下穿鐵路地道橋頂進施工技術

商海明

1 工程概況

天津市復康路下穿陳塘莊支線鐵路地道橋位于既有陳塘莊支線鐵路K12+451處，該段鐵路采用60 kg/m鋼軌，鋼筋混凝土枕，曲線區段，曲線半徑800 m，每天列車行車密度約40對。地道橋與鐵路夾角為82°57'8″，為10 m單孔框架結構，孔徑凈高3.8 m，軸向全長19.929 m。本橋采用頂進施工，最大頂力1600 t，設計頂程18.015 m，頂進就位后框架頂板覆土約80 cm，采用一次頂入施工工藝。

2 頂進前技術措施

天津地區地下水位高，橋位處路基為回填土，穩定性差，路基易產生溜塌，后背、滑板易斷裂。針對該工程的具體情況，做了以下的技術措施。

2.1 加固土樁施工

工作坑前方邊坡采用直徑60 cm的水泥攪拌樁加固土體，間距1 m，防止橋體在頂進時下沉扎頭和邊坡塌方。并嚴格按照設計圖紙施工箱體兩側防護樁、前端支撐樁、抗移樁。

2.2 路基降水

經現場勘察橋址處地下水埋深4.3 m，且橋體頂進要求地下水位低于滑板1 m以下，必須進行降水。根據地質資料，橋址土層為粉質粘土，沒有明顯砂土層，透水性較差。為減小路基沉降，在頂進前10天開始進行路基降水，每座地道橋沿鐵路兩側各設7口降水井，間距4 m，井深13 m，共14口，對稱降水，直至地下水位已至滑板以下1.5 m。

在鐵路上布置線路位移、沉降觀測點，掌握因降水鐵路路基及線路的影響，并及時采取有效措施，保證鐵路運營安全。

2.3 路基注漿加固

2.3.1 加固范圍

沿鐵路方向:框身范圍以及框構兩外墻外緣外側各10 m。框構軸線方向:滑板前端放坡段、箱體就位位置。

注漿深度:自放坡段至頂進就位處自天然地面以下1 m起至框構底板底下4 m。箱體兩側各10 m范圍內自天然地面起至框構底板底下1 m。地道橋注漿固化范圍縱橋向剖面圖見圖1。

2.3.2 注漿順序

線路下注漿很容易引起線路隆起，在保證安全和施工工期的要求下，要對注漿順序進行合理的安排。線路下面由兩側路肩距線路中心4 m處布置斜孔，斜插入線路下面進行輻射注漿，其他地方采用垂直注漿;根據施工范圍定出孔位，孔距0.8 m，梅花形布置。

注漿順序:先內后外，隔孔跳注，先注垂直孔，再注斜孔。

線路下面注漿孔的傾斜角度各不相同，傾斜角依次為10°，20°，30°，40°，50°。為減小路基的隆起，先注最上面的傾斜角為50°孔，然后依次注 40°，30°，20°，10°孔，注入量逐漸加大。縱向注漿順序由框構橋中心向邊墻方向進行。此階段由于正好在線路下面，最容易引起線路隆起，對線路加強觀測，采用水準儀測量，并控制注漿壓力，防止隆起。

圖1 地道橋注漿固化范圍縱橋向剖面圖

2.3.3 注漿工藝

注漿材料配比為:

A液:水∶水玻璃(體積比)=1.6;C液:水∶水泥(重量比)=1。A 液∶C 液 =1∶1。

注漿壓力:

線路下方斜孔注漿區域箱體底板以下部分注漿壓力控制在2.5 MPa～3 MPa，箱體底板以上注漿壓力控制在2 MPa。線路以外垂直孔注漿區域箱體底板以下部分注漿壓力控制在3 MPa～4 MPa，箱體底板以上注漿壓力控制在3 MPa。

2.4 線路加固

線路采用吊軌縱橫梁法進行加固。吊軌采用43 kg/m鋼軌，組合方式3—5—3，吊軌束長50 m，隔1根木枕用φ22的U形螺栓與∠63×9角鋼將軌束夾緊，并與木枕相連。

線路加固是保證頂進施工期間既有線安全運營的重要措施，此項工作由天津工務段負責。

3 框構橋頂進

3.1 頂進設備及頂鎬布置

地道橋框構橋設計最大頂力均為1600 t，布置500 t頂鎬6臺，左右各3臺。頂鐵布置與頂鎬相匹配。后背梁前安放橫梁，橫梁與后背梁間縫隙用干硬砂漿填塞密實，以分散頂鐵的頂力，禁止將頂鐵直接頂在后背梁上，以防止將后背梁頂壞、頂斷。頂鎬后安放1 cm鋼板，禁止將頂鎬直接頂在橋體上，防止頂裂橋體，見圖2。

3.2 橋體內出土

箱橋頂進速度取決于洞內出土速度，挖土時，嚴格掌握挖土順序和切土量，挖土應自上而下進行，不得逆坡挖土，挖土坡面不得陡于刃腳坡度，先挖中間，后挖兩側，頂進前在兩刃腳下掏底，底板根據高程變化吃土頂進、側墻吃土頂進，確保路基不發生塌方，保證既有線運行安全。

