下穿既有鐵路大跨度架空頂進(jìn)箱涵的設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)

張飛

（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司）

下穿既有鐵路大跨度架空頂進(jìn)箱涵的設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)

張飛

（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司）

隨著我國(guó)科技的大力發(fā)展，道路鐵路的覆蓋越來(lái)越廣，人民的生活也隨之越來(lái)越好，交通便利，但是建設(shè)交通施工過(guò)程中仍存在不少難題和問(wèn)題，本文就對(duì)施工中架空頂進(jìn)河箱涵設(shè)計(jì)和施工中常見(jiàn)的一種施工方法進(jìn)行闡述和議論。這種施工方法主要是解決公路和鐵路等立體交叉工程的難題。

鐵路大跨度；頂進(jìn)箱涵；設(shè)計(jì)；架空施工

1　引言

隨著目前交通施工技術(shù)的迅速提高，各種施工問(wèn)題難題被不斷的克服，在提高施工速度的同時(shí)，也提高了施工的質(zhì)量，在鐵路大跨度架空頂進(jìn)箱涵設(shè)計(jì)過(guò)程中要對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真的核對(duì)和仔細(xì)的計(jì)算。

北京永定門(mén)地道橋是1965年修成的。他是最早采用頂進(jìn)法修建的一條隧道。可謂是修建歷史上的意義一大跨步。頂進(jìn)橋涵施工出現(xiàn)了非常迅速的發(fā)展局面，首先是大城市內(nèi)開(kāi)始大幅度發(fā)展鐵路和隧道。逐步由發(fā)展到城鎮(zhèn)的鐵路。隨著科技的慢慢發(fā)展，隧道的個(gè)數(shù)越來(lái)越多，跨度也越來(lái)越大，長(zhǎng)度也在增加，箱涵技術(shù)在不斷的改進(jìn)。尺寸也越來(lái)越大，孔徑也從單孔雙孔到多孔，連接方法也變得越來(lái)越多，21世紀(jì)以后已經(jīng)發(fā)展到了許多種方法，例如對(duì)頂法，頂拉法，牽拉法，和中繼間法。

2　箱涵頂進(jìn)施工

框架兩側(cè)帶土頂進(jìn)。需要分臺(tái)階進(jìn)行先上后下，從兩邊開(kāi)挖防止兩側(cè)土體坍塌。頂進(jìn)過(guò)程中還需要嚴(yán)禁超前開(kāi)挖，人工配合清理淤泥。施工過(guò)程需要按照鐵路技術(shù)規(guī)范管理，對(duì)行車(chē)要做好有效保護(hù)。挖土機(jī)人員和質(zhì)檢人員需要適當(dāng)?shù)呐浜稀?yán)禁從土底部挖空，保證作業(yè)人員的安全，需要對(duì)其間列車(chē)進(jìn)行限速通過(guò)。同時(shí)也要保證加快施工進(jìn)度確保工程質(zhì)量。對(duì)人員的安排也采取，一天8h，一天三班。以下針對(duì)頂進(jìn)法中的四種進(jìn)行介紹。他們各有各的優(yōu)點(diǎn)，也同時(shí)具有不同的缺點(diǎn)。所以工程中應(yīng)該采取多種方法混合施工，以達(dá)到，多快好省的目的。

2.1對(duì)頂法

第一種為對(duì)頂法。對(duì)頂法就類(lèi)似于一個(gè)面包切成兩半。在鐵路的兩側(cè)各挖一個(gè)工作坑，同時(shí)修筑后背工程，兩個(gè)工作同時(shí)進(jìn)行，修筑內(nèi)部的同時(shí)并修筑起的后背。但是這種方法，是需要開(kāi)槽施工，需要破壞路面。這種頂進(jìn)施工是在工作槽內(nèi)將一根機(jī)械管道從地下向前伸進(jìn)到擬定的深度內(nèi)，向前伸進(jìn)，達(dá)到預(yù)定的位置。最后借助千斤頂?shù)姆醋饔昧Α⑿『ロ斎肼返牡鼗；旧嫌糜谝恍┍容^復(fù)雜的施工，例如障礙物，以及過(guò)路，河流。造價(jià)非常昂貴。但是是一種最可靠，最方便的方法。

