箱形框架桥顶进法施工技术

箱形框架桥顶进法施工技术

摘要：由于规划的需要，经常会出现新建道路必须与既有铁路交叉的情况，一般采用的方法是上跨或下穿。本文主要介绍了在维持既有铁路正常运营的情况下，采用顶进法施工下穿箱形框架桥的施工特点、工艺原理及流程、施工方法、质量控制和安全措施、有关的力学计算、施工中的主要注意事项及处理方法，供在今后施工中借鉴。

关键词：箱形框架桥；顶进法施工 1.概述

顶进施工技术是一种成熟的地下建（构）筑物不开槽的施工方法，我们将其应用于地方道路与铁路的公铁立交桥施工中，本文将结合深圳市南坪快速路与留仙大道联络段下穿平南铁路的顶进框架桥为例，对框架桥顶进法施工技术作介绍。

2.施工工艺原理

顶进框架桥施工是在原有铁路线的一侧路基旁先开挖工作坑，在设计标高上浇筑砼滑板，修筑顶进后背，如地下水位较高还需进行降水和防排水处理；之后在滑板上现浇钢筋砼框架结构；同时对原有铁路进行加固（既有线采用挖孔桩作支墩，施工便梁和工字钢扣、吊轨加固线路）；根据滑板的摩阻力、周围土的摩阻力及刃角切土时的阻力（取决于框架自重、板顶荷重、箱身两侧土压力等）计算顶力，选择液压式千斤顶（一般每台顶力为2000～3000KN，顶程1～２m）数台；安装顶进设备并调试好，当前方挖土完成一个顶进行程后，即可开始顶进。框架推进一个顶程后，便可从框架中取土，挖运土达到又一个顶程距离后，再次进行顶进。如此挖土—顶进—挖土，循环往复进行，直到整个框架全部顶进就位。

3.顶进框架桥的施工方法

本项目为深圳市南坪快速路与留仙大道联络路下穿平南铁路框架桥，其中心线路里程：K20+230，

下穿平南铁路框架桥尺寸为两孔，其两孔尺寸分别为1－13m×6.5m和1－16m×6.5m，框架长度为10m，框架顶板至轨底的距离为：1.7m。

该顶进桥的主要施工步骤为：准备工作完成后，首先施工挖孔桩，同时进行工作坑开挖、滑板和顶进后背施工；然后在滑板上预制箱体；箱体预制后采用6片六四军用梁纵吊梁（每侧3片）、I45工字钢横抬梁对线路进行架空、加固；后背箱体强度达到设计要求及线路加固检查合格后即进行箱体顶进。两孔框架桥分两次顶进，每跨一次性将框架顶入到位。顶进就位后拆除线路加固防护设备，恢复线路行车。框架顶进布置见下图。

⑴.开挖工作坑

框架顶进布置示意

工作坑是预制和顶进框架桥的场地。其大小应根据原铁路线两侧的地形、场地大小、桥体埋深及平面尺寸、后背大小等情况综合考虑，并预留一定的操作空间。坑边坡坡度大小应据规范要求设置，靠近铁路路基一侧的边坡应缓于1:1，坑顶边距铁路中心线不得少于3.2m。平南铁路顶进框架桥的顶进工作坑选在铁路线南侧。在距铁路中心线5m处开挖工作坑。土方采用人工配合机械开挖。开挖前首先对既有线路基进行加固和防护，并同时做好防排水。工作坑开挖至设计标高后，人工清理坑底，并夯填10cm碎石垫层，在工作坑四周挖0.5×0.5m排水沟，布置两个集水井，用抽水机及时抽出工作坑内积水。

⑵.滑板施工

滑板是用作预制箱体的底板，同时在箱体结构顶进时起导向和支撑作用。也是安放顶进设备的场地，要求有足够的强度、刚度和稳定性。滑板采用C20钢筋砼，滑板平整度要求在2米范围内凹凸差不超过5mm。滑板厚30cm，板底设地锚梁，两侧设C20钢筋砼导向支墩。为防止框架在顶进中出现扎头现象，除顶进前端滑板底设有船头坡外，滑板也在顶进方向做成千分之五的斜坡。为防止顶进过程中滑板随桥体错动，在滑板尾端将滑板和后背钢筋砼分配梁浇筑在一起。

