軟土地段框架橋頂進(jìn)扎頭控制及糾偏技術(shù)

祝凌波

摘 要：以某下穿鐵路框架橋工程為實例，因?qū)浫醯鼗念A(yù)估計不足、復(fù)合地基加固不到位等原因，造成框架橋在頂進(jìn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重扎頭問題，施工人員依據(jù)現(xiàn)場實際情況，對糾偏施工方案進(jìn)行了理論計算和比對，制定出適當(dāng)?shù)氖┕し桨?，并成功糾偏。希望本文的研究可以為我國軟土地段框架橋頂進(jìn)防扎頭控制及糾偏研究提供有效的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：軟土地段；扎頭控制；糾偏方案；頂進(jìn)方案

中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.149

文章編號：2095-6835（2016）20-0149-02

1 工程概述

1.1 工程概況

杭州市某區(qū)市政道路城市次干道設(shè)計車速為50 km/h，下穿滬昆鐵路繞行線電氣化鐵路。道路中心與其斜交叉，法線夾角為84°48′26″。立交橋采用4-（6.5+11.5+11.5+6.5）m鋼筋混凝土箱形框架，軸長為8.5 m，兩側(cè)為5 m鋼筋混凝土翼墻。

1.2 地質(zhì)情況

該地段屬于海積平原地區(qū)，地貌類型單一，地面高度為1.6 m。地質(zhì)自上而下為：亞黏土（軟塑，1.5～0.75 m）→淤泥質(zhì)亞黏土（流塑，0.75～12.76 m）→亞砂土（軟塑，-15.72～-12.76 m）→亞砂土（軟塑，24.05～-15.72 m）。其中，地基采用高壓旋噴樁加固。

1.3 框架施工情況

本項目采用D24型便梁加固線路，采用頂進(jìn)法施工，便梁支墩位于鐵路路基兩側(cè)，采用4-ψ1.0 m，l=30 m的鉆孔樁，并用鋼筋混凝土進(jìn)行蓋梁連接。

第一孔6.5 m框架完成以后，進(jìn)行地基加固并養(yǎng)護(hù)，到期后進(jìn)行頂進(jìn)，頂進(jìn)質(zhì)量要符合相關(guān)規(guī)定，前后誤差在0～30 mm之間。為了保證工程第二孔11.5 m框架在頂進(jìn)后能與上一孔保持相同高度，在頂進(jìn)前，要將鋼筋混凝土滑床板向前延伸，直到線路中線外2 m位置，再進(jìn)行后續(xù)頂進(jìn)施工。由于地基太軟，頂進(jìn)基坑進(jìn)行3次挖掘才成功，隨即進(jìn)行鋼筋混凝土滑板的接長澆筑，并進(jìn)行為期7 d的維護(hù)，使得混凝土達(dá)到C25標(biāo)準(zhǔn)。

在第二孔（11.5 m）頂進(jìn)過程中，容易出現(xiàn)滑板接長裂縫，導(dǎo)致橋頭扎頭問題。如果頂進(jìn)5 m時出現(xiàn)滑板接長斷裂，就會導(dǎo)致橋頭出現(xiàn)32 cm扎頭，影響其持續(xù)頂進(jìn)。在這樣的情況下，需要對扎頭進(jìn)行糾偏處理，在框架橋頂前端進(jìn)行混凝土澆筑，其規(guī)格為w（寬）=8 m，h（深度）=1 m，而且隨著導(dǎo)向板向前頂進(jìn)。同時，在框架橋的前口、兩翼墻，扎頭持續(xù)加快，影響了線路的安全。因此，施工人員決定在頂進(jìn)框架至線路側(cè)段進(jìn)行便梁鉆孔樁支墩承臺施工，并回填三角區(qū)，測量其最大差值1 m。相對于前孔來說，如果相差太大，就不能滿足要求。經(jīng)過實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)原為舊河道回填區(qū)域，地質(zhì)情況比較復(fù)雜。

2 糾偏方案的比選

根據(jù)施工現(xiàn)場的情況，為了提高工程的質(zhì)量，可以選擇兩種方案：①將第二孔框架橋鑿除，在原有位置進(jìn)行澆筑；②通過頂抬，讓框架橋符合預(yù)期設(shè)計高度。通過上述方案分析以及施工單位的自身經(jīng)濟成本分析，前者可行性不如后者高，而且后者社會效益比較明顯。

2.1 頂進(jìn)方案的計算

2.1.1 總體方案

在框架橋箱體的4個角安裝（深）基礎(chǔ)支墩，主梁自箱身頂板向下橫穿頂板，而且主梁與頂板之間進(jìn)行配梁安裝（“工”字型）。主梁采用鋼材原料，其支點處安裝配梁，而且在各個支點位置設(shè)置鋼管傳立柱。另外，在每個支點配備一個頂抬，其規(guī)格為500 t千斤頂。

2.1.2 支墩基礎(chǔ)的受力計算

框架橋箱身自重一般為1 000 t，所以本文以此為計算前提，并結(jié)合（南側(cè)邊墻）主動土壓力產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行朗金主動土壓力公式計算，公式為：

框架橋受力情況如圖1所示。由圖1可知，箱體4個角的max反力為420.7 t，min反力為213.75 t。

2.1.3 支墩樁基礎(chǔ)的承載力計算

框架橋的鉆孔樁長度h為26 m，樁基直徑R為150 cm，那么應(yīng)該考慮單排2根問題，其中，土層摩擦系數(shù)如表1所示。

依據(jù)上述計算公式中的支墩承載力進(jìn)行計算，其允許承載力為2×279.6=559.2 t，安全系數(shù)為559.2÷420.7=1.330.