2.2一次頂入法

第二種為一次頂入法。一次頂入法和上一個(gè)方法基本類(lèi)似。但是一次頂入法只在鐵路的一個(gè)側(cè)面設(shè)置一個(gè)工作坑。在工作坑內(nèi)部根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高澆筑混凝土滑板，并在其上進(jìn)行箱涵預(yù)制，滑板混凝土澆筑時(shí)應(yīng)保證滑板表面平整，避免出現(xiàn)不平整現(xiàn)象，為防止頂進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，滑板頂面按3～5‰做成頭高尾低的坡度，并在箱涵頂進(jìn)側(cè)端部設(shè)置船頭坡。為防止預(yù)制框架與滑板粘連，造成啟動(dòng)困難，在滑板頂面設(shè)置潤(rùn)滑隔離層，同時(shí)為控制框架在頂入土中之前的準(zhǔn)確方向，在板兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向墩，導(dǎo)向墩與框架邊緣間的空隙為10cm。箱涵預(yù)制過(guò)程中，在頂進(jìn)端部?jī)蓚?cè)設(shè)置鋼刃腳，增加頂進(jìn)過(guò)程切土效率。

然后在后背梁上設(shè)置千斤頂。同時(shí)小函內(nèi)存在著后背。一個(gè)斜坡就可以使千斤頂利用被反作用力將箱涵頂入地基。這樣的方法進(jìn)的時(shí)候會(huì)大大縮短工程的時(shí)間。邊頂邊挖。到最后小函會(huì)全部進(jìn)入路基內(nèi)，這種方法的效率非常高，同時(shí)成本也非常高。

2.3中繼間法

第三種方法是箱涵還比較長(zhǎng)的時(shí)候，可以利用中繼的方法。將小函分為許多節(jié)。再利用中繼法進(jìn)行頂進(jìn)。就是前一節(jié)的箱涵利用后面一節(jié)的箱涵作為它的后背。中繼過(guò)程中利用千斤頂作為中繼向前頂進(jìn)。很快千斤頂就會(huì)到達(dá)最大定程。到最大頂程后，前部箱涵暫停前進(jìn)。后面的箱涵再繼續(xù)頂進(jìn)。這個(gè)時(shí)候，前面的小千斤頂，就會(huì)隨著后面箱涵的前進(jìn)，而進(jìn)行回頂。不過(guò)后背部分的的最大反力，卻只有最后一節(jié)的頂力。這樣后背工程就會(huì)小了很多。筆者們都知道后背工程是相當(dāng)?shù)穆闊Ｋ赃@種方法，就會(huì)極大地縮小。后背工程的難度，大大縮短工期。

2.4對(duì)拉法

第四種為對(duì)拉法。對(duì)拉法是在鐵路兩側(cè)，先挖兩個(gè)小函口。事先放好的箱涵，然后利用小口徑的頂管，將高強(qiáng)度的鋼纜，或者是其它高強(qiáng)度拉桿，穿過(guò)地基，將兩節(jié)箱涵連接上。相互持有拉力，這樣可以對(duì)拉前進(jìn)直到對(duì)接，然后合攏。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)就是完全不需要后背工程的束縛。所以在后背工程比較難的時(shí)候，可以采用放棄其它的方法，使用對(duì)拉法。而且這種方法的效率也十分的高。所以是比較實(shí)用經(jīng)濟(jì)的一種方法。

3　頂進(jìn)施工工序

框架橋頂進(jìn)施工工序：挖土→清底→接長(zhǎng)滑板→測(cè)量→開(kāi)鎬→頂進(jìn)→換頂鐵→接長(zhǎng)車(chē)道→測(cè)量校正→下一個(gè)頂進(jìn)循環(huán)。

頂進(jìn)施工在確認(rèn)線路加固能夠保證行車(chē)安全后方可進(jìn)行。框架頂進(jìn)采用油頂及高壓油泵控制臺(tái)組合，頂鐵采用傳力柱，待框架混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后才開(kāi)始頂進(jìn)施工。頂進(jìn)施工前，先對(duì)頂管的所有設(shè)備進(jìn)行全面檢查并經(jīng)過(guò)空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，確認(rèn)條件具備時(shí)方開(kāi)始進(jìn)行頂進(jìn)工作。

