既有线改造中关于桥涵顶进角度控制的思考

马志亮 赵 岩

(北京铁路局北京工电大修段，北京 100071)

1 北京局现有提速路段概况

北京局地处华北地区，人口稠密，客货运输繁忙。经过第六次大面积提速调图，我局已形成了以京广线、京九线、京哈线、京沪线为主要干线的运输网络。经过近几年“高速、重载”的运营理念改革，局管内一部分桥梁的刚度不足，挠度过大，其承载能力不足。部分线路需要改桥涵以满足铁路跨越式发展。故我段对桥涵顶进结合实际工作中新工艺，新方法特别是斜交顶进中方向的控制进行了总结。

2 桥涵顶进在既有线改造中的应用

桥涵顶进按结构形式可分为框架桥顶进和小型涵管顶进两大类。框架桥又称为框构、刚构、刚架桥、框架式立交桥、地道方涵桥等，为钢筋混凝土框架结构，根据使用要求的不同，一般采用单孔或多孔的形式。顶进法施工可以减小对既有铁路、公路等运输的干扰，已成为穿越铁路或公路时广泛采用的施工方法。本文介绍穿越铁路时的施工方法及角度的控制。采用此法施工，除满足交通的需求外，还可以用于旧桥涵的改造。由于框架桥轴线与线路中心线交角不尽相同，分为正交或斜交两种形式，在条件允许的情况下，应尽量采用正交的形式。随着科学技术的不断进步，施工方法除一般顶入法外，在特殊条件下采用顶拉法、对顶法、中继间顶入法等，有些工程甚至可以取消顶进后背，节约了大量投资。为了减小框架桥底板与滑板及地基间的摩擦力，一些工程采用气垫法顶进工艺并获得成功。该法是在框架桥的底板上预埋充气管道，顶进时充入压缩空气，使底板与滑板及地基之间形成气垫，达到减小摩擦力的目的。本章只介绍采用一般顶入法进行框架桥顶进的施工方法。顶进机具普遍采用有较长顶程的双作用千斤顶。使用千斤顶的型号和数量要根据设计顶力、顶进方法、结构尺寸、出土通道位置等情况综合考虑。当桥宽度较小而长度很大时，应选用大吨位的千斤顶，以满足顶力的要求。

3 桥涵改造在朔黄铁路中的应用

3.1 工程概况

工程地理位置处于华北平原区，框构穿越朔黄铁路线，中心里程282K+642.44 m。朔黄铁路为重载运煤专线，行车密度大，线路标准高，对建筑物技术标准要求高。地基承载力在150 kPa～400 kPa之间。框构轴线与铁路中心线夹角为61.2°，顶板厚度110 cm，底板厚度120 cm，边墙厚度110 cm，中墙厚度100 cm，结构净高6.05 m，结构总高8.35 m，结构跨度36 m，框构主体宽度41.08 m，框构主体长度22 m。

3.2 主要工作量

1)采用吊轨及纵横工字钢梁法加固线路，两行共计150 m。2)框构顶进及顶进过程中挖土及出土。3)框构两侧、墙外侧各15 m及框构范围内既有铁路增设护轮轨。4)护轮轨范围内轨枕更换为Ⅲ型桥枕。

3.3 主要施工方案

先加固线路，然后采用顶进法施工。

线路加固方案:

线路采用3-5-3扣吊轨梁和Ⅰ45c工字钢横梁、Ⅰ40b工字钢横梁相结合的纵挑横抬加固方法，具体加固方案如下:

1)加固范围。

a.工字钢横梁加固宽度桥外侧各按8 m计算，两股线路共计加固150 m。b.扣轨长度按桥外侧15 m考虑，两股线路共计加固150 m。c.纵梁采用双纵梁方法，即采用两道Ⅰ40b型工字钢纵梁。横梁按照1.06 m间隔设置。

