铁路顶进框架桥施工阐述

李云高

近年来，随着城市经济快速展及规划下穿铁路框架桥极为普遍，顶进涵作为一项广泛使用的下穿铁路施工技术，它是保证在既有线行车的条件下，采用了顶入法较多，把涵洞顶（拉）入铁路路基的一种方法。这种方法是：不该移既有线的位置，不中断既有线行车，在施工中对行车干扰少。

二、原则

2.1在仔细考察工程实地，认真研究设计施工图纸、项目施工合同文件和有关规定的基础上，充分考虑本工程的特点和场地、设备、人员及气候等实际情况，科学合理地组织施工，满足业主的要求。

2.2严格按照ISO9001（2000版）国际质量管理体系和项目法施工要求进行施工管理和质量控制。建立健全质量保证体系，强化安全保证网络，落实各项规章管理制度，为工程段施工快速、有序、高效进行创造良好的条件。

三、工程概况

3.1新晃县国道G320绕城线与沪昆铁路交叉点里程为公K0+208=铁K1627+401，交叉角约63.5°，设置10.5+10.5m二孔分体式顶进框架桥，框架桥斜交设置。桥址处铁路位于直线上，公路位于Rz=345.869m的圆曲线上。框架斜交斜做，框架顶部覆土深度1.2m。桥址处沪昆线铁路轨面高程319.65m,新晃县国道G320绕城线路面高程311.85m，高差7.8m。框架顶进段地质状况为地表层起伏高程311.63m～316.73m以上为褐黄色粉质粘土，以下为卵石层，含水丰富。顶进施工难度较大。线路加固架空支墩人工挖孔桩地基承载力强、稳定，但对挖孔桩支墩抗弯要求高。

3.2、总体部署

3.2.1在实施工程项目前期工作的同时，按照铁路营运线施工申报程序抓紧办理相关手续报批后进行施工。

3.2.2为减少对铁路运输的干扰，铁路运输部门要求一次性架空铁路线路，对于本桥而言，需要一次性投入架空设备主跨梁采用2组特制D20便梁、左右副跨采用D16便梁。

3.2.3单个框架钢筋混凝土体积为536立方，重量为1430吨，顶进摩擦阻力系数按1.25考虑，单个框架顶进最大荷载为1787.5吨。框架纵向单孔顶程为50m。

3.3顶进涵施工过程

3.3.1施工准备

⑴首先做好“三通一平”，即水通、电通、路通和施工场地平整。

⑵根据现场实际情况做好现场布置，对钢筋加工场、材料堆场施工道路进行硬化处理满足施工要求，建设生产、生活用房，协调施工机具设备就位，为施工创造良好的条件。

⑶对照施工总平面图，确定施工用地范围，及时改移或制定管线防护方案，为工程顺利进行创造良好的施工环境。

⑷进场仪器设备需通过相关单位的测试标定，施工材料要提前送当地质检部门检测，检验合格后，才能投入施工使用。

3.3.2测量放样

⑴施工前请设计、业主等有关单位进行交桩，对设计单位所交付的导线点、水准基点桩等进行复核，同时复核新建框架中心处轨顶标高，并核对设计图，若有不符则综合考虑铁路与公路高程因素，请业主、设计等相关单位现场确定。

⑵测量执行计算复核制。两人计算结果完全一致后才能进行测量放样，在测量放样和施工控制过程中执行换手复测制度。

3.4、铁路路基进行止水处理

3.4.1在线路架空挖孔桩施工及基坑开挖前，采用高压旋喷桩机对施工影响范围内的铁路路基进行帷幕止水处理。

3.4.2在铁路路基上距外侧铁路股道中心3.5m以外的范围，采用双排Φ60cm竖直旋喷桩间距40cm做止水帷幕；铁路路基上距外侧铁路股道中心3.5m以内的范围，采用双排Φ60cm斜向旋喷桩间距50cm，从路基外侧斜向打入，确保施工机具不进入铁路限界。

3.4.3旋喷桩的始喷面应穿过卵石层等透水层，并伸入砂质板岩内不小于50cm，停喷面应高于透水层至少50cm，停喷面以上应妥善处理，确保土体稳定无塌陷。

3.4.4选配装设计直径为60cm，按双重管法进行施工，要求旋喷桩桩体抗压强度值不低于1.5MPa(28d)。采用材料普通42.5级硅酸盐水泥，水灰比采用1:1，旋喷压力25MPa,喷射注浆的冒浆量应小于注浆量的20%，实际采用的水灰比、水玻璃掺入量、水泥渗入比、送浆压力及提升速度等施工参数根据旋喷桩固结体的要求现场试验确定。

