高地下水位頂進橋涵控制

摘 要：橋涵頂進施工方法施工程序性強，對既有線運行干擾相對較少，同時橋涵整體性能好，剛度大，抗震性能好，因而得到了廣泛應用。本文簡述了橋涵頂進施工法在公路下穿鐵路線路交叉時的應用及施工技術(shù)，以及施工注意事項，對今后工程施工有一定的參考作。

關(guān)鍵詞：橋涵；頂進施工；施工技術(shù)

中圖分類號：U4 文獻標志碼：A 文章編號：1671-7953(2009)02-0040-04

橋涵頂進施工方法施工程序性強，對既有線運行干擾相對較少，同時橋涵整體性能好，剛度大，抗震性能好，因而得到了廣泛應用。但由于它本身與既有線聯(lián)系緊密，如操作方法或技術(shù)措施不當，很容易釀成安全事故，甚至會出現(xiàn)不堪設(shè)想的后果。

1 橋涵頂進主要施工方法

1.1 頂入法

這是最早也是最基本的橋涵頂進方法，就是先開挖工作坑，筑起頂進后座，在工作坑內(nèi)施工頂進結(jié)構(gòu)的節(jié)段或吊入預制頂進結(jié)構(gòu)節(jié)段)，鐵路的線路加固（軌道及路基邊坡)，安裝頂進的機械設(shè)備，挖土頂進，直至設(shè)計位置。

1.1.1 頂進法可分下列幾種：

1）一次頂入：一次頂入法施工設(shè)備及工藝都比較簡單，被普遍采用。主體結(jié)構(gòu)要一次過制好，要求工作坑較大、傳力柱較長、頂力較大、后座也相應較強。適用于頂進端有足夠的場地設(shè)置工作坑和后座、地形及地質(zhì)條件能滿足后座的場所。

2）分段頂入：當橋涵長度較大，一次頂入有困難時，可采用分段頂入法，即逐段制作，逐段頂進。這樣可以壓縮工作坑長度、傳力柱長度。此法比一次頂進法施工速度慢，適用于施工場地狹窄的場所。

3）中繼頂入：多節(jié)段橋涵逐節(jié)頂進，每一節(jié)的頂進均以后一節(jié)為后座，最后一節(jié)則以預先建好的構(gòu)筑物為后座。每一節(jié)縫間均要安裝千斤頂，千斤頂兩端支撐于節(jié)段底板的齒墩。此法頂力小、后座簡單、傳力柱短，但千斤頂用量較多，施工速度較慢，適用于多節(jié)段頂進、后座條件差的場所。齒墩需鑿除，節(jié)縫需填塞并防水處理頗為麻煩。

另外還有一種方法叫對頂，因極少有人嘗試此法在此不做詳述。

1.1.2 工作坑施工

工作坑施工主要包括工作坑開挖、滑板澆注及頂背施工三部分。

工作坑是預制和頂進框架橋涵的場地。其大小要根據(jù)原鐵路兩側(cè)的地形、地物、場地及頂背大小，以及框架橋涵尺寸等情況綜合考慮，并留出一定的預制與頂進操作空間。工作坑邊坡坡度大小應根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置，靠近鐵路路基一側(cè)的邊坡要緩于1：1，在確保安全的前提下，盡量減少開挖數(shù)量，以縮短頂進長度。

滑板主要作用是：①作為預制框架橋涵的底板與施工墊層，使在澆灌混凝上時不產(chǎn)生沉降與變形，確保框架橋涵的預制質(zhì)量；②作為框架橋涵與基底上體的隔離層，減小頂進阻力；③滑板兩側(cè)設(shè)方向墩，對框架橋涵頂進起導向作用。同時也是安放頂進設(shè)備的場地，故要求滑板要有足夠的強度、剛度與穩(wěn)定性。為了能使預制好的框架橋涵在滑板上順利起動頂進，防止滑板與箱體粘結(jié)，減小頂進阻力，要在滑板上設(shè)置潤滑隔離層。

頂背主要是承受水平頂力，并均勻地分散傳遞頂力的臨時結(jié)構(gòu)，要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，在頂進全過程中不裂不斷，不能有較大的變形和位移。頂背的形式主要有板樁式、梁柱式、重力式等幾種，施工時可利用地形地物，根據(jù)現(xiàn)場情況因地制宜選擇合適形式，并與工作坑及滑板一并施工。施工時盡量不動頂背后上體，頂背與滑板用鋼筋連接，以保持整體性。如果頂背后土壓力不夠，可通過加反壓土，打設(shè)鋼板樁或鋼軌加固來解決。

