軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營業(yè)線頂進施工技術(shù)

翁友華

(南昌局集團公司福建鐵路發(fā)展有限公司， 福建 福州 350013)

1 工程概況

芳蘭大道框架橋為某市政規(guī)劃的交通要道，下穿既有鐵路營業(yè)線。該橋為孔跨1-10m+1-15m+1-15m+1-10m的鋼筋砼框架交通立交橋，橋長60.45m，斜交斜做，夾角為70°。橋址處地基軟弱，下伏2～3m厚淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（σ0=50kpa）及12～14m厚粉質(zhì)黏土（σ0=130kpa），設(shè)計采用高壓旋噴樁進行地基加固。為簡述起見，頂進框架橋的四個框架從小里程往大里程方向依次簡稱為1#框架、2#框架、3#框架、4#框架。

2 總體施工方案

框架橋采用在既有鐵路線右側(cè)現(xiàn)場澆注，頂進就位的施工方法。施工依次為先頂進2#框架，再頂進1#、3#框架，最后頂進4#框架。施工期間鐵路需長軌應(yīng)力放散，限速45km/h。

頂進框架施工工藝流程：施工準備（含人員安排、測量、方案、申請鐵路營業(yè)線施工計劃、探明地下管線及保護、物質(zhì)及設(shè)備準備等工作）→開挖工作坑及滑床板施工→主體框架預(yù)制及頂進后背施工→便梁支墩施工及無縫線路應(yīng)力放散→便梁加固線路→軟基處理→框架頂進→線路恢復(fù)

3 頂進框架施工工藝及方法

3.1 開挖工作坑及滑床板施工

（1）滑床板是預(yù)制框架以及使框架頂進時與地基隔離并耐以滑動的工作平臺，滑床采用厚度為0.3米的C25鋼筋砼。根據(jù)現(xiàn)場實際情況按照設(shè)計文件要求的具體位置，在線路右側(cè)適當位置放出施工控制樁，并放出施工開挖線后用機械開挖出框架基坑，換填0.2米碎石墊層，人力整平，在整平的基底上進行滑床板的施工。在滑床四周0.5m外挖斷面為 0.5×0.5m排水溝，在后背旁邊挖 1.0～1.5m深集水井，井長寬1.5×1.5m。

（2）施工滑床板按3‰上坡設(shè)置坡度,以防止頂進中發(fā)生“栽頭”。

（3）在滑床其底板下設(shè)置地錨梁，以防止頂進過程中底板隨框架滑動。第一道地錨梁的設(shè)置按寬0.5m，深0.5m，其它每道間距4m,按寬0.3m，深0.3m布置。當?shù)装逯谱骱煤罅⒓翠佋O(shè)隔離層，隔離層用M10水泥砂漿抹面2cm，2mm厚的黃油，要求表面平滑，后鋪一層塑料薄膜,再一層油氈。為確保滑床的穩(wěn)定性，進一步增加后背抗力，將滑床板縱向鋼筋與后背鋼筋砼分配梁鋼筋錨成一體。

3.2 主體框架預(yù)制

主體框架預(yù)制程序為：底板施工放樣→綁扎底板鋼筋→安裝底板模板→灌注底板砼→養(yǎng)護→安裝邊墻內(nèi)模及頂板底?！壴厜绊敯邃摻睢⑦厜ν饽＜绊敯暹吥！鷿沧⑦厜绊敯屙拧B(yǎng)護→拆?！渖淼姆浪畬邮┕?。由于框架橋與線路交角70°，成斜交布置，在預(yù)制框架箱身底板時，應(yīng)考慮頂鐵受力位置，根據(jù)施工現(xiàn)場設(shè)置受力臺階，每個頂鐵受力位置在預(yù)制底板時預(yù)埋一塊 10mm厚的鋼板。

