軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營業線頂進施工技術

翁友華

(南昌局集團公司福建鐵路發展有限公司， 福建 福州 350013)

1 工程概況

芳蘭大道框架橋為某市政規劃的交通要道，下穿既有鐵路營業線。該橋為孔跨1-10m+1-15m+1-15m+1-10m的鋼筋砼框架交通立交橋，橋長60.45m，斜交斜做，夾角為70°。橋址處地基軟弱，下伏2～3m厚淤泥質粉質黏土（σ0=50kpa）及12～14m厚粉質黏土（σ0=130kpa），設計采用高壓旋噴樁進行地基加固。為簡述起見，頂進框架橋的四個框架從小里程往大里程方向依次簡稱為1#框架、2#框架、3#框架、4#框架。

2 總體施工方案

框架橋采用在既有鐵路線右側現場澆注，頂進就位的施工方法。施工依次為先頂進2#框架，再頂進1#、3#框架，最后頂進4#框架。施工期間鐵路需長軌應力放散，限速45km/h。

頂進框架施工工藝流程：施工準備（含人員安排、測量、方案、申請鐵路營業線施工計劃、探明地下管線及保護、物質及設備準備等工作）→開挖工作坑及滑床板施工→主體框架預制及頂進后背施工→便梁支墩施工及無縫線路應力放散→便梁加固線路→軟基處理→框架頂進→線路恢復

3 頂進框架施工工藝及方法

3.1 開挖工作坑及滑床板施工

（1）滑床板是預制框架以及使框架頂進時與地基隔離并耐以滑動的工作平臺，滑床采用厚度為0.3米的C25鋼筋砼。根據現場實際情況按照設計文件要求的具體位置，在線路右側適當位置放出施工控制樁，并放出施工開挖線后用機械開挖出框架基坑，換填0.2米碎石墊層，人力整平，在整平的基底上進行滑床板的施工。在滑床四周0.5m外挖斷面為 0.5×0.5m排水溝，在后背旁邊挖 1.0～1.5m深集水井，井長寬1.5×1.5m。

（2）施工滑床板按3‰上坡設置坡度,以防止頂進中發生“栽頭”。

（3）在滑床其底板下設置地錨梁，以防止頂進過程中底板隨框架滑動。第一道地錨梁的設置按寬0.5m，深0.5m，其它每道間距4m,按寬0.3m，深0.3m布置。當底板制作好后立即鋪設隔離層，隔離層用M10水泥砂漿抹面2cm，2mm厚的黃油，要求表面平滑，后鋪一層塑料薄膜,再一層油氈。為確保滑床的穩定性，進一步增加后背抗力，將滑床板縱向鋼筋與后背鋼筋砼分配梁鋼筋錨成一體。

3.2 主體框架預制

主體框架預制程序為：底板施工放樣→綁扎底板鋼筋→安裝底板模板→灌注底板砼→養護→安裝邊墻內模及頂板底模→綁扎邊墻及頂板鋼筋→立邊墻外模及頂板邊模→澆注邊墻及頂板砼→養護→拆模→箱身的防水層施工。由于框架橋與線路交角70°，成斜交布置，在預制框架箱身底板時，應考慮頂鐵受力位置，根據施工現場設置受力臺階，每個頂鐵受力位置在預制底板時預埋一塊 10mm厚的鋼板。

3.3 頂進后背施工

根據現場具體情況后背為挖孔樁加填土重力式后背。后背頂與孔樁之間采用土回填壓實。挖孔樁長 15m，間距 1.5m，直徑 1.25m，滑床板鋼筋伸入后背梁與其鋼筋連接。后背的布置垂直于框架的中心線。

3.4 無縫線路應力放散

線路加固前需對無縫線路長軌節鎖定切斷后進行應力放散，切斷點根據現場情況和設備管理單位共同確定。應力放散后要埋設位移觀測樁，觀測線路位移情況，填寫位移觀測表，發現鋼軌爬行量較大時，立即與設備管理單位聯系，采取相應措施，恢復線路的正常狀態，保證營業線行車安全。

