软土地基多孔框架桥下穿铁路营业线顶进施工技术

翁友华

(南昌局集团公司福建铁路发展有限公司， 福建 福州 350013)

1 工程概况

芳兰大道框架桥为某市政规划的交通要道，下穿既有铁路营业线。该桥为孔跨1-10m+1-15m+1-15m+1-10m的钢筋砼框架交通立交桥，桥长60.45m，斜交斜做，夹角为70°。桥址处地基软弱，下伏2～3m厚淤泥质粉质黏土（σ0=50kpa）及12～14m厚粉质黏土（σ0=130kpa），设计采用高压旋喷桩进行地基加固。为简述起见，顶进框架桥的四个框架从小里程往大里程方向依次简称为1#框架、2#框架、3#框架、4#框架。

2 总体施工方案

框架桥采用在既有铁路线右侧现场浇注，顶进就位的施工方法。施工依次为先顶进2#框架，再顶进1#、3#框架，最后顶进4#框架。施工期间铁路需长轨应力放散，限速45km/h。

顶进框架施工工艺流程：施工准备（含人员安排、测量、方案、申请铁路营业线施工计划、探明地下管线及保护、物质及设备准备等工作）→开挖工作坑及滑床板施工→主体框架预制及顶进后背施工→便梁支墩施工及无缝线路应力放散→便梁加固线路→软基处理→框架顶进→线路恢复

3 顶进框架施工工艺及方法

3.1 开挖工作坑及滑床板施工

（1）滑床板是预制框架以及使框架顶进时与地基隔离并耐以滑动的工作平台，滑床采用厚度为0.3米的C25钢筋砼。根据现场实际情况按照设计文件要求的具体位置，在线路右侧适当位置放出施工控制桩，并放出施工开挖线后用机械开挖出框架基坑，换填0.2米碎石垫层，人力整平，在整平的基底上进行滑床板的施工。在滑床四周0.5m外挖断面为 0.5×0.5m排水沟，在后背旁边挖 1.0～1.5m深集水井，井长宽1.5×1.5m。

（2）施工滑床板按3‰上坡设置坡度,以防止顶进中发生“栽头”。

（3）在滑床其底板下设置地锚梁，以防止顶进过程中底板随框架滑动。第一道地锚梁的设置按宽0.5m，深0.5m，其它每道间距4m,按宽0.3m，深0.3m布置。当底板制作好后立即铺设隔离层，隔离层用M10水泥砂浆抹面2cm，2mm厚的黄油，要求表面平滑，后铺一层塑料薄膜,再一层油毡。为确保滑床的稳定性，进一步增加后背抗力，将滑床板纵向钢筋与后背钢筋砼分配梁钢筋锚成一体。

3.2 主体框架预制

主体框架预制程序为：底板施工放样→绑扎底板钢筋→安装底板模板→灌注底板砼→养护→安装边墙内模及顶板底模→绑扎边墙及顶板钢筋→立边墙外模及顶板边模→浇注边墙及顶板砼→养护→拆模→箱身的防水层施工。由于框架桥与线路交角70°，成斜交布置，在预制框架箱身底板时，应考虑顶铁受力位置，根据施工现场设置受力台阶，每个顶铁受力位置在预制底板时预埋一块 10mm厚的钢板。

3.3 顶进后背施工

根据现场具体情况后背为挖孔桩加填土重力式后背。后背顶与孔桩之间采用土回填压实。挖孔桩长 15m，间距 1.5m，直径 1.25m，滑床板钢筋伸入后背梁与其钢筋连接。后背的布置垂直于框架的中心线。

3.4 无缝线路应力放散

线路加固前需对无缝线路长轨节锁定切断后进行应力放散，切断点根据现场情况和设备管理单位共同确定。应力放散后要埋设位移观测桩，观测线路位移情况，填写位移观测表，发现钢轨爬行量较大时，立即与设备管理单位联系，采取相应措施，恢复线路的正常状态，保证营业线行车安全。

