运河北路框架涵顶进施工

朱晋

摘要：简述运河北路框架桥涵工程概况及施工要求，继而细化施工流程，探讨框架涵顶进施工工序及质量控制要点。

关键词：框架涵 顶进施工

1 工程概况

运河北路立交道路中心与既有宁启铁路法线夹角为22.05°，立交道路中心与既有扬州电厂专线法线夹角为6.5°。运河北路涵身采用（8+13+13+8）m四孔分离式框架，A框架涵身长30.6m，两侧带3m长U槽；B箱、C箱、D箱涵身长均为21.2m，既有宁启线左侧带3.0m长U槽；E箱涵身长9.0m，既有扬州电厂专线右侧带3.0m长U槽；F箱、G箱涵身长均为9.0m，涵身外高7.8m。南京侧边孔8.0m箱身设计最大基底应力为141.8MPa，大于该箱身基底处土层的基底应力120KPa，不满足设计要求，该孔箱身基底采用高压旋喷桩加固。改建立交桥采用顶进施工，工作坑设在既有宁启线北侧，线路采用D24m便梁防护，便梁支墩采用挖空桩基础，挖孔桩及支墩施工时采用简易支墩D24m便梁防护，基坑内采用集水井降水，必要时采用井点降水。

2 施工程序

2.1 工作坑开挖 所有管线迁改完成，基坑围护和基坑降水做好以后进行基坑开挖。基坑开挖采用挖机分层开挖，坑底预留30cm人工开挖，工作坑两侧浇筑C25混凝土排水沟和集水井抽水，保持工作坑干燥无水。

为保证基坑边坡的稳定，基坑开挖前在基坑坡顶上设置沉降观测点，并定期专人观测做好记录。基坑开挖后，在靠铁路侧边坡及时抹4cm厚砂浆并专人每天不少于两次检查，发现裂缝立即用水泥浆封闭，另一侧坡顶上覆盖固定好彩条布防护，以防雨天雨水冲刷边坡，影响边坡稳定。

2.2 碎石垫层、制作滑板、后背梁、预制箱身 基坑开挖到位后，及时按图施作碎石垫层、滑板、后背梁。

滑板采用C25混凝土，内置φ12钢筋网片。在滑板下每隔两米设一防爬槽，严格按压实度要求控制滑板砼振捣质量。每两米观测一次表面平整度，将凹凸差控制在3mm内。施工过程中，高程通过方格网进行控制：在基坑内埋设直径16mm的钢筋头，细分为2×2m方格网，在灌筑砼的过程中以点找平来控制滑板面高程。砼初凝后，将石蜡机油涂在表面做润滑层，以提高表面的平滑度。为避免框构滑板粘连滑板增大启动阻力，须在润滑层上黏铺一层塑料薄膜。同时，严格按图纸和规范施工，确保后背梁的结构尺寸和施工质量，保证顶进时提供足够反力。

箱身预制工序：将箱身底板模装设在工作坑滑板上→底板钢筋绑扎→底板混凝土灌注→养护→内模安装→侧墙及顶板钢筋绑扎→外模安装→侧墙及顶板混凝土灌筑→养护→拆模→钢刃脚安装→作箱身防护层及润滑设施。

箱身混凝土采用我分部混凝土搅拌站C40混凝土，混凝土运输车送到现场，汽车泵车泵送入模。分底板和侧墙、顶板两次浇筑，振捣采用插入式振捣器，振捣时振捣棒不能碰到模板。砼浇筑完成后，采取土工布覆盖并洒水进行养护，养护时间不少于14天。砼强度达到2.5Mpa以上拆除非承重墙模板，强度70%以上拆除其余支架模板。箱身顶面需铺设TQF-1防水层及C40细石聚丙烯纤维混凝土保护层，箱身两侧外墙与土接触部分涂聚氨脂防水涂料两层。

2.3 箱身顶进

2.3.1 箱身顶进前的准备工作。①顶力计算及油顶布置。本桥与铁路成正交，根据现场实际地形及施工条件，顶进采用机械挖土，人工进行配合。箱身最大顶力按下式估算，以合理配置油顶数量。

P=k[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

其中：P——最大顶力（kN）； N1——桥涵顶上荷载，取0；f1——桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数；N2——桥涵自重（kN）；f2——桥涵底板与基底土的摩擦系数，取1；E——桥涵两侧土压力（kN）；f3——侧面摩擦系数，取0（边挖边顶的施工方法，不考虑侧面摩擦力）；R——钢刃角正面阻力，取0；k——系数，采取1.2。