1.2 頂拉法

不少于四個節(jié)段的橋涵頂進，節(jié)段內(nèi)凈寬不小于3m可以設(shè)置傳力拉桿（兩側(cè))和齒墩。在頂某一節(jié)段時，其余各節(jié)段共同作為組合后座，這種逐節(jié)頂進、互為后座的頂進方法稱為頂拉法。此法適用于橋涵節(jié)段四個以上，結(jié)構(gòu)內(nèi)寬3m以上，路基外側(cè)能設(shè)置足夠長大的工作坑，而設(shè)立后座又特別難的場所。

值得一提的是此法有個獨一無一的特性-橋涵節(jié)段可以逐一頂進，也可以逐一后退。這對頂進中碰到某些問題，比如遇到軟土而嚴重低頭、土質(zhì)不均勻而發(fā)

生較大的歪斜，碰到難于逾越的地下障礙物、水準或方向嚴重失控等等，可以整體退回一定距離，待問題處理后，重新一起向前頂進。

1.3 牽引法

牽引法是先壓路基內(nèi)用專門設(shè)備鉆水平孔，然后穿入鋼絞線束，一端系于制好的橋涵上，另一端系于穿心式千斤頂上，并以路基或其他構(gòu)筑物為后座，通過千斤頂?shù)膹埨摻g線使牽引橋涵節(jié)段前進。此法不必設(shè)置重型的后座，以拉代頂，鋼絞線也有一定的導向性。

2 地下水對橋涵的影響

地下水（ground water）存在于地殼巖石裂縫或土壤空隙中的水。廣泛埋藏于地表以下的各種狀態(tài)的水，統(tǒng)稱為地下水。大氣降水是地下水的主要來源。地下水和軟土地有區(qū)別，軟土地基不一定涌水。橋涵建筑遇到軟土或地下水發(fā)育地區(qū)，均以特殊路段路基施工處理，其中包括軟基處理，如盲溝處理、U型結(jié)構(gòu)等。橋涵頂進常常碰到地質(zhì)資料不準確的問題，由于鐵路路基上，(特別是站場上)，線路多、線間距小，設(shè)計時不能進鉆機鉆探，往往是在路基兩側(cè)鉆探，連線判斷地質(zhì)，經(jīng)常出入很大。頂進時碰到軟土，手忙腳亂，甚至首節(jié)突然低頭無法糾正。

軟基作為一種特殊土的一種，有其獨特的土力學性能：其天然含水量高，一般大于30%；孔隙比大，天然孔隙比e>1；壓縮系數(shù)高；透水性低。豎向與水平滲透性不同一般垂直方向的滲透性系數(shù)要小些；抗剪強度低，因為軟基的內(nèi)摩擦角接近于零，抗剪強度主要決定于內(nèi)聚力；是一種呈軟塑到流塑狀態(tài)的飽和粘性土。在軟基地基橋涵頂進施工過程中，經(jīng)常出現(xiàn)箱體抬頭、扎頭及方向偏移一系列問題。給正常施工帶來很大困難，嚴重影響施工安全和施工質(zhì)量，有時還會造成永久性的施工缺陷。

橋涵頂進有其特殊的工作環(huán)境，受空間小、工期緊的限制，軟基處理的許多辦法在這里無法施展，可選擇如下的一種辦法：

1）擠密法：以堅硬材料壓入軟基內(nèi)，如片石、碎石、混凝上塊等減少軟土的孔隙比，使土體由軟土變?yōu)榛旌贤粒岣咂涑休d能力。

2）換填法：對于層厚不大的軟基，可用換填法。邊頂邊挖邊換填，填料可用沙、碎石、石屑、礦磚等硬塊狀或粒狀物，甚至有用混凝土的。換填后往往頂進阻力增加，只要頂力足夠，問題不大。

3 低頭

橋涵頂進經(jīng)常碰到低頭的現(xiàn)象，發(fā)生低頭的原因如下：

①路基內(nèi)頂進橋涵的持力層或下臥層軟弱；②軟弱土層由薄變厚，頂進首節(jié)前端沉降不斷增大；③土質(zhì)由硬變軟，由好變壞；④挖土時向下超挖；⑤橋涵分節(jié)過短，容易轉(zhuǎn)動；⑥順力作用點過高或向下斜；⑦首節(jié)前端上尖式三角形向前延伸，或安裝大鋼刃架，或采用橫梁附著法的線路加固，以至形成一個頗為危險的數(shù)量較大的“低頭彎知”。

