既有線改造中關于橋涵頂進角度控制的思考

馬志亮 趙 巖

(北京鐵路局北京工電大修段，北京 100071)

1 北京局現有提速路段概況

北京局地處華北地區，人口稠密，客貨運輸繁忙。經過第六次大面積提速調圖，我局已形成了以京廣線、京九線、京哈線、京滬線為主要干線的運輸網絡。經過近幾年“高速、重載”的運營理念改革，局管內一部分橋梁的剛度不足，撓度過大，其承載能力不足。部分線路需要改橋涵以滿足鐵路跨越式發展。故我段對橋涵頂進結合實際工作中新工藝，新方法特別是斜交頂進中方向的控制進行了總結。

2 橋涵頂進在既有線改造中的應用

橋涵頂進按結構形式可分為框架橋頂進和小型涵管頂進兩大類。框架橋又稱為框構、剛構、剛架橋、框架式立交橋、地道方涵橋等，為鋼筋混凝土框架結構，根據使用要求的不同，一般采用單孔或多孔的形式。頂進法施工可以減小對既有鐵路、公路等運輸的干擾，已成為穿越鐵路或公路時廣泛采用的施工方法。本文介紹穿越鐵路時的施工方法及角度的控制。采用此法施工，除滿足交通的需求外，還可以用于舊橋涵的改造。由于框架橋軸線與線路中心線交角不盡相同，分為正交或斜交兩種形式，在條件允許的情況下，應盡量采用正交的形式。隨著科學技術的不斷進步，施工方法除一般頂入法外，在特殊條件下采用頂拉法、對頂法、中繼間頂入法等，有些工程甚至可以取消頂進后背，節約了大量投資。為了減小框架橋底板與滑板及地基間的摩擦力，一些工程采用氣墊法頂進工藝并獲得成功。該法是在框架橋的底板上預埋充氣管道，頂進時充入壓縮空氣，使底板與滑板及地基之間形成氣墊，達到減小摩擦力的目的。本章只介紹采用一般頂入法進行框架橋頂進的施工方法。頂進機具普遍采用有較長頂程的雙作用千斤頂。使用千斤頂的型號和數量要根據設計頂力、頂進方法、結構尺寸、出土通道位置等情況綜合考慮。當橋寬度較小而長度很大時，應選用大噸位的千斤頂，以滿足頂力的要求。

3 橋涵改造在朔黃鐵路中的應用

3.1 工程概況

工程地理位置處于華北平原區，框構穿越朔黃鐵路線，中心里程282K+642.44 m。朔黃鐵路為重載運煤專線，行車密度大，線路標準高，對建筑物技術標準要求高。地基承載力在150 kPa～400 kPa之間。框構軸線與鐵路中心線夾角為61.2°，頂板厚度110 cm，底板厚度120 cm，邊墻厚度110 cm，中墻厚度100 cm，結構凈高6.05 m，結構總高8.35 m，結構跨度36 m，框構主體寬度41.08 m，框構主體長度22 m。

3.2 主要工作量

1)采用吊軌及縱橫工字鋼梁法加固線路，兩行共計150 m。2)框構頂進及頂進過程中挖土及出土。3)框構兩側、墻外側各15 m及框構范圍內既有鐵路增設護輪軌。4)護輪軌范圍內軌枕更換為Ⅲ型橋枕。

3.3 主要施工方案

先加固線路，然后采用頂進法施工。

線路加固方案:

線路采用3-5-3扣吊軌梁和Ⅰ45c工字鋼橫梁、Ⅰ40b工字鋼橫梁相結合的縱挑橫抬加固方法，具體加固方案如下:

1)加固范圍。

a.工字鋼橫梁加固寬度橋外側各按8 m計算，兩股線路共計加固150 m。b.扣軌長度按橋外側15 m考慮，兩股線路共計加固150 m。c.縱梁采用雙縱梁方法，即采用兩道Ⅰ40b型工字鋼縱梁。橫梁按照1.06 m間隔設置。

