道路下穿铁路框架桥顶进施工关键技术

王 兴 睿

(大同市市政建设发展公司,山西 大同 037000)

1 工程概况

本工程位于大同市装备园区经二路北延道路建设工程，下穿京包铁路K361+095.780 m+8.5 m+8.5 m+8.0 m框架桥，下穿铁路采用框架桥结构形式，穿越处京包铁路里程为K361+095.7，框架桥中心线与京包上行线夹角为90.2°，与京包下行线夹角为89.7°，框架桥结构按90°设计。为保障铁路行车安全，施工前在征得铁路部门的同意后，对影响范围内的铁路设备进行改迁和防护。

2 道路下穿铁路框架桥顶进施工关键技术

2.1 工作坑开挖及框构桥预制

1)工作坑开挖。

本工程顶进工作坑位于铁路南侧，采用放坡开挖，工作坑坡顶距铁路中心29 m，距铁路路基下坡角15 m。靠近路基侧边坡坡度坡率为1∶1.5，其余坡度坡率为1∶1，工作坑边坡坡面设一层钢筋网，网上锚喷C20混凝土防护，钢筋直径为8 mm，钢筋网间距10 cm×10 cm。

2)滑板及后背梁施工。

工作坑开挖至设计标高(预留20 cm人工清底)后改用人工进行地锚梁开挖，锚梁深50 cm，基坑底铺20 cm厚的碎石垫层，再绑扎滑板钢筋，浇筑20 cm厚的C25混凝土，然后用M10水泥砂浆进行抹光处理。为避免预制框架桥与滑板发生粘连，减小顶进摩擦，应在滑板面涂3 mm的石腊滑石粉机油层，铺塑料薄膜。工作坑滑板两侧与框构桥5 cm位置设C25钢筋混凝土导向墩，滑板水平误差小于±3 mm。

工作坑开挖后，为不影响后期施工，滑板浇筑与顶进后背梁平行交叉作业，以确保顶进框架桥时后背梁混凝土强度满足要求。安装后背梁模板时应加强对顶铁接触面垂直度、平整度的控制，防止顶进时顶铁安装不稳。

3)框架桥预制。

本工程框架桥采用分体预制，分为四个独立框架桥，混凝土分底板→边墙+顶板两次浇筑。预制前进行测量放样，确保框架桥身中心线、滑板中心线、顶进桥位中心线保持同一直线。将框架底板与伸入的墙身钢筋进行绑扎，立模板、浇筑底板混凝土，当底板混凝土强度达到70%设计强度后，进行上部钢筋的绑扎及墙身、顶板的混凝土浇筑。

混凝土浇筑应连续分层作业，每层厚度不大于50 cm，间隔不超过初凝时间，否则应当作施工缝进行处理。混凝土浇筑作业时，必须安排专人看护检查，防止模板、支架、钢筋等出现变形、移位等情况，一旦出现应及时处理。完成混凝土浇筑后，应加强养护，在底板混凝土强度达到70%或养护7 d即可结束，墙身及顶板混凝土养护必须确保达到100%强度才可结束。此外，当混凝土强度大于2.5 MPa即可进行拆模作业，且需确保不会对表面及棱角产生损坏，当混凝土强度为100%设计强度时进行顶板底模的拆除。

2.2 挖孔桩施工

本工程挖孔桩包含支撑桩38根、防护桩10根。桩孔开挖时采用C25混凝土护壁，厚15 cm～20 cm，钢筋网采用φ16圆钢。每开挖1 m浇筑一节护壁，当护壁混凝土强度达到2.5 MPa后继续开挖，开挖时禁止拆模起到保护护壁混凝土的作用，防止震裂。挖孔时采用辘轳井架出土，井架不侵限，堆土不侵限，不污染道砟。

2.3 路基加固

为防止顶进时发生路基坍塌，应于顶进前进行线路路基的注浆加固作业。注浆范围：沿铁路方向框构桥西侧55 m，东侧43.3 m，注浆总长138 m；框构桥注浆高度为轨底下2.5 m至框架桥底板底；顶管注浆高度为轨底下4.5 m至顶管管底；注浆浆液为水泥～水玻璃，注浆压力宜控制在0.5 MPa～1.0 MPa，应据监理现场试验与现场实际情况综合判定。

