下穿铁路地道桥顶进施工技术

商海明

1 工程概况

天津市复康路下穿陈塘庄支线铁路地道桥位于既有陈塘庄支线铁路K12+451处，该段铁路采用60 kg/m钢轨，钢筋混凝土枕，曲线区段，曲线半径800 m，每天列车行车密度约40对。地道桥与铁路夹角为82°57'8″，为10 m单孔框架结构，孔径净高3.8 m，轴向全长19.929 m。本桥采用顶进施工，最大顶力1600 t，设计顶程18.015 m，顶进就位后框架顶板覆土约80 cm，采用一次顶入施工工艺。

2 顶进前技术措施

天津地区地下水位高，桥位处路基为回填土，稳定性差，路基易产生溜塌，后背、滑板易断裂。针对该工程的具体情况，做了以下的技术措施。

2.1 加固土桩施工

工作坑前方边坡采用直径60 cm的水泥搅拌桩加固土体，间距1 m，防止桥体在顶进时下沉扎头和边坡塌方。并严格按照设计图纸施工箱体两侧防护桩、前端支撑桩、抗移桩。

2.2 路基降水

经现场勘察桥址处地下水埋深4.3 m，且桥体顶进要求地下水位低于滑板1 m以下，必须进行降水。根据地质资料，桥址土层为粉质粘土，没有明显砂土层，透水性较差。为减小路基沉降，在顶进前10天开始进行路基降水，每座地道桥沿铁路两侧各设7口降水井，间距4 m，井深13 m，共14口，对称降水，直至地下水位已至滑板以下1.5 m。

在铁路上布置线路位移、沉降观测点，掌握因降水铁路路基及线路的影响，并及时采取有效措施，保证铁路运营安全。

2.3 路基注浆加固

2.3.1 加固范围

沿铁路方向:框身范围以及框构两外墙外缘外侧各10 m。框构轴线方向:滑板前端放坡段、箱体就位位置。

注浆深度:自放坡段至顶进就位处自天然地面以下1 m起至框构底板底下4 m。箱体两侧各10 m范围内自天然地面起至框构底板底下1 m。地道桥注浆固化范围纵桥向剖面图见图1。

2.3.2 注浆顺序

线路下注浆很容易引起线路隆起，在保证安全和施工工期的要求下，要对注浆顺序进行合理的安排。线路下面由两侧路肩距线路中心4 m处布置斜孔，斜插入线路下面进行辐射注浆，其他地方采用垂直注浆;根据施工范围定出孔位，孔距0.8 m，梅花形布置。

注浆顺序:先内后外，隔孔跳注，先注垂直孔，再注斜孔。

线路下面注浆孔的倾斜角度各不相同，倾斜角依次为10°，20°，30°，40°，50°。为减小路基的隆起，先注最上面的倾斜角为50°孔，然后依次注 40°，30°，20°，10°孔，注入量逐渐加大。纵向注浆顺序由框构桥中心向边墙方向进行。此阶段由于正好在线路下面，最容易引起线路隆起，对线路加强观测，采用水准仪测量，并控制注浆压力，防止隆起。

图1 地道桥注浆固化范围纵桥向剖面图

2.3.3 注浆工艺

注浆材料配比为:

A液:水∶水玻璃(体积比)=1.6;C液:水∶水泥(重量比)=1。A 液∶C 液 =1∶1。

注浆压力:

线路下方斜孔注浆区域箱体底板以下部分注浆压力控制在2.5 MPa～3 MPa，箱体底板以上注浆压力控制在2 MPa。线路以外垂直孔注浆区域箱体底板以下部分注浆压力控制在3 MPa～4 MPa，箱体底板以上注浆压力控制在3 MPa。

2.4 线路加固

线路采用吊轨纵横梁法进行加固。吊轨采用43 kg/m钢轨，组合方式3—5—3，吊轨束长50 m，隔1根木枕用φ22的U形螺栓与∠63×9角钢将轨束夹紧，并与木枕相连。

线路加固是保证顶进施工期间既有线安全运营的重要措施，此项工作由天津工务段负责。

3 框构桥顶进

3.1 顶进设备及顶镐布置

地道桥框构桥设计最大顶力均为1600 t，布置500 t顶镐6台，左右各3台。顶铁布置与顶镐相匹配。后背梁前安放横梁，横梁与后背梁间缝隙用干硬砂浆填塞密实，以分散顶铁的顶力，禁止将顶铁直接顶在后背梁上，以防止将后背梁顶坏、顶断。顶镐后安放1 cm钢板，禁止将顶镐直接顶在桥体上，防止顶裂桥体，见图2。

