浅谈顶进箱型桥的施工工艺

　　摘要：既有线下顶进箱型桥是一项新的顶进施工技术，施工难度大、安全风险高，文章简要介绍了其施工工艺，并根据收集整理的施工资料进行了相应分析,以作为施工工艺编制的参考。
　　关键词：顶进箱型桥；施工工艺
　　既有线下顶进箱型桥是一项新的顶进施工技术，施工难度大、安全风险高.在西安到宝鸡铁路客运专线咸平路立交改造施工中，采用拆除既有陇海线上跨公路桥，铁路下面采用一次性整体顶进大孔径箱型桥，下面对其施工工艺进行分析和论述。
　　1工程概述
　　西安到宝鸡铁路客运专线咸平路立交改造施工中，需要从陇海铁路线北端预制好箱型桥，然后由北侧向南顶入铁路下端，该箱型桥为改造既有咸平路下穿陇海铁路而设，其结构形式钢筋砼框架，孔径为（8+12.4+12.4+8）m，箱型桥与陇海铁路方向交角为11.38°，顺铁路线方向总长为46.31米，垂直于铁路全长20.82米，净高7米。其中顶进段沿箱型桥纵向方向长度为15.82m，现浇段为5m，顶进从北侧咸阳西上行联络线开始顶进，顶进后位置位于陇海线上、下行及咸阳西下行联络线，现浇段位于咸阳西上行联络线。箱型桥顶板厚0.95米，底板厚1.0米，主体采用C45钢筋砼。框架顶部采用C40纤维砼垫层，在箱型桥两端分别设30厘米高的C20砼挡水坎一道，使框架顶面形成有组织的排水。
　　2施工工艺及施工注意事项
　　2.1主要施工工序
　　开挖工作坑→制作工作坑底板→铺设隔离层→绑扎箱型桥钢筋→立模板→浇筑箱型桥混凝土→浇筑后背墙、制作防水层、开挖浇注防护桩→开挖浇注架空支撑桩→线路架空→顶进箱型桥就位→拆除架空、恢复线路→路基注浆、安装护轮轨及桥面栏杆→其他附属工程。
　　2.2工作坑
　　1.工作坑顶部开挖边线距离陇海上行线不小于6.5m，靠近铁路侧开挖坡度为1:1，其余的3侧开挖坡度为1:0.5。预制期间不破坏既有铁路防护网，开挖成型后对铁路路基一侧边坡采用M10砂浆抹面防护，厚度为5cm，基坑周围安装钢管围栏。
　　2.工作坑开挖采取机械开挖。挖至标高后按设计要求整平后夯填10cm碎石垫层，然后绑扎地锚梁钢筋，灌筑C15混凝土工作坑底板，并涂润滑隔离层。
　　3.工作坑底板中心线与箱型桥设计中心线必须一致。
　　2.3框架桥预制
　　(1)钢筋制作及绑扎除按设计文件和施工规范执行外，还要注意：钢筋要整齐放置在干燥防雨的地方。钢筋的保护层采用高标号的水泥砂浆垫块，垫块要在绑扎钢筋的同时设好，并满足保护层厚度要求。钢筋绑扎前要进行除锈。箱型桥主体结构钢筋接头一律采用闪光对焊焊接。
　　(2)模扳及支撑必须要有足够的强度、刚度和稳定性，模板的缝隙严密不漏浆。
　　立模允许误差不超过以下范围：中线偏差：±3mm，标高偏差：±3mm，净空宽度偏差：+3mm、-0mm，纵向长度偏差：±20mm
　　框架桥内边墙及顶板采用1000×1500mm或600×1500mm的钢模板，其余部位采用600×1500mm模板，框架堵头板采用竹胶板及50mm厚木板。边墙立柱采用100×150mm方木或50mm钢管，横带采用4米或6米长的槽钢；立柱间距以900mm为宜，横带间距以600mm为宜。支撑杆件上的帽木采用100×150mm方木，梗肋变截面处采用100×150mm帽木，纵向放置；龙骨采用50mm钢管，钢管间距45cm。钢模在使用前必须严格挑选，表面清理干净，并涂上脱模剂，尽量使用新模板。
