框架橋頂推法施工技術(shù)及主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制措施分析

前言

目前，在進(jìn)行下穿公路橋梁工程施工過程中，已普遍采用框架橋頂推施工技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)突出：一是需要較小時(shí)間就可頂推就位，對(duì)上行線正常運(yùn)行不構(gòu)成影響；二是在線外提前預(yù)制，占用場(chǎng)不多；三是施工工序簡(jiǎn)單、效率高、速度快，安全可靠。就位后馬上進(jìn)行后續(xù)工序施工。四是可全程監(jiān)控頂進(jìn)路線，并及時(shí)糾偏，就位精度高。

但由于在施工過程中受到多種因素影響，框架橋頂推施工容易出現(xiàn)包括高低、位置、方向等各種偏差，這些偏差如超出規(guī)范允許范圍時(shí)，容易導(dǎo)致框架橋箱體產(chǎn)生的受力情況與原來的設(shè)計(jì)受力不符，影響其使用功能。因此，必須采取有效的防控措施，控制框架橋頂進(jìn)施工過程當(dāng)中出現(xiàn)的各種問題，確保工程質(zhì)量。

一、工程概況

下穿桂海高速K1329+632頂推框架橋，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，框架橋長(zhǎng)67米，分四節(jié)分別是10m、23.5m、23.5m和10m，框架橋箱體寬14.7米，高7.9米，頂板、中墻和側(cè)壁厚0.9米，底板厚1.0米下穿桂海高速部分設(shè)框架橋，框架橋長(zhǎng)67米，分四節(jié)分別是10m、23.5m、23.5m和10m，采用預(yù)制兩邊同時(shí)頂進(jìn)的施工方案?？蚣軜蜉S線與高速公路斜交夾角90度，框架橋兩側(cè)開挖明渠與高速東、西兩渠相接。

桂海高速公路路基高約5米，框架橋頂覆土厚5.5米左右，框架橋埋入地下約8米。根據(jù)地質(zhì)資料顯示框架橋位于粘土層中，框架橋底的土層可～硬塑狀，該處的地下水穩(wěn)定水位為原地面向下6.7米。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，工程采用鉆孔灌筑樁的共4根，直徑為1.2m，樁長(zhǎng)為10m，為門框柱基礎(chǔ)。

二、框架橋頂推法主要施工工藝和技術(shù)

主要施工工藝（見圖1）。

重要準(zhǔn)備工作與安全施工措施

1、作好現(xiàn)場(chǎng)土工試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算頂推所需頂力，合理選擇千斤頂?shù)臄?shù)量、規(guī)格與布置方式。

2、本項(xiàng)目中框架橋頂?shù)母餐?.7米厚，而框架橋?qū)挾?4.7米，頂進(jìn)長(zhǎng)度47米，施工過程稍有不慎，容易引發(fā)路面因橋移動(dòng)，出現(xiàn)塌陷、斷裂等問題，對(duì)原有桂海高速公路運(yùn)行帶來影響。為避免上述問題出現(xiàn)，在對(duì)框架橋頂進(jìn)過程中，通過大管棚對(duì)橋的頂部進(jìn)行支撐防護(hù)，可有效防止上面土體出現(xiàn)坍塌問題，使土體與位于下方的橋進(jìn)行隔離，解決了因框架橋進(jìn)行頂進(jìn)施工導(dǎo)致土體移動(dòng)問題。在管棚鉆進(jìn)施工時(shí)，注意鉆孔不能出現(xiàn)坍孔。

管棚鋼管直徑為245毫米，間距不大于50厘米。鋼管和孔壁之間要用水泥漿壓滿，不能存在空隙。管棚鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)實(shí)施隔孔跳鉆的施工方法進(jìn)行，能防止因鉆孔產(chǎn)生坍孔和沉降過大問題。合理控制管棚底到框架橋頂距離，一般應(yīng)距入口處20厘米以上，出口處30厘米以上。

3、為避免頂進(jìn)時(shí)框架橋出現(xiàn)“扎頭”“抬頭”現(xiàn)象，在框架橋底預(yù)鋪滑行軌道，通過頂管工藝，在橋下頂入內(nèi)徑1500mm的混凝土管，然后在管內(nèi)鋪工字鋼滑行軌道，工字鋼下澆筑混凝土，工字鋼頂面與橋底面平，頂進(jìn)時(shí)需先行鑿除高出軌道的混凝土管。

圖1 框架橋頂進(jìn)施工工藝流程圖

4、為避免框架橋頂進(jìn)時(shí)門框梁中部下?lián)蠅旱娇蚣軜蝽斏?，在門框與框架橋頂之間設(shè)置滑輪以托住門框梁，同時(shí)可傳遞覆蓋土層土體荷載與行車動(dòng)載、減小框架橋與門框之間的摩阻力。此項(xiàng)工作不可忽略，否則門框梁存在會(huì)被壓斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

