浅谈铁路桥涵顶进施工的技术要点

浅谈铁路桥涵顶进施工的技术要点

李雷

哈尔滨铁路工程建设有限公司 黑龙江齐齐哈尔市161006

摘要：在下穿既有铁路建设中，框架桥涵顶进施工工艺是一项重要技术，在新建或增建公路和铁路中得到广泛的应用。以滨洲铁路（上）K428+846号大桥为例，对下穿铁路工程顶进施工步骤进行简介，并对其主要工艺进行探讨。实践证明，采用该工艺可取得良好的经济、社会效果。

关键词：下穿铁路，框架桥涵，顶进施工

随着我国道路、铁路建设的持续发展，在已有的公路、铁路等建设项目中，往往存在大量的在建或改扩建项目，从而对其建设提出新需求，也就是要保证其在不干扰其上部的铁路、道路安全运营的前提下进行建设。但在建设期间，上层车辆通过时会引起较大的震动，容易引起下部正在建设的地基土不稳定，从而引起路基塌陷，造成车辆脱轨等重大事故。当前，已有D形便梁加固技术难以适应大跨结构桥梁建设需求，而采用横抬梁、吊轨加纵加固方式又面临着结构整体强度及刚度不够等问题。如何在保障上层轨道交通安全的前提下，如何保障下穿既有道路及已建桥梁结构的施工质量成为亟待解决的问题。正是在这种情况下，顶进施工技术已迅速发展为我国下穿既有道路和铁路下框架桥涵工程的优选方法。

1顶进施工技术简介

框架桥涵顶进施工工艺是利用顶管机等辅助设备，达到“立体”的目的。对下穿铁路地道桥及框式桥进行施工，并对顶进技术进行控制。其工作原理是：在既有线上坡开挖工作基础，采用现浇滑道，采用钢筋混凝土制作构架，对原有线路进行补强，并进行相关顶进装置的安装。顶进时，前面开挖完毕，可以打开高压油泵，使顶镐产生顶力，利用顶铁、顶柱和横梁等传力装置，利用背部的推力将装配好的框架结构顶出。当一个顶程结束时，将顶铁留在空档上，然后再进行下一次顶入，如此反复，直至全部装配好的框架建筑全部顶入完毕。在顶管工程中，要严格把握建筑物的标高及中心线的变形。

2工程概况

滨洲路全长K428+846，是一座3-11.65m的石桥，始建于1913年。该大桥全长46.6m，新框构桥采用形式为预制顶，在原有滨洲高架线路的右边进行工作坑的挖掘，并进行框架结构的装配；在混凝土框架结构达到规定的强度后，分孔进行框架结构的吊装，并恢复桥梁上的管线。本桥的顶程为72.08m，设计上为1090.2t的顶力和总长度为72.08m。

3顶进施工流程及步骤

3.1施工流程

框架桥涵顶进的主要工序为：施工前准备、场地清扫、工作基础挖掘、框构主体预制、框构顶进等工序。

3.2施工步骤

3.2.1开挖工作基坑

在进行现场作业时，首先要调查的是现场的地形特征、地层结构和土质颗粒等情况，并依据桥梁轴线的长短，选择土方最少、顶进施工距离最短的路线进行施工。本项目的工作场地为26.5*31.5m的深基坑，在开挖过程中，开挖工作面按1:1.5的坡度进行，框架结构两边的边坡按1:1的比例进行。该工程施工后，底层铺设碎石垫层30cm，C25钢筋混凝土垫块40cm厚，M10水泥土2cm厚，润滑层3mm厚，最后一层塑胶膜覆盖。为解决工程中的排水问题，工程开挖时，开挖周边开挖1.5m，开挖两边开挖30cm的排水渠。

3.2.2滑板施工工作

在已建好的基础上，需要在框架结构的底部安装一个滑板，滑板是桥梁的关键部件，一般分为后背梁整体式和后背梁分离式两种。滑板高度要依据工程场地的地质情况，划分成“前高后低”和“前低后高”两种类型。为了避免在施工中发生滑动，必须在其下面加一个地锚。本项目的滑板厚度为40cm，滑板为C25，滑板下布置横向锚固梁8根，纵向锚固梁10根，锚梁宽度50cm，高度50cm。为了加强其在施工过程中的后张法预应力，在其背部附近留下一根大于1.5m的长筋，其长度大于1.5m，并在其背部进行后浇注，以保证其与后梁一体成型。此外，为了防止“扎头”，滑块顶部必须按照5‰的斜度制造成前面高后面低的高度。