　　(3)支架搭设
　　内模加固采用标准碗扣支架搭设。立杆置于可调底座上，可调支座置于箱型桥底板顶面。搭设杆件时先进行放线，根据方案进行搭设。拆除时在混凝土强度达到设计混凝土强度100%后方可拆除。支撑卸落时开始宜小，以后逐渐增大。在纵向同时一起卸落，横向应对称均衡卸落。
　　(4)混凝土灌筑
　　框架结构采用C45混凝土，分两次浇筑。第一次浇筑底板，第二次浇筑边墙、顶板。混凝土采用拌和站集中拌合。应注意：
　　灌注混凝土前要认真检查钢筋与模板尺寸是否准确无误，模板加固是否牢固，以防止跑模，且灌筑速度不宜过快。
　　灌注底板混凝土时，施工缝位置要高出桥身斜梗。并要预埋一排短钢筋以加强与墙身混凝土的连接，第二次灌注边墙混凝土之前要将混凝土施工缝处浮碴凿除，再用水冲洗干净，灌注前先灌注一层同标号的水泥砂浆。
　　灌注框架桥边墙混凝土时要注意两侧同时灌注，使模板受力均匀，防止其受力不均引起跑模现象。
　　拌制、养护混凝土用的水，全部采用饮用水。
　　在预制框架桥时前端做成船头坡，以防止框架桥顶进时产生“栽头”现象，其制作方法为在结构底板前端1.5米范围内用黄土坯制成高差为12厘米的船头坡形状，再铺上油毡，浇筑后立即形成船头坡。
　　后背墙施工:按照现场土质情况进行计算的结果，采用C25混凝土后背墙施工满足设计要求。
　　2.4架空支撑桩及防护桩施工
　　为减少因施工对陇海线行车的干扰，架空顶进之前，在出入口两侧紧贴立交就位位置沿路肩方向一端分别开挖4根Φ1.25m防护桩（共16根），桩长为20m，采用C25钢筋混凝土。
　　架空支撑桩及防护桩全部为Φ1.25m的挖孔桩，最大桩长为20m，最短桩长只有6m。
　　挖孔桩在列车慢行45km/h条件下利用列车间隙施工，挖孔桩期间设好驻站防护及现场防护。
　　挖孔桩采用人工开挖。在线路封锁的条件下采用砼挡墙进行支护或在慢行条件下采用钢筋混凝土井圈进行支护。挖孔桩护壁采用砼井圈或现浇混凝土护壁。
　　钢筋全部采用人工单根下至孔内，在孔内进行绑扎及焊接。
　　混凝土采用地泵浇筑、人工捣固的施工方法。
　　支撑墩枕木垛搭设，砼桩浇注完凝固后，及时搭设枕木，最上层枕木垛必须和线路方向垂直。
　　2.5线路架空
　　线路架空期间，装、卸特殊工字钢在天窗点内进行，其他作业项目在慢行条件下利用列车间隙时间进行。高温季节进行线路架空首先对线路进行应力放散。
　　线路架空采用2孔16m特种工字钢，其中陇海线上、下行线间特种工字钢共用，每个梁设专用接头板联接，并采用51#工字钢作为横抬梁，横抬梁前端支点设在枕木垛或支撑墩上，后端支点设在箱型桥顶板上，架空纵梁支点全部采用Φ1.25m挖孔桩。
　　1.架空设备安装
　　线路架空时首先在天窗点内用轨道车将2孔16m特种工字钢卸到设计位置，并对工字钢进行调整加固。
　　特种工字钢调整就位、加固完成后，利用列车间隔时间进行钢枕安装，穿钢枕前将所用的材料道砟准备到位，枕木和道砟挖出后，及时穿入钢枕并用8个高强螺栓连接，穿钢枕时派专人在两股钢轨下分别用大绝缘胶垫进行防护，防止钢枕和钢轨直接接触造成轨道电路短路，钢枕安装就位后钢轨下的绝缘胶垫不动，并在钢轨和钢枕之间空隙打入木偰，使来自列车的荷载转移到架空设备上，钢枕安装完成后道砟开挖下一处枕木和道砟。钢枕安装期间，间隔2m~2.5m对称设置一组对口撑，保证线路方向稳定，对口撑采用圆木直径不得小于10cm。