3.5工作坑及框架预制

3.5.1工作坑土方开挖

工作坑布置于沪昆线铁路下行线左侧25.3m，工作坑标高为309.65m，坑顶自然地面标高为315.2m，坑深5.55m，基坑为深基坑开挖施工，施工现场用地条件较好，基坑边坡采用1:1.5放坡开挖，工作坑按平面位置尺寸竖向深度用挖机挖装自卸车外运一次成型，预留深度30cm人工修整到位。基坑开挖成型后对基底采用机械或人工夯实，使地基达到承载强度。

3.5.2滑板制作

⑴基坑土方完成验收合格后，进行浇筑20cm厚素混凝土垫层。

⑵钢筋安装严格按照施工图设计和施工规范施工，后背梁、地锚梁、导向墩和滑板同时浇注，使四者成为一体。

⑶为控制框构箱入土前的准确方向，在滑板两侧设置导向墩，导向墩与框架边缘间的空隙为50cm，导向墩间距4m设置一个。

⑷滑板混凝土浇筑时从前端向后背连续进行，不留横向施工缝。浇注砼时分条且用三角铝合金刮尺刮平砼表面，严格控制砼表面的平整度，误差控制在3mm之内。浇筑时滑板混凝土采用平板振动器振捣，平板重叠宽度不小于1／3板宽；后背梁混凝土采用插入式振动器振捣。

⑸滑板顺框顶进方向做成0.2～0.5%仰坡（视框架单孔长度确定），在框架前端做1米宽1:0.1船头坡，以达到设计路面坡度并减少或消除顶进中的栽头现象。同时为减少顶进启动阻力，滑板表面作润滑隔离层，自下而上为：M10砂浆抹面2cm，其表面均匀涂3mm厚滑石粉或石蜡（掺有25%机油），再上覆塑料薄膜一层上铺油毡纸，油毡纸接缝顺顶入方向搭接并粘接牢固。

3.5.3框架制作

在框架制作前，测量定位。测量放样完成并经过监理工程师复核合格后进行下道工序施工。在放样过程中严格控制中线，确保框架中心线、滑板中线重合。

3.6后背桩、路基(翼墙)防护桩

3.6.1后背桩和路基(翼墙)防护桩施工，在获得铁路单位颁发的《营业线施工许可证》后，后方可开工。可不在铁路线路慢行45km/h条件下，按人工挖孔桩施工规范要求和做好既有线施工防护即组织施工。并设置安全标志，夜间设置红灯警示。

3.6.2后背桩及铁路路基防护桩放样结果经过监理工程师验收合格后，进行后背桩、防护桩施工。桩身成孔采用人工挖孔，在开挖过程中严格控制桩的垂直度以及入土深度。按设计采用人工挖孔桩，每次一节，一节1米，开挖浇筑桩孔护壁。第一节护壁浇筑必须高出原地面标高20cm，桩孔内土方采用辘轳吊出桩孔，再由人工挑运至工作坑外集中外运。护壁砼由工地现场搅拌，人工挑运入模浇筑，桩孔砼采用C30钢筋砼。

3.6.3在确保铁路限界的前提下，挖孔桩顶采用“绍兴吊”作为出土、进料等提升设备。为确保铁路运营安全，所有铁路架空挖孔桩均采取对角或同侧进行开挖。

3.7、铁路路基监测

为确保在整个施工过程中既有线行车安全，采取监测措施。按工务段指定将在路基上合理有效布置监测点，按时进行周期性的监测并做好监测数据的分析统计。所布置监测点必须埋入覆土中一定深度，确保起到监测预见性的作用。

3.8铁路线路加固架空

从保证安全出发，按明挖顶进常规方法对线路进行架空加固，以框架宽为主跨、框架两侧1:1高宽比为主、副跨采用D型钢便梁进行线路架空加固。

铁路线路架空加固结构按单孔形式架空加固，单孔架空形式为框架桥中间主跨、两侧副跨形式，主跨跨度满足框构件下穿铁路顶进沿铁路线长净跨，副跨跨度满足顶进挖土深度1:1边坡安全要求。铁路线路架空加固的结构形式采用特制D20型钢便梁为主跨梁、左右副跨采用D16型钢便梁。

