浅谈宁西铁路框架桥架空顶进施工技术

王娜

【摘要】文章结合K380+613框架桥下穿宁西铁路工程实例，详细介绍箱形桥支撑桩开挖、线路架空及拆除、顶进施工，以及铺设护轮轨、抽换轨枕、恢复线路、路基注浆等施工项目。希望对下穿既有线施工提供一些参考。

【关键词】线路架空；顶进；应力放散；路基注浆

【中图分类号】TU74【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）24-0091-03

1.工程概况

K380+613框架桥位于曲屯-镇平区间，孔径2～16.0m，桥长30.5m，顶程33m，设计顶力3800T，与线路正交，穿越上、下行两股道。该桥为交通涵，地面以下0～2m为粗砂，承载力250KPa，2～5m为细圆砾土，承载力400KPa，5m以下为砂岩夹泥岩，承载力350KPa。

2.框架桥顶进施工

2.1既有设备防护

施工前采用插打工字钢的方式在桥涵两侧顺顶进方向布置，入土深度与外露长度按1:1设置，以保证开挖后路基土不坍塌。工字钢布置形式如图1。

图1K380+613插打工字钢防护示意图

2.2支撑桩开挖及砼浇注

顶进施工时线路采用D型便梁架空，D型梁基础设挖孔桩基础。中间共用支撑桩4根，桩径1.5m，桩长15m，其余8根支撑桩为1.25m，桩长12m。挖孔桩基础施工时应遵循以下要求：

（1）便梁支撑挖孔桩直径为1.25m，砼标号为C30，钢筋混凝土护壁厚30cm，砼标号为C20。

（2）开挖前，对场地周围进行围护，在挖孔桩线路侧设置挡碴板，防止道碴滚落，保护线路稳定及作业人员人身安全。

（3）为保证作业人员的人身安全，挖孔桩采用现浇钢筋混凝土护壁，每次开挖深度根据地质情况控制在0.3～1.0m。

（4）由于挖孔桩距离既有线接触网较近，钢筋笼采用人工在孔内绑扎的方式进行，钢筋运输过程中禁止横放在钢轨和轨道安全限界范围内，箍筋先全部下放至孔底，主筋按现场情况进行分节制作，每节长度不大于5m，边下放主筋边提升箍筋绑孔，主筋采用焊接、套筒连接或绑扎，制作主筋时接头错开布置，同一截面的接头不能超过总数量的50%。下放钢筋时，必须保证钢筋与接触网2m的安全距离。

（5）灌注C30砼孔桩。砼在拌合站集中拌制，砼运输车运至现场，砼输送泵配合串筒送至工作面。每灌注0.3～0.5米，振捣一次。

（6）挖孔桩井口围护高出地面30cm，防止土石、杂物滚入孔内伤人；挖孔桩作业暂停时，孔口必须罩盖；需挂设警示标志；雨天禁止开挖。

2.3应力放散

由于宁西铁路已换铺为无缝线路，为防止在架空顶进期间线路爬行及胀轨跑道，在线路架空之前必须对线路进行应力放散。在施工过程中不间断对架空地段的钢轨线路进行浇水降温，确保线路满足施工作业要求。应力放散后的线路锁定轨温要满足线路架空顶进施工的要求。架空顶进结束后，要对线路进行回散，恢复线路的正常状态。

应力放散施工方法如下：

（1）应力放散在封锁点内进行，提前申请封锁施工并按防护要求设置防护。

（2）松开放散区段钢轨扣配件，扒开压机窝，散放滚筒。

（3）根据施工期间气温和放散长度计算好锯轨长度，然后锯轨，安设拉伸器、撞轨车、滚筒，捅下与钢轨粘在一起的胶垫，然后进行另一股。轨端要锯齐，拉伸器正确安设、撞轨车、撞轨包方向正确，滚杠放平、方向正确，整正胶垫。锯轨人员要戴好劳保用品，切割钢轨时，其他人员应远离切割机的前方和左右两侧，防止锯片破损伤人。滚杠安设时作业人员手不得伸入钢轨与轨枕间，防止压伤。不许用道碴支垫撬棍。

（4）拉伸器拉紧后开始撞轨，每工区均要用道钉锤敲震钢轨，各观测点拉伸到位及时通知施工负责人。拉伸到位后保压。撤除滚杠，全面锁定线路，之后松开拉伸器，钻孔、倒棱、上接头夹板，拧紧接头螺栓。要求扭矩达到1000N•M，撞轨时要听从指挥，用力一致。

（5）另一股用同样的方法进行拉伸、撞轨、观测位移。锁定线路并整改超限轨距。

（6）回检，对不合格处所提出由作业工区整改。上好轨道加强设备（防爬器、防胀插板、轨距拉杆、地锚拉杆），回填道碴。

（7）将所携带工具清点，装车返回，销点。

2.4线路架空

此涵洞先采用16+24+24+16mD型便梁架空，顶进右侧箱体，到位后，拆除右侧24+16m便梁，将左侧16+24m便梁向右移动3.7m，使D型梁纵梁一端支立于右侧箱体边墙上，另一端支立于支撑桩上，顶进左侧箱体。

