淺談下穿既有線橋涵頂進

孫小斌

摘 要：下穿既有鐵路橋涵施工時，為減少對既有鐵路運營的影響，一般均采用預制頂進法。橋涵頂進施工時，因為人為、技術、地質條件等因素，橋涵頂進過程中會出現栽頭、抬頭、偏移、路基塌方等質量通病，文章以唐山客車線2-12m框構頂進施工為例，總結橋涵頂進過程中對栽頭、抬頭、偏移、路基塌方等質量通病的預防及處理辦法。

關鍵詞：橋涵；既有線；頂進；偏移；栽頭；中繼間

1 工程概況

本橋孔徑2-12m，邊墻厚度0.90m，中墻厚0.80m，結構總寬26.60米；凈空高度6.7m，頂板厚度0.9m，底板厚度1.0m，結構總高度8.6m，橋長59米。采用中繼間法頂進，橋體縱向分2節預制，前段長度30.8m，頂程70m，后段長度28.2m，頂程72m。

橋涵下穿京哈鐵路上行、下行、機車出庫線、入庫線、豐南聯絡線5條既有鐵路。設計工作坑設于鐵路南側。

本橋采用縱橫抬梁法對既有豐唐線、機務行走雙線、京哈鐵路雙線加固后逐節拆除舊涵頂進新橋。

2 箱體頂進前準備

影響頂進的地下、地上管線全部明出或進行有效保護及防護，需改移的必須改移完成；鐵路防護樁、支撐樁、抗移樁全部施工完成；同時對框構主體和防水保護層抗壓試件試驗達到100%，箱體防水施工完成；線路加固完成；達到以上條件后，報監理工程師和鐵路相關部門審批合格后方可施工。

3 頂力計算

最大頂力計算公式為P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中：P-最大頂力（KN）；K-系數，一般取1.2；N1-橋涵頂部荷載；f1-橋面頂部的摩擦系數，采用小滑車，取0.15；N2-橋涵箱身自重；f2-箱身底板與基底土的摩擦系數，取0.75；f3-側面磨阻系數，取0.7；E-箱體兩側土壓力（KN）；R-橋體正面阻力550Kpa；A-橋體正面阻力部分面積。

根據公式，計算出前后節所需的最大頂力，并與設計給的頂力比較，差別不大的情況下取大值。

前節最大頂力取7470t，后節最大頂力為6690t。

4 頂鎬布置

頂鎬按照70%有效頂力計算，并保證不小于1.2倍的頂力系數，頂鎬數取雙數，便于布置且能保證頂進過程中，橋涵受力均勻。后背頂鎬布置為500T頂鎬24臺，中繼間頂鎬26臺。油泵根據頂鎬數進行搭配。

5 頂進及挖土作業

箱體預制完成后，縱向頂進后段至前后兩段側墻相接，利用鉚錐校正前后兩節箱體，使得兩節箱體立墻密貼。

挖土、出土、前節頂進、后節頂進，如此循環往復，直至就位。

頂進挖土施工，每次開挖為不超過1.5m，隨挖隨頂，頂進時利用列車運行間隙進行，列車通過時嚴禁頂進，頂進的頂力不能過大，一般為橋體自重0.8～1.4倍，專人對滑板、后背框架和設備進行檢查。線上設專人與線路加固負責人共同確定是否可以頂進，得到肯定后且確認無列車通過時，利用對講機通知孔內負責人開始頂進。

土方開挖嚴禁超挖，以免造成“扎頭”現象，根據土質情況確定刃角吃土量，挖土與測量工作密切配合。

頂進施工中嚴格做到四不挖土：一是過車時不挖土；二是交接班時不挖土；三是機械設備發生故障時不挖土；四是較長時間不頂進作業時不挖土。

6 方向控制措施

從啟動頂進到箱橋入土前的空頂階段，主要利用導向軌（放置在導向墩和箱橋之間的鋼軌）限制方向，箱體入土后，方向控制利用左右不均勻開鎬，通過調整左右開鎬數量和側刃角不對稱吃土的辦法來加以控制，忽略底板前端土壓力不計，隨著箱體入土深度增加，側墻靜止土壓力逐漸增大，由此產生的偏轉力矩增大。這樣通過控制開鎬數量，形成力矩，來加以平衡，當單靠調整頂鎬頂力效果不明顯時，可以使兩刃角左右不對稱吃土，即當框構橋體左偏時，左側少吃土，右側多吃土，使左側頂進速度快于右側；當框構橋體右偏時，右側少吃土，左側多吃土，使右側頂進速度快于左側，從而控制頂進方向。

7 水平控制措施

7.1 扎頭

在全段段底板前端1m設置船頭坡，頂進時船頭坡擠壓土體產生一個向上作用力。箱體出現扎頭趨勢時，頂進時讓底板前端、側刃角上部或全部吃土，使土阻力作用點上移，加大頂力，產生一個抬頭力矩。

7.2 抬頭

當箱體出現抬頭趨勢時，可通過減小側刃角及底板吃土量和箱體前端增加配重等措施來制止箱體抬頭。

8 頂進測量控制

箱體頂板上設觀測標志，在鐵路西側箱體中8線上搭設測量平臺，將全站儀置于中線上，對準方向，利用橫向測尺和垂球直接觀測方向偏移，水平偏差水準儀進行觀測，每次頂進都進行中線和高程測量（中線隨頂隨測，高程每頂一鎬一測），將測量結果及時通知頂進施工負責人，以便及時調整，從而控制橋體頂進的水平、方向。

9 結束語

橋涵頂進中偏移、栽頭、抬頭等為質量通病，特別是中繼間頂進，更加不好控制頂進效果。本橋在頂進過程中采用不平衡頂力、橋涵前段船頭坡底埋設混凝土枕木等方法調節偏頭、栽頭。針對橋涵栽頭，船頭坡底埋設混凝土枕木只能達到控制栽頭發展，而無法糾正，在前段澆筑混凝土導梁為最好的處理方式，其局限性為時間較長，影響施工進度。針對中繼間頂進施工時，作者提出以下建議：（1）盡量不要用中繼間頂進法，考慮加大后背反力，一次同時頂進；（2）中繼間頂進時，后節前段考慮設置船頭坡，前后配重均放置在前節；（3）橋涵預制時，預留鋼筋全部采用套筒，頭部與底邊混凝土澆筑一樣平，前后兩節同時預制，中間用木板隔開，整體澆筑；（4）一次頂進前節50cm，后節50cm，循環頂進；（5）側墻鋼板焊接時，預留一定的活動量，否則容易蹩掉；（6）前后兩節埋設的型鋼導向楔樁用處不大，建議取消。