框架桥顶进后进行边墙两侧路基的注浆加固作业，顶进时边墙外侧带导管顶进，并在顶进就位后回填C15速凝混凝土进行侧塌部分处理，加强检测确保路基密实度及稳定性符合要求；框架桥顶进就位后，边墙两侧15 m范围内的回填及夯实，应按照铁路路基标准确保与原路基实现平稳过渡。注浆加固结束后应进行承载力试验，确保框架底地基承载力不小于规定标准。

2.4 线路加固及施工便梁架设

桥位既有京包铁路为双线铁路，线路加固系统由D16型施工便梁、钢筋混凝土支点桩组成，线路加固期间列车应慢行，速度45 km/h。采用3-5-3扣轨对框构桥两侧顶管线路加固，应做好与框构桥便梁加固的衔接。另外，为确保施工期间既有线路列车的安全运行，必须要对施工段做好应力放散，应力放散完毕后再实施便梁架设。线路慢行后施作D16型施工便梁临时支墩，支墩为32C槽钢+钢板焊接成30 cm×30 cm的方形顶柱，顶柱下垫枕木垛。架设D16型施工便梁前先放好纵梁支点及位置线，将横梁两端头外的道砟清理干净，用汽车吊架设16 m D型纵梁到规定位置，两端置于支撑墩上，并将横梁与纵梁连接牢固。

2.5 框架桥顶进

当框构桥强度满足要求，完成线路加固及铁路既有设备改移等工作后，进行框构桥顶进施工。

1)顶进设备布置及试顶。

根据顶力计算结果，合理配备油压顶镐及油泵等设备。为确保顶柱受压稳定每4 m配一道横梁，横梁与顶柱垂直，顶镐与桥体轴线一致，顶进时应视情况更换适宜的顶柱。顶进设备安装前，应仔细检查液压系统各个部件，确保无异常方可安装。完成安装后应对顶镐、油泵、油箱、管路以及配套辅助设备进行调试，待所有准备工作就绪后进行试顶，以顶动桥身为止。开泵后油压每升高5 MPa～10 MPa应停泵观察，发现异常应立即停顶及时处理，无异常再开泵试顶至桥身起动。完成试顶要全面检查，在确保各部位状态良好即可进行框架桥顶进。

2)顶进前准备及出土。

顶进前细致检查线路加固情况，确保加固符合设计(行车)要求、加固构件无松动、加固部件不侵限等。安装前对各顶进设备进行调整并做压力试验，完成安装要进行试运转，确保压力、顶柱等满足规定要求，油管无漏油。

顶进过程中，采用挖掘机挖土，装载机装土，人机结合刷坡，自卸车运输，边坡坡率不陡于1∶0.5，坚持“短进尺、快开挖、勤顶进”的顶进原则，严格把控挖土量，防止发生路基坍塌。

3)顶进纠偏。

a.框架桥预制时滑板预留3‰上坡，并于底板前设置10 cm×100 cm的船头坡。

b.与框架桥顶面中心线及四个角合理设置观测点，顶进时及时测量观测点，了解框架桥走势，防止顶偏并制定完善的纠偏措施，绘制框架桥走势及水平方向的变化关系图。

c.顶进时，一旦出现顶偏应及时纠正，并在一侧增减顶力或调整挖土量进行调整。

d.若土质松软造成框构出现扎头，可于底板前端换铺片石或碎石，边换铺边顶进，必要时还可浇筑速凝混凝土或打桩提高底板前端土壤承载力，防止扎头。若扎头量较大时，可通过压桩或支顶法进行调整防止扎头；或于滑板前方适当欠挖，然后强制顶进。若扎头情况较为严重时，应立即停顶增加地梁。

e.若顶进时出现抬头，可挖土与箱底齐平，若抬头量较大，可于底面超挖。

2.6 线路恢复

框架桥顶进就位后，对两侧15 m范围内的路基注浆加固，并用M10浆砌片石混凝土护砌。线路恢复后，进行道砟回填并振捣密实，然后拆除D型便梁纵梁、钢横梁，进行线路养护开通，并按规定阶梯提速直至正常。

3 结语

框架桥顶进施工的最大优势在于其能够确保既有铁路线路列车的正常通行，施工影响小、作业周期短，因此，在下穿公路或铁路项目施工中得以广泛运用。在具体项目建设中，须严抓建设质量，强化过程管理，以先进工艺为基础，以严苛管理为保障，创优质工程，造福人民大众。