斜交框構橋頂進施工技術

張先鋒，張景平

(1.聊城三山公路工程監理有限公司，山東聊城 252000；2.東阿公路管理局，山東聊城252200)

1 工程概況

國道105線聊城段下穿邯濟鐵路，立交橋為105國道穿邯濟鐵路而設，公路與鐵路均為直線，交叉法向角為21.73°，該橋為8.62 m+17.23 m+8.62 m三孔鋼筋混凝土框架結構，凈跨為8.0 m+16.0 m+8.0 m，快車道凈高為5.2 m，慢車道凈高為3.5 m?？蚣芙Y構主體全高7.9 m，邊中墻0.9 m，頂、底板厚均為1.1 m，框構橋外沿底寬38.07 m。

鐵路荷載采用：中-活載；

公路荷載采用：公路-Ⅰ級。

該橋基底設計壓應力為200 kPa，基底容許承載力120 kPa，設計采用框構橋內靜力壓樁加固地基。由于框構橋外沿底寬較大，頂進過程中包括壓樁、埋設排水管道施工，開挖面暴露時間較長，需采取鐵路線路架空加固措施，保證鐵路運輸和工程施工安全。

2 施工技術與控制技術

框構橋頂進施工主要按線路加固、框構橋頂進、框構橋內壓樁、埋設排水管、拆除線路加固設施的順序進行，工作的難點和重點為線路加固和框構橋頂進施工。框構橋預制在線路北側，考慮框構橋預制需跨雨季施工，工作坑靠線路一側按1：1.7的坡度進行開挖。為保證框構橋頂進施工作業時列車運行安全和施工安全，同時也保證頂進施工質量，采取必要的鐵路線路加固及框構橋頂進的技術措施。

2.1 頂進后背及滑板工程

框構橋頂進施工中選用鋼板樁、鋼軌樁和砌石擋土墻后背。該工程采用單排鋼軌樁后背。鋼軌樁后橫向滿排雙層枕木，鋼軌樁前設C30鋼筋混凝土后背梁，以增加后背整體性和分配頂力。后背填土采用三七灰土，機械夯實。

滑板又稱工作坑底板。該工程所在地，由于地質情況較差，工作坑底板基底采取換填50 cm砂夾碎石墊層，滑板采用混凝土澆筑而成，板厚20 cm。板下設置數道混凝土地錨梁，以增加滑板抗滑力，避免框構橋頂進時，滑板滑移。工作坑內順頂進方向設置排水溝和集水井，排除坑內積水。沿工作坑兩側及鐵路路基兩側布置多口直徑40 cm大口井抽排地下水，將地下水降至工作坑底板下1.0 m。

滑板澆筑完畢后在其上設置潤滑層：將石蠟和機油按一定比例混合加熱后，均勻涂抹至滑板頂面，石蠟上鋪設塑料薄膜，薄膜搭接順頂進方向，并不小于20 cm。為避免滑板上焊接鋼筋燒傷薄膜，在薄膜上抹一層2 cm厚的砂漿保護層，滑板表面要平整并壓光，以利于框構橋頂進時順利起動。

2.2 線路加固

2.2.1 線路加固方案

下穿鐵路框構橋頂進施工，對鐵路線路的加固卸載常用兩種方法。一是采用施工便梁架空線路；二是采用縱橫抬梁法加固線路。前者穩定性好，受力情況明確，列車通過時線路方向、軌距、水平狀態保持較好，但受施工便梁跨距限制(現在國內施工便梁最大跨距為24 m)，無法用于大跨度框構橋頂進時的線路架空；后者雖不受跨距限制，但穩定性較差，受力情況復雜，列車通過時線路方向、軌距、水平狀態較差，一般情況下要求列車限速35 km/h運行。

由于該橋全長36.3 m，無法采用施工便梁架空線路，同時該橋橋體頂進施工中須進行靜力壓樁加固地基，頂進作業周期長，頂進開挖面易坍塌，采用縱橫抬梁法不易保證線路穩定。

針對該工程實際情況，該橋頂進施工采用一種全新的鐵路線路加固方法——縱橫梁加固法。此法采用長15.75 mⅠ100工字鋼作為縱梁，縱梁沿橋長連續布置4組，每組縱梁采用兩榀Ⅰ100工字鋼布置于線路兩側。每組縱梁兩端設置直徑1.5m鋼筋混凝土挖孔樁支點，橫梁采用Ⅰ40工字鋼，其一端用U型螺栓于縱梁相連，另一端置于已預制好的框構橋頂板上(見圖1)。橋體頂進前，將線路荷載由橫梁全部轉移至縱梁上，鐵路路基處于卸載狀態。框構橋頂進過程中逐排拆除縱梁鋼筋混凝土挖孔樁支點。框構橋頂進到位后，拆除縱梁，恢復線路。頂進施工中列車在該施工點限速45 km/h。

圖1 縱橫梁加固結頂進施工示意圖

2.2.2 施工前的準備

在線路兩側施工縱梁支撐樁，支撐樁為直徑1.5 m鋼筋混凝土樁，采用人工挖孔。支撐樁位置根據縱梁長度及加固線路長度確定，距線路距離不得侵入鐵路限界，設計樁長根據承載力計算確定。

線路架空前先將線路軌枕按75 cm間距抽換成鋼筋混凝土橋枕，每2.5 m增加一根軌距拉桿以控制軌距，同時安裝護輪軌。為加強架空設備的整體穩定性，在Ⅰ100工字梁兩端分別增設一輔助枕木跺，尺寸不小于2.5 m×2.5 m×0.6 m。

