下穿鐵路地道橋頂進(jìn)施工技術(shù)

商海明

1 工程概況

天津市復(fù)康路下穿陳塘莊支線鐵路地道橋位于既有陳塘莊支線鐵路K12+451處，該段鐵路采用60 kg/m鋼軌，鋼筋混凝土枕，曲線區(qū)段，曲線半徑800 m，每天列車行車密度約40對(duì)。地道橋與鐵路夾角為82°57'8″，為10 m單孔框架結(jié)構(gòu)，孔徑凈高3.8 m，軸向全長19.929 m。本橋采用頂進(jìn)施工，最大頂力1600 t，設(shè)計(jì)頂程18.015 m，頂進(jìn)就位后框架頂板覆土約80 cm，采用一次頂入施工工藝。

2 頂進(jìn)前技術(shù)措施

天津地區(qū)地下水位高，橋位處路基為回填土，穩(wěn)定性差，路基易產(chǎn)生溜塌，后背、滑板易斷裂。針對(duì)該工程的具體情況，做了以下的技術(shù)措施。

2.1 加固土樁施工

工作坑前方邊坡采用直徑60 cm的水泥攪拌樁加固土體，間距1 m，防止橋體在頂進(jìn)時(shí)下沉扎頭和邊坡塌方。并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工箱體兩側(cè)防護(hù)樁、前端支撐樁、抗移樁。

2.2 路基降水

經(jīng)現(xiàn)場勘察橋址處地下水埋深4.3 m，且橋體頂進(jìn)要求地下水位低于滑板1 m以下，必須進(jìn)行降水。根據(jù)地質(zhì)資料，橋址土層為粉質(zhì)粘土，沒有明顯砂土層，透水性較差。為減小路基沉降，在頂進(jìn)前10天開始進(jìn)行路基降水，每座地道橋沿鐵路兩側(cè)各設(shè)7口降水井，間距4 m，井深13 m，共14口，對(duì)稱降水，直至地下水位已至滑板以下1.5 m。

在鐵路上布置線路位移、沉降觀測點(diǎn)，掌握因降水鐵路路基及線路的影響，并及時(shí)采取有效措施，保證鐵路運(yùn)營安全。

2.3 路基注漿加固

2.3.1 加固范圍

沿鐵路方向:框身范圍以及框構(gòu)兩外墻外緣外側(cè)各10 m?？驑?gòu)軸線方向:滑板前端放坡段、箱體就位位置。

注漿深度:自放坡段至頂進(jìn)就位處自天然地面以下1 m起至框構(gòu)底板底下4 m。箱體兩側(cè)各10 m范圍內(nèi)自天然地面起至框構(gòu)底板底下1 m。地道橋注漿固化范圍縱橋向剖面圖見圖1。

2.3.2 注漿順序

線路下注漿很容易引起線路隆起，在保證安全和施工工期的要求下，要對(duì)注漿順序進(jìn)行合理的安排。線路下面由兩側(cè)路肩距線路中心4 m處布置斜孔，斜插入線路下面進(jìn)行輻射注漿，其他地方采用垂直注漿;根據(jù)施工范圍定出孔位，孔距0.8 m，梅花形布置。

注漿順序:先內(nèi)后外，隔孔跳注，先注垂直孔，再注斜孔。

線路下面注漿孔的傾斜角度各不相同，傾斜角依次為10°，20°，30°，40°，50°。為減小路基的隆起，先注最上面的傾斜角為50°孔，然后依次注 40°，30°，20°，10°孔，注入量逐漸加大?？v向注漿順序由框構(gòu)橋中心向邊墻方向進(jìn)行。此階段由于正好在線路下面，最容易引起線路隆起，對(duì)線路加強(qiáng)觀測，采用水準(zhǔn)儀測量，并控制注漿壓力，防止隆起。

圖1 地道橋注漿固化范圍縱橋向剖面圖

2.3.3 注漿工藝

注漿材料配比為:

A液:水∶水玻璃(體積比)=1.6;C液:水∶水泥(重量比)=1。A 液∶C 液 =1∶1。

注漿壓力:

