？驑?gòu)橋入土前要把方向糾正到設(shè)計(jì)位置，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況框構(gòu)橋入土后的頂進(jìn)方向控制可采用以下兩種措施：

1）嚴(yán)格控制挖土，由于山海關(guān)側(cè)存在舊橋及支撐墻，限制了框構(gòu)橋左移，正常情況下右側(cè)不允許超挖，若框構(gòu)橋有向左移的趨勢(shì)，右側(cè)切土刃角要保持吃土10cm。

2）若框構(gòu)橋有向右移的趨勢(shì)，利用后背頂鐵調(diào)整。加換后背頂鐵時(shí)，可根據(jù)偏差的大小和方向，將一側(cè)頂鐵鍥緊，另一側(cè)頂鐵鍥松或留1-3cm的間隙。開鎬后，則鍥緊一側(cè)先走，鍥松一側(cè)不動(dòng)。這種方法很有效，但要嚴(yán)格掌握頂進(jìn)時(shí)鍥松緊程度。

②頂進(jìn)中的高程控制。

由于框構(gòu)橋自重較大，實(shí)際頂進(jìn)過程中頻繁出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況框構(gòu)橋入土后的頂進(jìn)高程控制可采用以下兩種措施：

1）在滑板預(yù)制階段將滑板沿頂進(jìn)方向做成0.3%仰角，提高框構(gòu)橋入土初始高程。

2）框構(gòu)橋頂進(jìn)過程中一直保持箱身底面吃土頂進(jìn)10cm，利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱底，抵消“扎頭”趨勢(shì)，當(dāng)出現(xiàn)“扎頭”趨勢(shì)時(shí)可將吃土高度增加至50cm，并根據(jù)檢測(cè)隨時(shí)調(diào)整，糾正“扎頭”現(xiàn)象。

4.2.9 中繼間設(shè)置

設(shè)計(jì)中繼間長度兩米，由于與鐵路斜交，中繼間相對(duì)于框構(gòu)橋?yàn)閮A斜狀態(tài)，底部頂進(jìn)部分需設(shè)置齒塊，齒塊大小及位置需考慮排土通道及頂進(jìn)千斤頂大小，避免后期進(jìn)行處理。為保證鐵路安全，本工程施工過程中將中繼間部分頂板及外立墻統(tǒng)一進(jìn)行澆筑，防止上部及側(cè)方天窗過大影響鐵路行車。

①齒塊布置。根據(jù)框構(gòu)橋斜交角度，齒塊布置按照（4.8+4.8+3.6+8.6+3.6+4.8+4.8）m布置，兩側(cè)各設(shè)置3個(gè)齒塊，中間設(shè)置8.6m排土通道，排土通道分別位于兩主箱式內(nèi)，寬度4m，兩節(jié)框構(gòu)橋齒塊距離2m，保證千斤頂空間足夠。（圖9）

②框構(gòu)橋中繼間設(shè)計(jì)與施工。設(shè)計(jì)中間2m現(xiàn)澆段U型槽外側(cè)墻隨第二節(jié)框構(gòu)橋一起預(yù)制1.7m，預(yù)留0.3m按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)埋止水帶，底板預(yù)留齒塊鋼筋，澆筑完成后止水帶用竹膠板夾緊保護(hù)，再綁扎鋼筋澆筑齒塊，為保障頂進(jìn)效果，齒塊千斤頂接觸面均預(yù)埋2cm鋼板，鋼板焊接預(yù)埋件與齒塊一同預(yù)制，保證平整與垂直，頂進(jìn)就位后鑿除齒塊及排土通道，補(bǔ)齊0.3m外側(cè)墻、底板及機(jī)非間擋土墻。

③中繼間防護(hù)。為保證線上施工作業(yè)人員的人身安全，減少頂進(jìn)期間中繼間處外部因素影響，于中繼間四周設(shè)置防護(hù)鋼板，底板鋼板跟隨底板預(yù)制預(yù)埋，側(cè)墻及頂板鋼板分別于側(cè)墻、頂板預(yù)制時(shí)預(yù)留預(yù)埋筋，后續(xù)焊接完成。

