小間距雙孔箱形橋的間距控制

牛程巍

（中鐵二十四局集團西南建設有限公司，四川 成都 610052）

1 工程簡介

南疆線K45+606.5 主線道路與鐵路中心線夾角為65°設計，穿越處鐵路為直線、雙線。

南疆鐵路因受接觸網間距的影響，只能單孔頂進，道路穿越處鐵路為雙線，鐵路路基高度為2m 左右，左側坡腳外設有防護柵欄，右側設有高出路肩約3m 土堆式擋風墻，路基及擋風墻均有混凝土護坡鋪砌。底板厚1.4m，邊墻厚1.3m。覆土厚度2.88m，該南疆線K45+606.5 新建（1-18+1-18）m 鋼筋混凝土箱形橋，結構凈高7.3m，單孔橋長23.17m，總橋長46.56m，兩箱形之間間距0.22m，正交橋寬18m，邊墻厚度1.5m，底板厚度1.4m，頂板厚度1.3m，單孔頂程為46m。

圖1 單孔箱形橋正截面（單位：cm）

2 施工方案分析

本項目立交橋工點所處南疆鐵路位于大風區段，平均＞8 級大風天數83d 左右，平均＞10 級大風天數14d，鐵路迎風坡側（右側）設有高出路肩3.0m 的土堆式擋風墻，擋風墻和左側路基均設有混凝土護坡鋪砌，又南疆鐵路為雙線電氣化鐵路，如本立交橋工程采用鐵路便線繞行、現澆箱形橋（涵）施工，便線迎風側必須設置擋風墻及電氣化等相關鐵路設備設施的設計，且方案對既有G30 高速公路處必須設置便線立交工點，高速公路需封閉施工，對高速公路行車影響較大，工程造價勢必很高。

綜合考慮以上實際情況，本立交橋工程采用橋式盾構法頂進施工箱形橋（涵），對既有南疆鐵路及既有G30 高速公路影響較小。

3 “橋式盾構法”

本項目新建雙孔箱形橋均采用橋式盾構法頂進施工，頂進時既有鐵路線采用3-5-3 扣軌梁進行加固，在鐵路左側坡腳以外開挖預制工作坑預制箱形橋主體，然后利用頂進設備將主體頂進就位，頂進采用邊挖邊頂（帶土頂）的方法。

“橋式盾構法”（以下簡稱“盾構法”）在保留傳統頂涵施工，橋涵結構路側預制工藝的基礎上，對結構頂進支護方法進行了重大改革，將明挖開槽改為地下暗挖盾構支護。使露天預制保證了結構質量，暗挖推進減低了施工對行車的影響。

盾構母體中的子盾構由液壓系統控制，單臺組錯開推進，擔負減阻板的牽引及掘進面的小斷面化。增強開挖面的穩定性，被牽引的減阻板則將上部摩擦力分散。箱形橋推進前順坡清除底板前方部分中心土體，盾構母體隨箱形橋同步推進時，子盾構原推出部分被掘進面土體阻擋與子構箱體作相對運動，套回箱內，完成盾構掘進工作循環。

箱身和盾構頂進前，先采用3-5-3 扣軌梁加固鐵路線路，之后采用管棚及挖孔樁加固防護既有鐵路路基，待主體頂進完畢，再現澆施工出入口八字翼墻，待八字翼墻施工完畢方能拆除3-5-3 扣吊軌梁、鑿除路基面下0.6m 范圍內的挖孔樁，整修恢復線路。

由于是單孔分開頂進，先頂進大里程側（庫爾勒側），大里程側頂進就位后再頂進小里程側（吐魯番側）。在新疆境內為兩橋之間間距最小的，同時又是斜角的，這給施工增加了難度，同時也是一次挑戰。

難點分析：如何控制兩箱形橋之間的間距。

4 千斤頂布置

4.1 頂進受力狀態分析（單孔舉例）（見圖2～3）

F1、F2-框架橋側墻土壓力合力；N1、N2-刃角正面阻力；f-摩阻力合力；f1、f2-框架橋側墻摩阻力；f3-底板摩阻力；T-千斤頂頂力合力；T1、T2-千斤頂頂力；e-摩阻力（千斤頂頂力合力）合力偏心距；B1、B2-箱形橋入土寬度。