線路下方斜孔注漿區(qū)域箱體底板以下部分注漿壓力控制在2.5 MPa～3 MPa，箱體底板以上注漿壓力控制在2 MPa。線路以外垂直孔注漿區(qū)域箱體底板以下部分注漿壓力控制在3 MPa～4 MPa，箱體底板以上注漿壓力控制在3 MPa。

2.4 線路加固

線路采用吊軌縱橫梁法進(jìn)行加固。吊軌采用43 kg/m鋼軌，組合方式3—5—3，吊軌束長50 m，隔1根木枕用φ22的U形螺栓與∠63×9角鋼將軌束夾緊，并與木枕相連。

線路加固是保證頂進(jìn)施工期間既有線安全運(yùn)營的重要措施，此項(xiàng)工作由天津工務(wù)段負(fù)責(zé)。

3 框構(gòu)橋頂進(jìn)

3.1 頂進(jìn)設(shè)備及頂鎬布置

地道橋框構(gòu)橋設(shè)計(jì)最大頂力均為1600 t，布置500 t頂鎬6臺(tái)，左右各3臺(tái)。頂鐵布置與頂鎬相匹配。后背梁前安放橫梁，橫梁與后背梁間縫隙用干硬砂漿填塞密實(shí)，以分散頂鐵的頂力，禁止將頂鐵直接頂在后背梁上，以防止將后背梁頂壞、頂斷。頂鎬后安放1 cm鋼板，禁止將頂鎬直接頂在橋體上，防止頂裂橋體，見圖2。

3.2 橋體內(nèi)出土

箱橋頂進(jìn)速度取決于洞內(nèi)出土速度，挖土?xí)r，嚴(yán)格掌握挖土順序和切土量，挖土應(yīng)自上而下進(jìn)行，不得逆坡挖土，挖土坡面不得陡于刃腳坡度，先挖中間，后挖兩側(cè)，頂進(jìn)前在兩刃腳下掏底，底板根據(jù)高程變化吃土頂進(jìn)、側(cè)墻吃土頂進(jìn)，確保路基不發(fā)生塌方，保證既有線運(yùn)行安全。

圖2 框構(gòu)橋頂進(jìn)設(shè)備及頂鎬布置

3.3 破除支撐樁

因支撐樁影響地道橋就位，頂進(jìn)施工中需要破除，為防止破除兩側(cè)支撐樁時(shí)，出現(xiàn)側(cè)塌，分兩步破除支撐樁。

第一步:地道橋頂進(jìn)至前懸臂板距離支撐樁1 m處，工務(wù)段拆除支撐樁枕木垛后，破除支撐樁上部2 m，繼續(xù)頂進(jìn)箱體至底板距離支撐樁1 m處。

第二步:破除支撐樁至底板就位標(biāo)高以下0.1 m處，低洼處回填級(jí)配碎石并且夯實(shí)。先破除一側(cè)的支撐樁，回填級(jí)配碎石夯實(shí)后，用土回填刃腳下方，防止出現(xiàn)側(cè)塌，再破除中間的支撐樁，最后破除另一側(cè)的支撐樁。破除完后將刃腳下回填土挖出繼續(xù)頂進(jìn)。

3.4 方向控制及糾偏措施

橋體在滑板上空頂時(shí)，可由導(dǎo)向墩控制頂進(jìn)方向。當(dāng)箱橋脫離滑板后，通過調(diào)整兩側(cè)頂鎬頂力，結(jié)合挖土來控制頂進(jìn)方向。橋體剛吃土?xí)r，不可掉以輕心，確保橋體入土位置正確，為橋體正確就位打好基礎(chǔ)。

隨著橋體入土深度增加，特別是橋體進(jìn)入線路后，頂進(jìn)路徑已形成孔道，此時(shí)不可強(qiáng)行糾偏，以防止由于糾偏發(fā)生路基側(cè)塌和橋體損壞。

頂鎬調(diào)整應(yīng)與挖土及其他措施結(jié)合使用，才能收到更好的效果，當(dāng)橋體左偏時(shí)，減少左半邊底板吃土，減少左側(cè)阻力，使橋體左側(cè)頂進(jìn)速度快于右側(cè)，同時(shí)適當(dāng)增大左邊墻吃土量，減少右邊墻吃土量，增大左側(cè)土抗力;右偏時(shí)反之。一般情況下兩邊墻外側(cè)土體不能挖空，邊墻吃土量不少于5 cm。

