頂推法在津石高速公路下穿朔黃鐵路中的應用

胡全章

(中電建冀交高速公路投資發展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

隨著我國經濟的迅猛發展，交通量與日俱增，原有的高速公路已經不能滿足社會發展的需求。在高速公路新建的過程中，不可避免地出現了與鐵路線路交叉的問題。當下較為成熟的一種施工方法就是采用頂推框架下穿既有鐵路線路[1-4]。津石高速公路下穿朔黃鐵路是一個大斷面框構下穿鐵路線路的典型施工案例，在不影響交通、不破壞既有路基，采取有效措施的條件下完成施工。

1 工程概況

津石高速公路在博野縣與朔黃鐵路交叉，交叉處朔黃鐵路運營樁號為K377+516.33，公路樁號為K143+173.75，交角61°，采用高速公路下穿朔黃鐵路方案，結構為2～17.15 m框構，橋址處位于朔黃鐵路博野-蠡縣站區間，采用頂推法施工。朔黃鐵路為雙線電氣化鐵路，上行線(重車線)為75 kg/m鋼軌，無縫線路，下行線為60 kg/m鋼軌，無縫線路，上下行線間距為4 m。橋址處位于朔黃鐵路直線段上及-2.5‰的縱坡上。朔黃鐵路行車速度為80 km/h，距離鐵路線中心兩側3.15 m處有接觸網立柱，本工程從138#～140#、141#～143#兩對單支柱之間穿過。

橋址區屬沖洪積平原區，地形較平坦，地層較簡單，主要為第四系全新統及上更新統沖洪積形成的粉質黏土、粉土、粉砂、細砂、中砂等；地下水主要為第四系孔隙水，地下水埋深29.3 m。根據區域地質資料、地質調繪、鉆探及試驗，橋址區無活動斷層通過，土體分布較穩定，總體評價橋址場地穩定性較好。

2 頂推施工設計方案

鐵路路基下方框構采用頂推施工，兩端框構采用現澆施工。本橋頂進最大頂力為11.48 kt，頂程為55.83 m。其中空頂為6.83 m，挖土頂為49 m。需要頂力為500 t的千斤頂38臺。

2.1 線路加固方案

采用2×HN900 mm×300 mm×16 mm×28 mm型鋼縱梁、工字鋼縱橫梁、路基防護樁、抗橫移樁、冠梁組成線路加固系統，頂進時橫梁懸空長度≤4.0 m。線路加固長度為118.8 m，下穿枕木132根，5扣扣軌2道，3扣扣軌4道，橫向50c工字鋼132道，縱向2×HN900 mm×300 mm×16 mm×28 mm型鋼2道、50c工字鋼3道。

由于朔黃鐵路線為重載鐵路，為提高加固體系，將工字鋼橫梁加強為50c工字鋼，并在支撐樁頂設置雙根一束50c工字鋼進行加強。為防止框構在頂進過程中路基坍塌而中斷鐵路行車事故的發生，采取增大縱梁的剛度、設置支撐樁和抗移樁的方式進行解決。頂進前沿鐵路方向設置鋼筋混凝土，樁徑為1.5 m、間距為4.0 m、長8 m，距離鐵路下行線垂直距離為5 m。為防止頂進時軌道發生平面變形和前端土體塌方，頂進前端再設置抗移樁，抗移樁冠梁邊緣距懸臂板邊緣0.2 m，距朔黃鐵路上行線11.25 m，采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土灌注樁，樁間距為4.0 m，樁長為20 m。

2.2 應力放散

線路加固施工前需采取應力放散措施。按規定設置停車牌，連接銅導線，松卸扣件；螺母松到量，留半母，遇有影響軌條伸縮的鼓包，需將夾板處扣件全部拆除，待扣件全部松開后墊滾筒，滾筒與鋼軌垂直，安放于鋼軌移動反向的軌枕承軌臺上；在指定位置切割鋼軌，鋼軌切開后采用撞軌器撞軌，待鋼軌反彈后處于自由狀態時進行“零”標注，在撞軌點處設置一個鋼軌位移觀測點；當鋼軌完全處于自由狀態時確定拉伸量，將計算出的撞軌點、觀測點位移量拉伸到位后鎖定；鎖定時由龍口位置向外鎖定，待鎖定完畢后，現場根據實際情況決定是否更換鋼軌，如需更換時可更換龍口位置鋼軌；恢復線路設備狀態，對幾何尺寸、零配件進行質量回檢，達到線路開通條件以后，拆除銅導線、停車牌防護，開通線路；線路開通前檢查扭矩力是否達到規定標準值上限，并確保經過列車擾動后扭矩力達標。

2.3 線路防護

為避免頂推作業以及工作坑開挖危及鐵路運營安全，框構四個角均需設置路基防護樁，防護樁中心距既有線5.0 m，采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土防護樁；框架橋四角各15 m范圍內的防護樁，樁長為18 m，樁間距為1.75 m；框架橋兩側15～30 m范圍內的防護樁，樁長為12 m，樁間距為2.0 m，樁頂設L形冠梁。在加固系統前方設置抗移樁，抗移樁及樁頂冠梁兼作線路加固系統的支撐，框構橋頂進就位后拆除。

