南水北調中鋁鐵路框架橋頂進施工方案

□張俊飛（河南省水利電力對外有限公司）

□呂保生（河南省水利建筑安裝公司）

1.前言

南水北調中線工程焦作2段中鋁外環道改線鐵路框架橋工程，設計架空中鋁既有鐵路四股道（中鋁進廠上下行線、煤氣站線、運輸部線），采用2～7.5m鋼筋混凝土框架橋下穿鐵路，框架橋正交設計、頂進法施工。框架橋主體結構垂直鐵路方向26m，采用C40鋼筋混凝土，結構凈寬每孔7.5m、凈高6.0m，頂板、底板、邊墻及中墻厚度均為0.6m，計劃工期150d。框架橋施工方案分為箱體預制、線路架空、頂進施工及附屬工程4個部分。

2.箱體預制

框架橋交叉處鐵路為東西方向、框架橋為南北方向，施工場地選擇在鐵路南側外環道路上施工；施工工序為：基坑開挖→滑板施工→后背制作→箱體預制→防水層施工。

2.1 基坑開挖

根據現場地形和地質情況，首先布置工作基坑（32m×22m），基坑的寬度以框架總寬度各側加寬2.0m為原則。在箱體底板前端預留1.0m空頂長度，以備啟動后調整頂進方向或設備故障問題；在底板后端預留4.0m用來布置后背、頂鎬等頂進設備。基坑開挖采用人工配合挖掘機開挖，基坑內和基坑頂部四周均設置排水設施。為了避免機械對基底產生擾動、破壞地基承載力，當機械開挖至基底以上20～30cm時停止開挖，由人工清理。

2.2 滑板施工

基坑驗收合格后，人工開挖縱、橫抗滑槽，滑板混凝土澆筑時按設計要求預留導向墩鋼筋、一次澆筑成型。為了防止箱體頂進時出現“扎頭”現象，滑板需做成沿頂進方向0.5%的上坡；滑板隔離層，采用噴涂石蠟機油、滑石粉并加鋪一層塑料薄膜的方法制作，塑料薄膜要求鋪設平整。

2.3 后背制作

后背制作要深入滑板頂面下3.0m，利用開挖后的原狀土為基礎滿鋪枕木，枕木前豎向鋪設I50a工字鋼，采用三片I50a工字鋼配合鋼絲繩橫向加固，確保后背有足夠的強度、剛度及穩定性。

2.4 箱體預制

框架橋箱體在鐵路南側整體預制，混凝土澆筑分兩次施工，先澆筑底板，再澆筑邊墻、中墻和頂板。采用大塊鋼模組合拼裝模板，鋼管腳手架滿堂支撐，對拉桿固定邊墻模板；混凝土澆筑采用混凝土泵車灌注入倉，插入式振動棒振搗。混凝土澆筑完成后，應在初凝開始后盡快覆蓋、養護，拆模時間要根據同條件試件強度確定，特別是頂板混凝土要達到設計強度的75%后方可拆除模板。

2.5 防水層施工

防水層的基層要求平整、清潔、干燥，不得有空鼓、松動、浮碴和油污；防水層施工應嚴格按照設計和操作規程，做到不開裂、不起鼓、不滲漏，表面坡度平順、排水通暢。

3.線路架空

線路架空施工采用縱、橫抬梁法，以橫抬梁受力為主，縱梁受力為輔；架空支點以挖孔樁為主，混凝土支墩為輔。施工工序為：挖孔樁施工→架空準備→架設縱梁→穿入橫梁→線路加固。

3.1 挖孔樁施工

挖孔樁施工首先要收集鐵路地下管線資料，施工時先挖探溝，查明地下光纜、電纜情況后方可開挖，并按規定設置防護措施、安全施工。設計要求布置18個挖孔樁（其中4個兼做路基防護樁），挖孔樁直徑1.25m（不含護壁），樁身采用C30鋼筋混凝土，護壁采用C30快干鋼筋混凝土，護壁每節長1.0m、厚12.5cm，樁頂設1.7m×1.7m×0.5m鋼筋混凝土承臺。采用人工挖孔的方法，護筒高出原地面0.5m；護壁每米澆注一次，嚴格控制進尺、不得超挖；挖孔樁驗收合格后，分節吊裝樁身鋼筋籠，澆筑樁身混凝土，隨后施工樁頂承臺。

3.2 架空準備

線路架空施工需在慢行（45km/h）條件下進行，待支點挖孔樁混凝土強度達到設計強度的100%后，方可進行線路架空。線路架空采用縱、橫梁聯合架空體系，線路架空一次完成。充分準備架空使用的縱梁工字鋼、橫抬梁工字鋼、連接螺栓、絕緣膠墊、道碴、枕木等材料和線路養護機具，同時對施工人員進行技術交底和安全教育。

3.3 架設縱梁

縱梁運至施工現場，用2臺50t吊車利用封鎖點分片進行吊裝，縱向用拼接板等強度連接，及時用螺栓將支點處橫抬梁與縱梁連接，保證縱梁穩定。縱梁連接后，用起道機（或液壓千斤頂）調整縱梁標高，支點設在挖孔樁和混凝土支墩上，支點處用橡膠墊（或硬木板）墊實，施工中嚴禁縱梁侵限。