三、框架橋主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制措施分析

由于框架橋在頂進(jìn)施工期間，容易受到各種因素影響，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)做好有關(guān)質(zhì)量控制措施。

1、頂進(jìn)狀態(tài)控制

（1）啟動(dòng)

在框架橋頂進(jìn)施工過程當(dāng)中，控制啟動(dòng)是十分重要的一項(xiàng)工作。它檢查和考驗(yàn)頂進(jìn)設(shè)備性能，包括設(shè)備的頂力系數(shù)、設(shè)備配合、滑板、后背等工作情況等。如果啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)異常情況，要馬上查找原因，并采取有效的改進(jìn)措施，保證頂橋順利啟動(dòng)，有利于下道工序施工。

（2）就位

如果箱體在頂進(jìn)過程當(dāng)中出現(xiàn)偏移，無法到達(dá)預(yù)先設(shè)計(jì)好的準(zhǔn)確位置，箱體的受力狀態(tài)就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，這時(shí)再對(duì)其進(jìn)行糾正是非常困難的，所以必須做好防控工作，確保上述施工作業(yè)完成時(shí)，箱體達(dá)到預(yù)定的準(zhǔn)確位置。

（3）方向

當(dāng)橋在滑板上頂進(jìn)時(shí)，滑板所具有的摩擦系數(shù)不大，摩擦力和頂力間容易出現(xiàn)偏心，產(chǎn)生力矩，導(dǎo)致方向出現(xiàn)偏差。

到達(dá)路基土體時(shí)，也會(huì)受到來自阻力和路基土體側(cè)壓力的變化因素影響，形成偏轉(zhuǎn)力矩，引起箱體不能按預(yù)定方向頂進(jìn)，出現(xiàn)偏差。因此必須做好挺進(jìn)方向的監(jiān)控和糾偏工作，避免出現(xiàn)偏差問題。

（4）控制高程

進(jìn)行橋體頂施工，必須做好高程控制工作，它對(duì)工程質(zhì)量有重要影響。因?yàn)樵谧鳂I(yè)過程中，容易產(chǎn)生抬頭和扎頭問題，此時(shí)再進(jìn)行糾偏，極不容易。因此，必須做好有關(guān)防控措施，避免頂進(jìn)期間出現(xiàn)扎頭或抬頭問題。

2、主體結(jié)構(gòu)控制

（1）糾正方向偏差

1）在進(jìn)行橋梁箱體澆筑前，要檢查箱體中心線，保證其和滑板中心線一致，符合設(shè)計(jì)要求。

2）啟動(dòng)箱體后，為有效控制頂進(jìn)階段箱體方向，可采取以下措施，即在滑板兩側(cè)，與箱體相距5-10cm的地方，設(shè)置導(dǎo)向墩，（導(dǎo)向墩通常采用鋼筋和混凝土構(gòu)成），對(duì)箱體進(jìn)行導(dǎo)向以及糾偏。

3) 箱體進(jìn)入土層后,要安排專人負(fù)責(zé)管理挖土工作,并保證挖土均勻，坡面平順。

4) 箱體頂進(jìn)期間,要及時(shí)監(jiān)測(cè)其頂進(jìn)方向,并采用側(cè)面超欠挖等方法,調(diào)整其方向。

5)對(duì)箱體方向進(jìn)行調(diào)整時(shí),可通過調(diào)整后背頂柱方法進(jìn)行。

頂柱加換時(shí),可依據(jù)方向偏差的不同，楔緊一側(cè)頂柱，另一側(cè)可于頂柱間安放鋼板墊片。

如當(dāng)箱體出現(xiàn)右偏問題時(shí)，可以楔緊左側(cè)頂柱，并在右側(cè)頂柱間安放鋼板墊片，當(dāng)開啟泵后，由于右側(cè)頂柱比左側(cè)頂柱先受力,導(dǎo)致頂進(jìn)時(shí)，箱體出現(xiàn)向左偏移。

6) 改變?nèi)心_旁邊的土體,也是調(diào)整箱體方向方法之一。根據(jù)箱體偏移程度，確定刃腳兩側(cè)挖土深度。如發(fā)現(xiàn)箱體前端出現(xiàn)右偏問題時(shí)，可超挖刃腳左側(cè)土體，深度約為20-30cm，刃腳右側(cè)要保證吃土20-30cm，通過這種方法，使到刃腳兩側(cè)阻力發(fā)生改變，從而達(dá)到糾偏效果。

