站場下中繼間法斜交頂進雙體長大框構橋施工技術

高巖

摘要：本文結合葫蘆島站站場咽喉區中繼間法斜交頂進雙體長大框構橋工程實例，詳實地論述了鐵路框構橋的頂進工藝原理、適用范圍、工藝流程、質量控制等要點。由于該項施工技術簡捷明了，在實踐中收到了十分理想的效果，可為類似即有線框構橋頂進施工中提供一定的施工經驗及可參考的內容。

Abstract： This paper combines the example of relaying method skewed jacking double-body long-span frame bridge structure in the throat area of the Huludao station yard， and discusses the principle， application scope， process and quality control of the railway frame bridge in detail. Because the construction technology is simple and clear， it has received very good results in practice， and can provide certain construction experience and reference for the similar construction of the wired frame bridge.

關鍵詞：站場;咽喉區;中繼間法;頂進雙體;框構橋;施工技術

Key words： station yard;throat area;relaying method;jacking double body;frame structure bridge;construction technology

中圖分類號：U449.82 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0094-05

0 ?引言

框構橋頂進施工技術經常應用于鐵路平交道口改立交和既有鐵路橋改造的工程，是利用頂進設備將預制好的箱型構筑物逐漸頂入路基，以構成立體交叉通道的施工方法。其中中繼間法適用于頂進多節較長且自重較大的框構橋，其工藝是框構分節同時預制，然后利用人工或機械將框構橋前端土層破碎，再將棄土通過出土通道運出地面。借助于設置在兩節框構橋之間的千斤頂及后端的千斤頂與后背墻的作用反力將兩節框構交替向前推進，直到框構橋達到設計位置。具有不影響鐵路運行、臨時占地面積小、環境污染小，對施工區域附近居民的生活、工作和出行影響小等優點。

1 ?工法特點

①施工方法簡便易行、投資少，成本低;

②對鐵路既有線行車影響小、臨時占地少;

③中繼間法頂進多節框構橋，保證了超長超大框構橋的中線與高程頂進精度;

④金剛石繩鋸節段切割拆除舊橋，保證了未拆除部分框構橋的結構穩定，從而保證了既有線行車的安全;

⑤線路采用縱橫抬梁及扣軌加固線路，確保鐵路行車的安全可靠;

⑥施工揚塵少、噪聲低，文明環保，對周邊居民生活及商業區營業干擾小。

2 ?適用范圍

適用于鐵路、公路交通樞紐區域頂進多節超長超大框構橋及逐節段切割拆除舊橋工程的施工。

3 ?工藝原理

①采取中繼間頂進，根據千斤頂行程設計中繼間長度為兩米，由于與鐵路斜交，中繼間相對于框構橋為傾斜狀態，底部頂進部分設置齒塊，齒塊大小及位置考慮排土通道及頂進千斤頂大小，于中繼間四周設置防護鋼板，底板鋼板跟隨底板預制預埋，側墻及頂板鋼板分別于側墻、頂板預制時預留預埋筋，后續焊接完成。首先啟動中繼間千斤頂，依托后節框構橋為頂進后背，為保證上部鐵路安全，頂進300mm后回鎬，啟動后背樁處千斤頂將后節千斤頂頂進300mm，逐步交叉頂進。

②采取不間斷測量，隨時觀測兩節框構橋的水平及軸向，嚴格控制一次出土量和一次頂進長度;依照“隨偏隨糾，在頂進過程中糾偏，一次糾偏量不過大”的原則;并運用在橋前端設置船頭坡，工作坑底板預留仰坡等措施，確保整體大噸位框構橋精確就位。

③舊橋拆除結合新橋頂進協調進行，施工中應用液壓金剛石繩鋸結合機械、人工對線下舊橋進行節段切割破碎。在確保鐵路行車安全的同時，使頂進速度得到保證。

4 ?施工工藝

4.1 施工工藝流程

4.2 施工操作要點

4.2.1 頂進后背樁施工

考慮頂進重量及頂進長度，頂進后背采用直徑1.5m的C30鋼筋混凝土鉆孔樁，鉆孔樁長度20m，間距1.6m，合計33根。兩臺鉆機“隔四鉆一”，采用回旋鉆機鉆孔氣舉反循環排渣，導管法水下灌注混凝土。全部完成后鑿除樁頭，制作裝頂冠梁，冠梁高度1m，寬度1.6m。