3.2.3框架桥涵预制

预制桥梁结构之前，在施工场地的地基上进行位置和测量，另外，在装配过程中，还应注重对滑板及刃角部位进行润滑。本工程采用双腔现浇钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土主要成分为C35，箱内混凝土2085m3，具有P8和F100抗渗性能，可选用Ⅰ级和Ⅱ级钢筋，可在底板后墙体和顶板上进行。

为了避免对滑板造成损伤，在施工过程中必须对振动的厚度进行控制；为了避免在框架桥顶进过程中发生“栽头”的情况，框架桥前部为船头坡，其制造方式为：将建筑物底部前方2m以内的黄土做成高低差5cm的前坡型，然后覆盖油毡，灌注后即为船头坡。

3.2.4后背墙施工

后背墙是桥涵建设的关键，常用的有重力式、板装式和组装式三种，后背墙的结构型式要结合工程场地的地质及地势情况选择，以重力式和板装式为主。由于后背墙直接影响到桥梁结构的整体稳定，所以后背墙要求有一定的稳定度和抗压性。在后背墙和千斤顶间安装一根后横梁，本项目的后背墙为C20混凝土结构，该工程的后背墙由M10砂浆浇筑而成，为顶进施工提供了支撑。

3.2.5线路加固

在框架桥涵施工过程时，由于原有线路基础易出现松动，进而对原有线路的高程、限界等产生不同程度的变化。因此，在施工前必须先加固原有的轨道，一般有吊轨法、吊轨横梁法及吊轨交叉梁法。该工程采用2组D24施工便梁和P50轨道交叉结合的方式对该线路进行加固；该工程的上部工程为8个人工开挖的桩墩，直径1.6m，长度18.5m；为了防止导线的侧向移动，在导线端部设置4个P43枕木垛支承工字钢纵梁加固；为了提高整个铁路的总体稳定度，保证上面行驶的车辆的安全性，还在铁路两边的梁中增设5个P50轨束梁。

3.2.6顶进施工

在本项目中，考虑到桥梁的重量，顶进过程中，顶力是桥梁的重量的1.2倍，通过对顶镐传动率60%的分析，确定本项目使用6个500 t的液压顶镐进行顶进施工。

3.2.7顶进施工中注意事项

（1）在进行顶进过程中，顶力最大载荷不能大于额定载荷的85%；（2）在顶进法中，在穿越既有线以下时，其顶进量不能超过0.8米，且要边开挖边上。（3）在顶进工程中，要尽量避开箱涵带水进行，在进行顶进作业之前，必须进行降水、排水等工作。

4测量校正及检测

在顶进过程中，为了精确地把握箱室顶进的方位及标高，需要在箱涵后方布置观测点，观测过程中的中心线和横向位移进行观察。在观测台上可以设置经纬仪、水平仪，作为垂直方向的观测台；为便于测高，在箱涵四个角落分别放4块水准尺；在箱涵的每一面，在其前端和尾部设置一根刻度尺，用于测定顶进方向的误差。在本项目中，桥梁的顶部高度为49.8m；通过实测，其顶升量偏差为130mm，符合设计规定的150mm以内；中心线偏差为185mm，符合200mm的设计指标。

5结语

本文通过对下穿既有线下框架结构桥梁的顶进工程实例，说明顶进技术在工程中的优势。工程实例证明，采用顶进技术可缩短工期，提高工程质量，对既有线的冲击不大，且可通过顶进装置逐步将已建结构送入地基，在确保既有线安全运营的前提下，可逐步将已建结构送入地基，已被大量用于地道桥和框架桥涵建设，有很高的实用和推广意义。

参考文献

[1]蔡挺.下穿框构桥顶进施工的关键技术思考[J].科技视界，2016(05)：266.

[2]孙会永.浅析铁路桥涵顶进施工中的技术要点[J].门窗，2016(02)：80-82.

[3]金振，卢振华，尹友成.下穿既有铁路的箱涵顶进施工和加固技术[J].建筑施工，2014(12)：1423-1425.