低頭的處理辦法：

“低頭”偏差的控制：

1）加大刃角阻力，尤其是上部刃角的阻力將是避免框架“低頭”的有效措施。因此，宜減小路基坡率，縮短框架距路基上角的距離，使得刃角及早“吃土”。

加大刃角阻力最方便的辦法是“切土”頂進，即不挖除刃角處的土壤，采取強力頂進。當然“切土”頂進會發(fā)生箱體回彈的特殊現(xiàn)象，其原因是“切土”頂進引起土壤壓縮，當回鎬時箱體即被土壤彈力推動后移。另外，“切土”頂進時，由于刃角阻力較大，會對既有路基產(chǎn)生較大的變形。故“切土”頂進時，必須加強對既有線路的加固措施。

當然設(shè)置門檻接長滑板也是縮短框架路基上角距離的有效途徑。尤其是在頂進箱身較短的框架時，若不處理得當，開頂不久就會出現(xiàn)嚴重“低頭”。

2）滑板預留“船頭坡”，其目的是設(shè)想在出現(xiàn)“低頭”時能落到預期位置，一般其坡率為3%~5% ，坡長1.0~ 1.5 m左右。主要視土質(zhì)情況而定，土質(zhì)密實，

坡率可小些；土質(zhì)松軟，含水量大則坡率應大一些。必要時也可以墊混凝土或鋼筋混凝土預制塊強制上坡。

3）合理布置千斤頂?shù)奈恢茫M量減少由于頂力而產(chǎn)生的“扎頭”力矩，即降低油頂軸線高度。

4）頂進箱體過程中亦可以結(jié)合箱身基底的軟基加固處理，可采用“邊頂邊壓”預制鋼筋混凝土方樁。常用的預制鋼筋混凝土方樁的截面尺寸為25cm×25cm-35cm×35 cm，若受箱體內(nèi)凈空的制約則可分節(jié)頂進，節(jié)間采用法蘭接頭或硫磺膠泥接頭處理。

5）軟土地基宜在整個頂程范圍內(nèi)進行全斷面的復合地基加固。日前常采用水泥攪拌樁或高壓旋噴樁等處理之，這樣可以有效避免滑板前端部至就位后的箱體尾部間的頂程段由于地基未處理而產(chǎn)生較大的“低頭”。

6）一旦發(fā)現(xiàn)箱體有“低頭”趨勢而又尚未超限時，可進一步強化降水，并在箱身前進行高壓旋噴樁或拋片石，增設(shè)混凝土或鋼筋混凝土墊梁，必要時可在墊梁底增打鋼板樁。

4 “抬頭“偏差的控制

一旦發(fā)現(xiàn)箱體有“抬頭”現(xiàn)象時，應在刃角處適當超挖，以增加“扎頭”力矩。一般，當箱身重心行進到開始超挖點的附近時，其高程的頂進記錄才逐漸顯現(xiàn)。切忌急速大量超挖，急于求成反而易出事故。

近年來，在軟土地區(qū)的頂進橋涵箱身基底常采用高壓旋噴樁進行復合地基加固處理。箱體頂進過程中一定要將前面的高壓旋噴樁挖至設(shè)計高程，若有條件

建議設(shè)置10 ~20cm的砂夾碎石墊層為宜。若頂進過程中不對樁頂高程進行量測，極易引起“抬頭”超限。

5 斜交橋涵頂進

斜交橋涵頂進同正交橋涵頂進相比，顯然困難得多，簡列如下：

①線路加固長度增加，而且線路荷載對首節(jié)頂板不能均衡作用；

②節(jié)段進入路基之后，兩側(cè)吃土不等，所受摩阻力也不等，這一不對稱因素將導致橋涵偏移；

③順進設(shè)備及后座要特別加強，以備糾偏之用；

④軌道容易變形，影響行車安全。

有鑒于此，斜橋涵頂進，其施工方案要在線路加固上，頂力不從心布置上、后座修建上、施工控制上作通盤考慮，對可能出現(xiàn)的各種問題，預定對策，有備無患。

糾偏辦法如下：

①后面偏頂；

②前面偏挖；

③一側(cè)偏頂；

④的一側(cè)偏挖；

⑤前而橫頂；

⑥后面橫項（同e反向）。

6 安全

頂進橋涵施工，安全工作是永恒的主題，特別是既有線行車安全。一定要牢牢樹立“既有線上無小事”的觀念，不可因其單位工程小而存在麻痹思想和僥幸心理。頂進橋涵施工，專業(yè)性很強，技術(shù)要求高，必須由熟練的專業(yè)人員進行操作。注重施工程序管理、制度落實，確保頂進橋涵的順利到位，沒有行車安全事故。

參考文獻

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