3.5 便梁支墩施工

（1）挖孔樁支墩施工

沿鐵路線路兩側設置10根挖孔樁支墩，用于支撐便梁，挖孔樁位置按設計要求布置。挖孔前需對線路進行擋護，擋護采用30cm厚，M10的漿砌片石。挖孔樁采用分層開挖，每層1m。護壁必須及時支護，采用鋼圓桶護壁和摻加早強劑的C25混凝土，厚15cm，待上層混凝土終凝后，再進行下部開挖。挖出的棄土及時運走，不得留在道碴邊上。施工期間，線路限速45km/h。施工時嚴格遵守營業線施工安全要求，利用慢行點施作挖孔樁。在上道作業時派3人24小時防護，在每趟列車通過后必須對加固范圍內的鐵路線路及加固設施進行養護、巡視和檢查，保證線路處于良好狀態，提前準備應急物資和人員，發現問題及時處理。防護人員都必須是經過培訓合格的專職人員。在列車到達施工地點前10分鐘，必須停止有可能影響列車安全運行的一切施工，且人員、機具設備等應撤出距鋼軌頭外側 2米以外，施工機械，物料堆碼必須放置牢固。跨線進行運輸的各種材料，應設防護人員監視來車情況，保證施工人員和行車安全。施工現場應配備足夠的防洪材料和設備，雨前、雨中、雨后均應派人值班，巡檢。未澆筑孔樁混凝土之前必須用蓋板封住口子。

（2）枕木垛支墩設置：在既有框架橋兩側搭設枕木垛支墩，枕木垛搭設分4層，第一層及第三層為順線路方向搭設，第二層與第四層為垂直線路方向搭設，施工便梁直接架設在枕木垛及挖孔樁樁頂上。

（3）支墩標高：挖孔樁支墩和枕木垛支墩頂面標高均以既有軌底標高減去275mm控制（即縱梁高位設置形式），以滿足軌底與便梁縱梁底面的凈空要求，方便移梁作業。

3.6 便梁加固線路

鐵路線路加固采用D24+D16型施工便梁架空線路。在需要加固的區域縱梁上每個檔位上滿設鋼橫梁，橫梁與縱梁間采用螺栓連接牢固，橫梁與鋼軌間扣死并做好絕緣。本橋根據加固共需便梁數量為：4組（為16米D16型2組，D24型2組）。

線路加固時利用封鎖點吊裝和拆除便梁，利用慢行點進行橫梁的安裝和道床的清理。便梁采用縱梁高位布置形式。裝卸以及安裝便梁采用搭設枕木垛，用鏈條葫蘆及搭設鋼軌滑道橫移，千斤頂起落便梁，使便梁橫移起落到位。線路加固步驟如下：

第一步：便梁的支墩開挖，支墩為Ф1.25m的挖孔樁,樁長20m，貫穿軟土層，進入持力層；

第二步：先預制2#待頂框架，將既有無縫線路應力放散后改為普通線路；

第三步：在待頂的2#框架上方線路上方架設D16-D24-D16型施工便梁加固線路，小型挖機拉槽3.3m高后施工2#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固，施工完成達到強度后再進行2#框架頂進作業。

第四步：在到位的 2#框架左右架設 D24-D16型施工便梁加固線路，拆除K242+124.7既有1-3.5m框架涵，施工1#、3#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區，施工完成達到強度后頂進1#、3#框架就位。

第五步：在到位的3#框架右架設D24-D16型施工便梁加固線路，施工4#框架下Ф60cm高壓旋噴樁地基加固區，施工完成達到強度后頂進4#框架就位。

第六步：恢復線路，完善其他框架橋附屬工程。

3.7 軟基處理

框架底部軟基段，軌底下3.3m采用拉槽挖土施工。線路下采用120型挖機拉槽，土方由120型挖掘機挖出線路后采用200型挖掘機裝車清運。挖機作業必須一人一機監護、并配備對講機時時溝通，確保來車時停止作業。基坑出土完畢立即進行采用高壓旋噴樁進行施工，樁直徑采用60cm，樁中心距為100cm，樁長17m（基坑上部區域空鉆7.3m）。

3.8 框架頂進

框架按分孔預制，分孔頂進，每孔一次頂進到位。箱體頂進前，其砼強度必須達到100%的設計強度。

3.8.1 頂進設備布置及試頂

框架最大設計頂力為2031t，按最大孔跨15m單個框架配備頂進設備：液壓油頂200t 11臺,管路及相關配套輔助設備，各種長度頂鐵341m，200挖掘機1臺，120挖掘機1臺，50Kw發電機1臺。油頂對稱布置，始終位于后靠背位置，油泵放置在后靠背上。頂鐵配長2.0、1.0、0.5m三種，傳力柱采用8m、4m長的鋼筋砼管樁，2節管樁接頭處，布置鋼橫梁。油頂、頂鐵及傳力柱的布置，必須位于一直線上。