4.2.2 工作坑挖土方

工作坑按施工圖紙尺寸進行開挖施工。工作坑分層開挖，邊開挖邊防護，采用挖掘機挖土，自卸汽車運輸。

4.2.3 滑板及后背制作

滑板、導向墩及分配梁均按施工圖紙尺寸制作。滑板采用20cm厚的C20鋼筋混凝土澆筑，為保證滑板具有足夠的剛度和穩定性，嚴格按照設計圖紙設置地錨梁及布置鋼筋，為防止框構橋在頂進時發生“扎頭”現象，根據地質及線路情況，將滑板做成前高后低的仰直坡，坡度3‰。

為消除方向偏差，在底板兩側設置導向支墩，為防止滑板與預制框構底板相粘連和減少首次啟動頂力，在工作坑底板頂面鋪設潤滑隔離層，潤滑劑為1/3機油、石蠟調制的滑石粉漿，隔離層采用塑料薄膜一層，接縫處要求粘結牢固，在上部滿涂黃油，覆蓋油氈紙，并利用噴槍將接縫處粘牢。

分配梁為C30鋼筋混凝土，內部鋼筋同滑板內縱筋焊接，分配梁同滑板做成一體。框構就位后，后背樁和后背梁需拆除。

4.2.4 框構橋預制

在滑板潤滑隔離層上分兩次澆筑鋼筋混凝土框構箱身，首先要做好測量定位工作，保證框構箱身中心線、工作坑滑板中心線和頂進橋位中心線三者在一條直線上。第一次澆筑底板，第二次澆筑墻身及頂板。框構、滑板、后背梁見圖2。

4.2.5 頂進設備

本工程采用天津威力工程千斤頂有限公司生產的QYS4000型千斤頂，有效頂程為100cm。液壓油泵采用山東泰州生產的DZB6300-200型高壓油泵，其工作壓力為63MPa。QYS4000系列雙作用液壓千斤頂主要技術參數見表1。

頂進設備使用后，必需進行保養檢修，直至達到最佳使用狀態，每次頂進必須確認系統正常。

4.2.6 線路改造

由于頂進區間為葫蘆島站咽喉區岔區，線路加固前需拆除單開道岔8組，拆除復式交分道岔2組，拆除線路663m，撥移線路168m，鋪軌1226m，新鋪道岔11組，對應接觸網、信號改造工程。

4.2.7 線路加固

本工程采用“縱橫梁加固法”施工，列車限速45km/h，線路加固長度為80m，采用軌間設置P50軌3-5-3扣軌，吊軌梁組裝形式為3-5-3，鋼軌接頭需錯開1m，兩端延伸最外橫梁以外10m，并加設臨時梭頭，吊軌與其下面的木枕用？準22U型螺栓和角鋼聯在一起以增加其整體性和剛度。凡需加固地段均應先將鋼筋混凝土軌枕換成木枕，并在軌底增設木或膠墊板，加高線路軌面高度，防止聯結零件超出線路軌面和漏電。（圖3）

橫抬梁采用I55C工字鋼間距以0.8m穿入枕木間，縱梁采用I55C工字鋼，接頭用厚度20mm的鋼板連接。橫縱梁采用Φ22-U型螺栓連接，確保剛度。縱橫梁兩端用混凝土支墩作為支點。橫梁布置如圖4所示。

①橫梁前端（線路北側）設置抗移樁，在頂進過程中，使橫梁前端受一阻力，保證橫梁不至向前移動。

②在框構橋主體頂板尾部2m間距預留拉環，用倒鏈將橫梁工字鋼上拉住以固定線路。當線路方向發生變化時，可以拉緊倒鏈，并找正方向。

③當主體被頂進入線路下時，在橫梁下設滑梁小車支點，減少頂進橫向阻力，以保持線路行車安全。

④當頂橋與鐵路斜交且交角較大時，架空跨度也大，斜交頂進容易產生方向偏差，以至帶動線路走動，故宜加設縱梁架空線路。本頂進橋與鐵路交角為75°，角度并不大，但該橋跨度較大，使得架空跨度也大，在外側路肩采用3片55C工字鋼，在股道上加設鋼輔助縱梁。縱梁和輔助縱梁采用工字鋼拼接，縱梁均用卡子與橫梁連接，在兩個工字鋼間隔一定距離安設支撐木，以保證線路的穩定。縱梁兩端安放在現澆混凝土支墩中，不得侵入建筑限界。

⑤部分縱梁位于曲線上，在縱梁安裝完成后，對應橫梁位置焊接定位卡，以保證加固過程中縱梁的穩定性。（圖5）

4.2.8 框構主體頂進

①頂進施工前按下式估算最大頂力：

按P=K[N1f1+（N1+N2）f2+Ef3+ Ef4+RA]式計算。

式中：P—最大頂力（T）;

