大跨度框架頂進下穿運營鐵路施工技術要點

（中交一公局集團有限公司總承包經營分公司，北京 100024）

1 工程概況

華麗高速公路下穿大麗鐵路工程里程為 K156+202.05（左線）、K156+254.99（右線），框架橋為本工程的核心施工內容，采取頂進方式完成施工作業，其中框架的平面與高程控制為重難點工作。左、右幅框架橋長度分別為46.12m、47.12m，橋梁凈寬13.5m、凈高7.2m，利用D 便梁架空線路，在此條件下將成型的框架橋頂進到位。本文則以該工程為例，針對大跨度框架頂進下穿運營鐵路施工技術展開探討。

2 總體施工方案

框架橋施工選擇的是下穿頂進的方式，綜合考慮既有鐵路的線型特點，通過D 便梁和縱橫抬梁架空加固，施作后背墻以起到支撐的效果，利用油泵帶動千斤頂運行，頂入箱型框架，使該部分能夠精準進入到軌道下方路基內。

單個框架橋施工中，提供的最大頂力為3300t。具體而言，左幅下穿框架橋使用的是（2-24）m D 便梁和D16 便梁，在兩者的共同作用下架空線路，將框架橋JD1 頂進到位，利用該橋支墩2 次倒換D24 便梁，確保JD2 框架橋能夠被順利頂進至指定位置；右幅下穿框架則依然采取相同的D 便梁組合方案，架空線路后再頂進框架橋JD4 并使其精確就位，利用高橋支墩2 次倒換D24 便梁，通過此方式確保JD3 框架橋可以被有效頂進至指定位置。

3 施工要點

3.1 主要施工工序

本工程按照如下流程有序施工：鐵路附屬裝置施工→預應力放散→吊軌加固作業→開挖并設支撐樁→拆除吊軌→設D24、D16 便梁→JD1 和JD2（左幅）、JD3 和JD4（右幅）有序頂進→框架橋JD1、JD4 兩側回填（選用片石混凝土）→框架頂道砟回填→拆除D24m 便梁和D16 便梁，并倒換D24 便梁→框架橋回填片石混凝土→擋渣墻施工→道砟回填→拆除2 次倒換D24m 便梁→設護輪軌→設金屬防拋網→結束施工作業。

3.2 頂進力的計算與分析

框架橋頂進需要準確計算頂力，從鐵路橋涵施工手冊等相關資料中確定計算公式，將工程實際參數代入其中用于計算，保證所得結果的準確性，以此為依據做好頂進設備的配置、箱涵局部承壓強度驗算等相關工作。頂力的分配是需要重點關注的內容，并通過三維實體建模的方式直觀呈現力的作用關系，明確應力場和位移的情況。

頂進施工涉及到的工藝較多，應合理簡化工藝。對此，采用有限元計算軟件，通過此平臺展開二維剖面分析工作，考慮最不利工況，即土體開挖期間伴有周邊土體和軌道受擾的情況，在此條件下展開頂進過程的模擬分析工作。

3.3 頂進設備的配套

本工程所用設備可提供的最大頂程為47m，以鋼板和鋼軌為基礎材料，通過焊接的工藝制得頂鐵，長度標準包含10、20、50、100、200、400cm 六種，分別為各類頂鐵配套合適的頂鎬。頂鐵間易形成不同程度的間隙，應使用干雜木板于該處填塞，以免空頂。配置40 臺400t 油壓千斤頂和8 臺高壓泵站，共同配合頂進。

3.4 頂進作業

本工程中，按照頂進并換頂鐵的方式循環施工，直至框架可精準就位。施工期間涉及到多次頂替的更換作業，以1 臺25t 吊車為主要設備，安排施工人員輔助，保證頂鐵擺放位置的準確性。各頂鎬行程與頂力均相同，調整頂鎬和施頂方向，必須與橋軸線保持一致。啟用高壓油泵，通過液壓頂力作用促使箱身向前移動，結束單個頂程之后，頂鎬活塞回歸至初始位置，于空檔處填方頂鐵，并按照與前述相同的方式開鎬頂進，使框架準確就位[1]。頂進作業開始前應該全面檢查千斤頂，保證設備可維持正常的使用狀態，調節溢流閥壓力，若各項施工條件無誤后即可頂進。施工期間需要加強觀測，由專員負責布設觀測點并及時獲得頂進施工信息，分析油壓實測值，該值超過正常壓力5MPa 應及時暫停施工作業，分析成因并采取處理措施。