　　2.横抬梁设置
　　钢枕安装完成后开始顶进箱型桥，根据箱型桥顶进进尺，限速45km/h利用列车间隔时间在设计51#工字梁位置进行人工开挖沟槽，由于架空结构受力，列车荷载全部作用于架空结构上，开挖沟槽和穿51#工字钢不影响设备安全。
　　安装横抬梁：
　　箱型桥前端距离上行线路中心11m时，将横抬梁前端穿至两线间，前端支点为挖孔桩及临时枕木垛，后端在箱型桥顶面设滚动支点，下行线北侧纵梁支点为挖孔桩和横抬梁共同受力。
　　第一次窜动横抬梁
　　箱型桥前端距离上行线中心6m时，将横抬梁前端穿至下行线外侧，前端支点为挖孔桩及临时枕木垛，后端在箱型桥顶面设滚动支点，上行线北侧纵梁支点为挖孔桩和横抬梁共同受力。
　　箱型桥前端距离上行线中心3.7m时，凿除上行线外侧挖孔桩(17#、18#、19#)，凿除时使用破碎锤在箱型桥内进行，凿除深度深于涵底以下不小于0.5m，将混凝土挖孔桩凿除后用机械运出场地。
　　第二次窜动横抬梁
　　箱型桥前端越过上行线中心1.4m时，将横抬梁前端穿至下行线外侧，前端支点为挖孔桩及临时枕木垛，后端在箱型桥顶面设滚动支点，上行线外侧纵梁支点在桥面上搭设枕木垛，两线间纵梁支点转换到横抬梁上，凿除两线间混凝土挖孔桩（10#、11#、12#）。
　　第三次窜动横抬梁
　　箱型桥前端越过两线间纵梁时，将横抬梁前端穿至下行线外侧支撑桩，前端支点为挖孔桩，后端在箱型桥顶面设滚动支点，两线间及上行线外侧纵梁支点在桥面上搭设枕木垛，下行线外侧纵梁支点为挖孔桩和横抬梁共同受力。
　　箱型桥前端距离3#、4#、5#桩接近1m时，凿除3#、4#、5#桩继续顶进直至就位。
　　3.拆除架空设备
　　箱型桥顶进就位后，在桥面搭设枕木垛，将架空支点全部转移到桥面后，然后将51#横抬梁落到桥面上，采用卷扬机将51#横抬梁沿桥面抽出，51#横抬梁位置补齐钢枕。
　　道砟钢枕位置上满道砟后，人工单根抽出钢枕，及时将枕木下捣固密实，保证道砟稳定、枕木头道砟饱满时方可抽出另外一根，抽、穿钢枕及51#工字钢时，必须设专人用大胶垫进行防护。
　　4.线路架空注意事项：
　　（1）线路架空前，首先对线路进行应力放散。
　　（2）架空设备各联接件必须按要求联接紧固，拧紧每个高强螺栓。
　　（3）横抬梁下临时支点必须对称于线路中心或架空跨度中心成对架设，以保证线路平顺。
　　（4）箱型桥顶进就位后，在保证路基稳定的前提下拆除架空、恢复线路，最后进行护轮轨安装、桥面防护网安装等附属工程。
　　2.6箱型桥顶进
　　为保证箱型桥按设计位置准确就位，特制定以下措施：
　　框架桥顶程为29.4m，混凝土2033.43m³，顶进时总顶力71007.16KN,需配置280T油压千斤顶36台（备用4台）。千斤顶均放置在钢板托盘上，随桥身顶进前进而移动。
　　箱型桥顶进前根据箱型桥的宽度进行开挖土方，开挖的宽度按照桥身每侧超挖10cm进行顶进，土方开挖面在桥身两侧为垂直开挖，顶进前方土方开挖面为1:0.58的坡比。在顶进期间若发现既有路基坍塌或沉降，及时采用道砟进行回填，等箱型桥就位后在进行压浆处理。