圖2 頂進平面

圖3 千斤頂受力分析

4.2 計算假設

（1）前端刃角處挖空，N2=N1=0。

（2）邊墻入土深度一樣，B=B2=B1。

4.3 受力分析

4.3.1 箱形橋側墻，土壓合力計算（F1、F2）

計算公式：

式中：γ-土容重，20kN/m3；H-側墻土高度，取10.3m；K-土壓力系數，φ=30°，k=tan2（45°-φ/2）=0.33。

則單位長度土體側壓力E=332.6kN/m。

側墻土壓合力F1=F=F2=332.6B。

4.3.2 側墻摩阻力（f1、f2）

式中：μ-摩阻系數，取0.8。

4.3.3 箱形橋底板阻力（f3）

式中：G-底板荷載，箱形橋身自重、扣軌梁總和為：G=（7193+84.5）×10=72775kN；μ-摩阻系數，取0.8，則箱形橋底板阻力。f=0.8×72775=58220kN。

進而算出千斤頂的布置。

通過計算得出，千斤頂的總臺數為44 臺（按千斤頂有效率70%考慮）。

4.4 頂進

頂進時是慢行，列車限速45km/h，確定兩端沒有來車時，且兩車間隔大于15min 以上時，開始頂進，多人在一起作業時應統一指揮，相互間保持一定的安全距離，防止工具碰掛傷人。頂推時應遠離液壓裝置，頂程到一定程度時，在傳力柱上方回填土方。

定期對液壓設備及后背墻，保證其保持良好狀態。偏于并掌握箱形橋體的方向、高程等。

4.5 測量監控

箱形橋推進施工的過程中，盾構及箱形橋運動中線、水平的測量非常重要，工程技術人員將每一頂進循環的測量數據繪制成箱形橋推進軌跡圖，用于指導箱形橋的掘進與糾偏。

1#、3#、5#墩柱（共計5 個墩柱）頂進過程監控其變形量，做好頂進前靜態、頂進后動態監控。

箱形橋軸線：通過測量確定本次是否偏移，偏移了多少，并標示，得出累計偏移量，及時匯報施工負責人。

箱形橋高程：測點設于箱形橋底板倒角或側墻位置，前端2個點、后端2 個點。

沉降監測點：將線路水平觀測樁埋設于固定位置（頂進范圍之外），測出每個子盾構頂進位置對應位置線路軌頂標高，作好初始記錄，以便于后期線路整修恢復線路。

4.6 頂進方向及高程的控制措施

在松散或軟塑性的土層中頂進研究“超挖”，必須保證刃角切入土層不少于10cm，按照側刃角坡度及規定的進尺由上往下開挖，側刃角進土應在10cm 以上，開挖面的坡度不得大于1:1.0，并嚴禁逆坡挖土，不得超前挖土，若頂進過程中，側刃角范圍內土層中出現大塊石等障礙物或超挖施工引起橋背后土體塌方時，應采取措施及時處理后，方可繼續頂進，可采用低標號混凝土填補、噴錨支護。

4.7 橋式盾構法施工特別強調事項

子盾構掘進面挖土應按照設計進行開挖，并按有經驗的當班施工員、技術人員要求進行，錯誤的開挖將導致土體損失導致線路沉降。子盾構掘進派專人檢查確認是否超挖，子盾構采用邊頂邊挖。每次頂進前都派專人進行檢查子盾構的土體與頂進設備的檢查，檢查沒有問題后方可頂進。

每次頂進時派專人進行關鍵部位的盯控，子盾構、線路幾何尺寸等。頂進完成后，測量人員立即測量高程與軸線偏移情況，做好記錄，并報給負責人。

4.8 頂進成果

兩橋全部頂進就位后，珍珠泉側箱體前端中線右偏5cm，箱體后端中線右偏4cm，托克遜側箱體前端中線右偏6cm，箱體后端中線右偏3cm，在允許偏差范圍內，見圖4～5。

圖4 頂進完成后的箱形橋

圖5 通車后的雙孔18m 鋼筋混凝土箱形橋

5 結語

通過本次工程施工，為以后的小間距箱形橋施工過程，總結了經驗，怎么在頂進時做到一頂一測量，根據測量結果及時調整高程和方向，才能保證頂進質量。為今后橋式盾構應用打下了堅實的基礎，為此橋式盾構施工工藝的前景更加廣闊。