3.2 桥体内出土

箱桥顶进速度取决于洞内出土速度，挖土时，严格掌握挖土顺序和切土量，挖土应自上而下进行，不得逆坡挖土，挖土坡面不得陡于刃脚坡度，先挖中间，后挖两侧，顶进前在两刃脚下掏底，底板根据高程变化吃土顶进、侧墙吃土顶进，确保路基不发生塌方，保证既有线运行安全。

图2 框构桥顶进设备及顶镐布置

3.3 破除支撑桩

因支撑桩影响地道桥就位，顶进施工中需要破除，为防止破除两侧支撑桩时，出现侧塌，分两步破除支撑桩。

第一步:地道桥顶进至前悬臂板距离支撑桩1 m处，工务段拆除支撑桩枕木垛后，破除支撑桩上部2 m，继续顶进箱体至底板距离支撑桩1 m处。

第二步:破除支撑桩至底板就位标高以下0.1 m处，低洼处回填级配碎石并且夯实。先破除一侧的支撑桩，回填级配碎石夯实后，用土回填刃脚下方，防止出现侧塌，再破除中间的支撑桩，最后破除另一侧的支撑桩。破除完后将刃脚下回填土挖出继续顶进。

3.4 方向控制及纠偏措施

桥体在滑板上空顶时，可由导向墩控制顶进方向。当箱桥脱离滑板后，通过调整两侧顶镐顶力，结合挖土来控制顶进方向。桥体刚吃土时，不可掉以轻心，确保桥体入土位置正确，为桥体正确就位打好基础。

随着桥体入土深度增加，特别是桥体进入线路后，顶进路径已形成孔道，此时不可强行纠偏，以防止由于纠偏发生路基侧塌和桥体损坏。

顶镐调整应与挖土及其他措施结合使用，才能收到更好的效果，当桥体左偏时，减少左半边底板吃土，减少左侧阻力，使桥体左侧顶进速度快于右侧，同时适当增大左边墙吃土量，减少右边墙吃土量，增大左侧土抗力;右偏时反之。一般情况下两边墙外侧土体不能挖空，边墙吃土量不少于5 cm。

3.5 水平控制及软基处理

框架桥顶进过程中容易出现“扎头”，一旦出现“扎头”，再将桥体抬起就相当困难，所以框构桥水平控制，重点防止桥体出现“扎头”。

为了防止桥体出现“扎头”，在滑板制作时设置了2‰上坡，用以消除桥体在脱离滑板前，桥体重心前移造成的滑板下沉。桥体预制时底板前安装了钢刃脚，设置了1.5 m 10%船头坡，桥体在土体上顶进时，钢刃脚切割土体，船头坡挤压土体，使桥体获得向上分力，并将桥下土体压实，防止桥体下沉。

在顶进过程中调整底板、边墙吃土量，以控制桥体上升和下降，桥体出现下降趋势时，加大底板、边墙吃土量;桥体向上爬坡时，减少底板、边墙吃土量;爬坡严重时，底板前端适当超挖，在底板前端堆土配重，顶进时将挖掘机停在桥体前端，将边墙吃土量减少到最低限度，但不得挖空边墙外土体，依靠桥体巨大重量使桥体下降。

桥址处土质为粉质粘土，承载力较低，在顶进前进行了注浆加固，桥体不易出现扎头，桥体一旦出现“扎头”需对软基处理时，采用底板强行吃土顶进、向底板前端回填生石灰块、打生石灰桩等方法使桥体抬头。

4 与铁路部门配合

1)施工前与铁路各有关业务部门签订安全监护协议或施工配合协议，请求铁路部门派驻施工现场监护人员并按时上岗。严格制定施工计划，提早办理好相关审批手续。

2)线路加固之日起至线路恢复正常状态止，作业地点施工限速45 km/h。根据批准的施工计划，认真办理车站登记、签点手续，未接到施工命令及未设好防护不得施工。

3)为了及时掌握列车运行动态信息，慢行期间在主管车站派2名常驻联络员，24 h轮流值班，用专用施工电话及时将列车运行信息传到工地总指挥(工务段领导)，工地施工听从总指挥统一指挥。桥上、桥下采用信号灯、警铃联系，绿灯施工、红灯停，在列车通过箱体时禁止顶进、挖土工作。

4)顶进施工期间，施工影响区段由天津工务段防护，在桥址上、下行800 m处设限速标志牌并设专人看守，标志上标示速度要求。在施工边缘50 m处设列车慢行地点标，并派专职人员用信号旗与过往机车联络，通报线上运行信息和速度要求，确保列车运行安全。

5 结语

地道桥顶进施工必须严格遵守铁道部、铁路局的有关规定，要紧密结合现场实际情况，在地下水位较高、地质条件差的地区，对于铁路路基范围内的降水、加固以及顶进过程中的控制更是地道桥施工中的关键环节，必须认真组织施工，只有这样才能确保既有铁路行车安全和施工质量。

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