　　技术人员随时跟踪测量掌握箱身前进方向，做到及时调整。
　　要准确掌握箱身顶进的方向、高程及既有路基的观测，在顶进的后方设置观测站，及时观测。其方法如下：
　　①观测站的设置，应离后背墙一定距离，以免后背变形而影响观测仪器的稳定，观测站设全站仪及水平仪各一台。在箱身顶板的四个角上，各设测点一处，用于顶进中的高程测量和方向偏差的观测。
　　②在顶进过程中，箱身每前进一顶程，及时对箱身的轴线和高程进行观测。并要做好详细记录，如发现偏差及时通知顶进指挥人员采取措施，纠正偏差。
　　③施测过程，对水准基点及标尺等要经常检查，核对位置如有变位或过大误差时要及时校正。使其位置能保证通视，否则调整观测站的位置。
　　挖土进尺及坡度根据土质、机具和线路加固情况确定，一般情况下每次挖掘进尺不宜超过2m。土质不好时，则按千斤顶的顶程挖掘，即挖一个顶程的土方，立即顶进箱身，使箱身紧切开挖面。开挖面与水平面的夹角不大于60°，保证开挖面不发生塌方是施工中的重要环节，故在施工中一定要放坡开挖，严禁超挖。
　　箱身左右偏差时的纠正措施：
　　①用增加一侧千斤顶的顶力来调整，即打开或增加一侧油泵的油量，增加单侧顶力，形成偏顶来纠正，如向右偏时，则增大右侧的千斤顶油量。
　　②用后背顶铁来调整，在加换顶铁时，根据偏差情况，在一侧传力柱多加设一块钢板，如向左偏，则在左侧传力柱端增加一块钢板。
　　③在导向墩与箱身之间加垫木来调整，向哪边偏，哪边就加垫木。
　　④在开挖时，可在一侧超挖，一侧少挖来调整。如向右侧偏，则右侧少挖，左侧超挖。
　　箱身“抬头”的纠正方法：
　　①两侧挖土不够宽，易造成“抬头”现象，可在箱型桥两侧适当超挖。
　　②在箱型桥底适当超挖，使其下降。
　　箱身“扎头”的纠正：
　　①吃土顶进：挖土时，开挖面基底保持箱身底面以上8—10cm，利用船头坡将高出的土壤压入箱型桥底来纠正“扎头”。
　　②如土质松软时，可换填20—30cm厚的卵石或片石等方法加固地基，增加承载力。
　　2.7路基注浆加固
　　箱型桥顶进完成，先采用道砟回填两侧塌方部分，再对两则路基进行压浆处理。
　　布孔：布孔是压浆工作的开始，严格布置孔位，注浆孔位置及间距严格按照设计进行。
　　钻孔：钻孔前与电务、通信等设备管理单位联系，以确定地下光、电缆等埋置位置、深度及走向，同时派专人加以看管和保护，防止钻孔和注浆过程中破坏电缆设备。路肩钻孔注浆时，料具和设备堆放不得侵限。
　　制浆：采用水泥浆，按照设计要求进行配比施工。
　　注浆:注浆时要保证施工质量，控制好注浆压力，防止线路路基面隆起。
　　2.8桥面人行道栏杆、防抛网的安装及其它附属工程
　　此项内容，和其他顶进小型涵洞，基本类似，在此不作赘述。
　　3结语
　　咸平路立交一次性顶进大孔径箱型桥，保证了施工质量、既有线安全，减少多次扰动铁路路基，加快了施工进度，保证铁路正常运营和下穿工程的稳定性，该工程方案合理，措施到位，安全控制严格，步步为营，经济、社会、环境效益明显,有极大的发展潜力。

《浅谈顶进箱型桥的施工工艺》

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