頂推法在津石高速公路下穿朔黃鐵路中的應(yīng)用

胡全章

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通量與日俱增，原有的高速公路已經(jīng)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求。在高速公路新建的過程中，不可避免地出現(xiàn)了與鐵路線路交叉的問題。當(dāng)下較為成熟的一種施工方法就是采用頂推框架下穿既有鐵路線路[1-4]。津石高速公路下穿朔黃鐵路是一個(gè)大斷面框構(gòu)下穿鐵路線路的典型施工案例，在不影響交通、不破壞既有路基，采取有效措施的條件下完成施工。

1 工程概況

津石高速公路在博野縣與朔黃鐵路交叉，交叉處朔黃鐵路運(yùn)營樁號(hào)為K377+516.33，公路樁號(hào)為K143+173.75，交角61°，采用高速公路下穿朔黃鐵路方案，結(jié)構(gòu)為2～17.15 m框構(gòu)，橋址處位于朔黃鐵路博野-蠡縣站區(qū)間，采用頂推法施工。朔黃鐵路為雙線電氣化鐵路，上行線(重車線)為75 kg/m鋼軌，無縫線路，下行線為60 kg/m鋼軌，無縫線路，上下行線間距為4 m。橋址處位于朔黃鐵路直線段上及-2.5‰的縱坡上。朔黃鐵路行車速度為80 km/h，距離鐵路線中心兩側(cè)3.15 m處有接觸網(wǎng)立柱，本工程從138#～140#、141#～143#兩對(duì)單支柱之間穿過。

橋址區(qū)屬?zèng)_洪積平原區(qū)，地形較平坦，地層較簡單，主要為第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖洪積形成的粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂等；地下水主要為第四系孔隙水，地下水埋深29.3 m。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、地質(zhì)調(diào)繪、鉆探及試驗(yàn)，橋址區(qū)無活動(dòng)斷層通過，土體分布較穩(wěn)定，總體評(píng)價(jià)橋址場地穩(wěn)定性較好。

2 頂推施工設(shè)計(jì)方案

鐵路路基下方框構(gòu)采用頂推施工，兩端框構(gòu)采用現(xiàn)澆施工。本橋頂進(jìn)最大頂力為11.48 kt，頂程為55.83 m。其中空頂為6.83 m，挖土頂為49 m。需要頂力為500 t的千斤頂38臺(tái)。

2.1 線路加固方案

采用2×HN900 mm×300 mm×16 mm×28 mm型鋼縱梁、工字鋼縱橫梁、路基防護(hù)樁、抗橫移樁、冠梁組成線路加固系統(tǒng)，頂進(jìn)時(shí)橫梁懸空長度≤4.0 m。線路加固長度為118.8 m，下穿枕木132根，5扣扣軌2道，3扣扣軌4道，橫向50c工字鋼132道，縱向2×HN900 mm×300 mm×16 mm×28 mm型鋼2道、50c工字鋼3道。

由于朔黃鐵路線為重載鐵路，為提高加固體系，將工字鋼橫梁加強(qiáng)為50c工字鋼，并在支撐樁頂設(shè)置雙根一束50c工字鋼進(jìn)行加強(qiáng)。為防止框構(gòu)在頂進(jìn)過程中路基坍塌而中斷鐵路行車事故的發(fā)生，采取增大縱梁的剛度、設(shè)置支撐樁和抗移樁的方式進(jìn)行解決。頂進(jìn)前沿鐵路方向設(shè)置鋼筋混凝土，樁徑為1.5 m、間距為4.0 m、長8 m，距離鐵路下行線垂直距離為5 m。為防止頂進(jìn)時(shí)軌道發(fā)生平面變形和前端土體塌方，頂進(jìn)前端再設(shè)置抗移樁，抗移樁冠梁邊緣距懸臂板邊緣0.2 m，距朔黃鐵路上行線11.25 m，采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土灌注樁，樁間距為4.0 m，樁長為20 m。

