浅谈框构桥顶进施工技术

浅谈框构桥顶进施工技术

李东洋

中铁一局集团第二工程有限公司   河北  唐山  063000

摘 要:现社会发展比较快，城市基础建设道路等级、规模 比较高，市政道路穿行铁路/公路的宽度比较大，大型顶推框构随之越来越多，为解决城市的发展，同时不影响正常通行，采取预制框构顶推的施工方法。本人结合工实例 介绍框构桥顶推的施工技术和措施 ，希望同行借鉴 。

关键词：框构桥；顶推

为保证铁路的正常运输秩序 ，在市政道路与铁路 、交叉口增设的下穿式框构桥大多采用顶进法施工。框构桥顶进过程中严格进行测量监测，保证高程在规范范围内 ，存在最多的质量问题是 “扎头”和“抬头”病害的防治 ，下面以工程为例 ，介绍顶进施工中采取的关键性技术措施。

一、总体施工方案

下穿框构桥长度19.316m，采用顶进施工，顶程36.9m。首先在既有线路基的一侧设置工作坑、修筑滑板，在滑板顶面上铺设隔离层，预制钢筋混凝土框构涵身，安装顶进设备，封锁时间架设既有线路，行车限速 45km/h，方可进行箱涵顶进施工作业，当顶进前方挖土完成一个顶程后，开动高压油泵，使顶镐产生顶力，通过传力设备，借助后背墙的反作用力把框构涵向前推进，待推进一个顶程后，在空挡处安放顶铁，框构前端挖土清运出一个顶程距离，为下次推进预先准备，按照此循环反复进行，直到整个框构涵体顶进就位。

线路架设施工在桥涵顶进作业中，是保障行车安全的核心环节。合理的架设方案是确保行车安全的重要保障。本桥顶进方案分为铁路线路架设、铁路路基加固两部分，轨道架设采用纵横抬梁架设，4组纵梁与横抬梁结合，3-5-3 扣轨，配合素混凝土支点带和枕木垛组合支撑的施工方案。铁路路基采用高压旋喷桩注浆加固。框构桥四角设防护桩，保持顶进过程中及架设系统拆除后路基稳定。

二、框构桥预制

按照施工图设计 ，本工程的框构桥在西侧设计U形槽内预制后 ，顶推就位至铁路轨道下方，然后再进行U形槽的施工 。

2.1 工作坑布置

2.1.1 后顶背

顶进时原后背基础采用M10浆砌片石砌筑而成，在整个顶进过程中，后背基础作为主要受力构筑物，由于现场土质承载力差，地下水丰富，为了保证后顶背的质量，防止后顶背土体偏移，后顶背处更换为10根钻孔灌注桩，桩长16m，桩径1.5m，间距1.85m，灌注桩上侧做1.7m宽，1.0m高冠梁连接。

在与后顶背围护桩垂直的方向，施工桩径1.0m的围护桩基8根，桩基长度13m，作为出土通道两侧土方的支撑，桩顶浇筑1.2m宽，0.6m高冠梁连接。

2.1.2 垫层施工

⑴铺筑前，应组织监理单位、业主单位及质监站共同验槽，包括轴线尺寸、水平标高、地质情况等进行验收。

⑵制作铺筑厚度简易标识。

⑶根据现场实际试验，控制铺筑厚度。压路机碾压不少于4遍，其轮距搭接不小于50cm。边角处采用人工等处理。

2.1.3 滑板与分配梁

框构桥底部设置钢筋砼滑板，厚度40cm。垫层上铺设20cm厚的碎石。考虑到滑板的摩擦抗滑能力，滑板下设间距3m地锚梁，与板体同步浇筑成型。尺寸为上底40cm、下底30cm、高40cm，采用直接挖槽浇注。

滑板上设置润滑隔离层，滑板砼养护成型后，涂刷一层石蜡油，厚度控制在3mm，待其凝固后，撒滑石粉0.5mm厚，随即上部铺设塑料薄膜，拼接处顺路基方向上下搭接20cm。在滑板两侧，距离框构桥外缘5cm设置顶进导向墩，防止顶进过程中偏离设计位置，导向墩设置间距3.0m；导向墩用长75cm的［32a槽钢制作，滑板混凝土浇筑前将［32a槽钢预埋20cm碎石垫层中，保证伸出滑板板25cm，起到限位的作用。