1）底部防護(hù)鋼板。用以防止兩側(cè)漏土并使千斤頂與土面避免接觸，更是預(yù)防后節(jié)框構(gòu)頂進(jìn)時(shí)底板刮土造成錯(cuò)牙的有效措施。鋼板與底板主筋焊接，焊接長度>15d，防止頂進(jìn)過程中破壞，后節(jié)鋼板上涂滿潤滑油，覆蓋油氈紙，保證頂進(jìn)過程中靈活移動(dòng)。（圖11）

2）頂板及側(cè)墻防護(hù)鋼板。頂板及腹板防護(hù)鋼板安裝方法為預(yù)埋Φ32預(yù)埋鋼筋，鋼板掏孔放入預(yù)埋鋼筋內(nèi)焊接，預(yù)埋鋼筋布置為順橋向預(yù)埋2根，距離橋體邊線20cm，鋼筋間距為15cm，橫向布置間距30cm。（圖12）

為保證頂進(jìn)過程中外墻鋼板前端刮擦變形，預(yù)制框構(gòu)時(shí)預(yù)留凹槽（填塞竹膠板，拆模時(shí)拆除），頂板防護(hù)鋼板頂進(jìn)到位后拆除，側(cè)墻鋼板充當(dāng)后澆縫模板。（圖13）

④千斤頂布置。

千斤頂布置數(shù)量與后背樁布置數(shù)量一致，兩側(cè)各20個(gè)千斤頂，按照齒塊寬度均勻布置。

4.2.10 頂進(jìn)就位

框構(gòu)前進(jìn)后，使千斤頂活塞恢復(fù)原位，在空擋處，安放頂鐵，以待下次開鎬，如此反復(fù)循環(huán)，直至橋體就位。

5 ?執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

①嚴(yán)格執(zhí)行行《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》TZ 203-2008和《鐵路橋涵工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10415——2003）。

②允許偏差值。

頂進(jìn)框構(gòu)允許偏差見表2。

6 ?技術(shù)效果

開創(chuàng)了一次頂進(jìn)框構(gòu)橋噸位重（21700噸）、跨度大（凈跨37m，雙向6車道）、頂程遠(yuǎn)（96m）、精確度高（頂進(jìn)后中線偏差：允許±200mm，實(shí)際+100mm;高程偏差： 允許+150mm、-200mm，實(shí)際-40mm）。

7 ?應(yīng)用實(shí)例

葫蘆島市新老城區(qū)快速干道工程，位于葫蘆島站西一公里處，連通葫蘆島市新區(qū)及老區(qū)，橋上有沈山線上、下行等10條線路。既有橋分為四孔，舊橋?qū)挾?1.5m，高度5m，與新件框構(gòu)橋重疊9m。新建框構(gòu)橋?yàn)?孔連續(xù)式，凈寬為4+12.5+12.5+4m，斜交75°，框構(gòu)橋全長88.27m，橋高8.7m，共分為兩節(jié)，第一節(jié)長47.37m，第二節(jié)長38.9m，中間設(shè)2m現(xiàn)澆段，自重達(dá)21700t，線路加固及施工材料的重量2200t，共重23900t，頂程96m，是目前東北地區(qū)采用中繼間法頂進(jìn)多節(jié)超長超大噸位、穿越既有線股道最多的框構(gòu)橋。

施工中采用80臺(tái)400t油鎬中繼間形式頂進(jìn)框構(gòu)橋，用金剛石繩鋸切割及節(jié)段破碎拆除舊橋同時(shí)頂進(jìn)新橋，頂進(jìn)就位后位置偏差及框構(gòu)通過地區(qū)地面沉降在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。施工質(zhì)量優(yōu)良，確保了鐵路的行車安全和暢通，開創(chuàng)了東北區(qū)域中繼間穿越多條行車鐵路頂進(jìn)超大框構(gòu)橋的先例。

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