2.2 應(yīng)力放散

線路加固施工前需采取應(yīng)力放散措施。按規(guī)定設(shè)置停車牌，連接銅導(dǎo)線，松卸扣件；螺母松到量，留半母，遇有影響軌條伸縮的鼓包，需將夾板處扣件全部拆除，待扣件全部松開后墊滾筒，滾筒與鋼軌垂直，安放于鋼軌移動(dòng)反向的軌枕承軌臺(tái)上；在指定位置切割鋼軌，鋼軌切開后采用撞軌器撞軌，待鋼軌反彈后處于自由狀態(tài)時(shí)進(jìn)行“零”標(biāo)注，在撞軌點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)鋼軌位移觀測點(diǎn)；當(dāng)鋼軌完全處于自由狀態(tài)時(shí)確定拉伸量，將計(jì)算出的撞軌點(diǎn)、觀測點(diǎn)位移量拉伸到位后鎖定；鎖定時(shí)由龍口位置向外鎖定，待鎖定完畢后，現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況決定是否更換鋼軌，如需更換時(shí)可更換龍口位置鋼軌；恢復(fù)線路設(shè)備狀態(tài)，對(duì)幾何尺寸、零配件進(jìn)行質(zhì)量回檢，達(dá)到線路開通條件以后，拆除銅導(dǎo)線、停車牌防護(hù)，開通線路；線路開通前檢查扭矩力是否達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值上限，并確保經(jīng)過列車擾動(dòng)后扭矩力達(dá)標(biāo)。

2.3 線路防護(hù)

為避免頂推作業(yè)以及工作坑開挖危及鐵路運(yùn)營安全，框構(gòu)四個(gè)角均需設(shè)置路基防護(hù)樁，防護(hù)樁中心距既有線5.0 m，采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土防護(hù)樁；框架橋四角各15 m范圍內(nèi)的防護(hù)樁，樁長為18 m，樁間距為1.75 m；框架橋兩側(cè)15～30 m范圍內(nèi)的防護(hù)樁，樁長為12 m，樁間距為2.0 m，樁頂設(shè)L形冠梁。在加固系統(tǒng)前方設(shè)置抗移樁，抗移樁及樁頂冠梁兼作線路加固系統(tǒng)的支撐，框構(gòu)橋頂進(jìn)就位后拆除。

2.4 工作坑

工作坑采用放坡開挖，坡率為1∶1.5，開挖面距離鐵路路基坡腳15 m，順鐵路線路方向坡率為1∶0.65。工作坑開挖完成后，錨噴20 cm厚C20混凝土掛鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行防護(hù)，鋼筋網(wǎng)片型號(hào)為φ6 mm，HPB300鋼筋，網(wǎng)格尺寸為150 mm×150 mm;頂進(jìn)側(cè)采用后背樁進(jìn)行防護(hù)。開挖工作坑時(shí)，需將坑底均勻夯壓密實(shí)，嚴(yán)禁基坑變形?；又車O(shè)置集水井，保證基坑不受水浸泡。圬工養(yǎng)生水亦不得浸泡基坑。工作坑坑底面做成尾低頭高的5‰的仰坡，以減免頂進(jìn)中出現(xiàn)的“扎頭”現(xiàn)象。

2.5 滑板

為保證框構(gòu)預(yù)制和頂進(jìn)順利施工，在工作坑內(nèi)設(shè)置滑板，滑板厚度為40 cm，其下夯填一層30 cm厚的碎石，防止基底變形?；逑旅嬖O(shè)置錨梁，以防止頂進(jìn)框構(gòu)時(shí)滑板發(fā)生移動(dòng)破壞?；鍍?nèi)配置直徑為16 mm的HRB400鋼筋，滑板內(nèi)順頂進(jìn)方向的鋼筋深入到后背梁中，以增強(qiáng)滑板的抗滑移能力。

為減少頂進(jìn)時(shí)框構(gòu)底板與滑板之間的阻力，用M10砂漿抹平滑板面，厚度為1.5 cm，再涂刷3 mm厚的機(jī)油、石粉，要求表面光潔平滑;框構(gòu)底板澆筑前鋪一層塑料布以減少頂進(jìn)摩阻力。在澆筑框構(gòu)底板時(shí)，要注意使其與滑板有效隔離，防止粘在一起，以免啟動(dòng)頂進(jìn)時(shí)發(fā)生困難。在滑板的兩邊距框構(gòu)外側(cè)10 cm處設(shè)置導(dǎo)向墩，以控制框構(gòu)空頂階段可能出現(xiàn)的方向偏差。整個(gè)框構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%以后方可開始頂進(jìn)。

2.6 頂進(jìn)后背工程

采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土防護(hù)樁作為后背樁，樁間距為1.75 m，樁長16 m。為保證頂力傳遞的有效性，在后背墻和千斤頂中間設(shè)置后背梁，并將后背梁與滑板連成一體，后背梁、后背樁在框構(gòu)橋頂進(jìn)就位后需拆除。為便于施工及頂進(jìn)挖土的順利運(yùn)輸，在兩后背梁之間設(shè)置出土通道，出土通道凈寬5.5 m。出土通道靠近基坑側(cè)采用灌注樁進(jìn)行防護(hù)，樁徑為1.25 m，樁間距為1.5 m，樁長14 m。出土通道遠(yuǎn)離基坑側(cè)采用新VI型鋼板樁進(jìn)行防護(hù)，樁長10 m。