3.5 水平控制及軟基處理

框架橋頂進(jìn)過程中容易出現(xiàn)“扎頭”，一旦出現(xiàn)“扎頭”，再將橋體抬起就相當(dāng)困難，所以框構(gòu)橋水平控制，重點(diǎn)防止橋體出現(xiàn)“扎頭”。

為了防止橋體出現(xiàn)“扎頭”，在滑板制作時(shí)設(shè)置了2‰上坡，用以消除橋體在脫離滑板前，橋體重心前移造成的滑板下沉。橋體預(yù)制時(shí)底板前安裝了鋼刃腳，設(shè)置了1.5 m 10%船頭坡，橋體在土體上頂進(jìn)時(shí)，鋼刃腳切割土體，船頭坡擠壓土體，使橋體獲得向上分力，并將橋下土體壓實(shí)，防止橋體下沉。

在頂進(jìn)過程中調(diào)整底板、邊墻吃土量，以控制橋體上升和下降，橋體出現(xiàn)下降趨勢時(shí)，加大底板、邊墻吃土量;橋體向上爬坡時(shí)，減少底板、邊墻吃土量;爬坡嚴(yán)重時(shí)，底板前端適當(dāng)超挖，在底板前端堆土配重，頂進(jìn)時(shí)將挖掘機(jī)停在橋體前端，將邊墻吃土量減少到最低限度，但不得挖空邊墻外土體，依靠橋體巨大重量使橋體下降。

橋址處土質(zhì)為粉質(zhì)粘土，承載力較低，在頂進(jìn)前進(jìn)行了注漿加固，橋體不易出現(xiàn)扎頭，橋體一旦出現(xiàn)“扎頭”需對(duì)軟基處理時(shí)，采用底板強(qiáng)行吃土頂進(jìn)、向底板前端回填生石灰塊、打生石灰樁等方法使橋體抬頭。

4 與鐵路部門配合

1)施工前與鐵路各有關(guān)業(yè)務(wù)部門簽訂安全監(jiān)護(hù)協(xié)議或施工配合協(xié)議，請(qǐng)求鐵路部門派駐施工現(xiàn)場監(jiān)護(hù)人員并按時(shí)上崗。嚴(yán)格制定施工計(jì)劃，提早辦理好相關(guān)審批手續(xù)。

2)線路加固之日起至線路恢復(fù)正常狀態(tài)止，作業(yè)地點(diǎn)施工限速45 km/h。根據(jù)批準(zhǔn)的施工計(jì)劃，認(rèn)真辦理車站登記、簽點(diǎn)手續(xù)，未接到施工命令及未設(shè)好防護(hù)不得施工。

3)為了及時(shí)掌握列車運(yùn)行動(dòng)態(tài)信息，慢行期間在主管車站派2名常駐聯(lián)絡(luò)員，24 h輪流值班，用專用施工電話及時(shí)將列車運(yùn)行信息傳到工地總指揮(工務(wù)段領(lǐng)導(dǎo))，工地施工聽從總指揮統(tǒng)一指揮。橋上、橋下采用信號(hào)燈、警鈴聯(lián)系，綠燈施工、紅燈停，在列車通過箱體時(shí)禁止頂進(jìn)、挖土工作。

4)頂進(jìn)施工期間，施工影響區(qū)段由天津工務(wù)段防護(hù)，在橋址上、下行800 m處設(shè)限速標(biāo)志牌并設(shè)專人看守，標(biāo)志上標(biāo)示速度要求。在施工邊緣50 m處設(shè)列車慢行地點(diǎn)標(biāo)，并派專職人員用信號(hào)旗與過往機(jī)車聯(lián)絡(luò)，通報(bào)線上運(yùn)行信息和速度要求，確保列車運(yùn)行安全。

5 結(jié)語

地道橋頂進(jìn)施工必須嚴(yán)格遵守鐵道部、鐵路局的有關(guān)規(guī)定，要緊密結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，在地下水位較高、地質(zhì)條件差的地區(qū)，對(duì)于鐵路路基范圍內(nèi)的降水、加固以及頂進(jìn)過程中的控制更是地道橋施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，必須認(rèn)真組織施工，只有這樣才能確保既有鐵路行車安全和施工質(zhì)量。

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