2.1.4 主梁受力檢算

在單側(cè)主梁施工時，需要采用兩根D16鋼便梁作為支撐，而框架橋箱身內(nèi)設(shè)置鋼管樁。其中，箱身露出部分按照懸臂梁進(jìn)行計算，或按不利荷載進(jìn)行計算。D16鋼便梁的截面模量W=13 979.1 m3，慣性矩I=611 586.7 cm4，如圖2所示。

臺梁、支承布置如圖2所示。由圖2可知，要想對彎矩、彎曲強度、撓度進(jìn)行準(zhǔn)確計算，需要獲得3根主梁的相關(guān)參數(shù)。

2.2 方案分析

由上述計算可知，第二種方案具有較高的準(zhǔn)確度，可以滿足框架橋頂進(jìn)防扎頭控制的需要。然而，在實際施工過程中，第二種方案需要具備以下要求：①D16 m鋼便梁自重比較大，一般為7.412 t，所以安裝過程具有較高的風(fēng)險性性；②在鋼便梁生產(chǎn)過程中，具有一定的預(yù)拱度，所以實際安裝的緊密性不高；③框架橋箱內(nèi)主梁的剛性支承問題比較棘手，需要進(jìn)行前期的詳細(xì)設(shè)計，才能滿足框架橋的剛性支撐需要。

3 框架橋糾偏處理效果和對策分析

3.1 處理的效果

由上述方案計算可知，框架橋箱涵安裝十分準(zhǔn)確，而且安裝的頂力后背也未出現(xiàn)顯著位移和損傷，為后期的頂進(jìn)施工創(chuàng)造了良好條件。在處理框架橋箱身位置時，應(yīng)該注重地基的處理，然后再進(jìn)行頂進(jìn)施工，以此保證施工中各項指標(biāo)符合施工規(guī)范，也無結(jié)構(gòu)性損傷。

3.2 預(yù)防“扎頭”的措施

通過上述對頂進(jìn)糾偏問題的分析，可以采取以下措施進(jìn)行施工，主要包括地質(zhì)審核、施工防水、合理設(shè)計等，下面進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.2.1 詳細(xì)進(jìn)行地質(zhì)情況調(diào)查

在進(jìn)行施工組織設(shè)計時，設(shè)計單位要詳細(xì)分析相關(guān)地質(zhì)質(zhì)量，并實行地質(zhì)、地貌勘察。如果滑床板下遇到松軟土質(zhì)，設(shè)計單位就要進(jìn)行相關(guān)變更，并采取換填辦法，避免箱涵頂進(jìn)重心移出端位置出現(xiàn)（滑板）斷裂、（箱體）前傾以及扎頭等問題。

3.2.2 做好施工過程中的降水工作

在軟土地段施工過程中，遇到松軟地質(zhì)或者高地下水位時，需要進(jìn)行地下水位降低處理。另外，在軟土地段進(jìn)行施工，可以采用井點降水或者明溝排水處理，而且要始終進(jìn)行，不可麻痹大意。施工人員依據(jù)以往施工經(jīng)驗，在軟土地段采取橋涵方式進(jìn)行施工，但是該方法由于降水效果不明顯，所以容易導(dǎo)致頂進(jìn)施工失敗。如果該地段降水幅度降至（底板）0.5～1.0 m，就要帶水頂進(jìn)施工，以免造成路基塌方或者箱涵 “扎頭”。

3.2.3 合理設(shè)計滑板仰坡和箱涵“船頭坡”

在軟土地段框架橋施工過程中，要進(jìn)行預(yù)留滑板仰坡設(shè)計，其目的是應(yīng)對“扎頭”情況，防止箱涵與安裝位置出現(xiàn)錯位。目前，尚未比較合理、準(zhǔn)確的坡度計算方法，只能依據(jù)施工土質(zhì)進(jìn)行簡單的取值，一般為3‰左右。在土質(zhì)密實地段，施工人員要適當(dāng)取土，一般取3‰即可；在土質(zhì)松軟地段，由于含水量比較大，坡度相對較大，一般取5‰即可；如果施工人員遇到“船頭坡”，就要進(jìn)行1∶10比例的坡度設(shè)計，而箱涵的設(shè)計長度、頂進(jìn)大小，應(yīng)該依據(jù)實際情況而定。如果施工過程中，對箱涵前部進(jìn)行同坡度的鋼刃角設(shè)計，就可以有效避免安裝錯位問題的出現(xiàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，施工位置的不同土質(zhì)會導(dǎo)致不同的內(nèi)摩擦角，進(jìn)而產(chǎn)生不同的摩阻力。另外，由于側(cè)面摩阻力會形成箱涵夾持力，所以頂進(jìn)高程會出現(xiàn)變化。其中，由于地下水位的高低會影響基底土壤中含水量的大小，并影響地基承載力的大小，所以施工過程中如果遇到含水量大的松軟地層，就會出現(xiàn)箱涵脫離滑板，使其出現(xiàn)“扎頭”的現(xiàn)象，這時就需要進(jìn)行“扎頭”糾偏處理。本文通過相關(guān)的分析和計算，認(rèn)為“扎頭”糾偏措施主要有降水控制、預(yù)留滑板仰坡處理以及箱涵的“船頭坡”處理等。一旦出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，就要運用“支頂刃角法”“換填法”“快凝混凝土渡板法”等，對“扎頭”問題進(jìn)行處理，并獲得比較理想的方案。因此，本文研究可以為我國軟土地段框架橋頂進(jìn)防扎頭控制及糾偏研究提供幫助。

參考文獻(xiàn)

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