平交道口改下穿立交橋框構(gòu)頂進(jìn)施工技術(shù)

付寶健

下穿鐵路頂進(jìn)施工是公路或城市道路穿越鐵路的常見施工形式。頂進(jìn)法可以在不中斷鐵路運(yùn)營的情況下將預(yù)制結(jié)構(gòu)頂進(jìn)，與既有鐵路形成立體交通模式。頂進(jìn)法施工工藝成熟，安全性高，已得到廣泛應(yīng)用。本文以新建7.3×35m框構(gòu)橋下穿錦承線施工為背景，開展框構(gòu)橋頂進(jìn)施工過程中上部道路正常通行的施工技術(shù)分析，提出合理的加固方案和措施。通過詳細(xì)頂力計(jì)算，制定詳細(xì)施工方案和操作流程，以保證頂進(jìn)施工順利進(jìn)行。

一、工程概況及特點(diǎn)

本工程為錦承線義縣至朝陽段擴(kuò)能改造工程，框構(gòu)橋位于朝陽市黃河路與錦承線的平交道口，本工程主要為平交道口改下穿立交橋，并修建雙線。其表覆第四系全新統(tǒng)人工填土層雜填土，下伏沖洪積層粉質(zhì)粘土、粗圓礫土。通過對(duì)地質(zhì)條件分析可知，土壤最大凍結(jié)深度為1.35m。

二、工程方案設(shè)計(jì)

框構(gòu)橋主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。孔徑（4.5+11+11+4.5）m框構(gòu)橋有四個(gè)孔洞，其中左右兩側(cè)的孔洞孔徑為4.5m，中間兩個(gè)孔洞的孔徑為11m。框構(gòu)橋全高7.3m，全寬35m，全長14.5m，橋頂板厚0.75m，底板厚0.8m，邊、中墻厚度0.8m，混凝土1164m3，鋼筋156t，最大頂力3900t，頂程23.47m。根據(jù)工程特點(diǎn)滑板體系及后背梁等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要取決于頂推框構(gòu)橋的頂力大小，準(zhǔn)確計(jì)算頂力是框構(gòu)橋施工的關(guān)鍵。

（1）框構(gòu)橋頂力計(jì)算

橋體頂進(jìn)期間，要對(duì)橋體、土壤摩阻力進(jìn)行克服，并且將其中的刃腳切土土抗力清除掉，這些橋體總頂力就是全部阻力相加的結(jié)果。對(duì)于頂橋而言，可以影響到其頂力計(jì)算的因素有很多，一般包括：土質(zhì)、地下水、頂進(jìn)長度、施工方法。公式為：

式中：μ—頂力系數(shù)，取值一般在1.2到1.5之間；

N—箱身自重（kN）。

一般來說，如果工況沒有出現(xiàn)異常的時(shí)候，當(dāng)橋體脫離滑板的情況下，其頂力是最高的。在最大頂力出現(xiàn)之前，頂力大小、頂進(jìn)距離之間存在密切聯(lián)系。頂進(jìn)距離越大，頂力越大。通常情況下，要計(jì)算橋體頂力，一般是依據(jù)入土后頂力進(jìn)行處理，公式為：

N1為框構(gòu)頂荷重，通過分析可以看到，因?yàn)闃蝽敗④壍拙嚯x在1米以內(nèi)，就需要考慮到其中的線路荷重，P1=143686.3kg，客貨共線ZKH荷重，P2=2159.05kg。

N2為框構(gòu)自重：N2=QL+10（t）=1164×2.5+10+156=3076t

f2—經(jīng)計(jì)算得220.22t。

將各數(shù)值代入計(jì)算公式，整理得到：

選用15臺(tái)500t鎬頂進(jìn)，備用2臺(tái)。

三、主要施工條件及施工方案

1.施工條件

（1）交通情況：框構(gòu)橋位于朝陽市內(nèi)黃河路和錦承線交匯，四通八達(dá)，道路運(yùn)輸便利。作為施工材料設(shè)備的主要運(yùn)輸通道。

（2）地表構(gòu)建筑物：施工場(chǎng)地為既有城市道路，路面寬28米，道路兩側(cè)施工范圍內(nèi)為磚房及公園，道路兩側(cè)有道路綠化、路燈、電力線，通信電纜、城市排污管道等。

（3）地下障礙物：地下障礙物有一處廢棄煤氣管道，直徑為300mm，埋置深度1.0米，鐵路路肩有信號(hào)電纜埋置深度1.5米，施工時(shí)和設(shè)備單位確認(rèn)后進(jìn)行防護(hù)后施工。

2.主要施工方案

（1）線路加固

框構(gòu)橋主體采用頂推法施工，工程現(xiàn)場(chǎng)首先進(jìn)行線路加固，線路加固的工藝流程如下：

施工準(zhǔn)備→應(yīng)力放散→混凝土枕換木枕→扣軌→支墩→鋼筋混凝土錨樁+L型冠梁→穿橫梁→縱梁→支點(diǎn)帶

框構(gòu)橋采用3-5-3吊軌梁，加固1股道采用2道縱梁，每道縱挑梁為3根Ⅰ56C工字鋼，間距為0.8米，縱梁間距為4.6m，縱梁外側(cè)1m處設(shè)置輔助縱梁，縱梁與橫梁用U型螺旋A、夾木、扣板B連接加固。在線路加固過程限制列出速度在45km/h以下。

