框架橋頂推法施工技術及主體結構質量控制措施分析

前言

目前，在進行下穿公路橋梁工程施工過程中，已普遍采用框架橋頂推施工技術。該技術優點突出：一是需要較小時間就可頂推就位，對上行線正常運行不構成影響；二是在線外提前預制，占用場不多；三是施工工序簡單、效率高、速度快，安全可靠。就位后馬上進行后續工序施工。四是可全程監控頂進路線，并及時糾偏，就位精度高。

但由于在施工過程中受到多種因素影響，框架橋頂推施工容易出現包括高低、位置、方向等各種偏差，這些偏差如超出規范允許范圍時，容易導致框架橋箱體產生的受力情況與原來的設計受力不符，影響其使用功能。因此，必須采取有效的防控措施，控制框架橋頂進施工過程當中出現的各種問題，確保工程質量。

一、工程概況

下穿桂海高速K1329+632頂推框架橋，采用鋼筋混凝土結構，框架橋長67米，分四節分別是10m、23.5m、23.5m和10m，框架橋箱體寬14.7米，高7.9米，頂板、中墻和側壁厚0.9米，底板厚1.0米下穿桂海高速部分設框架橋，框架橋長67米，分四節分別是10m、23.5m、23.5m和10m，采用預制兩邊同時頂進的施工方案?？蚣軜蜉S線與高速公路斜交夾角90度，框架橋兩側開挖明渠與高速東、西兩渠相接。

桂海高速公路路基高約5米，框架橋頂覆土厚5.5米左右，框架橋埋入地下約8米。根據地質資料顯示框架橋位于粘土層中，框架橋底的土層可～硬塑狀，該處的地下水穩定水位為原地面向下6.7米。

根據設計要求，工程采用鉆孔灌筑樁的共4根，直徑為1.2m，樁長為10m，為門框柱基礎。

二、框架橋頂推法主要施工工藝和技術

主要施工工藝（見圖1）。

重要準備工作與安全施工措施

1、作好現場土工試驗，根據試驗數據計算頂推所需頂力，合理選擇千斤頂的數量、規格與布置方式。

2、本項目中框架橋頂的覆土5.7米厚，而框架橋寬度14.7米，頂進長度47米，施工過程稍有不慎，容易引發路面因橋移動，出現塌陷、斷裂等問題，對原有桂海高速公路運行帶來影響。為避免上述問題出現，在對框架橋頂進過程中，通過大管棚對橋的頂部進行支撐防護，可有效防止上面土體出現坍塌問題，使土體與位于下方的橋進行隔離，解決了因框架橋進行頂進施工導致土體移動問題。在管棚鉆進施工時，注意鉆孔不能出現坍孔。

管棚鋼管直徑為245毫米，間距不大于50厘米。鋼管和孔壁之間要用水泥漿壓滿，不能存在空隙。管棚鉆進時，應實施隔孔跳鉆的施工方法進行，能防止因鉆孔產生坍孔和沉降過大問題。合理控制管棚底到框架橋頂距離，一般應距入口處20厘米以上，出口處30厘米以上。

3、為避免頂進時框架橋出現“扎頭”“抬頭”現象，在框架橋底預鋪滑行軌道，通過頂管工藝，在橋下頂入內徑1500mm的混凝土管，然后在管內鋪工字鋼滑行軌道，工字鋼下澆筑混凝土，工字鋼頂面與橋底面平，頂進時需先行鑿除高出軌道的混凝土管。

圖1 框架橋頂進施工工藝流程圖

4、為避免框架橋頂進時門框梁中部下撓壓到框架橋頂上，在門框與框架橋頂之間設置滑輪以托住門框梁，同時可傳遞覆蓋土層土體荷載與行車動載、減小框架橋與門框之間的摩阻力。此項工作不可忽略，否則門框梁存在會被壓斷裂的風險。

三、框架橋主體結構施工質量控制措施分析

由于框架橋在頂進施工期間，容易受到各種因素影響，為保證施工質量，應當做好有關質量控制措施。

1、頂進狀態控制

（1）啟動

在框架橋頂進施工過程當中，控制啟動是十分重要的一項工作。它檢查和考驗頂進設備性能，包括設備的頂力系數、設備配合、滑板、后背等工作情況等。如果啟動時出現異常情況，要馬上查找原因，并采取有效的改進措施，保證頂橋順利啟動，有利于下道工序施工。

（2）就位

如果箱體在頂進過程當中出現偏移，無法到達預先設計好的準確位置，箱體的受力狀態就達不到設計要求，這時再對其進行糾正是非常困難的，所以必須做好防控工作，確保上述施工作業完成時，箱體達到預定的準確位置。

（3）方向

當橋在滑板上頂進時，滑板所具有的摩擦系數不大，摩擦力和頂力間容易出現偏心，產生力矩，導致方向出現偏差。

到達路基土體時，也會受到來自阻力和路基土體側壓力的變化因素影響，形成偏轉力矩，引起箱體不能按預定方向頂進，出現偏差。因此必須做好挺進方向的監控和糾偏工作，避免出現偏差問題。

（4）控制高程

進行橋體頂施工，必須做好高程控制工作，它對工程質量有重要影響。因為在作業過程中，容易產生抬頭和扎頭問題，此時再進行糾偏，極不容易。因此，必須做好有關防控措施，避免頂進期間出現扎頭或抬頭問題。