頂進施工的流程主要包含橋體內土體開挖、糾偏、水平控制、拆除線路加固四個方面，具體作如下闡述：

（1）橋體內土體開挖。開挖前測量放線，使用石灰線標識，給實際開挖作業提供依據。采取機械開挖的方式，全程沿著頂進方向按1：0.6 的坡率有序開挖，機械設備的工作范圍有限，對于難以觸及到的框構兩側區域，則安排施工人員人工開挖。單次開挖量0.8～1.0m，高于該值易導致路基失穩。

（2）糾偏措施。新建框架橋軸線與施工現場既有的鐵路路基呈斜交位置關系，頂進期間的高程和方向控制至關重要[2]，需做到及時測量、盡早糾偏。左右側分別配置千斤頂，利用油泵控制其運行，各千斤頂分別設油壓閥門，框架頂進過程中若存在偏位現象，則合理調整千斤頂的頂力，使框架兩側維持平衡狀態。

（3）水平控制。“抬頭”時需要及時處理箱身前端的土體，允許存在5～10cm 的超挖量，寬度與箱身保持一致，伴隨頂進作業的持續推進，及時作出調整。“扎頭”時則要將前端土方完全挖除，框架橋底板上方預留30～50cm的土方，箱身前端30cm 的土體均要得到徹底的清理，塞入厚度為2cm 的鋼板。空頂過程中應檢查姿態，若存在“扎頭”的傾向則要及時將滑板延長，寬度應達到3m 或更多，同時保證坡率的合理性。

（4）拆除線路加固。施工作業將對既有鐵路的運行造成不同程度的影響，框架橋就位后應補齊刃角，將前期設置的加固裝置拆除，確保線路恢復至正常狀態[3]。按照如下順序完成加固裝置各部分的拆除作業：拆除縱向工字鋼→拆除扣軌→拆除橫向工字鋼。通過隔六抽一的跳抽法完成橫向工字鋼的拆除作業，每完成一處工字鋼的拆除后都必須做到道碴同填和振搗。線路恢復正常后，在使用期間依然要采取養護措施。

3.5 監測布置

施工作業會對既有線路造成不良影響，不利于鐵路線路的正常運營，對此應通過監測的方式掌握實際施工情況，根據反饋的結果合理調整施工方法[4]。架空段施工過程中，按照3m 的間距在施工區域的既有軌道線上依次布設位移測點和內力監測點，每日檢查1 次；此外還需做好對既有線周邊地表的監測工作，應在該處以縱向8m、橫向10m 的間距設點。

架空施工時安排專員做好檢查工作，除施工范圍以外，還需要檢查前后50m 線路處，每2h 檢查一次，以便掌握軌距、軌溫等指標的實際情況。下穿頂進施工期間，檢測框架的形態和受力狀態，如內壓、變形狀態等[5]。橋身每向前推進一個頂程后，均要觀測中線、高程、箱橋狀態等各類對頂進作業造成影響的因素，將實際所得結果與設計值對比分析，偏差超出合理范圍時需要及時采取糾偏措施。本工程中，經過一系列觀測后匯總數據，具體如表1所示。結合表中內容可以得知，下穿頂進過程中縱梁內力值均滿足要求，表明此處所提的下穿頂進施工技術具有可行性。

表1 列車通過時縱梁內力值（單位：MPa）

中線縱梁 52 143 73 既有大麗鐵路2 線外側縱梁 47 152 92

4 結束語

本工程案例中，下穿段鐵路線路頗為復雜，不利于新建工程的施工作業，經對比分析后認為架空跨度較大的路段展開施工作業時可選擇D 便梁架空加固的方式。大跨度框架頂進施工期間應結合實際情況選擇相適應的加固方式，在安全的環境下完成頂進作業，全程做好監測工作，分析所得數據與既定要求的差異，靈活調整工藝參數，提高其可行性。