滑板后身设置C25钢筋混凝土分配梁，宽1.0m，高2.0m，长度同滑板宽度为29.6m。分配梁浇筑时与滑板同期浇筑，钢筋绑扎时滑板的主筋要深入分配梁中。

2.2框构桥预制

框构桥预制施工工艺：底板钢筋班绑扎→侧墙钢筋预埋→底板支模加固→底板浇筑砼→侧墙脚手架搭设→侧墙钢筋绑扎→侧墙支模加固→侧墙浇筑砼→养护→拆模→顶板盘口脚手架搭设→顶板底模铺设→顶板钢筋绑扎→顶板浇筑砼→养护→拆模→框构主体防水涂刷

三、既有营业线加固

采用纵横抬梁加固方法（吊轨梁 3-5-3 配合工字钢Ⅰ56c），横抬梁间距80cm，顺铁路线路方向61.2m加固（铁路电力范围内），轨枕更换采用Ⅰ类木枕（280×16×20cm）。

第一阶段：1#框构桥顶进前，横抬梁由顺着铁路方向布置的3道80×60的条形素混凝土支点带及纵抬梁支撑；工作坑侧布置1道80×60的支点带及2道纵抬梁支撑横梁，另一侧布置2道80×60的支点带及2道纵抬梁支撑横梁。

第二阶段：当1#框构桥顶进至1道支点带时，破除其结构，使铁路加固横梁的作用在框构桥顶板上，中间接触面上增设滑道（[30c槽钢），当施工天窗预要结束前，有火车通行时，框构桥与横抬梁间隙用楔形垫木填塞紧实。第三阶段：框构桥顶进穿过铁路线路达到第2、3道素混凝土支点带时，破除素混凝土支点带，横抬梁由框构桥及抗横移桩基上的冠梁作为主要支撑点。

纵横梁加固范围顺铁路方向长61.2m；横抬梁长24m（30m），均与纵梁通过U型螺栓及扣板进行栓接，形成整体受力构件。纵梁根据线间距采用I56c工字钢3片组，共设置4道纵梁，铁路线路左右侧各2道；纵梁两端为枕木垛支点支撑。横抬梁在顶进方向设置防横移桩，防止横梁窜动引起线路变形，桩径φ1.0m，桩长20m，桩间距4.0m；桩顶设置混凝土冠梁，冠梁尺寸为1.3m×1.2m（宽×高），成L型设置，以便抵抗来自横抬梁的水平力。

3.1更换木枕

架设前先要慢行，将线路混凝土枕换成木枕。

架设段全应换木枕，按照专家评审意见要求“采用长木枕进行换枕”,本加固全部采用 2.8 米长的长木枕。更换轨枕是从框构桥中性线向两侧进行，更换时候在轨底增设垫板，保证轨面架设。刚开始抽换轨枕采用隔八换二，抽换范围满足架设长度要求，在木枕下石碴振捣密实后抽换相邻的钢筋混凝土枕，更换后要对线路进行全面检查，满足轨道设计施工的有关要求。

3.2铺设扣轨梁

线路架设长度为框构宽及两侧 16.5m 范围内，即 61.2m 内，扣轨梁组装形式按照 3-5-3 扣轨。扣轨梁安装完成后两端加设木梭头钉固对线路进行养护。 

3.3 穿入横抬梁

铁路路肩位置设置纵梁支撑横抬梁。横向采用 I56c工字钢，间距为0.8m，接头保证错开2m，横梁要垂直于线路，先中间后两侧。横抬梁底与线路密贴，避免悬空。

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3.4架设纵梁

为了横梁牢固联结在一起，沿线路方向用I56c 工字钢作为纵梁，3 根一组。横梁工字钢与纵梁工字钢用螺栓联结，纵梁两端支撑于枕木垛基座上。

四、框构桥顶进施工技术

4.1顶进设备

桥涵顶进时，必须克服箱身与土壤之间的摩擦阻力及端部刃脚切土的阻力，这些阻力的总和即为桥涵顶进施工时所需的顶力。顶力系根据桥涵结构形式等因素来确定。

框构桥顶部无覆盖土，只有线路结构和架设材料的重量及两侧的土压力，顶进阻力为框构桥自身。根据顶进箱涵的最大顶力7757t，千斤顶采用活塞面积大、工作压力小的卧式千斤顶。根据箱涵宽度，配置500t千斤顶，共计20台。

配备顶铁，每种规格按顶镐数量配备，另备若干不同厚度的钢垫板，以填充顶铁间的空隙，减少空顶。

4.2设备布置及调试

    ⑴安装布置

顶进设备包括液压系统和传力设备。顶进设备布置见下图。设备布置很重要，关系到顶进的成效，安装前，对液压系统进行单体实验，合格后方可安装。安装好后对全部液压系统，进行检查调试，使其运转正常。