N1—橋涵頂部荷載（T）;

f1—橋涵頂部表面與頂部荷載之間的摩阻系數，本橋取0.3;

N2— 橋涵箱身自重（T）;

f2— 箱身底板與基底土的摩阻系數，取0.8;

E—箱身兩側土壓力（T），利用朗金土壓力公式計算;

f3—箱體側面與土體摩阻系數，取0.8;

f4—兩框架間摩阻系數，取0.3;

R—刃腳正面阻力，取55T/m2;

A—刃腳正面面積（m2）;

K—系數，取1.2。

利用朗金土壓力公式計算E=γH2Btg2（45°-？準/2）/2

式中：γ—土容重，本橋為砂土，取1.5T/m3;

H—框架高+板頂至軌底高度，本橋為8.7m;

B—框架邊墻長度，本橋第一節橋身為47.37m;

？準—土壤內摩擦角，取30°。

根據計算選用頂進設備，安裝布設千斤頂。該橋最大頂力為13187t，頂程為96m。

②前刃角設置。

新橋舊橋底板高差為3.8m，由于舊橋拆除保留部分舊橋，為防止頂進過程中舊橋底板下方土體坍塌，增設鋼結構前刃角。在頂進前端側墻外側設置2cm厚鋼板，鋼板內外側分別采用40C槽鋼及25b工字鋼加勁肋進行加強，鋼板與側墻間采用？準22螺栓帶帽進行可靠連接。頂進過程中應派專人對舊橋地基沉降情況進行監測，如發現地基沉降量超過10mm， 應立即停止頂進，采取可靠的加固措施后方可頂進。

③頂鐵布置：

1）頂程計算： 94m。

2）配備頂鐵： 頂鐵用鋼板和舊鋼軌焊接制成，長度規格分10/20/25/30/40/50/100/200/400/800cm，每種規格按頂鎬數量配備，另備若干1/2/3cm厚的補空鐵墊板，以填充頂鐵間的空隙，減少空頂。

3）配備頂柱： 40×94m=3760m

4）頂柱穩定措施：每隔8m設置一道橫梁，橫梁與傳力柱間焊接，以增加頂柱的整體穩定性，頂柱用0.5薄鐵板軟連接，并填土壓實。

④頂進測量及糾偏：框構頂進過程中，由于各種不平衡因素;如地層變化、出土控制不當、測量不及時、頂進設備控制不當等因素的影響，框構中心可能發生偏移。如不及時糾正，不僅偏移誤差超標，嚴重時，隨著偏移量增大，頂進阻力將急劇增大，可能造成地層下陷、框構破裂等事故。

框構頂進過程中發現中心偏移時，立即采取糾正措施，要依照“隨偏隨糾，在頂進過程中糾偏，一次糾偏量不能過大”的原則進行糾偏。

①頂進中的方向控制。

框構橋在工作坑底板上滑動時，方向發生偏差，主要依靠底板上預先設置的方向墩來糾正。框構橋入土前要把方向糾正到設計位置，根據現場實際情況框構橋入土后的頂進方向控制可采用以下兩種措施：

1）嚴格控制挖土，由于山海關側存在舊橋及支撐墻，限制了框構橋左移，正常情況下右側不允許超挖，若框構橋有向左移的趨勢，右側切土刃角要保持吃土10cm。

2）若框構橋有向右移的趨勢，利用后背頂鐵調整。加換后背頂鐵時，可根據偏差的大小和方向，將一側頂鐵鍥緊，另一側頂鐵鍥松或留1-3cm的間隙。開鎬后，則鍥緊一側先走，鍥松一側不動。這種方法很有效，但要嚴格掌握頂進時鍥松緊程度。

②頂進中的高程控制。

由于框構橋自重較大，實際頂進過程中頻繁出現扎頭現象，根據現場實際情況框構橋入土后的頂進高程控制可采用以下兩種措施：

1）在滑板預制階段將滑板沿頂進方向做成0.3%仰角，提高框構橋入土初始高程。

2）框構橋頂進過程中一直保持箱身底面吃土頂進10cm，利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱底，抵消“扎頭”趨勢，當出現“扎頭”趨勢時可將吃土高度增加至50cm，并根據檢測隨時調整，糾正“扎頭”現象。

4.2.9 中繼間設置

設計中繼間長度兩米，由于與鐵路斜交，中繼間相對于框構橋為傾斜狀態，底部頂進部分需設置齒塊，齒塊大小及位置需考慮排土通道及頂進千斤頂大小，避免后期進行處理。為保證鐵路安全，本工程施工過程中將中繼間部分頂板及外立墻統一進行澆筑，防止上部及側方天窗過大影響鐵路行車。

