小間距雙孔箱形橋的間距控制

牛程巍

（中鐵二十四局集團(tuán)西南建設(shè)有限公司，四川 成都 610052）

1 工程簡介

南疆線K45+606.5 主線道路與鐵路中心線夾角為65°設(shè)計，穿越處鐵路為直線、雙線。

南疆鐵路因受接觸網(wǎng)間距的影響，只能單孔頂進(jìn)，道路穿越處鐵路為雙線，鐵路路基高度為2m 左右，左側(cè)坡腳外設(shè)有防護(hù)柵欄，右側(cè)設(shè)有高出路肩約3m 土堆式擋風(fēng)墻，路基及擋風(fēng)墻均有混凝土護(hù)坡鋪砌。底板厚1.4m，邊墻厚1.3m。覆土厚度2.88m，該南疆線K45+606.5 新建（1-18+1-18）m 鋼筋混凝土箱形橋，結(jié)構(gòu)凈高7.3m，單孔橋長23.17m，總橋長46.56m，兩箱形之間間距0.22m，正交橋?qū)?8m，邊墻厚度1.5m，底板厚度1.4m，頂板厚度1.3m，單孔頂程為46m。

圖1 單孔箱形橋正截面（單位：cm）

2 施工方案分析

本項目立交橋工點所處南疆鐵路位于大風(fēng)區(qū)段，平均＞8 級大風(fēng)天數(shù)83d 左右，平均＞10 級大風(fēng)天數(shù)14d，鐵路迎風(fēng)坡側(cè)（右側(cè)）設(shè)有高出路肩3.0m 的土堆式擋風(fēng)墻，擋風(fēng)墻和左側(cè)路基均設(shè)有混凝土護(hù)坡鋪砌，又南疆鐵路為雙線電氣化鐵路，如本立交橋工程采用鐵路便線繞行、現(xiàn)澆箱形橋（涵）施工，便線迎風(fēng)側(cè)必須設(shè)置擋風(fēng)墻及電氣化等相關(guān)鐵路設(shè)備設(shè)施的設(shè)計，且方案對既有G30 高速公路處必須設(shè)置便線立交工點，高速公路需封閉施工，對高速公路行車影響較大，工程造價勢必很高。

綜合考慮以上實際情況，本立交橋工程采用橋式盾構(gòu)法頂進(jìn)施工箱形橋（涵），對既有南疆鐵路及既有G30 高速公路影響較小。

3 “橋式盾構(gòu)法”

本項目新建雙孔箱形橋均采用橋式盾構(gòu)法頂進(jìn)施工，頂進(jìn)時既有鐵路線采用3-5-3 扣軌梁進(jìn)行加固，在鐵路左側(cè)坡腳以外開挖預(yù)制工作坑預(yù)制箱形橋主體，然后利用頂進(jìn)設(shè)備將主體頂進(jìn)就位，頂進(jìn)采用邊挖邊頂（帶土頂）的方法。

“橋式盾構(gòu)法”（以下簡稱“盾構(gòu)法”）在保留傳統(tǒng)頂涵施工，橋涵結(jié)構(gòu)路側(cè)預(yù)制工藝的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)頂進(jìn)支護(hù)方法進(jìn)行了重大改革，將明挖開槽改為地下暗挖盾構(gòu)支護(hù)。使露天預(yù)制保證了結(jié)構(gòu)質(zhì)量，暗挖推進(jìn)減低了施工對行車的影響。

盾構(gòu)母體中的子盾構(gòu)由液壓系統(tǒng)控制，單臺組錯開推進(jìn)，擔(dān)負(fù)減阻板的牽引及掘進(jìn)面的小斷面化。增強(qiáng)開挖面的穩(wěn)定性，被牽引的減阻板則將上部摩擦力分散。箱形橋推進(jìn)前順坡清除底板前方部分中心土體，盾構(gòu)母體隨箱形橋同步推進(jìn)時，子盾構(gòu)原推出部分被掘進(jìn)面土體阻擋與子構(gòu)箱體作相對運(yùn)動，套回箱內(nèi)，完成盾構(gòu)掘進(jìn)工作循環(huán)。

箱身和盾構(gòu)頂進(jìn)前，先采用3-5-3 扣軌梁加固鐵路線路，之后采用管棚及挖孔樁加固防護(hù)既有鐵路路基，待主體頂進(jìn)完畢，再現(xiàn)澆施工出入口八字翼墻，待八字翼墻施工完畢方能拆除3-5-3 扣吊軌梁、鑿除路基面下0.6m 范圍內(nèi)的挖孔樁，整修恢復(fù)線路。

由于是單孔分開頂進(jìn)，先頂進(jìn)大里程側(cè)（庫爾勒側(cè)），大里程側(cè)頂進(jìn)就位后再頂進(jìn)小里程側(cè)（吐魯番側(cè)）。在新疆境內(nèi)為兩橋之間間距最小的，同時又是斜角的，這給施工增加了難度，同時也是一次挑戰(zhàn)。

難點分析：如何控制兩箱形橋之間的間距。

4 千斤頂布置

4.1 頂進(jìn)受力狀態(tài)分析（單孔舉例）（見圖2～3）

F1、F2-框架橋側(cè)墻土壓力合力；N1、N2-刃角正面阻力；f-摩阻力合力；f1、f2-框架橋側(cè)墻摩阻力；f3-底板摩阻力；T-千斤頂頂力合力；T1、T2-千斤頂頂力；e-摩阻力（千斤頂頂力合力）合力偏心距；B1、B2-箱形橋入土寬度。

圖2 頂進(jìn)平面

圖3 千斤頂受力分析

4.2 計算假設(shè)