2.4 工作坑

工作坑采用放坡開挖，坡率為1∶1.5，開挖面距離鐵路路基坡腳15 m，順鐵路線路方向坡率為1∶0.65。工作坑開挖完成后，錨噴20 cm厚C20混凝土掛鋼筋網片進行防護，鋼筋網片型號為φ6 mm，HPB300鋼筋，網格尺寸為150 mm×150 mm;頂進側采用后背樁進行防護。開挖工作坑時，需將坑底均勻夯壓密實，嚴禁基坑變形。基坑周圍設置集水井，保證基坑不受水浸泡。圬工養生水亦不得浸泡基坑。工作坑坑底面做成尾低頭高的5‰的仰坡，以減免頂進中出現的“扎頭”現象。

2.5 滑板

為保證框構預制和頂進順利施工，在工作坑內設置滑板，滑板厚度為40 cm，其下夯填一層30 cm厚的碎石，防止基底變形。滑板下面設置錨梁，以防止頂進框構時滑板發生移動破壞。滑板內配置直徑為16 mm的HRB400鋼筋，滑板內順頂進方向的鋼筋深入到后背梁中，以增強滑板的抗滑移能力。

為減少頂進時框構底板與滑板之間的阻力，用M10砂漿抹平滑板面，厚度為1.5 cm，再涂刷3 mm厚的機油、石粉，要求表面光潔平滑;框構底板澆筑前鋪一層塑料布以減少頂進摩阻力。在澆筑框構底板時，要注意使其與滑板有效隔離，防止粘在一起，以免啟動頂進時發生困難。在滑板的兩邊距框構外側10 cm處設置導向墩，以控制框構空頂階段可能出現的方向偏差。整個框構混凝土強度達到100%以后方可開始頂進。

2.6 頂進后背工程

采用直徑為1.5 m的鋼筋混凝土防護樁作為后背樁，樁間距為1.75 m，樁長16 m。為保證頂力傳遞的有效性，在后背墻和千斤頂中間設置后背梁，并將后背梁與滑板連成一體，后背梁、后背樁在框構橋頂進就位后需拆除。為便于施工及頂進挖土的順利運輸，在兩后背梁之間設置出土通道，出土通道凈寬5.5 m。出土通道靠近基坑側采用灌注樁進行防護，樁徑為1.25 m，樁間距為1.5 m，樁長14 m。出土通道遠離基坑側采用新VI型鋼板樁進行防護，樁長10 m。

3 頂推施工

3.1 頂進設備的配備及安裝

頂鎬布設采用對稱布鎬方法，此方法可避免在施工過程中為克服橋體偏移而不斷調整頂鎬的位置，加快了頂進速度，減少了工作量。

3.2 啟動(試頂)

橋體混凝土強度達到100%后方可進行頂進。頂進過程是工程質量好壞的關鍵，因此頂進前進行試頂，確保頂進參數的準確性。試頂壓力控制在頂橋結構自重的1倍左右，不宜過大，采用頂鎬同步加壓，逐步提高到頂推壓力，無異常情況下方可正式頂進。若加壓過程中，出現油壓表數值不穩定或快速下降的情況，則說明橋體向前有位移，橋體與滑板發生了脫離，此時要及時進行糾正，使橋體方向回歸正位。

3.3 頂進過程中尤其要控制好線路加固支墊的調整

頂推的同時，既要保證上方行車順暢和安全，又要保證頂推過程中的阻力最小，因此當上方線路來車時，要及時添加支墊，打緊木楔，保證線路的幾何參數符合要求，頂進過程中充分發揮工字鋼滑車作用，每頂進1.5 m設置一排支墊，在主軌下、橫梁和箱體之間均采用木楔支墊，頂進時橫向工字鋼懸空長度≤3.0 m。

3.4 線路防橫移措施

橋區范圍內橫向工字鋼頂緊前端抗橫移樁冠梁。預制框架頂板尾部設置拉環，間距為3 m，拉環與倒鏈、線路加固系統相互連接構成一個整體，隨著頂進的進行及時拉緊倒鏈，同時在橋外部分采用地錨裝置將線路拉緊。另外，根據線路鎖定軌溫情況，及時施行應力放散措施。

3.5 頂進及挖土作業

頂進過程要根據列車運行情況實施，嚴禁在列車通過時頂進，嚴禁在線路發生異常狀態下頂進，嚴禁在橋體發生偏移情況下頂進，嚴禁在機械設備出現隱患情況下頂進。同樣，挖土、運土作業時，嚴禁在列車通過時挖運土，嚴禁在橋體頂進時挖運土，嚴禁在有塌方風險時挖運土，嚴禁在機械存在安全故障時挖運土。另外挖土要根據土質情況，及時調整挖土厚度，土質較好時挖土厚度≤100 cm，土質較差時≤50 cm，不得超挖。同時要求刃角切入土體深≥20 cm，挖土坡度與刃角坡度保持一致，保持被挖坡面的平整度。

3.6 糾偏及防“扎頭、抬頭”措施

糾偏措施：(1)加強橋體頂進過程監控量測，及時掌握橋體頂進方向；(2)及時調整兩側頂推力的大小；(3)適當增減刃角阻力；(4)在滑板上設置好導向墩。

防扎頭措施：(1)增加刃角阻力；(2)設置船頭坡；(3)設置卵石過渡段，提高地基承載能力。

防抬頭措施：適當超挖刃角處和底板處土體。

4 結語

為了保證津石高速公路下穿朔黃鐵路順利進行，文章對采用的頂推施工進行了詳細的施工方案設計，并以此為依據進行了頂推施工過程描述，為本工程順利實施提供依據，現本工程已經完工，經現場檢驗，下穿工程質量完好，各項技術指標滿足規范標準要求。