3.4 穿入橫梁

橫抬梁采用單根I56C工字鋼,間距0.6m布置，為保證線路水平，穿橫梁采用“隔一穿一”的方法。人工清除架空地段內道碴，橫抬梁到位后與縱梁連接；橫梁與鋼軌間加設絕緣大膠墊，避免軌道聯電；縱、橫梁連接用φ22高強度雙帽螺栓。

3.5 線路加固

控制軌距和軌道高程并加固線路，使縱、橫梁及線路形成整體結構，及時緊固連接構件及墊木，確保線路不變形。在架空地段鋼軌外側每隔1.0m設置一對10cm×10cm的方木，水平支承于主梁下腹部和基本軌的外腹部,確保枕木穩固以保持軌距；在鋼軌和橫梁間墊絕緣膠墊（或硬木板）來調整線路的高差，控制軌道高程以利行車。

4.頂進施工

箱體頂進之前必須嚴格執行各項管理制度，精心組織、統一指揮，以便開頂后連續作業；同時作好應急預案，現場備足防汛、鐵路搶修等物資，防止汛期施工出現意外情況、確保行車安全。在箱體后側設立測量觀測站，隨時掌握箱體頂進方向和水平偏差。施工工序為：頂力計算及傳力設備配備→箱體試頂→路基開挖→箱體頂進→恢復線路。

4.1 頂力計算及傳力設備配備

框架橋箱體及防水層保護層混凝土合計860m3,框構自重約2170t，經過計算最大頂力為2602t；頂進設備選用320t頂鎬（頂程36.88m）12臺（另備用3臺），配備頂柱500m。頂鐵采用鋼板和舊鋼軌焊接制成，按長度分50/100/200/400cm四種，每種規格按頂鎬數量配備。

4.2 箱體試頂

箱體試頂前需要檢查后背承載能力、框架與滑板分離是否順利，以及主體結構的混凝土強度、防水層及防護層的制作，檢查頂進設備及線路狀況，以及現場照明、液壓系統安裝及試驗結果，檢查施工要點、應急預案準備情況等。

頂進設備調試完畢后即可試頂，頂進作業時人員分工要明確，油壓每升高一次要穩定幾分鐘。當油壓升高到5～10MPa時需停機觀察，如發現異常及時處理；而后再開泵，千斤頂活塞伸出使頂鐵受力，待頂鐵頂緊后立即停機再次詳細檢查，若無異常可再開泵，直至箱體啟動。試頂完畢后及時檢查滑板是否脫離、后背有無裂紋、頂柱配備是否合理，如無異常情況方可正式頂進施工。

4.3 路基開挖

鐵路路基開挖需要挖掘機與自卸汽車配合，挖土頂進時應遵守快挖、少挖、勤頂的原則，機械挖土預留20cm由人工清底，確保不超挖和減少對地基的擾動。挖土過程中如遇到孤石、混凝土等障礙物要清理徹底，清理后對地基進行妥善處理，防止框架受力集中而發生開裂。

4.4 箱體頂進

箱體頂進要求在慢行條件下利用行車間隙進行，挖土與頂進作業循環進行，每前進一頂程即要切換油路，并將頂鎬活塞拉回原位，補放短頂鐵、更換長頂鐵，安放橫梁。在頂進過程中，施工負責人要及時掌握頂進設備油壓、頂柱和后背變化，根據箱體軸線和高程的觀測數據及時糾正箱體左右偏差及“抬頭、扎頭”的現象。

當箱體頂進至第一道架空縱梁后需將架空設備放在框架頂面，頂進過程中逐步拆除影響頂進的挖孔樁，同時增加臨時支點保證架空體系安全。在框架頂面支點上平鋪1000mm×40mm×30mm四氟板兩塊上下相對，用來傳遞工字鋼所承受的荷載，通過四氟板的滑動配合箱體頂進、直至箱體頂進就位。每次破除挖孔樁之前，都要在箱體前端頂面與橫梁間搭設一處滾杠滑動鋼支墩支點（支點位置與挖孔樁對應，支點強度滿足替代挖孔樁），以確保行車安全。

4.5 恢復線路

箱體就位后采用級配碎石回填框架兩側路基、補充箱體頂面道碴，對框架橋進行加固后即可拆除架空線路，同時按線路維護要求全面養護，盡快恢復既有線路、解除慢行。架空線路拆除先拆橫梁后拆縱梁，橫梁拆除按“隔六抽一法”循環進行，從一端開始逐根進行，每抽一根立即回填道碴，并搗固密實；縱梁拆除要利用封鎖點進行，配備2臺50t吊車分片進行拆除。

5.附屬工程

框架橋主體施工完成后，即可施工八字墻、沉降縫、泄水管、人行道等附屬工程。

6.結語

鐵路框架橋頂進法施工工序多、工藝復雜、技術要求高，且受環境因素影響較大，通過對本工程施工方案、工藝流程的總結，對頂進法施工重點、難點的分析和探討，為提高框架橋頂進施工技術提供了參考。線路架空體系是工程進度和質量的安全保障，應在實踐中引起高度重視。