3.3 頂進后背施工

根據(jù)現(xiàn)場具體情況后背為挖孔樁加填土重力式后背。后背頂與孔樁之間采用土回填壓實。挖孔樁長 15m，間距 1.5m，直徑 1.25m，滑床板鋼筋伸入后背梁與其鋼筋連接。后背的布置垂直于框架的中心線。

3.4 無縫線路應(yīng)力放散

線路加固前需對無縫線路長軌節(jié)鎖定切斷后進行應(yīng)力放散，切斷點根據(jù)現(xiàn)場情況和設(shè)備管理單位共同確定。應(yīng)力放散后要埋設(shè)位移觀測樁，觀測線路位移情況，填寫位移觀測表，發(fā)現(xiàn)鋼軌爬行量較大時，立即與設(shè)備管理單位聯(lián)系，采取相應(yīng)措施，恢復(fù)線路的正常狀態(tài)，保證營業(yè)線行車安全。

3.5 便梁支墩施工

（1）挖孔樁支墩施工

沿鐵路線路兩側(cè)設(shè)置10根挖孔樁支墩，用于支撐便梁，挖孔樁位置按設(shè)計要求布置。挖孔前需對線路進行擋護，擋護采用30cm厚，M10的漿砌片石。挖孔樁采用分層開挖，每層1m。護壁必須及時支護，采用鋼圓桶護壁和摻加早強劑的C25混凝土，厚15cm，待上層混凝土終凝后，再進行下部開挖。挖出的棄土及時運走，不得留在道碴邊上。施工期間，線路限速45km/h。施工時嚴格遵守營業(yè)線施工安全要求，利用慢行點施作挖孔樁。在上道作業(yè)時派3人24小時防護，在每趟列車通過后必須對加固范圍內(nèi)的鐵路線路及加固設(shè)施進行養(yǎng)護、巡視和檢查，保證線路處于良好狀態(tài)，提前準備應(yīng)急物資和人員，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。防護人員都必須是經(jīng)過培訓(xùn)合格的專職人員。在列車到達施工地點前10分鐘，必須停止有可能影響列車安全運行的一切施工，且人員、機具設(shè)備等應(yīng)撤出距鋼軌頭外側(cè) 2米以外，施工機械，物料堆碼必須放置牢固。跨線進行運輸?shù)母鞣N材料，應(yīng)設(shè)防護人員監(jiān)視來車情況，保證施工人員和行車安全。施工現(xiàn)場應(yīng)配備足夠的防洪材料和設(shè)備，雨前、雨中、雨后均應(yīng)派人值班，巡檢。未澆筑孔樁混凝土之前必須用蓋板封住口子。

（2）枕木垛支墩設(shè)置：在既有框架橋兩側(cè)搭設(shè)枕木垛支墩，枕木垛搭設(shè)分4層，第一層及第三層為順線路方向搭設(shè)，第二層與第四層為垂直線路方向搭設(shè)，施工便梁直接架設(shè)在枕木垛及挖孔樁樁頂上。

（3）支墩標高：挖孔樁支墩和枕木垛支墩頂面標高均以既有軌底標高減去275mm控制（即縱梁高位設(shè)置形式），以滿足軌底與便梁縱梁底面的凈空要求，方便移梁作業(yè)。

3.6 便梁加固線路

鐵路線路加固采用D24+D16型施工便梁架空線路。在需要加固的區(qū)域縱梁上每個檔位上滿設(shè)鋼橫梁，橫梁與縱梁間采用螺栓連接牢固，橫梁與鋼軌間扣死并做好絕緣。本橋根據(jù)加固共需便梁數(shù)量為：4組（為16米D16型2組，D24型2組）。

線路加固時利用封鎖點吊裝和拆除便梁，利用慢行點進行橫梁的安裝和道床的清理。便梁采用縱梁高位布置形式。裝卸以及安裝便梁采用搭設(shè)枕木垛，用鏈條葫蘆及搭設(shè)鋼軌滑道橫移，千斤頂起落便梁，使便梁橫移起落到位。線路加固步驟如下：

