高速鐵路既有線下頂進橋涵施工技術

摘要：既有線下頂進橋涵施工具有較高的施工難度，當前施工技術水平較低，在實際工程中橋涵偏差較高，為此提出高速鐵路既有線下頂進橋涵施工技術。以某高速鐵路工程為工程背景，結合該工程實際情況，通過既有線路加固、頂進箱橋工作坑開挖、滑板及后背梁施工、箱體頂進，完成鐵路既有線下頂進橋涵施工。對橋涵頂進偏差測定，橋涵中線偏差、高程偏差、結構變形、基坑位移以及線路偏移等各項指標偏差均在規定范圍內。

關鍵詞：高速鐵路；橋涵施工；既有線；橋涵施工；后背梁

0" "引言

頂進橋涵是高速鐵路橋梁建設施工中一道重要工序，對質量和安全要求比較高，近幾年鐵路、公路等交通運輸行業飛速發展，高速鐵路建設工程數量逐漸增多，規模也在逐漸擴大，據相關統計數據顯示，2020年高速鐵路工程數量為5626個，同比2019年增長了近0.26%，高速鐵路營運總里程達到了15萬km，同比2019年增長了1.26%，其中高鐵約0.56%。為了滿足高速鐵路流量需求，目前大部分高速鐵路平交道口被立交道口所代替，有效緩解了高速鐵路交通堵塞。立交道口形式的應用雖然打破了高速鐵路車輛通行的“瓶頸”問題，但是也為橋涵施工帶來了一定的難度，目前大部分橋涵頂進施工是在既有線路情況下進行，施工路段與其他線路交叉，縮小了施工空間，同時在施工過程中需要注意其他線路損壞問題，并且既要保證施工進度，同時還不能影響既有線路的正常運行，因此高速鐵路既有線下頂進橋涵施工成為施工難題。國內關于鐵路既有線下頂進橋涵施工研究起步比較晚，當前技術水平還比較低，相比較國外還存在較大的差距，在實際施工中難以把控施工質量，施工偏差比較大，比如橋涵高程、中線等，可見當前施工技術還存在較大的優化與完善空間，為此提出高速鐵路既有線下頂進橋涵施工技術。

1" "工程概況

本次研究以某高速鐵路工程為工程背景，該工程橋涵設計涵長為28.5m，橋梁高程為8.56m，橋梁寬度為34.69m，橋梁為鋼筋混凝土框架箱橋，鋼筋總質量為305.84t，混凝土數量為194.68m3，箱橋橋墩下凈寬為28.65m，橋涵采用頂進法施工，箱體整體頂進。

由于該工程位于兩條道路相交處，與既有線路正交，平均線距為3.65m，施工現場線路比較復雜，且線路縱坡為2.56‰的下坡，橋涵軸線與線路軸線交角為68.46°，不利于頂進橋涵施工。故本次結合現場實際施工環境，開展既有線下頂進橋涵施工。

2" "既有線下頂進橋涵施工

2.1" " 線路加固及頂進箱橋工作坑開挖

為了降低在橋涵頂進施工對既有線路的影響，確保施工期間既有線路車輛正常通行以及線路安全，對既有線路加固處理[1]。加固方式有多種，需要根據現場實際情況確定加固方式，對于頂進橋涵跨度小于10m，并且覆土超過1.5m，可以采用軌束梁法或工字鋼束梁法。對于千頂板上沒有覆土，且頂進橋涵跨度大于10m，采用的加固方法為橫梁加固法[2]。

本次施工工程橋涵跨度為15.56m，千頂板上沒有覆土，符合以上第二種情況，利用橫梁對既有線路進行加固處理[3]。首先在既有線下鋪設吊軌，吊軌方式采用3-5-3扣設吊軌，吊軌接頭需要錯開1.5m以上，使用Φ45U型螺栓與Φ12U角鋼將吊軌與枕木連接。

為了保證既有線路行車安全，加設臨時梭頭[4]。鋪設完吊軌后，在既有線下架設橫梁，橫梁采用工字鋼，工字鋼橫梁跨度設計需要滿足以下條件：

（1）

式中：y表示工字鋼橫梁跨度；E表示既有線路現行機床最大軸重；C表示用于加固橫梁的工字鋼重量；A表示用于加固橫梁的工字鋼彈性模量，取值21.9×105MPa；N表示用于加固橫梁的工字鋼的慣性矩力，取值45.55kN；ε表示系數，取值0.1；P表示用于加固橫梁的工字鋼的最大應力值，取值165MPa[5]。

將數據代入到上述公式中，計算工字鋼橫梁跨度為8.46m。兩個工字鋼鋪設間距為2.5m，令工字鋼軌外側距離橋涵橫梁3.5m，距離橋涵橫梁另一側2.5m，采用Φ45U型螺栓與Φ12U角鋼將工字鋼與吊軌連接固定。為了降低橋涵頂進時的阻力，在工字鋼橫梁下方墊以滑道，以此完成對既有線路的加固施工。

對既有線路加固施工完成后，根據施工圖紙對頂進橋涵工作坑開挖，根據該工程實際情況，將工作坑設計為7.5m×1.5m×3.5m矩形坑，工作坑的邊坡為16.5°[6]。使用挖掘機對工作坑分層開挖，在開挖過程中使用自卸汽車及時將挖出的土石料運輸到指定地點[7]。當工作坑挖到基底時，預留50cm厚土方，采用人工方式對其清理，以此避免土方超挖，損壞地基。