⑶.铺设隔离层

当底板制作好后立即铺设隔离层，隔离层用一层石蜡（掺25%机油），再涂3mm厚的滑石粉，上面再铺一层塑料薄膜，最后再铺一层石蜡（掺25%机油）。

⑷.施工顶进后背

后背主要是承受顶进时水平顶力之反力的临时结构。在顶进全过程中要求不裂不断，更不能有较大的变形和移位。根据现场具体情况及设计要求，顶进后背采用打入钢轨桩和M10浆砌片石组合后背，背面用土回填夯实填至后背顶面。

⑸.框架预制和刃角安设

框架的预制与普通钢筋砼结构完全相同，这里不作详述，需要指出的注意事项有三点：

①.框架预制时要确保滑板中心与顶进中心线相一致，以减少顶进误差。我

们这次施工的平南铁路顶进框架由于是两孔，为了加快施工进度，两孔框架可以同时预制，所以多做了一个横移后背，其作用是将后顶进的一孔框架横移至顶进中线位置。

②.船头坡。为了防止扎头，我们一般要在箱底前端作2%的船头坡，以便顶进时将高出箱底的土壤压入箱底，增强其承载能力。船头坡的制作方法：用黄土坯制成船头坡形，铺上油毡，灌注混凝土后即成。

③.刃脚。刃角又称前端护壁，其主要作用是切土和防止路基塌方，同时减少顶进阻力。刃脚安设在箱身前端，采用钢板制成，钢刃脚与箱身前端的预埋螺栓联结牢固。

④.防水及润滑。在开顶前先进行箱顶和箱身的防水层施工，并在其表面进行润滑处理，以进一步减少顶进阻力。

⑹.既有线吊扣轨加固

由于线路轨底至框架顶部距离为1.7m，吊轨纵向梁为加强型六四军用梁（每侧3片），其高度为1.66m，再加上横抬梁I45工字钢，所以线路防护扣轨架空梁采用吊轨梁形式。横抬梁与纵梁用Ф22U型螺栓进行吊挂。横抬梁间距与既有线路混凝土枕间距一致（即每两根枕木间穿一根横梁，间距为0.55m）。支墩采用直径2.0m的挖孔桩。安装、拆除扣轨梁施工时均需利用封锁时间进行。

4.顶进法施工框架桥的主要注意事项

⑴.既有线行车安全。顶进桥施工，安全工作是永恒的主题，特别是既有线行车安全。顶进桥涵施工，专业性很强，技术要求高，必须由熟练的专业人员进行操作；线路加固方案必须经过严格的力学检算，以保证安全；所有施工人员都必须严格遵守《既有线施工安全技术规则》及相关的铁路部门安全操作规程。

⑵.要防止施工过程中顶偏、扎头和抬头，这些是顶进法施工中较易出现的现象。造成顶偏的主要因素有各千斤顶的顶力和顶程不均，后背墙的刚度不够，两侧土体的土质不均等；造成扎头的主要因素是当顶进框架前端顶出底板1/3长度后，由于前端土体潮湿偏软，则易出现扎头；造成抬头的主要因素是顶进的框架前端上翘过高，顶出底板长度后仍然不能通过压实前端土体来满足设计要求。

纠正方法：左右偏差，可用增减一侧顶力或用挖土量来调整；高程有偏差时，在底板前方超挖可纠正箱体上仰“抬头”现象，通过“船头坡”可防止下倾“扎头”现象。当遇到场地土质松软，有可能导致箱体“扎头”时，可在底板前采取换填、浇筑砼等方法。

5.体会

⑴. 箱形框架桥顶进法施工是铁路改造立交框架、增加涵洞的一种常用方

法，特别适用于既有线的改造。

⑵.采用加强型六四军用梁加固线路，可以最大限度地减少对既有线行车的影响，本项目除在线路加固过程中列车限速25km/h外，其余正常施工时间列车可恢复行车45km/h。

（3）.要有专业的熟悉施工原理的劳务工人，分工协作，同时要备齐必要的机械设备。

（4）.本项目狠抓现场管理，严控工序，，确保了工程质量，同时提前工期9天完成了施工任务，受到了业主及各级单位的肯定。

作者简介：易联兵1978年10月，工程师，主要从事工程管理工作