铁路既有线桥涵基础及顶进施工关键技术

铁路既有线桥涵基础及顶进施工关键技术

杨振生

杨振生

中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰442013

摘要：铁路公路相交叉的穿越施工采用既有线顶进涵施工技术具有施工成本低、周期短、安全性高等优点。但是施工技术要求较高，一旦施工不当轻则会损坏涵洞与涵箱，重则会导致既有线停运。因此必须做好顶进施工关键的控制。本文简单介绍了顶进施工，并以某铁路既有线桥涵工程为例，探讨了顶进施工关键技术。

关键词：既有线；桥涵；顶进

一、顶进施工

顶进施工就是指在既有线路一侧开挖工作坑,浇筑滑板,在滑板面上设置润滑隔离层,然后在滑板上浇筑钢筋混凝土框架及修筑后背,并进行线路加固,安装顶进设备,开始起动顶进。顶进主要是通过高压油泵,使顶镐产生顶力,通过传力设备,借助于后背的反作用力把框架向前推进,当顶进一个顶程后,再增加顶铁,挖运出土一个顶程距离,以待下一次顶进,如此循环,直至箱涵就位为止。

桥涵顶进按结构形式可分为小型涵管顶进和框架桥顶进两大类。框架桥又称为刚构、框构、框架式立交桥、刚架桥、地道方涵桥等，根据使用要求的不同，为钢筋混凝土框架结构，一般采用单孔或多孔的形式。对既有公路、铁路等运输顶进法施工可以减小干扰，穿越铁路或公路时已成为广泛采用的施工方法。除满足交通的需求外，采用此法施工，还能够用于旧桥涵的改造。由于线路中心线与框架桥轴线交角不尽相同，分两种形式为正交或斜交，在条件允许的情况下，应尽量采用正交的形式。随着不断进步的科学技术，除一般顶入法外的施工方法，在特殊条件下采用顶拉法、中继间顶入法、对顶法等，有些工程对顶进后背甚至可以取消，节约了大量投资。为了减小滑板及地基与框架桥底板间的摩擦力，一些工程成功的采用了气垫法顶进工艺。在框架桥的底板上该法是预埋充气管道，底板与滑板及地基之间顶进时充入压缩空气，从而形成气垫，达到减小摩擦力的目的。

二、铁路既有线桥涵基础顶进施工技术应用

（一）工程概况

本工程为1-12m框架涵铁路立交工程。正线相交处的铁路里程为K66+375＋452，与线路正交。设计为1-12.0m钢筋混凝土箱形框架，内宽为6.0m，净高5m。后背采用浆砌片石后背，全部顶程为18m。顶进期间采用D24型便梁加固线路，列车限速45km/h，顶进到位后，安装线路，拆除便梁，逐步提高行车速度。

二、顶进施工技术

顶进箱桥工艺流程如下：施工准备-开挖工作坑-滑板施工与后背施工-箱桥预制-安装顶进设备-线路加固-挖土顶进-箱桥设置-砌筑施工

1、工作坑

工作坑是预制箱涵和顶进涵身的工作场地。工作坑的前端接近既有线路，后端布置运土坡道及后背等。工作坑设有底板，底板上铺设隔离层，其上预制箱涵，因此顶进工作能否顺利与工作坑的布局合理与否关系很大。根据现场实际情况本涵工作坑设在既有线右侧，采用机械开挖，工作坑靠近既有线一侧坡度为1：1.75，两侧坡度为1：1，工作坑底板的大小以箱涵平面尺寸四周再加0.6m为佳。挖工作坑前复核工作坑中心线、方向、高程，满足基础平面尺寸的要求。工作坑形成以后，基底用原状土平整夯实。

2、滑板设备施工

坑基开挖完成后，测量达到标高后，现场工程人员应对其承载力进行审查，达标后组织铺垫碎石，绑扎滑板钢筋和混凝土的工作；施工中通常采用的是钢筋混凝土滑板，厚度设计200mm，地层设置一定厚度的碎石，滑板的间距按照需求设计，并安装导向墩为其固定位置；为了控制在顶进时“扎头”，滑板的顶面向前进的方向应保留一定的倾斜度，通常为1%仰坡。滑板的地锚梁设置为3m一道，地锚梁的开挖应按照设计进行包装尺寸以克服横向力的影响。滑板浇注后应在最终凝结前进行压光的处理，以此降低滑移时的摩擦力。滑板施工前应对地基进行夯实，并利用水泥砂浆进行处理以保证水平。