2、主體結構控制

（1）糾正方向偏差

1）在進行橋梁箱體澆筑前，要檢查箱體中心線，保證其和滑板中心線一致，符合設計要求。

2）啟動箱體后，為有效控制頂進階段箱體方向，可采取以下措施，即在滑板兩側，與箱體相距5-10cm的地方，設置導向墩，（導向墩通常采用鋼筋和混凝土構成），對箱體進行導向以及糾偏。

3) 箱體進入土層后,要安排專人負責管理挖土工作,并保證挖土均勻，坡面平順。

4) 箱體頂進期間,要及時監測其頂進方向,并采用側面超欠挖等方法,調整其方向。

5)對箱體方向進行調整時,可通過調整后背頂柱方法進行。

頂柱加換時,可依據方向偏差的不同，楔緊一側頂柱，另一側可于頂柱間安放鋼板墊片。

如當箱體出現右偏問題時，可以楔緊左側頂柱，并在右側頂柱間安放鋼板墊片，當開啟泵后，由于右側頂柱比左側頂柱先受力,導致頂進時，箱體出現向左偏移。

6) 改變刃腳旁邊的土體,也是調整箱體方向方法之一。根據箱體偏移程度，確定刃腳兩側挖土深度。如發現箱體前端出現右偏問題時，可超挖刃腳左側土體，深度約為20-30cm，刃腳右側要保證吃土20-30cm，通過這種方法，使到刃腳兩側阻力發生改變，從而達到糾偏效果。

3、糾正高程偏差

高層出現偏差，分析其原因，主要是由以下幾方面因素造成：

1）地質產生變化

工程所處的地質條件產生變化，特別是如果地基土屬于砂性土時，箱體容易受到土質前后沉降不一致而引發抬頭與扎頭等問題。

2）線路荷載

頂進過程中，線路和行車荷載逐步上橋，箱體會承受來自行進車輛的額外荷載，這種額外荷載初期，會出現在箱體前端，后移至箱體中部，

雖然箱體在頂進期間不會承受來自行進車輛產生的荷載，但由于行進車輛荷載較大，可能引發箱體前端出現沉降，從而導致箱體扎頭問題出現。

3）滑道。

一般情況下，箱體前端都安裝有船頭坡，當箱體剛頂出滑板，容易產生抬頭問題，在箱體大部分如2/3離開滑板落到地基土時，其重心也相應落在土上，箱體由于前軟后硬因素影響，產生扎頭問題。

4）挖土施工。

為提高施工效率，在施工條件許可時，通常都采用機械進行挖土作業，但是如果機械挖土不當，清底不到位的話，會容易導致箱體刃角吃土量出現過多或過小，達不到預期，容易導致箱體扎頭或抬頭。

因此，當機械完成挖土作業后，要采用人工，進行清底后續的清底以及回填工作。

5）地基土受到浸泡

在雨季進行施工作業時，由于防護措施不當及其它因素影響，導致雨水進行基坑，地基土受雨水浸泡，出現軟化，導致出現扎頭問題。

四、質量問題防控措施

（1）控制抬頭

1）對底板刃腳進行檢查。檢查其是否存在以下問題：刃腳上翹和側刃腳里翹都出現較大問題，如遇到這種情況，要對刃腳角度進行調整，可避免或減小箱體抬頭問題。

2）兩側挖土不足，是導致箱體抬頭原因之一，必須保證兩側挖土量。

3）要根據箱體抬頭量情況確定開挖面。如抬頭量較小時，開挖面與箱體底面一樣平即可，如較大時，應對底刃腳前土進行超挖20cm左右，土的寬度要和箱體一致。在頂進過程中可根據實際情況進行調整，為避免出現箱體扎頭問題出現,在未達到設計高程時，應停止超挖。

4)為糾正抬頭，可適度增加位于箱體前端和重量，卸載要逐步進行，防止箱體出現扎頭問題。

（2）控制扎頭。

1）要適度控制抬頭力矩，根據需要確定側刃腳及底刃腳的吃土量，再根據實際情況調整頂進。

2) 基底要稍為欠挖，并采用強制方式頂進。挖土時，注意挖面基底，要高于箱體底板頂面，并高出至少10cm。

3)要根據實際施工情況，適度對刃腳角度進行調整。

4) 保證基底有足夠的承載力。如基底土質較為松軟時，可進行換填，把刃腳下的土，換填成30cm厚的碎石、卵石、或硬混凝土等，也可打入砂樁，通過上述方法，使地基加固，防止出現扎頭問題。

5)用增加箱體后端平衡重的辦法，改變箱體前端土壤受力狀態，達到糾正扎頭的目的。

四、結束語

本工程交框架橋頂進施工期間，由于采取了有效的防控措施，對框架橋頂進和主體結構進行控制，并連續跟進箱體頂進的監測，確保了箱體偏差沒有超出規范允許值。工程完成后，各項參數均符合驗收標準，說明本工程所采用的頂進施工技術及質量控制措施是可行有效的，工程施工單位實現了經濟效益和社會效益雙贏。本工程施工實踐，可對同類工程施工提供有益借鑒。