3 頂推施工

3.1 頂進(jìn)設(shè)備的配備及安裝

頂鎬布設(shè)采用對(duì)稱布鎬方法，此方法可避免在施工過程中為克服橋體偏移而不斷調(diào)整頂鎬的位置，加快了頂進(jìn)速度，減少了工作量。

3.2 啟動(dòng)(試頂)

橋體混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行頂進(jìn)。頂進(jìn)過程是工程質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，因此頂進(jìn)前進(jìn)行試頂，確保頂進(jìn)參數(shù)的準(zhǔn)確性。試頂壓力控制在頂橋結(jié)構(gòu)自重的1倍左右，不宜過大，采用頂鎬同步加壓，逐步提高到頂推壓力，無異常情況下方可正式頂進(jìn)。若加壓過程中，出現(xiàn)油壓表數(shù)值不穩(wěn)定或快速下降的情況，則說明橋體向前有位移，橋體與滑板發(fā)生了脫離，此時(shí)要及時(shí)進(jìn)行糾正，使橋體方向回歸正位。

3.3 頂進(jìn)過程中尤其要控制好線路加固支墊的調(diào)整

頂推的同時(shí)，既要保證上方行車順暢和安全，又要保證頂推過程中的阻力最小，因此當(dāng)上方線路來車時(shí)，要及時(shí)添加支墊，打緊木楔，保證線路的幾何參數(shù)符合要求，頂進(jìn)過程中充分發(fā)揮工字鋼滑車作用，每頂進(jìn)1.5 m設(shè)置一排支墊，在主軌下、橫梁和箱體之間均采用木楔支墊，頂進(jìn)時(shí)橫向工字鋼懸空長度≤3.0 m。

3.4 線路防橫移措施

橋區(qū)范圍內(nèi)橫向工字鋼頂緊前端抗橫移樁冠梁。預(yù)制框架頂板尾部設(shè)置拉環(huán)，間距為3 m，拉環(huán)與倒鏈、線路加固系統(tǒng)相互連接構(gòu)成一個(gè)整體，隨著頂進(jìn)的進(jìn)行及時(shí)拉緊倒鏈，同時(shí)在橋外部分采用地錨裝置將線路拉緊。另外，根據(jù)線路鎖定軌溫情況，及時(shí)施行應(yīng)力放散措施。

3.5 頂進(jìn)及挖土作業(yè)

頂進(jìn)過程要根據(jù)列車運(yùn)行情況實(shí)施，嚴(yán)禁在列車通過時(shí)頂進(jìn)，嚴(yán)禁在線路發(fā)生異常狀態(tài)下頂進(jìn)，嚴(yán)禁在橋體發(fā)生偏移情況下頂進(jìn)，嚴(yán)禁在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)隱患情況下頂進(jìn)。同樣，挖土、運(yùn)土作業(yè)時(shí)，嚴(yán)禁在列車通過時(shí)挖運(yùn)土，嚴(yán)禁在橋體頂進(jìn)時(shí)挖運(yùn)土，嚴(yán)禁在有塌方風(fēng)險(xiǎn)時(shí)挖運(yùn)土，嚴(yán)禁在機(jī)械存在安全故障時(shí)挖運(yùn)土。另外挖土要根據(jù)土質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整挖土厚度，土質(zhì)較好時(shí)挖土厚度≤100 cm，土質(zhì)較差時(shí)≤50 cm，不得超挖。同時(shí)要求刃角切入土體深≥20 cm，挖土坡度與刃角坡度保持一致，保持被挖坡面的平整度。

3.6 糾偏及防“扎頭、抬頭”措施

糾偏措施：(1)加強(qiáng)橋體頂進(jìn)過程監(jiān)控量測，及時(shí)掌握橋體頂進(jìn)方向；(2)及時(shí)調(diào)整兩側(cè)頂推力的大?。?3)適當(dāng)增減刃角阻力；(4)在滑板上設(shè)置好導(dǎo)向墩。

防扎頭措施：(1)增加刃角阻力；(2)設(shè)置船頭坡；(3)設(shè)置卵石過渡段，提高地基承載能力。

防抬頭措施：適當(dāng)超挖刃角處和底板處土體。

4 結(jié)語

為了保證津石高速公路下穿朔黃鐵路順利進(jìn)行，文章對(duì)采用的頂推施工進(jìn)行了詳細(xì)的施工方案設(shè)計(jì)，并以此為依據(jù)進(jìn)行了頂推施工過程描述，為本工程順利實(shí)施提供依據(jù)，現(xiàn)本工程已經(jīng)完工，經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)，下穿工程質(zhì)量完好，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。