第一步：便梁的支墩開挖，支墩為Ф1.25m的挖孔樁,樁長20m，貫穿軟土層，進入持力層；

第二步：先預(yù)制2#待頂框架，將既有無縫線路應(yīng)力放散后改為普通線路；

第三步：在待頂?shù)?#框架上方線路上方架設(shè)D16-D24-D16型施工便梁加固線路，小型挖機拉槽3.3m高后施工2#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固，施工完成達到強度后再進行2#框架頂進作業(yè)。

第四步：在到位的 2#框架左右架設(shè) D24-D16型施工便梁加固線路，拆除K242+124.7既有1-3.5m框架涵，施工1#、3#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區(qū)，施工完成達到強度后頂進1#、3#框架就位。

第五步：在到位的3#框架右架設(shè)D24-D16型施工便梁加固線路，施工4#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區(qū)，施工完成達到強度后頂進4#框架就位。

第六步：恢復(fù)線路，完善其他框架橋附屬工程。

3.7 軟基處理

框架底部軟基段，軌底下3.3m采用拉槽挖土施工。線路下采用120型挖機拉槽，土方由120型挖掘機挖出線路后采用200型挖掘機裝車清運。挖機作業(yè)必須一人一機監(jiān)護、并配備對講機時時溝通，確保來車時停止作業(yè)。基坑出土完畢立即進行采用高壓旋噴樁進行施工，樁直徑采用60cm，樁中心距為100cm，樁長17m（基坑上部區(qū)域空鉆7.3m）。

3.8 框架頂進

框架按分孔預(yù)制，分孔頂進，每孔一次頂進到位。箱體頂進前，其砼強度必須達到100%的設(shè)計強度。

3.8.1 頂進設(shè)備布置及試頂

框架最大設(shè)計頂力為2031t，按最大孔跨15m單個框架配備頂進設(shè)備：液壓油頂200t 11臺,管路及相關(guān)配套輔助設(shè)備，各種長度頂鐵341m，200挖掘機1臺，120挖掘機1臺，50Kw發(fā)電機1臺。油頂對稱布置，始終位于后靠背位置，油泵放置在后靠背上。頂鐵配長2.0、1.0、0.5m三種，傳力柱采用8m、4m長的鋼筋砼管樁，2節(jié)管樁接頭處，布置鋼橫梁。油頂、頂鐵及傳力柱的布置，必須位于一直線上。

待一切準備工作完成后，開始試頂，開泵后油壓升至10MPa時，停泵觀察，無問題后繼續(xù)開泵，當千斤頂活塞伸出壓緊頂柱后應(yīng)停機，經(jīng)檢查各部位無異常后再開泵，直至箱身起動。在試頂將要起動時，應(yīng)特別注意觀察后背與滑道板變化。試頂前要在后靠背設(shè)置位移沉降觀測點，并記錄臺帳。

3.8.2 頂進出土

（1）采用后背出土與前方出土相結(jié)合，框架頂進時線路下挖土采用120型挖機，挖機停置線路下將土挖出線路外，再用 200型挖掘機裝車運走；挖土?xí)r做好安全預(yù)防措施。

（2）挖土以機械為主，人工為輔。挖土?xí)r掌握坡面的平整,由上而下開挖并保留箱子基底以上30～50cm厚土方，以防土體被撓動，保證地基質(zhì)量。

（3）在頂進過程中，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)和線路情況決定挖土進度。箱身每前進一頂程，應(yīng)對箱身軸線和高程進行測量。并做好詳細記錄，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時通知頂進指揮人員采取措施，糾正偏差。

（4）應(yīng)根據(jù)頂進長度隨時更換或填補不同規(guī)格的頂鐵，安放頂鐵必須保持與頂進軸線方向一致，與橫梁垂直，每行頂鐵要與千斤頂成一直線，各行長度應(yīng)力求一致。

