跨站场下穿铁路立交桥中继间法顶进施工技术

跨站场下穿铁路立交桥中继间法 顶进 施工技术

岳建峰 中铁六局集团呼和浩特铁路建设有限公司 内蒙古呼和浩特市 010000

摘要：当框架桥顶进距离较长、顶力过大且后背强度或桥体承载力受到限制时，可采用中继间法施工工艺进行顶进施工。该施工方法是将全部顶进段分成若干段，在各段之间设置中继间，使之接力交替顶进施工，即前段的顶进施工是利用后段作为后背，由前至后依次逐节顶进，达到完成整个框架桥的施工任务。

关键词：下穿铁路立交桥；中继间法；后背墙；抗拔桩；顶力计算；顶镐配置；后背受力检算

1 工程概况

乌海市甘德尔街公铁立交桥在包兰下行线K378+118.43处下穿乌海站南咽喉，设计道路与包兰铁路交角为86°，共穿越16股道。立交桥结构形式采用（6+12）+（12+6）m两座分体式双孔连续箱桥，两座桥净距0.4米，桥长为120延米，预制框架桥顶程总计170.56m。

由于该桥顶程长、孔跨大、桥体重、下穿股道多。营业线施工安全风险极高，且在列车不中断运营的情况下，通过采用中继间法顶进技术确保了运行列车正常运行。

乌海市甘德尔街公铁立交桥平面布置图

2 工程特点

2.1立交桥跨度大、框架预制分节多且顶进距离长。立交桥为（6+12）+（12+6）m两座分体式双孔连续箱桥，结构宽度达40.4m，架空线路的跨度为72m。顶进部分共分12节，框架桥顶程总计170.56m，累计顶力4065.53×100kN。

2.2行车密度大、架空线路股道多且位于道岔区。完成封锁施工165次/456小时，其中停电施工52次/117次。完成移设信号机6架、接触网支柱11根，拆除恢复线路11处、道岔7组，排出防护各种缆线176，需架空线路共16股道，要求在不影响行车的前提下进行施工，增加了施工难度。

2.3施工场地狭窄。桥址位于铁路编组场区，且为电化区段，地下缆线密集，造成施工场地狭窄，框架桥预制节按轴向布置，桥体顶进采用纵向顶进的施工方案。

2.4工期要求紧。该项目工程工期为365天，业主要求245天建成具备验收移交甲方。施工时，对施工组织设计进行了优化将时间与空间有机结合和充分利用，才能确保工期要求。

2.5配合单位多。施工中除了需要与铁路运输部门的车务段、机务段、工务段、电务段、车辆段等单位密切配合外，还需要与市政各单位协调进行配合，所以直接制约该项目工程的施工进度。

3 中继间顶进施工方法

3.1开挖工作坑

1）工作坑一般采用挖掘机、土方运输车和装载机配合开挖，弃土外运或堆放到指定地点。基坑挖至离设计标高10cm时，采用人工配合机械进行清底，以免超挖。

2）工作坑两侧边坡按照1:0.75坡比进行放坡开挖,靠铁路路基一侧以不挠动既有线路基边坡为宜,待D型施工便梁架设完成后再进行开挖。

3）框架桥主体预制工作坑开挖施工时应根据设计所提供图纸尺寸进行放线开挖。

3.2工作坑滑板浇筑

1）工作坑滑板底部与原地基接触部分应分别设置抗滑槽，防止在框架桥主体顶进施工时滑板发生位移。

2）工作坑滑板完成混凝土浇筑后，在滑板面层铺设润滑隔离层，厚度约0.5～1cm。

3）为防止箱节顶进时栽头，将滑板做成前高后低的仰坡，坡度为5‰。

4）为了控制箱节在顶进时的方向准确，需要在滑板两侧设置P60钢轨导向墩，滑板在浇筑前应提前进行安装放置，且导向墩与箱节边缘间的间距为20cm。

3.3线路加固与防护

1）D型施工便梁

现使用的D型施工便梁一般由D型梁厂家生产，本工程主要使用的D型施工便梁主要为D12、D24两种型号，D型梁由主梁（纵梁）、钢枕（横梁）和、牛腿、支座垫板等构配件组成。适合于孔径较小的桥涵顶进，适合于多跨单孔顶进，也可在架空条件下现场浇筑，是既有线目前常用的卸载方法。使用该D型施工便梁时必需设置便梁支墩，并满足地基承载力的要求。

2）D型施工便梁架设施工

申请慢行，按批准后的慢行计划，按照规定距离在线路路肩上设置列车慢行牌，并在施工地点派专职防护人员进行防护。调整既有枕木间距，把施工钢横梁分布在纵梁的每条钢肋对应的位置调整出来。封锁点内将钢横梁穿入，钢横梁的穿入一般情况下以线路为中心两侧对齐进行，特殊情况下可根据现场实际情况进行偏心设置。在封锁点内利用吊车架设纵梁，将纵梁放置在支墩上并与其钢横梁对应安装垫板及牛腿等其它构配件。