圖2 框構橋頂進設備及頂鎬布置

3.3 破除支撐樁

因支撐樁影響地道橋就位，頂進施工中需要破除，為防止破除兩側支撐樁時，出現側塌，分兩步破除支撐樁。

第一步:地道橋頂進至前懸臂板距離支撐樁1 m處，工務段拆除支撐樁枕木垛后，破除支撐樁上部2 m，繼續頂進箱體至底板距離支撐樁1 m處。

第二步:破除支撐樁至底板就位標高以下0.1 m處，低洼處回填級配碎石并且夯實。先破除一側的支撐樁，回填級配碎石夯實后，用土回填刃腳下方，防止出現側塌，再破除中間的支撐樁，最后破除另一側的支撐樁。破除完后將刃腳下回填土挖出繼續頂進。

3.4 方向控制及糾偏措施

橋體在滑板上空頂時，可由導向墩控制頂進方向。當箱橋脫離滑板后，通過調整兩側頂鎬頂力，結合挖土來控制頂進方向。橋體剛吃土時，不可掉以輕心，確保橋體入土位置正確，為橋體正確就位打好基礎。

隨著橋體入土深度增加，特別是橋體進入線路后，頂進路徑已形成孔道，此時不可強行糾偏，以防止由于糾偏發生路基側塌和橋體損壞。

頂鎬調整應與挖土及其他措施結合使用，才能收到更好的效果，當橋體左偏時，減少左半邊底板吃土，減少左側阻力，使橋體左側頂進速度快于右側，同時適當增大左邊墻吃土量，減少右邊墻吃土量，增大左側土抗力;右偏時反之。一般情況下兩邊墻外側土體不能挖空，邊墻吃土量不少于5 cm。

3.5 水平控制及軟基處理

框架橋頂進過程中容易出現“扎頭”，一旦出現“扎頭”，再將橋體抬起就相當困難，所以框構橋水平控制，重點防止橋體出現“扎頭”。

為了防止橋體出現“扎頭”，在滑板制作時設置了2‰上坡，用以消除橋體在脫離滑板前，橋體重心前移造成的滑板下沉。橋體預制時底板前安裝了鋼刃腳，設置了1.5 m 10%船頭坡，橋體在土體上頂進時，鋼刃腳切割土體，船頭坡擠壓土體，使橋體獲得向上分力，并將橋下土體壓實，防止橋體下沉。

在頂進過程中調整底板、邊墻吃土量，以控制橋體上升和下降，橋體出現下降趨勢時，加大底板、邊墻吃土量;橋體向上爬坡時，減少底板、邊墻吃土量;爬坡嚴重時，底板前端適當超挖，在底板前端堆土配重，頂進時將挖掘機停在橋體前端，將邊墻吃土量減少到最低限度，但不得挖空邊墻外土體，依靠橋體巨大重量使橋體下降。

橋址處土質為粉質粘土，承載力較低，在頂進前進行了注漿加固，橋體不易出現扎頭，橋體一旦出現“扎頭”需對軟基處理時，采用底板強行吃土頂進、向底板前端回填生石灰塊、打生石灰樁等方法使橋體抬頭。

4 與鐵路部門配合

1)施工前與鐵路各有關業務部門簽訂安全監護協議或施工配合協議，請求鐵路部門派駐施工現場監護人員并按時上崗。嚴格制定施工計劃，提早辦理好相關審批手續。

2)線路加固之日起至線路恢復正常狀態止，作業地點施工限速45 km/h。根據批準的施工計劃，認真辦理車站登記、簽點手續，未接到施工命令及未設好防護不得施工。

3)為了及時掌握列車運行動態信息，慢行期間在主管車站派2名常駐聯絡員，24 h輪流值班，用專用施工電話及時將列車運行信息傳到工地總指揮(工務段領導)，工地施工聽從總指揮統一指揮。橋上、橋下采用信號燈、警鈴聯系，綠燈施工、紅燈停，在列車通過箱體時禁止頂進、挖土工作。

4)頂進施工期間，施工影響區段由天津工務段防護，在橋址上、下行800 m處設限速標志牌并設專人看守，標志上標示速度要求。在施工邊緣50 m處設列車慢行地點標，并派專職人員用信號旗與過往機車聯絡，通報線上運行信息和速度要求，確保列車運行安全。

5 結語

地道橋頂進施工必須嚴格遵守鐵道部、鐵路局的有關規定，要緊密結合現場實際情況，在地下水位較高、地質條件差的地區，對于鐵路路基范圍內的降水、加固以及頂進過程中的控制更是地道橋施工中的關鍵環節，必須認真組織施工，只有這樣才能確保既有鐵路行車安全和施工質量。

[1]朱健身，陳東杰.城市地道橋頂進施工技術及工程實例[M].北京:中國建筑工業出版社，2006:167-200.

[2]王俊偉.頂進橋的加固和頂進施工方案[J].山西建筑，2011，37(8):153-154.

[3]鐵道部第三工程局.橋涵(中)[M].北京:中國鐵道出版社，1994:612-649.

[4]成曉君.非開挖頂管技術的應用[J].山西建筑，2010，36(9):134-135.