2.2" " 滑板及后背梁施工

在頂進橋涵施工過程中，滑板和后背梁起著十分重要的作用。滑板是頂進橋涵施工的墊層，用于保證混凝土橋涵沉降均勻，同時還能隔離土層。后背梁起到支撐的作用。為了保證施工質量與安全，開展滑板及后背梁施工。

結合本次工程實際情況，滑板采用鋼筋混凝土滑板，鋼筋量為35.46t。與后背梁垂直的鋼筋為Φ16，分布筋為Φ64，分布筋距離滑板頂面4.55cm。混凝土量為46.15m3，滑板厚度為27.56cm，滑板表面使用KGH64水泥砂漿抹平，水泥砂漿厚度為1.25cm。

利用OHYIFA-45型強度測量儀對預制的滑板強度進行實時測量，當滑板強度達到設計值時（本次滑板強度設計值為4.56MPa），在滑板表面涂抹一層潤滑劑。潤滑劑制備原料為滑石粉和FAK45機油，將兩種材料按照3：1的比例攪拌均勻，將其涂抹到滑板表面，涂抹厚度為1.35cm，以此形成一層潤滑隔離層，起到降低摩擦力的作用[8]。

后背梁采用板樁式后背形式，兩個相鄰的樁體間距為35cm，樁體直徑為55cm。將滑板縱向鋼筋伸入到后背梁內，將滑板與后背梁連接在一起，具體如圖1所示。

為了減小在頂進施工過程中滑板所承受的拉力，將滑板垂直于后背梁。考慮到連接處拉力最大，為了避免滑板出現損壞，在連接處增設鋼筋。

2.3" "箱體頂進

箱體頂進是整個工程的關鍵環節，此次采用機械施工法對其頂進施工。頂進施工中最大頂力是一個重要技術參數，根據橋涵外形、頂進長度以及土層等實際情況，確定箱體最大頂力，其計算公式為：

（2）

式中，X表示橋涵箱體最大頂力；L表示安全系數，取值1.1；S1、S2分別表示橋涵涵頂荷載、橋涵結構自重；F1表示箱身底板與基底土的摩擦因素，取值為0.75；F2表示箱身頂板與覆土的摩擦因數，取值為0.85；z表示橋涵結構側面土壓力；F3分別箱體側面摩擦因數，取值為0.35；P表示鋼刃角正面阻力；Q表示鋼刃角正面積。

將數值帶入到上述公式，計算得到本次橋涵頂進施工最大頂力為5646.15t。據此選擇FA-A4TFG型千斤頂，將每個油頂頂力設置為450t，共布設15個油頂，將千斤頂行程設置為450mm。安放千斤頂時令其與橋涵箱體軸線順直一致，當頂進1.5m后，加設一道橫梁，以此防止千斤頂頂鐵拱起。

當橋涵箱體頂進就位后，將施工便梁移除，并且在頂進施工期間，既有線路列車限速60km/h。為了保證頂進施工質量，每完成1.5m頂程，使用水平儀和全站儀對頂進偏差連續觀測，控制橋涵的中心線。如果中心線偏差超過20mm，要進行及時糾偏，直到完成頂程，以此完成高速鐵路既有線下頂進橋涵施工。

3" "實驗論證

在施工過程中容易受到多種因素影響，比如測量人員配備不足、施工方法有缺陷、施工人員專業知識欠缺等，從而使橋涵施工出現偏差。其中包括橋涵中線偏差、高程偏差、結構變形、基坑位移以及線路偏移。

施工偏差直接關系到既有線下頂進橋涵施工質量，因此將其作為本次施工質量檢驗指標。在橋涵頂進施工過程中每隔4m設立一個測點，初始測點為頂程0.5m處，每個測點使用IHFA-A4F5型全站儀、OUFA-A4F8型水平儀測量橋涵中線、高程、結構變形、基坑位移以及線路偏移等數據。為了避免出現測量誤差，每個測點測量3次，取平均值作為最終實驗結果，以此確定各個指標偏差。

相關規范規定，高速鐵路既有線下頂進橋涵施工，橋涵中線允許偏差為0～50mm之間，高程允許偏差為0～50mm之間，結構變形允許偏差為±100mm，基坑位移最大允許值為±50mm，線路偏移最大允許值為±50mm。將以上要求作為本次實驗施工質量檢驗標準，將記錄到的各個指標偏差數據與其對比，具體實驗數據如表1所示。

從表1中數據可以看出：本次施工橋涵中線偏差最大值為1.26mm；高程偏差最大值為0.51mm；結構變形最大值為1.21mm；基坑位移最大值為2.48mm，偏差值在±2.15mm左右平緩、穩定；線路位移最大值為2.48mm，偏差值在±1.96mm左右平緩、穩定。各項技術指標均在規定范圍內，說明本次高速鐵路既有線下頂進橋涵施工質量較高，所提出的施工技術方案具有較好的可行性與可靠性，能夠有效保證施工質量。

4" "結語

此次結合相關文獻資料與個人經驗，對高速鐵路既有線下頂進橋涵施工技術進行了探究，有效降低了橋涵施工偏差，保證了施工質量，實現了對傳統技術的優化與創新。此次研究對提高高速鐵路既有線下頂進橋涵施工技術水平，豐富施工工藝理論，為實際工程提供參考依據，具有良好的現實意義。由于本次研究時間不足，本文僅對施工技術進行了探究，在內容方面可能存在不足，今后會對高速鐵路既有線下頂進橋涵施工質量控制、安全控制等進行研究，推動高速鐵路建設行業又好又快發展。

參考文獻

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