2.2.3 線路加固

線路加固的范圍應不小于框構橋外輪廓寬度和框構橋兩端加固長度之和，框構橋兩端的加固長度按照框構橋底身外不小于1：1坡度計算。該橋線路加固長度63 m。

線路加固施工時，首先將縱梁吊放置已施工完畢的挖孔樁支墩上，按鐵路軌道的方向和水平精確對正找平后將各縱梁間用鋼板連接。安放縱梁時應注意防止工字鋼梁侵入鐵路限界，并注意設置防工字鋼梁傾倒措施。利用已預制完成的框構橋頂放置Ⅰ40工字鋼，隨后將橫抬梁逐片垂直穿越鐵路軌道，用Φ20U型螺栓和∠75×75×10角鋼與縱梁相連接。橫梁單根長12 m或12 m+6 m，每組兩榀，間距按照75 cm均勻布置。橫梁與鐵路鋼軌間放置橡膠墊板，在縱梁工字鋼與鐵路鋼軌軌腰之間，每間隔2 m設置一道10 cm×10 cm木支撐，用來防止線路位移，保證線路方向。

為防止框構橋頂進時，線路加固設備發生橫移，同時補充縱梁支墩承載力不足，在框構橋設計橋位以外設置一道輔助縱梁。輔助縱梁采用三榀15.75 mⅠ100工字梁連接而成。工字梁端設直徑1.5 m鋼筋混凝土樁支撐輔助縱梁，樁頂預埋防橫移角鋼。橫抬梁同輔助縱梁采用用Φ20U型螺栓和∠100╳100╳10角鋼連接。橫抬梁在預制框構橋一側預留較長部分，保證在框構橋頂進時，橫抬梁置于框構橋頂板上。

2.3 框構橋頂進

2.3.1 頂進設備安裝及調試

頂進設備安裝前，對液壓系統、傳力設備的各項性能進行檢測，避免在頂進過程中設備出現機械故障。

框構橋頂進頂力根據橋體自重、鐵路線路設備及加固設施重量、地基情況及框構橋所穿越鐵路路基等情況進行檢算確定。橋體最大頂力通常出現在橋體頂進就位前，一般為橋體重量的1.2～1.4倍。斜交橋頂還應考慮因斜交、不對稱側向土壓力而引起的附加頂力。施工中按頂鎬額定頂力的70%配置頂鎬數量，合理科學地布置頂鎬。安裝好全部液壓系統，包括頂鎬、油泵、油箱、管路，以及配套輔助設備后，進行檢查調試，使其運轉正常，以滿足頂進需要。

2.3.2 試頂與頂進

試頂力按橋體最大頂力的0.4～0.8倍組織實施，試頂時慢慢增加頂力，每加壓一次需穩定幾分鐘，對設備、滑板、后備、框構進行檢查，在一切正常的情況下正式頂進。若出現問題，應停止頂進，并檢查、分析問題。當框構橋前刃腳進入路基邊坡時，開始挖土，利用列車運行間隙進行頂進作業。

2.3.3 挖土與運土

由于在鐵路行車線下施工，為確保鐵路路線行車安全，該項工程頂進刊采用小型機械人工配合挖土，汽車運土。

(1)挖掘量根據土質情況，每次的進尺控制在50 cm左右，禁止超挖，按千斤頂頂程的大小進行挖掘，保證開挖土穩定的關鍵是使框構橋刃腳切入土內，保證土基切入深度不小于10 cm。

(2)挖土時掌握土坡的平整，并保持與框構橋刃腳坡度一致，坡率一般控制在1:0.5，嚴禁出現逆坡和垂直開挖。

(3)挖土工作必須與觀測工作緊密配合，根據框構橋頂進時的偏差情況，隨時改進挖土方法。當列車通過時或頂進設備有故障時，停止挖土。

2.3.4 頂進方向和高程控制

測量觀測是頂進施工過程中的重要工作，直接關系框構的頂進質量?？驑嫎蝽斶M施工前布置一個中線和水準測量控制網?？驑嫎蝽斶M施工中，每完成一個頂程，就要進行一次中線方向和水準測量，正確分析測量數據，采取措施及時進行糾偏。采用的控制措施為：

(1)控制挖土：多挖土的一側阻力小另一側可適當少挖土而增加阻力，即可糾偏。

(2)及時調整頂搞的工作臺數及位置，使兩側頂力不等從而達到糾偏目的，實施時應逐漸糾正。

(3)采用兩套不同的液壓系統，在頂搞對稱布置的情況下，用不等壓的方式形成糾偏力矩進行糾偏。

(4)滑板預留坡度和加大刃腳阻力，可防止框構“扎頭”。

(5)在底刃腳前方適當向下超挖1～2 cm，可糾正框構“抬頭”。

(6)控制頂鎬的著力點，使頂鎬的合力低于或高于摩阻力的合力，對防止框架“扎頭”和“抬頭”也能起到一定的作用。

3 結語

該橋施工中所采用的縱橫梁法加固鐵路行車線，在框構橋頂進施工中，線路加固設施受力明確，線上作業少，線路穩定，線路方向及水平、軌距始終保持良好的狀態，保證了工程施工安全和鐵路行車安全。該施工方法特別適合鐵路提速以后的單線及多線鐵路線下頂進大跨度框構橋施工。

該橋施工由于采取了上述施工技術和措施，使橋體在頂進中和頂進后的方向和高程均符合規范要求。一般來說，框構橋頂進施工重點是保證線路穩定安全及橋體高程和方向的控制。要控制好這幾個方面，必須針對工程的特點(環境、地質、工程情況)制定相應的預防措施，并在實際頂進過程中加強觀測，對觀測數據及時正確地分析，一旦發現異常情況，立即采取相應的處理措施，以免產生不良后果。