塘沽站旅客地道顶进施工关键技术的控制

杜子君

1 工程概况

塘沽站旅客地道为站内旅客上下专用通道，车站为提高运输能力，方便旅客出行，新增加进出站地道各一座，进站框构中心里程 K178+992.0，主体轴线长61.9 m，净宽 8.2 m，净高 3.7 m;出站框构中心里程 K178+896.0，主体轴线长61.9 m，净宽12.2 m，净高4.3 m。为了不中断塘沽站正线的正常运行，两座地道既有正线下的部分为顶进施工，新建线下为现浇施工，顶进部分前端需安装2.0 m混凝土刃脚，设计顶程25.4 m。

旅客地道顶进段在三站台北侧预制，工作坑边缘距离三站台南侧边缘5.0 m，地道由北向南顶进，整个框构主体分成四个部位进行施工(见图1)。

图1 旅客地道施工平面示意图

2 施工方案的实施

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

2.2 施工环境与工作坑

为确保行车安全、周围房屋结构稳定及旅客安全，在工作坑开挖、洞身预制、实施顶进过程前，根据设计及现场实际情况对工作基坑周边采用40b钢板桩进行了防护处理，在靠近线路外侧密排打入两排12 m钢板防护桩，在预制段靠近线路一侧与两侧钢板桩之间各加两道工字钢梁作为斜支撑，防止在土体的侧向压力及列车通过时的动荷载压力下引起线路下沉或变形而影响行车安全，同时增加集水井，将地下水及时疏导出工作面，以便充分保证施工现场及周围建筑的安全。

图2 框架桥顶进施工工艺流程图

2.3 线路加固

为防止框构在顶进作业过程中对线路造成横移及下沉，顶进前对线路进行加固处理，确保行车安全。

线路加固采用纵挑横抬法，纵向采用3—5—3吊轨梁，即钢轨外侧为3扣轨，道心为5扣轨，采用P50轨，吊轨长度37.5 m。钢轨接头错开1 m以上，两端分别伸出主体以外11.8 m，吊轨梁两端加装木梭头钉固。

2.4 后靠背设计

后靠背位于工作坑后部，是顶进施工时千斤顶的支撑面，承受顶进时的水平反力。后靠背必须具有一定的刚度，压缩变形尽量小;具有足够的强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。因此，必须做到安全可靠、经济合理。

2.5 后靠背施工

后靠背设C30钢筋混凝土灌注桩13根，钻孔桩直径0.8 m，间距1.0 m，桩长16.0 m。为减轻顶进时后靠背的压力，可将滑板与后靠背连接，即采用C35钢筋混凝土分配梁，尺寸为1.5 m(宽)×2.0 m(高)，分配梁埋深自滑板面以上0.9 m，滑板面以下1.1 m，设置垂直于顶进方向。分配梁表面顺直，且与底板后端平行。

2.6 顶力计算

要设计后背墙截面尺寸，首先要进行最大顶力计算，框构的顶进从开始动起，全部入土，至框构全部入土时所需之力为最大。该力除克服框构主体与土壤间的摩擦阻力，尚应留有一定的富余，以便顺利顶进。计算时，应根据顶进框构的长度、土的性质、地下水的情况、框构的外形及施工方法等因素确定，其计算公式如下:

2.7 顶进作业

1)顶进施工程序。

挖土→运土→开镐→顶进→换顶铁→测量校正。

2)顶进设备的选择。

顶进设备的规格、数量和型号，应根据框架尺寸和最大顶力确定，需要配置的千斤顶台数，按洞身起动推力的1.2倍～1.5倍配置，也可按计算的最大顶力配置，其公式为:

式中:n——需用千斤顶台数;

P——框构洞身自重和洞身上的附加重量，t;

R——为粘着系数;

T——每台千斤顶的额定推力，t。

3)顶进准备工作。

a.安装顶进设备(包括高压油泵、千斤顶、顶铁、顶柱)就位。

b.组织有关人员检查验收洞身，其混凝土强度必须达到设计强度。

c.架设测量监测仪器设施。

d.检查线路加固和后靠背情况是否满足顶进作业的要求。

4)顶进作业。当前方刃脚处挖土完成一进尺长度后，开动高压油泵，使千斤顶受液压力而产生顶力，推动框构洞身前进，通常每一冲程顶进约190 mm～800 mm。框构洞身前进后，用反向千斤顶将主千斤顶的活塞拉回原位，在空挡处增放顶铁，以待下次开镐，如此循环往复，直至框构洞身就位。

2.8 顶进过程的质量控制

1)顶进过程控制每0.5 m为一循环进尺，方向的纠偏依靠后靠背左右两侧顶镐的力度来调整，这就需要由准确的顶进过程现场测量数据来控制。为了提供准确的测量数据，要求测量基点固定，将临时水准点引到框构顶上一易观测的明显部位(顶进框构端部中心位置)，在后靠背一侧固定一台水准仪，固定一名测量人员，人员和设备不再调换，避免设备人员的系统误差引起方位偏差时产生纠偏。

2)加设可调性分配梁可起到纠正中线偏差的作用。在框构空顶入土前必须将中线调整好，否则入土后纠偏就会随着顶进的深入而越来越困难。

常规使用的导向墩纠偏装置是设置一个力点挤回框构的偏离走向，在使用中常常出现导向墩因框构自重较大导致顶力较大而被挤坏，或是导向墩刚性太大而破坏框构的防水层甚至结构层，在此地道顶进中，在顶铁与框构接触面加设了可调性分配梁，每顶一镐前对分配梁中线、顶铁连续中线、长度都应进行调整，将偏差随时消除，使其无法积累。在框构就位后量测其轴线是否符合设计要求。

3)提高基底承载力和保持框构上坡趋势是控制扎头的关键。利用前述的线路加固和吊轨的作用，将框构上部土方、道渣全部消除，减少了施工荷载，并削弱了列车行进对框构的直接冲击。

2.9 结语

通过对该工程顶进过程关键技术的质量控制，在较短的时间内按期完成了整个框构的预制和顶进工作，为今后的同类施工提供一些借鉴。

借此结合施工实践，我就既有线框构顶进法施工提出如下结论和建议:

1)框构洞身顶进施工要进行详细的施工调查，编制切实可行的施工方案，组织好施工人员学习，做好技术交底工作，使施工全过程做到心中有数、有条不紊。

2)框构洞身顶进施工中应力求短距离顶进，尽可能少开挖工作坑，少扰动既有线路基，以达到减少防护和支撑工作量的目的，做到既安全又经济。

3)后靠背设计从最基本的顶力计算入手，认真进行方案的比选和检算，做出既可靠又经济的后靠背设计。

4)框构洞身顶进作业要连续进行，不断顶进;同时控制好顶速和进尺，加强量测。对顶进偏差要及时发现，及时纠正。纠正要逐渐进行，不能急于求成。

[1]武雅俊.浅谈地下工程施工技术要求和方法[J］.山西建筑，2010，36(8):171-172.