立交箱身顶力计算及油顶布置计算如下：最重立交箱身自重16164.0kN（混凝土622.41立方），初步计算最大顶力16164×1.2=19396.8kN，安装3200kN油顶10台， 每台油顶最大顶力19396.8÷10≈1939.7kN，占油顶允许最大顶力的60.6%，液压垫效果未作充分考虑。在液垫作用下，预制箱身的最小顶力为16164×0.4=6465.6kN。②顶进前准备及其他要求。A箱身顶进前凿除墙身外侧拉杆螺栓，用水泥砂浆修补后，箱身两侧与土接触部分涂聚氨酯防水涂料两层，箱身顶部做好TQF-1防水层及C40聚丙烯纤维网混凝土保护层。B核对后背梁与箱身尾部距离，顶杆与箱尾后背要垂直，检查液垫管路，保证液垫管畅通。C箱身砼强度达到100%后，方可开始试顶，设专人观察后背变化，一旦发现异常情况，立即停止，及时加固处理。

2.3.2 线路加固，便梁架设。顶进时线路采用D24便梁防护加固。详见线路加固。

2.3.3 顶进施工。①组织检查：检查准备工作是否到位。比如查看线路是否需要加固；确认后背及顶进设备是否正常运行；液压系统和现场照明系统是否安装到位；全面记录仪器设备的检测数据，并记录人员布置情况；施工人员与铁路行车单位联系情况。②顶进：启动高压油泵，驱动液压千斤顶产生顶推箱身前进的顶力。一般千斤顶每镐的顶程在190～800mm之间，而实际工作中每镐最大顶程不宜超过500mm。千斤顶顶推箱身前进后其活塞复位，将顶铁安置于空挡处为下次开镐做准备。照此循环往复，直至箱身就位。

顶进施工质量控制要点：

①在工作坑滑板上空顶进箱身。顶进过程中重点控制箱身水平中线。箱身一吃土，挖土和出土尽量加快进度。另外，为确保顶进施工的连续性，必须组织三个生产班组以倒班制连续作业。②两个班组交接前检查液压系统、顶进设备是否完好无损，确保千斤顶、油泵液压系统、顶铁、顶柱、后背、刃角、平台等仪器设备的运行状态能够满足作业要求。另外重点观察记录箱身高程及当时的方向，以便交接后保持原状继续作业。顶进阶段实时记录的现场数据一律随班交接，以确保顶进施工能够良好接续。③顶进过程中，严禁无关人等站立在顶柱或后背上，确保人员安全。④在列车运行间隙安排箱身顶进作业。现场监控人员必须严密监视列车通行情况，列车通行时及时通知现场停止作业。为确保现场人员安全，有必要观测桩设置在便梁支墩上对D24便梁支墩位移情况进行量测，以免影响列车通行。⑤线路上部设线路工检查施工便梁及线路情况，并全面记录现场参数；及时纠正线路在顶进过程中出现横向变形，采取措施妥善养护。⑥桥涵顶进最终容许误差：中线误差小于等于20cm；高程误差不超过顶程的1%，偏低在20cm以内，偏高在15cm以内。

2.3.4 挖土及出土：顶进箱身挖土在D24m便梁架设好拉槽施工后，以小挖机挖土，人工配合，翻斗车外运至顶进箱身前端，由长臂挖机挖出，渣土车运输。

开挖时注意如下事项：列车通过时不挖土，避免列车通过时震动大，造成塌方。挖土人员应离开开挖面5米以外；机械设备发生故障时不挖土；挖土时如发生坍方，影响行车安全时，应迅速组织抢修加固。

2.3.5 安放顶铁（或顶柱）：顶铁或顶柱垂直于横梁，并且与箱身轴线保持一致。各行顶铁、顶柱长度一致，并且与千斤顶成一直线。

实时关注顶进长度，及时补充或置换顶铁或顶柱。现场操作时，通常用螺栓横向连接顶柱。横梁每3～5m顶柱安装一根，以确保均匀传力和横向稳定。顶进过程中，为避免顶住崩出伤人，必须密切关注顶柱受力情况。

如果接触箱身底板及后背梁的横梁顶铁之间存在间隙，须借助薄铁板楔紧，同时采用1：3的稀水泥砂浆对灌缝进行填补，使顶铁楔紧。各行顶铁顶柱松紧度保持一致。切忌用铁锤猛击顶铁使其楔紧，否则会使铁垫板卷边，反而不易楔平楔严。有卷边飞刺的部位先修整再继续施工。

顶进前，按照规格和尺寸要求对顶铁和顶柱进行排列组合，方便顶进时根据顶程填补或更换。

安装顶柱，应事先做好安排，准备好足够的拖运和起重设备，使用一台汽车吊安装横梁，顶铁、顶柱，配合顶进施工。

2.3.6 测量工作：准确掌握箱身的顶进方向和高程，在顶进的后方设置观测点，及时观测。箱身顶进就位后，按图纸采用级配碎石回填，尽快拆除便梁，恢复线路。

参考文献：

[1]王斌.框架涵顶进施工[J].山西建筑，2003（18）.

[2]刘向东.秦沈客运专线框架涵顶进施工技术[J].铁道标准设计，2003（06）.

[3]胡秋.小跨径框架涵顶进施工技术[J].科技资讯，2010（30）.