2)線路加固方法。

a.方枕木、穿枕木;b.扣軌;c.橫穿工字鋼;d.上縱梁工字鋼;e.防橫移拆除線路加固、恢復線路。

4 頂進過程中方向的控制

4.1 方向的控制

1)箱身在空頂階段容易發生方向偏差，可充分利用滑板上的導向鋼軌和方向支墩，通過箱體與導向鋼軌間的滾楔鐵板來調整方向。

2)適當調整兩側頂力;開或關一側千斤頂的供油閥門，增加或減少千斤頂的頂力。

3)輪流開動兩邊高壓油泵來調整頂進方向。

4)箱身入土后，應注意挖土斷面必須正確，若發生偏差可在前端一側刃角超挖，另一側超挖或不挖，使少挖的一側產生側向的推力來達到糾偏的目的。

5)在箱體前端加橫向支撐來調整。支撐的一端支在箱體的邊墻上，另一端支在開挖面上，頂進時迫使其向被頂一側調整。

6)后被頂鐵調整。在換頂鐵時，根據偏差的大小，將一側頂鐵楔緊，另一側留1 mm～3 mm的間隙，開泵后頂鐵楔緊一側先行受力頂進，另一側相繼受力，以此來調整頂進方向。

4.2 箱體“抬頭”的調整措施

1)箱體兩側挖土不夠寬容易造成箱體“抬頭”，故可在前刃角兩側適當多挖。2)箱體“抬頭”量不大時，可把開挖面挖到與箱底面平，如“抬頭”量較大，則在底刃角前適當超挖，同時使上刃角不吃土，在頂進中逐步調整。

4.3 箱體“扎頭”的調整措施

1)在滑板前部1/3長度預留一橫縫，當箱體重心出滑板時，滑板開裂，前部下沉，可減少箱體“扎頭”量。

2)適當增加抬頭力矩，即增加上刃角阻力，使上刃角多吃土，側刃角稍加吃土量，底刃角前不得超挖，強制頂進，在頂力有較大富余時可采用全面強制頂進，逐步頂進調整。

3)吃土頂進。挖土時，開挖面基底保持在箱體底面以上8 cm～10 cm，利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱底來糾正“扎頭”。

4)如基地土較松軟、承載力較低時，滑板前端設過渡段，還填砂卵石并夯實，以增加滑板前端土壤承載力，減少“扎頭”。

5)“扎頭”較嚴重時可在船頭坡下鋪墊混凝土預制塊抬坡強頂，或在底板前端現澆快硬鋼筋混凝土縱梁，縱梁高出箱底3 cm～5 cm，作為仰坡頂進。

6)用增加箱身后端平衡重的辦法來改變箱身前端土壤的受力狀態，達到糾偏的目的。

5 頂進過程中的測量監控

為準確掌握箱身頂進的方向和高程，需在頂進的后方設置觀測站，及時觀測，方法如下:

1)監控框構頂進過程的觀測儀器應設置在后背受力影響區以外，以免后背變形影響觀測儀器的穩定和測量結果的準確性，觀測站設經緯儀一臺、水準儀一臺，在框構適當的位置設置觀測標尺。

2)在框構頂進過程中，工程技術人員要對框構中線、高程、頂力體系及后背進行不間斷的觀測，并進行記錄、分析。發現框構發生偏差時，應立即分析發生的原因，及時通知頂進負責人對頂力系統做出相應調整，以確保頂進施工安全。箱體每前進一頂程，即應對箱體的中線和高程進行觀測，并做好記錄。

3)觀測過程中，要經常對水準點及觀測標尺進行檢查，如有變位及誤差要及時調整，以免影響觀測結果。

4)觀測頂鐵軸線方向的變形和橫向穩定情況，觀測聯系橫梁著力點附近的變形，確保傳力結構體系正常工作。

5)觀測后背變形和受力影響區內土體的變化，防止頂力過大破壞后背。

6 結語

實踐證明，橋涵頂管對于既有線路改造是一種非常有效的辦法，并可減小對鐵路、公路的影響。而在斜交過程中，方向的控制是施工的難點及重點。通過對實際工作經驗的總結，本文中所闡述的控制方法可有效解決橋涵頂進過程中方向跑偏的問題。