（2）框構(gòu)頂進(jìn)作業(yè)

框構(gòu)橋頂程為23.47米，頂鎬布置為13臺(tái)。頂進(jìn)挖土7761m3。調(diào)配6臺(tái)自卸車，針對(duì)性地運(yùn)輸其中的土方，在開挖中，會(huì)用到2臺(tái)挖掘機(jī)，而運(yùn)輸中，則要用到2臺(tái)裝載機(jī)，一臺(tái)25t吊車吊裝頂柱。

①布置千斤頂。框架橋底板厚度為0.75米，底板寬度35米，千斤頂共計(jì)布置21臺(tái)，頂鎬下部采用寬度0.5m＊1.5m＊16mm鋼板作為底座，底座前端和底板后端預(yù)埋鋼板焊接牢固，側(cè)面用直徑20mm鋼筋進(jìn)行斜拉。使頂進(jìn)過程中保證頂鎬和框架主體一體運(yùn)行。油泵采用150升，頂鎬和油泵間使用油壓分配缸及高壓輸油管進(jìn)行串連保證頂鎬能同步進(jìn)行。

②頂進(jìn)。頂進(jìn)過程為：挖土頂程完畢，就要將高壓油泵啟動(dòng)。頂力就會(huì)通過頂鎬出現(xiàn)，并且利用相應(yīng)的傳力設(shè)備，通過后背作用力，使框構(gòu)開始產(chǎn)生移動(dòng)，完成后，千斤頂恢復(fù)原狀。將頂鐵放置到空檔處，就可以為再次開鎬做好準(zhǔn)備。如此循環(huán)往復(fù)，直至框構(gòu)就位。

在開動(dòng)相應(yīng)的框構(gòu)橋后，開始為不切土的空頂，但此時(shí)需要注意控制好框構(gòu)頂進(jìn)的方向，切不可麻痹大意，以免產(chǎn)生較大的偏差，造成糾正困難。若產(chǎn)生大量偏差，則后期糾偏難度大。框構(gòu)橋入土開始，一直到框構(gòu)有50%入土的時(shí)候，是頂進(jìn)孔道定型階段。要針對(duì)性地測(cè)量偏高和偏移量，并且要在第一時(shí)間做好糾偏。要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的觀察、記錄工作，這樣才能有充分的數(shù)據(jù)保證后續(xù)的工作順利進(jìn)行。

③安放頂件。安放頂件施工使用一臺(tái)25t吊車及人工配合安放頂件。為了保證施工質(zhì)量，在各個(gè)環(huán)節(jié)中保持相同的軸線、位置、長短搭配。在頂進(jìn)期間，為了增加穩(wěn)定性，需要在頂進(jìn)過程中每隔7米頂柱設(shè)置1道橫梁。

④頂進(jìn)挖土。由于作業(yè)面受到限制，在開挖過程中，一般要通過人機(jī)配合方式進(jìn)行處理，也就是說，通過人工配合2臺(tái)挖掘機(jī)的方式進(jìn)行處理。利用挖掘機(jī)把路基土方松動(dòng)，然后使用2臺(tái)裝載機(jī)裝土，使用6臺(tái)自卸車把土外運(yùn)。為保證施工質(zhì)量，每次的深度控制在80cm到100cm之間，勤對(duì)標(biāo)，要堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)超挖的情況。開挖面寬度不能太大，相對(duì)于框構(gòu)輪廓，其寬度應(yīng)該少10cm，這樣能控制好方向。

⑤頂進(jìn)控制。要相對(duì)橋身頂進(jìn)方向、高程有更加深入的把控，就要將觀測(cè)站建設(shè)到頂進(jìn)后方，這樣才能在第一時(shí)間做好觀察。一般來說，進(jìn)行頂進(jìn)期間，每一頂程的前進(jìn)之后，就應(yīng)該觀測(cè)其軸線、高程，同時(shí)，還要將記錄填寫好。

四、質(zhì)量監(jiān)控措施

在頂進(jìn)過程中，對(duì)既有線路采取監(jiān)測(cè)措施，監(jiān)測(cè)方法主要采用定時(shí)觀測(cè)和跟蹤觀測(cè)相結(jié)合的方法。頂進(jìn)施工，由于挖土頂進(jìn)，既有線加固體系懸空，必然使頂進(jìn)區(qū)域橫梁向外位移，導(dǎo)致軌道周邊環(huán)境的變形。沿既有線每5米布設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，布設(shè)范圍為縱橫梁加固范圍。在頂進(jìn)過程中，對(duì)所有布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照檢測(cè)計(jì)劃進(jìn)行全面的檢測(cè)。每二小時(shí)觀測(cè)一次，每天的監(jiān)測(cè)次數(shù)大于5次。另外還要根據(jù)位移變化趨勢(shì)、施工進(jìn)展的實(shí)際情況，要對(duì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行針對(duì)性的調(diào)整，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有突變時(shí)，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)適當(dāng)加密。

五、小結(jié)

本文以框構(gòu)橋施工為工程背景，通過自框構(gòu)頂力的計(jì)算及精確的施工控制，在施工過程中采取加固施工技術(shù)，開展框構(gòu)橋頂進(jìn)施工過程中上部道路正常通行的施工技術(shù)分析，提出合理的加固方案和措施，以保證頂進(jìn)施工順利進(jìn)行。通過本工程的順利實(shí)施，可為類似的工程提供借鑒意義。