（1）前端刃角處挖空，N2=N1=0。

（2）邊墻入土深度一樣，B=B2=B1。

4.3 受力分析

4.3.1 箱形橋側(cè)墻，土壓合力計算（F1、F2）

計算公式：

式中：γ-土容重，20kN/m3；H-側(cè)墻土高度，取10.3m；K-土壓力系數(shù)，φ=30°，k=tan2（45°-φ/2）=0.33。

則單位長度土體側(cè)壓力E=332.6kN/m。

側(cè)墻土壓合力F1=F=F2=332.6B。

4.3.2 側(cè)墻摩阻力（f1、f2）

式中：μ-摩阻系數(shù)，取0.8。

4.3.3 箱形橋底板阻力（f3）

式中：G-底板荷載，箱形橋身自重、扣軌梁總和為：G=（7193+84.5）×10=72775kN；μ-摩阻系數(shù)，取0.8，則箱形橋底板阻力。f=0.8×72775=58220kN。

進(jìn)而算出千斤頂?shù)牟贾谩?/p>

通過計算得出，千斤頂?shù)目偱_數(shù)為44 臺（按千斤頂有效率70%考慮）。

4.4 頂進(jìn)

頂進(jìn)時是慢行，列車限速45km/h，確定兩端沒有來車時，且兩車間隔大于15min 以上時，開始頂進(jìn)，多人在一起作業(yè)時應(yīng)統(tǒng)一指揮，相互間保持一定的安全距離，防止工具碰掛傷人。頂推時應(yīng)遠(yuǎn)離液壓裝置，頂程到一定程度時，在傳力柱上方回填土方。

定期對液壓設(shè)備及后背墻，保證其保持良好狀態(tài)。偏于并掌握箱形橋體的方向、高程等。

4.5 測量監(jiān)控

箱形橋推進(jìn)施工的過程中，盾構(gòu)及箱形橋運(yùn)動中線、水平的測量非常重要，工程技術(shù)人員將每一頂進(jìn)循環(huán)的測量數(shù)據(jù)繪制成箱形橋推進(jìn)軌跡圖，用于指導(dǎo)箱形橋的掘進(jìn)與糾偏。

1#、3#、5#墩柱（共計5 個墩柱）頂進(jìn)過程監(jiān)控其變形量，做好頂進(jìn)前靜態(tài)、頂進(jìn)后動態(tài)監(jiān)控。

箱形橋軸線：通過測量確定本次是否偏移，偏移了多少，并標(biāo)示，得出累計偏移量，及時匯報施工負(fù)責(zé)人。

箱形橋高程：測點設(shè)于箱形橋底板倒角或側(cè)墻位置，前端2個點、后端2 個點。

沉降監(jiān)測點：將線路水平觀測樁埋設(shè)于固定位置（頂進(jìn)范圍之外），測出每個子盾構(gòu)頂進(jìn)位置對應(yīng)位置線路軌頂標(biāo)高，作好初始記錄，以便于后期線路整修恢復(fù)線路。

4.6 頂進(jìn)方向及高程的控制措施

在松散或軟塑性的土層中頂進(jìn)研究“超挖”，必須保證刃角切入土層不少于10cm，按照側(cè)刃角坡度及規(guī)定的進(jìn)尺由上往下開挖，側(cè)刃角進(jìn)土應(yīng)在10cm 以上，開挖面的坡度不得大于1:1.0，并嚴(yán)禁逆坡挖土，不得超前挖土，若頂進(jìn)過程中，側(cè)刃角范圍內(nèi)土層中出現(xiàn)大塊石等障礙物或超挖施工引起橋背后土體塌方時，應(yīng)采取措施及時處理后，方可繼續(xù)頂進(jìn)，可采用低標(biāo)號混凝土填補(bǔ)、噴錨支護(hù)。

4.7 橋式盾構(gòu)法施工特別強(qiáng)調(diào)事項

子盾構(gòu)掘進(jìn)面挖土應(yīng)按照設(shè)計進(jìn)行開挖，并按有經(jīng)驗的當(dāng)班施工員、技術(shù)人員要求進(jìn)行，錯誤的開挖將導(dǎo)致土體損失導(dǎo)致線路沉降。子盾構(gòu)掘進(jìn)派專人檢查確認(rèn)是否超挖，子盾構(gòu)采用邊頂邊挖。每次頂進(jìn)前都派專人進(jìn)行檢查子盾構(gòu)的土體與頂進(jìn)設(shè)備的檢查，檢查沒有問題后方可頂進(jìn)。

每次頂進(jìn)時派專人進(jìn)行關(guān)鍵部位的盯控，子盾構(gòu)、線路幾何尺寸等。頂進(jìn)完成后，測量人員立即測量高程與軸線偏移情況，做好記錄，并報給負(fù)責(zé)人。

4.8 頂進(jìn)成果

兩橋全部頂進(jìn)就位后，珍珠泉側(cè)箱體前端中線右偏5cm，箱體后端中線右偏4cm，托克遜側(cè)箱體前端中線右偏6cm，箱體后端中線右偏3cm，在允許偏差范圍內(nèi)，見圖4～5。

圖4 頂進(jìn)完成后的箱形橋

圖5 通車后的雙孔18m 鋼筋混凝土箱形橋

5 結(jié)語

通過本次工程施工，為以后的小間距箱形橋施工過程，總結(jié)了經(jīng)驗，怎么在頂進(jìn)時做到一頂一測量，根據(jù)測量結(jié)果及時調(diào)整高程和方向，才能保證頂進(jìn)質(zhì)量。為今后橋式盾構(gòu)應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)，為此橋式盾構(gòu)施工工藝的前景更加廣闊。