3、后背墙施作

由于后背后面为自来水主管道，在施作后背时，远离自来水管3m，开挖后背基坑，基坑深度为3m，用浆砌片石砌筑后背。用浆砌片石后背的优点是就地取材，砌筑方便、稳定性强、无压缩变形。为减轻顶进时对后背的压力，可将滑板与后背连接，即用后背梁（也称地梁）来连接，这样可增加后背的抗力，尤其是当滑板用旧钢轨或设计成钢筋混凝土结构时，滑板可承受较大之拉力。在后背抗力不足时，可在滑板上堆土压重，使地梁上的顶力除由后背抵抗外，一部分由滑板上堆土所产生的摩阻力来抵抗。将后背土体垂直下挖并将钢轨横竖焊接立靠于土体。增加后背抗压力，分配梁可根据现场实际情况，在设计要求的基础上，增大增宽。

4、线路加固

（1）箱体两侧防路基塌方纵横抬梁布置

为防止顶进过程中箱体两侧路基塌方，采用纵、横抬梁法加固线路及道岔。在箱体两侧的线路间及线路两侧路肩上，下设挖孔桩横抬梁支墩，横抬梁采用四拼H型钢。

（2）线路及道岔加固措施

为确保线路和道岔几何尺寸，SC325提速道岔及Ⅲ型砼枕不能进行砼枕抽换为木枕。为此在砼枕上线路中心设5扣扣轨梁，加强道岔的整体性，砼枕下与横抬梁间每根钢轨下设5扣轨束梁，并与砼枕用U型螺栓连接，增强横抬梁的稳定性，并在砼岔枕及Ⅲ型砼枕与横抬梁间采用木枕和垫木支撑砼岔枕及Ⅲ型砼枕。箱桥范围内木枕道岔采取在木枕外侧设3扣吊轨内侧设5扣吊轨，吊轨梁用U型螺栓与木枕加固措施，两基本轨间用5扣吊轨梁用U型螺栓与木枕加固，以保证在穿进横抬梁道岔和线路的整体稳定性。道心扣轨随线路空隙，扣轨交叉长度保证1.0m。轨道外侧3扣轨与纵梁之间用枕木头支顶，用以保证线路曲线方向圆顺。

（3）线路及道岔防横移加固措施

为防止线路及道岔在箱桥顶进及列车经过时出现横向移动，采取在横抬梁上加设1扣2轨束梁用U型螺栓与横抬梁连接牢固，轨束梁设在顶进前进方向一侧（线路南侧），采用轨束梁顶住线路，防止线路横移，每股线路加设一道，共计三股防线路横移轨束梁，横抬梁支点采用木枕支垫，并在横抬梁前端埋设木枕进行支挡，防止横抬梁在顶进时前移，确保横抬梁顶进不移动、线路不横移及道岔的几何尺寸精度。

5、顶进

顶进即是开动高压油泵，使千斤顶受产生顶力，推动箱身前进，每次的顶程，通常情况下为190~800mm。箱身前进一个顶程后使千斤顶活塞退回，在千斤顶与既有顶铁的空隙处塞入新的顶铁顶紧，为下一次顶进做准备，重复进行上述的顶进过程，到涵身到达预定位置。

顶进过程中必须严格控制，以下几点需要特别注意：（1）涵身顶进起动后，刚开始为短距离空顶，这个阶段要掌握控制涵身顶进的轴线方向，不能产生超限偏差。（2）顶进涵沿正确方向顶入土体后，入土一半长度前要严格控制涵身中线、水平，及时观测纠偏；入土一半长度后，每次纠偏量要小，要避免涵身“扎头”。（3）顶铁、顶柱的长短搭配一致、位置一致、轴线一致。为保证顶柱的整体稳定性，隔3~4m要在顶柱间设一道横梁，每顶柱间用方木顶紧，顶柱上填1m的土层压紧。（4）涵身顶进施工中必须对中线、水平安排专人进行观测，每50cm顶程对中线及4个角的标高进行观测，避免出现顶偏及“抬头”、“扎头”现象。（5）顶进过程中要做好线路保养及防路基坍塌工作，线路加固区段两端必须派人防护，并设防护设施，加强对线路的观察，发现异常及时整修。

参考文献

[1]梁红燕.顶进框架桥下穿京沪铁路与京沪高速铁路预留立交桥对接的设计探索和实践[J].铁道标准设计,2011年10期.

[2]胡仲春.实时智能监测系统在铁路既有线顶进涵施工中的应用[J].工业安全与环保,2014年4期.

[3]康树刚.京沪铁路1-9m框构桥顶进线路加固施工技术[J].价值工程,2012年13期.

[4]龚宏华,胡洲,万波,林运唐.既有线高路堤下箱涵顶进施工技术[J].铁道标准设计,2010年4期.