3、糾正高程偏差

高層出現(xiàn)偏差，分析其原因，主要是由以下幾方面因素造成：

1）地質(zhì)產(chǎn)生變化

工程所處的地質(zhì)條件產(chǎn)生變化，特別是如果地基土屬于砂性土?xí)r，箱體容易受到土質(zhì)前后沉降不一致而引發(fā)抬頭與扎頭等問題。

2）線路荷載

頂進(jìn)過程中，線路和行車荷載逐步上橋，箱體會(huì)承受來自行進(jìn)車輛的額外荷載，這種額外荷載初期，會(huì)出現(xiàn)在箱體前端，后移至箱體中部，

雖然箱體在頂進(jìn)期間不會(huì)承受來自行進(jìn)車輛產(chǎn)生的荷載，但由于行進(jìn)車輛荷載較大，可能引發(fā)箱體前端出現(xiàn)沉降，從而導(dǎo)致箱體扎頭問題出現(xiàn)。

3）滑道。

一般情況下，箱體前端都安裝有船頭坡，當(dāng)箱體剛頂出滑板，容易產(chǎn)生抬頭問題，在箱體大部分如2/3離開滑板落到地基土?xí)r，其重心也相應(yīng)落在土上，箱體由于前軟后硬因素影響，產(chǎn)生扎頭問題。

4）挖土施工。

為提高施工效率，在施工條件許可時(shí)，通常都采用機(jī)械進(jìn)行挖土作業(yè)，但是如果機(jī)械挖土不當(dāng)，清底不到位的話，會(huì)容易導(dǎo)致箱體刃角吃土量出現(xiàn)過多或過小，達(dá)不到預(yù)期，容易導(dǎo)致箱體扎頭或抬頭。

因此，當(dāng)機(jī)械完成挖土作業(yè)后，要采用人工，進(jìn)行清底后續(xù)的清底以及回填工作。

5）地基土受到浸泡

在雨季進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，由于防護(hù)措施不當(dāng)及其它因素影響，導(dǎo)致雨水進(jìn)行基坑，地基土受雨水浸泡，出現(xiàn)軟化，導(dǎo)致出現(xiàn)扎頭問題。

四、質(zhì)量問題防控措施

（1）控制抬頭

1）對(duì)底板刃腳進(jìn)行檢查。檢查其是否存在以下問題：刃腳上翹和側(cè)刃腳里翹都出現(xiàn)較大問題，如遇到這種情況，要對(duì)刃腳角度進(jìn)行調(diào)整，可避免或減小箱體抬頭問題。

2）兩側(cè)挖土不足，是導(dǎo)致箱體抬頭原因之一，必須保證兩側(cè)挖土量。

3）要根據(jù)箱體抬頭量情況確定開挖面。如抬頭量較小時(shí)，開挖面與箱體底面一樣平即可，如較大時(shí)，應(yīng)對(duì)底刃腳前土進(jìn)行超挖20cm左右，土的寬度要和箱體一致。在頂進(jìn)過程中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，為避免出現(xiàn)箱體扎頭問題出現(xiàn),在未達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)停止超挖。

4)為糾正抬頭，可適度增加位于箱體前端和重量，卸載要逐步進(jìn)行，防止箱體出現(xiàn)扎頭問題。

（2）控制扎頭。

1）要適度控制抬頭力矩，根據(jù)需要確定側(cè)刃腳及底刃腳的吃土量，再根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整頂進(jìn)。

2) 基底要稍為欠挖，并采用強(qiáng)制方式頂進(jìn)。挖土?xí)r，注意挖面基底，要高于箱體底板頂面，并高出至少10cm。

3)要根據(jù)實(shí)際施工情況，適度對(duì)刃腳角度進(jìn)行調(diào)整。

4) 保證基底有足夠的承載力。如基底土質(zhì)較為松軟時(shí)，可進(jìn)行換填，把刃腳下的土，換填成30cm厚的碎石、卵石、或硬混凝土等，也可打入砂樁，通過上述方法，使地基加固，防止出現(xiàn)扎頭問題。

5)用增加箱體后端平衡重的辦法，改變箱體前端土壤受力狀態(tài)，達(dá)到糾正扎頭的目的。

四、結(jié)束語

本工程交框架橋頂進(jìn)施工期間，由于采取了有效的防控措施，對(duì)框架橋頂進(jìn)和主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，并連續(xù)跟進(jìn)箱體頂進(jìn)的監(jiān)測(cè)，確保了箱體偏差沒有超出規(guī)范允許值。工程完成后，各項(xiàng)參數(shù)均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，說明本工程所采用的頂進(jìn)施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施是可行有效的，工程施工單位實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益雙贏。本工程施工實(shí)踐，可對(duì)同類工程施工提供有益借鑒。