浅谈下穿既有线桥涵顶进

孙小斌

摘 要：下穿既有铁路桥涵施工时，为减少对既有铁路运营的影响，一般均采用预制顶进法。桥涵顶进施工时，因为人为、技术、地质条件等因素，桥涵顶进过程中会出现栽头、抬头、偏移、路基塌方等质量通病，文章以唐山客车线2-12m框构顶进施工为例，总结桥涵顶进过程中对栽头、抬头、偏移、路基塌方等质量通病的预防及处理办法。

关键词：桥涵；既有线；顶进；偏移；栽头；中继间

1 工程概况

本桥孔径2-12m，边墙厚度0.90m，中墙厚0.80m，结构总宽26.60米；净空高度6.7m，顶板厚度0.9m，底板厚度1.0m，结构总高度8.6m，桥长59米。采用中继间法顶进，桥体纵向分2节预制，前段长度30.8m，顶程70m，后段长度28.2m，顶程72m。

桥涵下穿京哈铁路上行、下行、机车出库线、入库线、丰南联络线5条既有铁路。设计工作坑设于铁路南侧。

本桥采用纵横抬梁法对既有丰唐线、机务行走双线、京哈铁路双线加固后逐节拆除旧涵顶进新桥。

2 箱体顶进前准备

影响顶进的地下、地上管线全部明出或进行有效保护及防护，需改移的必须改移完成；铁路防护桩、支撑桩、抗移桩全部施工完成；同时对框构主体和防水保护层抗压试件试验达到100%，箱体防水施工完成；线路加固完成；达到以上条件后，报监理工程师和铁路相关部门审批合格后方可施工。

3 顶力计算

最大顶力计算公式为P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中：P-最大顶力（KN）；K-系数，一般取1.2；N1-桥涵顶部荷载；f1-桥面顶部的摩擦系数，采用小滑车，取0.15；N2-桥涵箱身自重；f2-箱身底板与基底土的摩擦系数，取0.75；f3-侧面磨阻系数，取0.7；E-箱体两侧土压力（KN）；R-桥体正面阻力550Kpa；A-桥体正面阻力部分面积。

根据公式，计算出前后节所需的最大顶力，并与设计给的顶力比较，差别不大的情况下取大值。

前节最大顶力取7470t，后节最大顶力为6690t。

4 顶镐布置

顶镐按照70%有效顶力计算，并保证不小于1.2倍的顶力系数，顶镐数取双数，便于布置且能保证顶进过程中，桥涵受力均匀。后背顶镐布置为500T顶镐24台，中继间顶镐26台。油泵根据顶镐数进行搭配。

5 顶进及挖土作业

箱体预制完成后，纵向顶进后段至前后两段侧墙相接，利用铆锥校正前后两节箱体，使得两节箱体立墙密贴。

挖土、出土、前节顶进、后节顶进，如此循环往复，直至就位。

顶进挖土施工，每次开挖为不超过1.5m，随挖随顶，顶进时利用列车运行间隙进行，列车通过时严禁顶进，顶进的顶力不能过大，一般为桥体自重0.8～1.4倍，专人对滑板、后背框架和设备进行检查。线上设专人与线路加固负责人共同确定是否可以顶进，得到肯定后且确认无列车通过时，利用对讲机通知孔内负责人开始顶进。

土方开挖严禁超挖，以免造成“扎头”现象，根据土质情况确定刃角吃土量，挖土与测量工作密切配合。

顶进施工中严格做到四不挖土：一是过车时不挖土；二是交接班时不挖土；三是机械设备发生故障时不挖土；四是较长时间不顶进作业时不挖土。

6 方向控制措施

从启动顶进到箱桥入土前的空顶阶段，主要利用导向轨（放置在导向墩和箱桥之间的钢轨）限制方向，箱体入土后，方向控制利用左右不均匀开镐，通过调整左右开镐数量和侧刃角不对称吃土的办法来加以控制，忽略底板前端土压力不计，随着箱体入土深度增加，侧墙静止土压力逐渐增大，由此产生的偏转力矩增大。这样通过控制开镐数量，形成力矩，来加以平衡，当单靠调整顶镐顶力效果不明显时，可以使两刃角左右不对称吃土，即当框构桥体左偏时，左侧少吃土，右侧多吃土，使左侧顶进速度快于右侧；当框构桥体右偏时，右侧少吃土，左侧多吃土，使右侧顶进速度快于左侧，从而控制顶进方向。

7 水平控制措施

7.1 扎头

在全段段底板前端1m设置船头坡，顶进时船头坡挤压土体产生一个向上作用力。箱体出现扎头趋势时，顶进时让底板前端、侧刃角上部或全部吃土，使土阻力作用点上移，加大顶力，产生一个抬头力矩。

7.2 抬头

当箱体出现抬头趋势时，可通过减小侧刃角及底板吃土量和箱体前端增加配重等措施来制止箱体抬头。

8 顶进测量控制

箱体顶板上设观测标志，在铁路西侧箱体中8线上搭设测量平台，将全站仪置于中线上，对准方向，利用横向测尺和垂球直接观测方向偏移，水平偏差水准仪进行观测，每次顶进都进行中线和高程测量（中线随顶随测，高程每顶一镐一测），将测量结果及时通知顶进施工负责人，以便及时调整，从而控制桥体顶进的水平、方向。

9 结束语

桥涵顶进中偏移、栽头、抬头等为质量通病，特别是中继间顶进，更加不好控制顶进效果。本桥在顶进过程中采用不平衡顶力、桥涵前段船头坡底埋设混凝土枕木等方法调节偏头、栽头。针对桥涵栽头，船头坡底埋设混凝土枕木只能达到控制栽头发展，而无法纠正，在前段浇筑混凝土导梁为最好的处理方式，其局限性为时间较长，影响施工进度。针对中继间顶进施工时，作者提出以下建议：（1）尽量不要用中继间顶进法，考虑加大后背反力，一次同時顶进；（2）中继间顶进时，后节前段考虑设置船头坡，前后配重均放置在前节；（3）桥涵预制时，预留钢筋全部采用套筒，头部与底边混凝土浇筑一样平，前后两节同时预制，中间用木板隔开，整体浇筑；（4）一次顶进前节50cm，后节50cm，循环顶进；（5）侧墙钢板焊接时，预留一定的活动量，否则容易蹩掉；（6）前后两节埋设的型钢导向楔桩用处不大，建议取消。