3.4 后背施工

后背包括：后背墙、抗拔桩。

一般情况下：后背墙位置处抗拔桩施工→吊放桩钢筋笼→浇筑抗拔桩混凝土→后背墙钢筋绑扎（后背墙钢筋与滑板钢筋、抗拔桩钢筋搭接绑扎）→后背墙钢筋绑扎完成后与滑板一同进行浇筑。

3.5顶力计算及顶镐选用

1） 应根据现场实际情况计算出最大顶力，通过顶力计算顶镐安装的数量，并且配有备用顶镐。液压传动系统应与顶镐配套。

顶力计算：P=μN

式中：P-顶力；

μ-顶力系数，一般取1.2～1.5；

N-箱节自重（KN）；

以乌海市甘德尔街公铁公铁立交桥工程D1箱节为例：

顶力计算及顶镐选用：

最小顶力P=1.2*50818.88=60982.656KN=6098.266t

选用500t顶镐，共计：12台

最大顶力P=1.5*50818.88=76228.32KN=7622.832t

选用500t顶镐，共计：15台

结论：通过按照每节箱节自重KN分别求出最大顶力Pmax与最小顶力Pmin需用顶镐数量，结合施工现场实际情况合理选择顶镐数量。

3.6 后背受力检算：

按照设计后背墙尺寸进行检算。后背墙的抗力主要来自四个方面：后背土压力、后背自重产生的阻力、滑板与箱节之间的阻力、后背墙下部抗拔桩极限承载力。

1）后背土压力：

Ea=1/2rH²Ka=19*2²*2/2=76KN/m

F0=EaL=76KN/m*89.5m=6802KN

2）后背自重产生的阻力：

F1=G1f=44.4m*4m*2m*0.6=213.12KN

3）滑板与后背之间的阻力：

F2=G2f=157.5m*0.5m*44.4m*0.6=2097.9KN

4）单桩极限抗拔承载力：

Uk=∑λiQsikuiLi=0.75*60*1.25*3.14*18=3179.25KN

3179.25KN*24根=76302KN

F=F0+F1+F2+Uk=6802+213.12+2097.9+76302

=85415.02KN=8712.33t

∴得出后背8712.33t＞7622.832t（设计最大顶力）

式中：r-土的天然重力密度（KN/m³），本式取19KN/m³；

H-后背墙的高度，本式取2m；

Ka-被动土压系数｛tg²（45°+Φ/2）｝取2；

f-摩阻系数，取值0.6；

G1-后背自重；

G2-滑板自重；

Uk-基桩抗拔极限承载力标准值；

ui-破坏表面周长，对于等直径桩取u=Πd；

Qsik-桩侧表面第i层土的抗压极限侧阻力标准值，本次计算据勘察报告取值为60KPa；

λi-抗拔系数,按照表5.2.18-2取值。本次计算λi=0.75；

Li-第i土层厚度,本次计算仅涉及粘质粉土层,厚度18m；

3.7顶进施工

首先对D1箱节进行顶进，完成D1箱节顶进的一个顶程作业后，收回对D1箱节顶进的顶镐；再进行D2箱节的顶进，完成顶进的一个顶程作业后，收回对D2箱节顶进的顶镐；最后再进行D3箱节顶进，完成一个顶程作业后，收回对D3箱节顶进的顶镐，同时在D3箱节与后背墙之间加入顶铁。如此循环往复，直至箱节就位。

D1箱节—D3箱节全部顶进就位后再进行D4箱节—D6箱节顶进作业，D4箱节—D6箱节全部顶进就位后再进行X1箱节—X3箱节顶进作业，X1箱节—X3箱节全部顶进就位后再进行X4箱节—X6箱节顶进作业。如此循环往复，直至箱节全部顶进就位。

3.8顶进纠偏

顶进过程中，测量人员跟踪观测桥体方向变化情况，并且每顶进完成一镐向现场总指挥汇报方向偏差情况；现场施工负责人根据测量人员提供的信息，询问顶镐工油压、顶镐出镐长度，决定增大或减小油压、打开或关闭顶镐纠偏，如此循环，直到一镐顶完。每一镐顶完，现场施工负责人通知测量人员量测桥体方向和高程偏差。测量人员将停镐后的方向和高程测量计算、记录完毕，用对讲机第一时间向现场施工负责人汇报顶进成果。

4 结语

在框架桥顶进施工过程中采用本工法，以新颖的施工工艺、严格的质量控制措施，降低了施工成本，提高了施工效率，缩短了施工工期，确保了在施工过程中既有线设施及运行列车的行车安全，保证了施工质量。

本工法结合了实际施工过程，探索了中继间法两侧顶进大跨度铁路立交桥在环境复杂条件下的框架桥分节、分段穿越线路顶进应用，在总结分析的基础上，对传统的框架桥顶进施工技术进行了新的应用，形成了较安全可靠的施工工艺，为类似工程提供了宝贵经验。

参考文献：

中继间顶进大跨度铁路立交桥施工技术—喻天金，邢培琦，刘洁林；《铁道标准设计》；2004-07-06

人工挖孔桩的抗拔设计应用—范伟霞；《城市建设理论研究（电子版）》；2011-05-25