（5）頂進箱身應(yīng)在列車運行間隙進行，嚴禁在列車通過線路時頂進。為保證安全，要在洞內(nèi)和線路防護人員之間設(shè)對講機，設(shè)立一定的聯(lián)系制度，使洞內(nèi)外密切配合，步調(diào)一致。

（6）頂進時要由專職線路工防護線路和便梁，經(jīng)常檢查線路狀況，并做好觀察記錄，發(fā)現(xiàn)線路變化，應(yīng)及時采取有效措施，并加強養(yǎng)護。

3.9 恢復(fù)線路

框架頂進到位后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況可以逐步按順序分步拆除框架上加固便梁，拆除便梁時及時回填道碴搗固，增強線路的穩(wěn)定性，待線路達到無縫線路鎖定要求時，立即對線路進行無縫線路鎖定，恢復(fù)營業(yè)線線路的正常狀態(tài)。

4 頂進糾偏措施

4.1 糾正箱身方向偏差的方法

（1）通過增設(shè)兩側(cè)千斤頂調(diào)整。可在箱身底板處的邊墻外側(cè)，各設(shè)一臺250T千斤頂，借以校正空頂階段的方向。箱身入土后，應(yīng)注意挖土斷面正確，使頂進所挖的土體與箱身方向一致。

（2）通過增減千斤頂頂力調(diào)整。即開或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門，增減千斤頂數(shù)。向左偏，即關(guān)閉減少右側(cè)千斤頂，向右偏則反之操作。

（3）通過開啟高壓油泵調(diào)整。向哪一側(cè)偏就開啟哪一側(cè)的高壓油泵。

（4）通過頂鐵（柱）調(diào)整；在加換頂鐵（柱）時，可根據(jù)偏差的大小，調(diào)整兩側(cè)頂鐵（柱）楔緊程度或預(yù)留間隙。如箱身前端向右偏，則將左側(cè)頂鐵（柱）預(yù)留間隙，開泵后，則右側(cè)先受力頂進，左側(cè)不動，調(diào)整時注意觀察，掌握規(guī)律。

（5）通過單側(cè)超挖調(diào)整。箱身前端向哪一側(cè)偏，就在哪一側(cè)刃腳前超挖20～50cm。

（6）通過增加橫向支撐調(diào)整。橫向支一端支撐在前端箱身邊墻上，另一端支在開挖面上，頂進時迫使其向被頂一側(cè)調(diào)整。

4.2 糾正箱身“抬頭”和“扎頭”的方法

（1）通過刃腳的角度調(diào)整。出現(xiàn)“抬頭”現(xiàn)象，可減小底刃腳向上翹起的角度和側(cè)刃腳向里翹的角度。出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可加大底刃腳向上翹起的角度和側(cè)刃腳向里翹的角度。

（2）通過挖土深度和寬度調(diào)整。出現(xiàn)“抬頭”后可在兩側(cè)和底部適當多挖土。出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可在兩側(cè)和底部適當少挖土?！疤ь^”量不大時，可把開挖面挖到與箱底面平。“抬頭”量較大，則在底刃腳前超挖 20～30cm，寬度與箱身相同，同時使上刃腳不吃土，在頂進中逐步調(diào)整，在未達到設(shè)計高程時，便應(yīng)酌情停止超挖以免又造成箱身“扎頭”。

（3）通過加固基底調(diào)整?；淄寥浪绍洉r，常常會出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，可在土方開挖到基底后，換鋪20～30cm厚的砂卵石、AB料、級配碎石等，或壓入短木樁，增加地基承載力，以防止和糾正“扎頭”。

5 結(jié)語

經(jīng)過上述方案的實施，芳蘭大道框架橋安全頂進到位。為今后類似軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營業(yè)線頂進施工提供了可參考的依據(jù)。

[1]胡瑞靈，軟土地區(qū)箱涵頂進施工關(guān)鍵技術(shù)探討，資源與環(huán)境工程，2011，25（3）

[2]楊海鴻，框架頂進中產(chǎn)生誤差的原因及控制措施，山西建筑，2002，28（2）