在线路两侧架(拆)梁和轨下穿(抽)时必须在线路封锁条件下施工。施工顺序为：测量放线→设置防护人员→设置P50吊轨按3-3-3-3形式→挖孔桩成孔→挖孔桩灌注→搭设架空工作平台→抽砼枕调整间距→扒渣→穿钢横梁→进行钢横梁周围捣固→吊装D型钢纵梁与横梁连接成整体。

铁路线路架空挖孔桩的施工必须按规定在办理完相关的铁路手续，取得颁发的《营业线施工许可证》后，在铁路线路慢行45km/h条件下，方可开工。在既有铁路线上的一切施工均应按《铁路技术管理规程》的规定设置防护人员。挖孔桩施工采用间隔开挖，以免影响路基稳定。

3.9线路加固检算

特制D20、D16便梁为铁路桥梁架空专用定型设备，故不需检算。

3.10框架桥桥构箱顶进

3.10.1框架顶进荷载及顶程

本框架顶进可采取先右孔后左孔顶进施工，单节框架钢筋混凝土体积为536立方，重量为1430吨，顶进摩擦阻力系数按1.25考虑，单节框架顶进最大荷载为1787吨。框架纵向单孔顶程为50m。

3.10.2框架顶进施工的作业顺序如下：顶进取土→基底检查处理→浇筑速凝混凝土基础→框构顶进→中线、水平测量→制订纠编措施→后座顶柱接长→按以上循环施工。

3.10.3框架顶进基坑侧向防护、基坑底部处理

框架顶进下穿铁路段基坑侧向按照设计，在框架两侧沿顶进方向排列架空支墩和防护挖孔灌注钢筋砼桩作为顶进基坑侧向防护，框架顶进基坑土开挖采用机械分段明挖出土。为保证框架在下穿铁路顶进时铁路路基不沉降或出现微小明沉降，控制框架在顶进时不出现栽头或抬头现象，要求框架基础绝对稳定，按每2-3m分段出土、分段换填基础、分段顶进框架循环施工。

3.10.4关键工序的控制

⑴顶进方向的控制

框架在滑板上移动时，主要依靠滑板上预先设置的导向墩控制。框架入土后，顶进方向控制可采取如下措施：严格控制挖土，两侧均匀开挖，切土钢刃角要保持吃土15～20cm，正常情况下不允许超挖；多挖土一侧阻力小，少挖土一侧阻力大，利用控制油顶的平面轴线位置和框架本身顶进阻力不同进行纠偏。

⑵顶进中的高程控制

顶进过程中易发生的“扎头”现象，故采取如下措施：在滑板施工时，在滑板表面沿顶进方向设置1%的上坡，给框架以上爬的趋势；框架制作时，在前端2.0m范围内底板下设置10%的船头坡；挖土时开挖面基底保持在框架底面以上8～10cm，利用船头坡高出部分土壤压入箱底以纠正扎头。

3.10.5顶进设备

⑴千斤顶

框架设计单节最大顶力为1787t，选用双作用、双油路400吨、500吨卧式千斤顶8台。千斤顶每次行程为25cm～35cm。

⑵高压油泵及油管

选用压力为32Mpa的超高压电动油泵站，液压油管按流量决定，回油管路主油管的内径不小于10mm，分油管的内径不小于6mm。油管使用前清洗干净，油路布置合理，密封良好，便于调整与控制，不妨碍施工操作。

⑶电气集中控制台

拟采用超高压油泵，电气集中控制台集中操纵油泵及油路方面的控制系统，通过各种起动补偿器控制油泵电动机的运转和停止。控制台安装在后背附近适当位置。

3.10.6、施工现场安全防护、线路养护

严格执行铁道部和各铁路局有关既有线施工安全防护的规定进行施工现场防护。在施工地段两端800米处和施工地点均设专职安全防护人员，各防护人员配备方便可靠的通信、信号工具。施工地点前后按规定要求设置各种信号标志。

结合本工程的实际情况，对施工区段沪昆上下行铁路分别设立防护。在车站和信号楼设置驻站联络员并负责登消记，在施工现场每条线路分别设置防护员。施工区域的线路由施工单位对线路养护至线路交付止，施工期间必须严格按照既有铁路施工相关安全、技术规程，做好施工安全防护和铁路养护，确保既有铁路安全、正常运营。