使用挖掘機(jī)將頂進(jìn)方向路基土挖除并進(jìn)行滑板接長(zhǎng)，對(duì)箱體兩側(cè)土方塌方應(yīng)盡量及時(shí)回填夯實(shí)，或采用編織袋裝土防護(hù)。頂進(jìn)到架空支撐樁位置時(shí)，首先將縱橫梁放置在箱體頂板枕木垛上，后進(jìn)行樁基拆除，頂進(jìn)過(guò)程中注意橫抬梁位移情況，保證線路架空安全，為防止箱體下沉，滑板采用仰坡，頂進(jìn)也采用仰坡頂進(jìn)，頂進(jìn)過(guò)程中接長(zhǎng)滑板，根據(jù)具體形式預(yù)測(cè)頂進(jìn)下降坡度，適時(shí)采取措施。

頂進(jìn)挖土直接影響著人身和線路的安全，要設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行防護(hù)，機(jī)械和人工不能同時(shí)作業(yè)，要用機(jī)械開(kāi)挖和人工修整相結(jié)合的方法，及時(shí)觀察和了解土質(zhì)變化情況，如發(fā)現(xiàn)異常和大體積土體坍塌，要果斷采取措施，確保行車(chē)和人身安全。

從試頂開(kāi)始到頂進(jìn)期間要設(shè)專(zhuān)人認(rèn)真觀察后背、傳力樁的情況，保證頂進(jìn)方向和箱橋軸線要一致。每次開(kāi)頂，線路負(fù)責(zé)人一定要觀察好線路的方向和水平，特別是夜間頂進(jìn)時(shí)。頂進(jìn)過(guò)程如果發(fā)現(xiàn)頂力異常，要立即停止，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

頂進(jìn)時(shí)防止線路橫向移動(dòng)，縱橫梁架設(shè)完成后，在股道外側(cè)與縱橫梁間搭設(shè)硬木支撐，硬木采用杉木，方木邊長(zhǎng)采用12～ 15cm的規(guī)則木料，木支撐2m一道，用木楔將方木與縱橫梁加固緊密，防止線路橫向移動(dòng)。頂進(jìn)時(shí)，縱梁梁端兩側(cè)各設(shè)置穩(wěn)固樁，穩(wěn)固樁采用鋼軌埋入路基并用混凝土包住。

4　頂進(jìn)的水平控制及方向控制

高程偏差調(diào)整主要依靠箱底施工速?gòu)?qiáng)混凝土制作的滑床板，頂進(jìn)前進(jìn)方向制作早強(qiáng)混凝土及鋼軌等方法，高程得到非常好的控制與調(diào)整。同時(shí)先期科學(xué)測(cè)算頂進(jìn)挖土基底標(biāo)高，根據(jù)地基承載力，適時(shí)、適量調(diào)整挖土標(biāo)高。使基底挖土施工標(biāo)高在立交頂進(jìn)壓實(shí)后，基本等同該處設(shè)計(jì)橋位標(biāo)高。

堅(jiān)持每鎬必測(cè)。每頂進(jìn)一鎬立交進(jìn)尺為30cm，必測(cè)水平和方向誤差，在離后背一定距離設(shè)觀測(cè)站，用水平儀觀測(cè)設(shè)置在箱身頂板四角上的觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行高程測(cè)量控制。用經(jīng)緯儀觀測(cè)設(shè)置在箱橋墻面前后端的標(biāo)尺，進(jìn)行方向的控制。每頂一鎬，觀測(cè)一次，并作記錄，及時(shí)對(duì)箱橋的高程與中線進(jìn)行調(diào)整。水平標(biāo)高未達(dá)控制偏差的要及時(shí)調(diào)整，基底挖深或挖淺；方向偏差較大，則在偏移側(cè)適當(dāng)欠挖（欠挖尺寸小于頂進(jìn)方向偏移尺寸），偏移側(cè)相對(duì)另一側(cè)同次頂進(jìn)頂距加大，即偏移側(cè)過(guò)頂來(lái)調(diào)整方向偏差。通過(guò)頂進(jìn)期間不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，隨即進(jìn)行糾偏調(diào)整，確保框架橋準(zhǔn)確的頂進(jìn)就位。