2)线路加固方法。

a.方枕木、穿枕木;b.扣轨;c.横穿工字钢;d.上纵梁工字钢;e.防横移拆除线路加固、恢复线路。

4 顶进过程中方向的控制

4.1 方向的控制

1)箱身在空顶阶段容易发生方向偏差，可充分利用滑板上的导向钢轨和方向支墩，通过箱体与导向钢轨间的滚楔铁板来调整方向。

2)适当调整两侧顶力;开或关一侧千斤顶的供油阀门，增加或减少千斤顶的顶力。

3)轮流开动两边高压油泵来调整顶进方向。

4)箱身入土后，应注意挖土断面必须正确，若发生偏差可在前端一侧刃角超挖，另一侧超挖或不挖，使少挖的一侧产生侧向的推力来达到纠偏的目的。

5)在箱体前端加横向支撑来调整。支撑的一端支在箱体的边墙上，另一端支在开挖面上，顶进时迫使其向被顶一侧调整。

6)后被顶铁调整。在换顶铁时，根据偏差的大小，将一侧顶铁楔紧，另一侧留1 mm～3 mm的间隙，开泵后顶铁楔紧一侧先行受力顶进，另一侧相继受力，以此来调整顶进方向。

4.2 箱体“抬头”的调整措施

1)箱体两侧挖土不够宽容易造成箱体“抬头”，故可在前刃角两侧适当多挖。2)箱体“抬头”量不大时，可把开挖面挖到与箱底面平，如“抬头”量较大，则在底刃角前适当超挖，同时使上刃角不吃土，在顶进中逐步调整。

4.3 箱体“扎头”的调整措施

1)在滑板前部1/3长度预留一横缝，当箱体重心出滑板时，滑板开裂，前部下沉，可减少箱体“扎头”量。

2)适当增加抬头力矩，即增加上刃角阻力，使上刃角多吃土，侧刃角稍加吃土量，底刃角前不得超挖，强制顶进，在顶力有较大富余时可采用全面强制顶进，逐步顶进调整。

3)吃土顶进。挖土时，开挖面基底保持在箱体底面以上8 cm～10 cm，利用船头坡将高出部分土壤压入箱底来纠正“扎头”。

4)如基地土较松软、承载力较低时，滑板前端设过渡段，还填砂卵石并夯实，以增加滑板前端土壤承载力，减少“扎头”。

5)“扎头”较严重时可在船头坡下铺垫混凝土预制块抬坡强顶，或在底板前端现浇快硬钢筋混凝土纵梁，纵梁高出箱底3 cm～5 cm，作为仰坡顶进。

6)用增加箱身后端平衡重的办法来改变箱身前端土壤的受力状态，达到纠偏的目的。

5 顶进过程中的测量监控

为准确掌握箱身顶进的方向和高程，需在顶进的后方设置观测站，及时观测，方法如下:

1)监控框构顶进过程的观测仪器应设置在后背受力影响区以外，以免后背变形影响观测仪器的稳定和测量结果的准确性，观测站设经纬仪一台、水准仪一台，在框构适当的位置设置观测标尺。

2)在框构顶进过程中，工程技术人员要对框构中线、高程、顶力体系及后背进行不间断的观测，并进行记录、分析。发现框构发生偏差时，应立即分析发生的原因，及时通知顶进负责人对顶力系统做出相应调整，以确保顶进施工安全。箱体每前进一顶程，即应对箱体的中线和高程进行观测，并做好记录。

3)观测过程中，要经常对水准点及观测标尺进行检查，如有变位及误差要及时调整，以免影响观测结果。

4)观测顶铁轴线方向的变形和横向稳定情况，观测联系横梁着力点附近的变形，确保传力结构体系正常工作。

5)观测后背变形和受力影响区内土体的变化，防止顶力过大破坏后背。

6 结语

实践证明，桥涵顶管对于既有线路改造是一种非常有效的办法，并可减小对铁路、公路的影响。而在斜交过程中，方向的控制是施工的难点及重点。通过对实际工作经验的总结，本文中所阐述的控制方法可有效解决桥涵顶进过程中方向跑偏的问题。