①齒塊布置。根據框構橋斜交角度，齒塊布置按照（4.8+4.8+3.6+8.6+3.6+4.8+4.8）m布置，兩側各設置3個齒塊，中間設置8.6m排土通道，排土通道分別位于兩主箱式內，寬度4m，兩節框構橋齒塊距離2m，保證千斤頂空間足夠。（圖9）

②框構橋中繼間設計與施工。設計中間2m現澆段U型槽外側墻隨第二節框構橋一起預制1.7m，預留0.3m按照設計標準預埋止水帶，底板預留齒塊鋼筋，澆筑完成后止水帶用竹膠板夾緊保護，再綁扎鋼筋澆筑齒塊，為保障頂進效果，齒塊千斤頂接觸面均預埋2cm鋼板，鋼板焊接預埋件與齒塊一同預制，保證平整與垂直，頂進就位后鑿除齒塊及排土通道，補齊0.3m外側墻、底板及機非間擋土墻。

③中繼間防護。為保證線上施工作業人員的人身安全，減少頂進期間中繼間處外部因素影響，于中繼間四周設置防護鋼板，底板鋼板跟隨底板預制預埋，側墻及頂板鋼板分別于側墻、頂板預制時預留預埋筋，后續焊接完成。

1）底部防護鋼板。用以防止兩側漏土并使千斤頂與土面避免接觸，更是預防后節框構頂進時底板刮土造成錯牙的有效措施。鋼板與底板主筋焊接，焊接長度>15d，防止頂進過程中破壞，后節鋼板上涂滿潤滑油，覆蓋油氈紙，保證頂進過程中靈活移動。（圖11）

2）頂板及側墻防護鋼板。頂板及腹板防護鋼板安裝方法為預埋Φ32預埋鋼筋，鋼板掏孔放入預埋鋼筋內焊接，預埋鋼筋布置為順橋向預埋2根，距離橋體邊線20cm，鋼筋間距為15cm，橫向布置間距30cm。（圖12）

為保證頂進過程中外墻鋼板前端刮擦變形，預制框構時預留凹槽（填塞竹膠板，拆模時拆除），頂板防護鋼板頂進到位后拆除，側墻鋼板充當后澆縫模板。（圖13）

④千斤頂布置。

千斤頂布置數量與后背樁布置數量一致，兩側各20個千斤頂，按照齒塊寬度均勻布置。

4.2.10 頂進就位

框構前進后，使千斤頂活塞恢復原位，在空擋處，安放頂鐵，以待下次開鎬，如此反復循環，直至橋體就位。

5 ?執行標準

①嚴格執行行《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南》TZ 203-2008和《鐵路橋涵工程質量驗收標準》（TB10415——2003）。

②允許偏差值。

頂進框構允許偏差見表2。

6 ?技術效果

開創了一次頂進框構橋噸位重（21700噸）、跨度大（凈跨37m，雙向6車道）、頂程遠（96m）、精確度高（頂進后中線偏差：允許±200mm，實際+100mm;高程偏差： 允許+150mm、-200mm，實際-40mm）。

7 ?應用實例

葫蘆島市新老城區快速干道工程，位于葫蘆島站西一公里處，連通葫蘆島市新區及老區，橋上有沈山線上、下行等10條線路。既有橋分為四孔，舊橋寬度11.5m，高度5m，與新件框構橋重疊9m。新建框構橋為4孔連續式，凈寬為4+12.5+12.5+4m，斜交75°，框構橋全長88.27m，橋高8.7m，共分為兩節，第一節長47.37m，第二節長38.9m，中間設2m現澆段，自重達21700t，線路加固及施工材料的重量2200t，共重23900t，頂程96m，是目前東北地區采用中繼間法頂進多節超長超大噸位、穿越既有線股道最多的框構橋。

施工中采用80臺400t油鎬中繼間形式頂進框構橋，用金剛石繩鋸切割及節段破碎拆除舊橋同時頂進新橋，頂進就位后位置偏差及框構通過地區地面沉降在設計允許范圍內。施工質量優良，確保了鐵路的行車安全和暢通，開創了東北區域中繼間穿越多條行車鐵路頂進超大框構橋的先例。

參考文獻：

[1]TZ 203-2008，客貨共線鐵路橋涵工程施工技術指南[S].

[2]TB10415---2003，鐵路橋涵工程質量驗收標準[S].

[3]鐵道部第四勘測設計院橋隧處編.橋涵頂進設計與施工[M].中國鐵道出版社，1983.