3.5 便梁支墩施工

（1）挖孔桩支墩施工

沿铁路线路两侧设置10根挖孔桩支墩，用于支撑便梁，挖孔桩位置按设计要求布置。挖孔前需对线路进行挡护，挡护采用30cm厚，M10的浆砌片石。挖孔桩采用分层开挖，每层1m。护壁必须及时支护，采用钢圆桶护壁和掺加早强剂的C25混凝土，厚15cm，待上层混凝土终凝后，再进行下部开挖。挖出的弃土及时运走，不得留在道碴边上。施工期间，线路限速45km/h。施工时严格遵守营业线施工安全要求，利用慢行点施作挖孔桩。在上道作业时派3人24小时防护，在每趟列车通过后必须对加固范围内的铁路线路及加固设施进行养护、巡视和检查，保证线路处于良好状态，提前准备应急物资和人员，发现问题及时处理。防护人员都必须是经过培训合格的专职人员。在列车到达施工地点前10分钟，必须停止有可能影响列车安全运行的一切施工，且人员、机具设备等应撤出距钢轨头外侧 2米以外，施工机械，物料堆码必须放置牢固。跨线进行运输的各种材料，应设防护人员监视来车情况，保证施工人员和行车安全。施工现场应配备足够的防洪材料和设备，雨前、雨中、雨后均应派人值班，巡检。未浇筑孔桩混凝土之前必须用盖板封住口子。

（2）枕木垛支墩设置：在既有框架桥两侧搭设枕木垛支墩，枕木垛搭设分4层，第一层及第三层为顺线路方向搭设，第二层与第四层为垂直线路方向搭设，施工便梁直接架设在枕木垛及挖孔桩桩顶上。

（3）支墩标高：挖孔桩支墩和枕木垛支墩顶面标高均以既有轨底标高减去275mm控制（即纵梁高位设置形式），以满足轨底与便梁纵梁底面的净空要求，方便移梁作业。

3.6 便梁加固线路

铁路线路加固采用D24+D16型施工便梁架空线路。在需要加固的区域纵梁上每个档位上满设钢横梁，横梁与纵梁间采用螺栓连接牢固，横梁与钢轨间扣死并做好绝缘。本桥根据加固共需便梁数量为：4组（为16米D16型2组，D24型2组）。

线路加固时利用封锁点吊装和拆除便梁，利用慢行点进行横梁的安装和道床的清理。便梁采用纵梁高位布置形式。装卸以及安装便梁采用搭设枕木垛，用链条葫芦及搭设钢轨滑道横移，千斤顶起落便梁，使便梁横移起落到位。线路加固步骤如下：

第一步：便梁的支墩开挖，支墩为Ф1.25m的挖孔桩,桩长20m，贯穿软土层，进入持力层；

第二步：先预制2#待顶框架，将既有无缝线路应力放散后改为普通线路；

第三步：在待顶的2#框架上方线路上方架设D16-D24-D16型施工便梁加固线路，小型挖机拉槽3.3m高后施工2#框架下Ф60cm高压旋喷桩地基加固，施工完成达到强度后再进行2#框架顶进作业。

第四步：在到位的 2#框架左右架设 D24-D16型施工便梁加固线路，拆除K242+124.7既有1-3.5m框架涵，施工1#、3#框架下Ф60cm高压旋喷桩地基加固区，施工完成达到强度后顶进1#、3#框架就位。

第五步：在到位的3#框架右架设D24-D16型施工便梁加固线路，施工4#框架下Ф60cm高压旋喷桩地基加固区，施工完成达到强度后顶进4#框架就位。

第六步：恢复线路，完善其他框架桥附属工程。

3.7 软基处理

框架底部软基段，轨底下3.3m采用拉槽挖土施工。线路下采用120型挖机拉槽，土方由120型挖掘机挖出线路后采用200型挖掘机装车清运。挖机作业必须一人一机监护、并配备对讲机时时沟通，确保来车时停止作业。基坑出土完毕立即进行采用高压旋喷桩进行施工，桩直径采用60cm，桩中心距为100cm，桩长17m（基坑上部区域空钻7.3m）。

3.8 框架顶进

框架按分孔预制，分孔顶进，每孔一次顶进到位。箱体顶进前，其砼强度必须达到100%的设计强度。

3.8.1 顶进设备布置及试顶

框架最大设计顶力为2031t，按最大孔跨15m单个框架配备顶进设备：液压油顶200t 11台,管路及相关配套辅助设备，各种长度顶铁341m，200挖掘机1台，120挖掘机1台，50Kw发电机1台。油顶对称布置，始终位于后靠背位置，油泵放置在后靠背上。顶铁配长2.0、1.0、0.5m三种，传力柱采用8m、4m长的钢筋砼管桩，2节管桩接头处，布置钢横梁。油顶、顶铁及传力柱的布置，必须位于一直线上。