中線偏差調(diào)整主要依靠關(guān)閉部分頂鎬，使箱橋所受頂力左右不對(duì)稱(chēng)，以達(dá)到調(diào)整箱橋中線偏差的目的。若箱橋中線左偏，關(guān)閉部分右側(cè)頂鎬以減小右側(cè)頂力；反之亦然。糾偏時(shí)，不可太快，采取少糾勤糾的方法，避免箱身兩側(cè)土方坍塌。

框架頂進(jìn)扎頭較大時(shí)，要分次抬高，不可一次糾到位，避免框架底板中部懸空，造成框架底板橫向斷裂，并將框架抬至上坡頂進(jìn)趨勢(shì)，以免出現(xiàn)再次扎頭。

預(yù)制箱體前方留船頭坡，船頭坡尺寸為50cm×5cm，頂進(jìn)扎頭時(shí)可以在船頭坡前方鋪設(shè)軌排或者高強(qiáng)度混凝土塊，能有效的防治框架扎頭。為保證對(duì)頂標(biāo)高可控，在箱橋底部設(shè)置五道混凝土條形基礎(chǔ)（寬50cm、高50cm），分別位于中墻、邊墻與跨中底部，混凝土頂面設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)片。

5　線路架空安全措施

（1）架空用的工具，卸車(chē)后要放置穩(wěn)固并隨時(shí)檢查是否侵限。

（2）架空設(shè)備用的連接件必須連接牢固。

（3橫抬梁臨時(shí)支點(diǎn)必須對(duì)稱(chēng)，與線路中心和架空跨度中心成對(duì)架設(shè)，確保線路平順。

（4）架空設(shè)備未起作用前，不允許開(kāi)挖道床，以確保行車(chē)安全，架空完成后，挖出道床石碴并存放在施工范圍外，以免頂進(jìn)挖土過(guò)程中掉落傷人。

（5）架空期間，設(shè)專(zhuān)人24h進(jìn)行線路檢查和施工防護(hù)，以確保列車(chē)和施工人員的安全。

（6）架空作業(yè)必須在下班前1.5～2h完成，保證有足夠的時(shí)間進(jìn)行線路整修，整修后的線路應(yīng)經(jīng)常檢查并做好記錄，使之達(dá)到按規(guī)定速度放行列車(chē)標(biāo)準(zhǔn)，方可下班。夜間加強(qiáng)巡道檢查，發(fā)現(xiàn)情況，立即采取措施。

（7）線路架空地段，要做到每過(guò)一列車(chē)，巡視檢查線路一次，每?jī)尚r(shí)全面檢查線路的幾何形位，并填寫(xiě)檢查記錄本，對(duì)超限及時(shí)進(jìn)行整修，保證線路幾何狀態(tài)良好。線路允許偏差不得大于（軌距-2～+4mm），水平（4mm）。

（8）工地按規(guī)定設(shè)置防護(hù)牌，標(biāo)示牌要齊全，標(biāo)志要醒目。線路兩側(cè)的設(shè)備及材料設(shè)專(zhuān)人看護(hù)，不得侵限，按規(guī)定進(jìn)行巡查，并做好記錄。搬運(yùn)工字鋼、鋼枕等笨重物件時(shí)，要配足勞力，專(zhuān)人負(fù)責(zé)，統(tǒng)一指揮，不得違章蠻干，應(yīng)各行其是、各負(fù)其責(zé)。

（9）鋼枕、橫抬梁與鋼軌及連接零件必須加設(shè)橡膠墊，防止滑動(dòng)，影響行車(chē)安全。鋼梁與鋼枕間的螺栓要連接牢固，并由專(zhuān)人檢查。高強(qiáng)螺栓應(yīng)由專(zhuān)人保管，嚴(yán)禁和普通螺栓混放。為防止線路變形，鋼軌與鋼梁之間每隔2m設(shè)置軌距拉桿，以防線路偏移。