待一切準備工作完成后，開始試頂，開泵后油壓升至10MPa時，停泵觀察，無問題后繼續開泵，當千斤頂活塞伸出壓緊頂柱后應停機，經檢查各部位無異常后再開泵，直至箱身起動。在試頂將要起動時，應特別注意觀察后背與滑道板變化。試頂前要在后靠背設置位移沉降觀測點，并記錄臺帳。

3.8.2 頂進出土

（1）采用后背出土與前方出土相結合，框架頂進時線路下挖土采用120型挖機，挖機停置線路下將土挖出線路外，再用 200型挖掘機裝車運走；挖土時做好安全預防措施。

（2）挖土以機械為主，人工為輔。挖土時掌握坡面的平整,由上而下開挖并保留箱子基底以上30～50cm厚土方，以防土體被撓動，保證地基質量。

（3）在頂進過程中，應根據土質和線路情況決定挖土進度。箱身每前進一頂程，應對箱身軸線和高程進行測量。并做好詳細記錄，如發現偏差應及時通知頂進指揮人員采取措施，糾正偏差。

（4）應根據頂進長度隨時更換或填補不同規格的頂鐵，安放頂鐵必須保持與頂進軸線方向一致，與橫梁垂直，每行頂鐵要與千斤頂成一直線，各行長度應力求一致。

（5）頂進箱身應在列車運行間隙進行，嚴禁在列車通過線路時頂進。為保證安全，要在洞內和線路防護人員之間設對講機，設立一定的聯系制度，使洞內外密切配合，步調一致。

（6）頂進時要由專職線路工防護線路和便梁，經常檢查線路狀況，并做好觀察記錄，發現線路變化，應及時采取有效措施，并加強養護。

3.9 恢復線路

框架頂進到位后，根據現場實際情況可以逐步按順序分步拆除框架上加固便梁，拆除便梁時及時回填道碴搗固，增強線路的穩定性，待線路達到無縫線路鎖定要求時，立即對線路進行無縫線路鎖定，恢復營業線線路的正常狀態。

4 頂進糾偏措施

4.1 糾正箱身方向偏差的方法

（1）通過增設兩側千斤頂調整。可在箱身底板處的邊墻外側，各設一臺250T千斤頂，借以校正空頂階段的方向。箱身入土后，應注意挖土斷面正確，使頂進所挖的土體與箱身方向一致。

（2）通過增減千斤頂頂力調整。即開或關一側千斤頂閥門，增減千斤頂數。向左偏，即關閉減少右側千斤頂，向右偏則反之操作。

（3）通過開啟高壓油泵調整。向哪一側偏就開啟哪一側的高壓油泵。

（4）通過頂鐵（柱）調整；在加換頂鐵（柱）時，可根據偏差的大小，調整兩側頂鐵（柱）楔緊程度或預留間隙。如箱身前端向右偏，則將左側頂鐵（柱）預留間隙，開泵后，則右側先受力頂進，左側不動，調整時注意觀察，掌握規律。

（5）通過單側超挖調整。箱身前端向哪一側偏，就在哪一側刃腳前超挖20～50cm。

（6）通過增加橫向支撐調整。橫向支一端支撐在前端箱身邊墻上，另一端支在開挖面上，頂進時迫使其向被頂一側調整。

4.2 糾正箱身“抬頭”和“扎頭”的方法

（1）通過刃腳的角度調整。出現“抬頭”現象，可減小底刃腳向上翹起的角度和側刃腳向里翹的角度。出現“扎頭”現象，可加大底刃腳向上翹起的角度和側刃腳向里翹的角度。

（2）通過挖土深度和寬度調整。出現“抬頭”后可在兩側和底部適當多挖土。出現“扎頭”現象，可在兩側和底部適當少挖土。“抬頭”量不大時，可把開挖面挖到與箱底面平。“抬頭”量較大，則在底刃腳前超挖 20～30cm，寬度與箱身相同，同時使上刃腳不吃土，在頂進中逐步調整，在未達到設計高程時，便應酌情停止超挖以免又造成箱身“扎頭”。

（3）通過加固基底調整。基底土壤松軟時，常常會出現“扎頭”現象，可在土方開挖到基底后，換鋪20～30cm厚的砂卵石、AB料、級配碎石等，或壓入短木樁，增加地基承載力，以防止和糾正“扎頭”。

5 結語

經過上述方案的實施，芳蘭大道框架橋安全頂進到位。為今后類似軟土地基多孔框架橋下穿鐵路營業線頂進施工提供了可參考的依據。

[1]胡瑞靈，軟土地區箱涵頂進施工關鍵技術探討，資源與環境工程，2011，25（3）

[2]楊海鴻，框架頂進中產生誤差的原因及控制措施，山西建筑，2002，28（2）