待一切准备工作完成后，开始试顶，开泵后油压升至10MPa时，停泵观察，无问题后继续开泵，当千斤顶活塞伸出压紧顶柱后应停机，经检查各部位无异常后再开泵，直至箱身起动。在试顶将要起动时，应特别注意观察后背与滑道板变化。试顶前要在后靠背设置位移沉降观测点，并记录台帐。

3.8.2 顶进出土

（1）采用后背出土与前方出土相结合，框架顶进时线路下挖土采用120型挖机，挖机停置线路下将土挖出线路外，再用 200型挖掘机装车运走；挖土时做好安全预防措施。

（2）挖土以机械为主，人工为辅。挖土时掌握坡面的平整,由上而下开挖并保留箱子基底以上30～50cm厚土方，以防土体被挠动，保证地基质量。

（3）在顶进过程中，应根据土质和线路情况决定挖土进度。箱身每前进一顶程，应对箱身轴线和高程进行测量。并做好详细记录，如发现偏差应及时通知顶进指挥人员采取措施，纠正偏差。

（4）应根据顶进长度随时更换或填补不同规格的顶铁，安放顶铁必须保持与顶进轴线方向一致，与横梁垂直，每行顶铁要与千斤顶成一直线，各行长度应力求一致。

（5）顶进箱身应在列车运行间隙进行，严禁在列车通过线路时顶进。为保证安全，要在洞内和线路防护人员之间设对讲机，设立一定的联系制度，使洞内外密切配合，步调一致。

（6）顶进时要由专职线路工防护线路和便梁，经常检查线路状况，并做好观察记录，发现线路变化，应及时采取有效措施，并加强养护。

3.9 恢复线路

框架顶进到位后，根据现场实际情况可以逐步按顺序分步拆除框架上加固便梁，拆除便梁时及时回填道碴捣固，增强线路的稳定性，待线路达到无缝线路锁定要求时，立即对线路进行无缝线路锁定，恢复营业线线路的正常状态。

4 顶进纠偏措施

4.1 纠正箱身方向偏差的方法

（1）通过增设两侧千斤顶调整。可在箱身底板处的边墙外侧，各设一台250T千斤顶，借以校正空顶阶段的方向。箱身入土后，应注意挖土断面正确，使顶进所挖的土体与箱身方向一致。

（2）通过增减千斤顶顶力调整。即开或关一侧千斤顶阀门，增减千斤顶数。向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，向右偏则反之操作。

（3）通过开启高压油泵调整。向哪一侧偏就开启哪一侧的高压油泵。

（4）通过顶铁（柱）调整；在加换顶铁（柱）时，可根据偏差的大小，调整两侧顶铁（柱）楔紧程度或预留间隙。如箱身前端向右偏，则将左侧顶铁（柱）预留间隙，开泵后，则右侧先受力顶进，左侧不动，调整时注意观察，掌握规律。

（5）通过单侧超挖调整。箱身前端向哪一侧偏，就在哪一侧刃脚前超挖20～50cm。

（6）通过增加横向支撑调整。横向支一端支撑在前端箱身边墙上，另一端支在开挖面上，顶进时迫使其向被顶一侧调整。

4.2 纠正箱身“抬头”和“扎头”的方法

（1）通过刃脚的角度调整。出现“抬头”现象，可减小底刃脚向上翘起的角度和侧刃脚向里翘的角度。出现“扎头”现象，可加大底刃脚向上翘起的角度和侧刃脚向里翘的角度。

（2）通过挖土深度和宽度调整。出现“抬头”后可在两侧和底部适当多挖土。出现“扎头”现象，可在两侧和底部适当少挖土。“抬头”量不大时，可把开挖面挖到与箱底面平。“抬头”量较大，则在底刃脚前超挖 20～30cm，宽度与箱身相同，同时使上刃脚不吃土，在顶进中逐步调整，在未达到设计高程时，便应酌情停止超挖以免又造成箱身“扎头”。

（3）通过加固基底调整。基底土壤松软时，常常会出现“扎头”现象，可在土方开挖到基底后，换铺20～30cm厚的砂卵石、AB料、级配碎石等，或压入短木桩，增加地基承载力，以防止和纠正“扎头”。

5 结语

经过上述方案的实施，芳兰大道框架桥安全顶进到位。为今后类似软土地基多孔框架桥下穿铁路营业线顶进施工提供了可参考的依据。

[1]胡瑞灵，软土地区箱涵顶进施工关键技术探讨，资源与环境工程，2011，25（3）

[2]杨海鸿，框架顶进中产生误差的原因及控制措施，山西建筑，2002，28（2）