6　注意事項(xiàng)

筆者結(jié)合本人的觀點(diǎn)認(rèn)為施工中的注意事項(xiàng)還是很多。從鋼軌墊板開(kāi)始說(shuō)起，鋼軌的墊板采用特殊的橡膠，特制的厚度只有兩厘米。絕對(duì)不能用別的材料代替。從便梁開(kāi)始施工的時(shí)候就需要電力部門(mén)對(duì)這種變量的絕緣膠墊進(jìn)行測(cè)試。其中測(cè)試包括絕緣性。幾何尺寸，以及其他性能要求，如果性能要求不符合違規(guī)范絕對(duì)不允許使用。施工的過(guò)程還要保證，行車(chē)交通都正常。施工要按照施工規(guī)范要求，確保線路都正常工作，以及鐵路的施工安全。嚴(yán)禁鐵路的橫梁同時(shí)進(jìn)行接觸。導(dǎo)致車(chē)輛的走鬼，出現(xiàn)紅光帶，影響了行車(chē)的信號(hào)。線路加固的時(shí)候，需要確認(rèn)施工方和設(shè)計(jì)方的責(zé)任。便梁的橋墩施工結(jié)束后，還要預(yù)備道渣。以防備用。防止倒床塌陷以后，沒(méi)有道渣作為備用材料。線路安全是第一位的。工地上還應(yīng)該采取24h工地防護(hù)。確保施工的安全。做到巡，養(yǎng)，防工作，三位一體。最后，道路的安全才是最重要的，施工過(guò)程中道路必須要采取封鎖措施。保證周?chē)嗣窦捌渌锏陌踩Ｔ谑┕て陂g，線路慢行，施工想要放出便梁的位置，交給施工隊(duì)長(zhǎng)，并派人，在便梁的位置，對(duì)碼，封裝。清點(diǎn)。清理出便梁的位置。同時(shí)還要考慮，更換鋼絲繩的時(shí)間。達(dá)到節(jié)省時(shí)間的目的。人員的分工要明確。專(zhuān)人負(fù)責(zé)專(zhuān)事。不能出現(xiàn)人不在崗，人在錯(cuò)崗以及人和機(jī)器分離的情況。同時(shí)一些細(xì)節(jié)也需要被重視。例如螺栓的松動(dòng)和枕木的位置偏差。電路信號(hào)是否短路等等。保養(yǎng)工作得到重視。工作坑是預(yù)制框構(gòu)箱體及安放頂進(jìn)設(shè)備的臨時(shí)性工作面。因下穿鐵路地道工程一般兩端都有上下坡引道，故需按設(shè)計(jì)標(biāo)高挖一矩形坑。工作坑中線與下穿鐵路垂直或有一定角度與地道中線重合。位于鐵路的一便于進(jìn)料、出土、頂程較短有較好工作面的一側(cè)，既有鐵路北側(cè)有預(yù)留鐵路復(fù)線位置，工作坑設(shè)在北側(cè)將會(huì)減少頂程。地下水位高地基承載力低，工作坑開(kāi)挖前先加固工作坑底地基。先在工作坑周?chē)蚪邓档退恢粱逡韵?.5～1.0m。后背采用打入鋼板樁與現(xiàn)澆混凝土后背梁的方案，所以工作坑開(kāi)挖前必須先做好降水、地基加固、打鋼板樁工作，便可正常開(kāi)挖。

7　結(jié)語(yǔ)

綜上所述；作者總結(jié)闡述了在下穿既有鐵路大跨度架空頂進(jìn)箱涵的設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求進(jìn)行施工，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，并保證施工質(zhì)量。

[1]王德華.大跨度下穿頂進(jìn)框架橋線路加固設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010.

[2]朱標(biāo).下穿既有鐵路立交橋施工時(shí)的線路加固設(shè)計(jì)[J].路基工程，2012.

TU445.4

A

1673-0038（2015）14-0213-03

2015-3-16

張飛（1990-），男，助理工程師，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，土木工程專(zhuān)業(yè)。