⑵调试

开顶前进行试顶，试顶顶力为框构桥自重的0.4～0.8 倍，但开始启动时顶镐同步逐渐加压，每次升到一定压力后稳定5分钟，并对设备及滑板、后背、顶进的框构涵身进行检查，一切正常后，再次加压。

4.3框构桥顶进工艺工法流程图

4.4 顶进作业准备

⑴框构桥混凝土强度达到设计强度；

⑵线路架设情况，扣件联结、纵横梁是否牢靠稳定；

⑶工作坑防护、周围路基是否安全；后背架设情况，检查顶进设备状况；

⑷液压系统等是否正常，现场是否具备施工条件，如照明等；

⑸观测仪器安装调试，人员准备情况；

⑹铁路部门的计划报批、申请批复情况。

上述条件检查无误，试顶验证已正常工作，方可进行正式顶进作业。 每次顶程，一般为 190～800mm，框构前进后，千斤顶活塞回复原位，放顶铁，进行下次顶进，如此循环往复，直至框构桥就位。

4.5顶进操作规程

顶进施工和线路架设设施看护由总负责人设统一指挥，顶进期间施工单位在顶进作业操纵台及线路架设现场适当地点设通知信号，顶桥操纵台设电铃，由总负责人派专人使用，总负责人和驻站防护员确认完列车间隔和现场专业人员检查完线路稳定情况后，下达的电铃令并接到桥下顶进方回铃后方可进行顶进作业或停止顶进作业，并用对讲机保持密切联系。线路慢行及封锁期间在车站设专人了解掌握列车运行情况，及时向施工现场、施工负责人、 现场施工防护员发出列车运行预报，当列车接近施工现场前，防护员向线路架设负责人发出 列车接近通知，线路架设总负责人立即向顶桥负责人发出停止顶进作业信号，立即停止顶进作业，线路架设负责人立即命令在每根横抬梁指定位置上的专人打紧横抬梁下的支点，指定专人在列车通过前检查线路状态确定放行列车条件，确保列车按规定的速度安全通过。

4.6挖土与运土

本工程框构主体为 2-12.7m 箱梁，配置 2 台小松 220 挖掘机挖土，8台翻斗车运土。2台挖机站在2个洞内同时放坡挖土。运土通道位于框构中心处，出土通道宽约10.0m。一般每次进深约为 20～50cm，严禁超挖，箱体上刃角、两侧刃角及平台前端必须经常保持足够的不少于 10cm 的吃土量，切土前进，不得挖通漏天，底板下平面不准挖空前进。

4.7测量观测

每完成一个顶程，用水准仪进行水准测量，检查坡度是否正确。平面位置采用全站仪进行测量，保证位置正确，以便随时纠偏。

4.8、顶进施工技术措施

框架箱涵的顶进施工是本工程的重点和难点，为确保顶进施工的顺利进行采取以下技术措施对顶进施工进行控制：

确保顶进过程中铁路运营安全不受影响，挖土作业随挖随顶，不允许超挖；同时，在整个施工期间安排专业线路工对铁路线路进行观测、检查、记录，及时处理线路安全隐患，确保线路状态良好。

顶进过程中安排专人对框架箱涵的轴线、标高进行跟踪测量，发现轴线、标高出现偏差要及时暂停顶进作业，进行纠偏。

基底处理完毕后即刻顶进，框架顶进过程中出现轴线、标高的偏差时及时纠偏。

中线、水平测量：每次顶进完毕后，进行测量，随时掌握框架顶进后的状态。

中线和水平纠偏措施：水平纠偏措施：一是在距离框构桥外缘5cm设置顶进导向墩，防止顶进过程中偏离设计位置；二是在框构桥尾端设置平衡墙用以平衡框构桥前段顶板“船头坡”，防止框构桥“抬头”。通过对基底土层的超欠挖来实施对框架水平偏差的纠正。

中线纠偏措施：可通过调整顶镐的布置和两侧土体的超、欠挖来实施中线偏差的纠正。如框架已向一侧偏移，则在这一侧多设置几台顶镐，加大该侧顶力，可实施纠偏。

5 结束语

城市基础建设中好多大型框构桥穿越城市中的铁路、轨道、公路等大多数采用顶进施工，这样保证了线路正常同行，又大大缩短了施工工期。相比较传统施工工艺，其优点如下：

(1)顶进施工简便易行 ，施工工期大大缩短；

(2)顶进施工对运营无影响 ，框构桥顶进间，对基坑侧壁的维护，有效地降低工程造价 ；

参考文献

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