（1）线路架空前，先向路局登记要点。装、卸D型便梁均在天窗点内进行，并提前申请接触网停电。

（2）按D型梁横梁尺寸及位置调整轨枕间距，在调整好的轨枕间距内扒除部分道碴并分别从两侧穿入横梁。不得在股道间穿横梁施工，避免钢轨联电。而后采用定位角钢定位横梁，同时垫好橡胶垫，上好钢轨扣件。

（3）在天窗点内用轨道车将纵梁卸到设计位置，并对纵梁进行调整和加固。

（4）将横梁两端头及以外的道碴清除，分别将纵梁就位，并安装连接板及牛腿，此时钢轨扣件可以临时松开，待纵梁与横梁连接完毕后再固定钢轨扣件。

（5）安装斜杆及联结系统、挡碴件等。

2.5顶进施工

箱身挖土→顶进→换顶铁→再挖土→再顶进→循环往复直至箱身就位。

（1）此箱形桥为2～16.0m顶进，在线路南侧每孔分两节预制，先顶进右侧箱体，顶进时先顶进第一节，当第一节箱体后端即将顶至新建二线轨道下时，停止顶进，顶进第二节箱体至距离第一节箱体2m位置，在两节箱体间安装中继间千斤顶，第一节顶进时以第二节为后背，中继间千斤顶达到顶程后，再顶进第二节箱体，两节箱体交替顶进至全部就位。将右侧台背及台顶回填，拆除D型便梁。

（2）要点拆除顶进完成的右侧箱体位置D型便梁，将左侧箱体对应位置24mD型梁纵梁向大里程侧移动3.7m，使D型梁纵梁一端支立于右侧箱体边墙上，另一端支立于支撑桩上，与右侧箱体采用同样的方法顶至设计位置。

（3）顶进左侧箱体至中间支撑桩位置时逐步拆除中间支撑桩。

（4）顶镐必须行程一致，保持同一种顶力，顶镐及施顶方向必须与桥轴线一致布置，为使顶镐作用力均匀传至后背，在后背和顶镐、箱尾与顶铁之间各设分配梁。顶铁的安设更换用25t吊车，人工配合，为保证顶铁的稳定，顶铁纵向每4～8米设一道横顶梁，以增加顶柱的整体性能。

（5）顶进时，挖运土方与顶进作业循环交替进行。每前进一顶程，即切换油路，并将顶进千斤顶活塞拉回复原，补放小顶铁或顶柱，更换长顶铁或顶柱，安装横梁。

（6）顶进设备配置

此框架混凝土4020.0m3，顶面保护层56.7m3，总计4076.6m3。分4节预制，每节1019.2m3。

按：P=KN，式中：P—最大顶力（t）；K—系数，按1.5计算；N—箱桥自重；

N=1019.2×2.6=2649.8t（钢筋砼按2.6t/m3计算）

P=KN=2649.8×1.5=3974.7t

按：N=Pmax/（T×η），式中：N-需用千斤顶台数；Pmax-计算最大顶力；T-千斤顶额定推力；η-千斤顶的功率系数；采用一次顶进法,选用320t顶镐，顶程33m,功率系数取0.7。

代入公式：N=3974.7/（320×0.7）=17.7≈18台。

采用320吨顶镐18台，备用4台,共需22台。油泵采用柱塞式高压油泵，电控液压驱动。顶铁由旧钢轨和钢板焊接而成，其长度有50、100、200、400cm不等，根据顶程配置。

2.6台背回填

框架顶进就位后，立即进行台背回填。

台背回填主要施工项目有：两侧过渡段回填→注浆加固→道碴回填→机械振捣。

2.6.1两侧过渡段回填

（1）两侧路基过渡段采用透水性好的砂夹碎石进行回填，两侧同时分层填筑，每层0.3米厚。填筑时按照1:1坡度开挖台阶，台阶高度0.3m，每层必须保证虚土等清除干净并开挖到坚实的料层断面。

（2）填筑夯实采用小型振动夯机和人工夯实相结合的方式，填筑后每层的压实度需进行检测，特别是衔接处，确保压实度不少于96%。

（3）填料用自卸车运至现场，人工摊平夯实，当天摊铺的必须确保当天夯实完毕。

（4）为了避免填筑不实，遗留后患，填筑后对回填部分路基进行注浆加固。

（5）注浆加固采用钻孔高压灌浆处理，钻孔采用ф130mm孔径，梅花型布置，间距2*2m，垂直钻孔，孔深为路基面至开挖面+2m，孔口1～1.5m采用ф127套管索孔。注浆参数：水灰比1:1.2,水泥采用P.O42.5水泥，注浆压力不超过0.5MPa，注浆开始时压力不宜太大，应循序渐进，间歇进行，注浆量根据注浆体积现场确定。

2.6.2箱顶回填

框架桥顶进就位后路肩以上部位回填道碴，路肩以下部位回填砂夹碎石。回填采用土筐装碴，人工运至路基上。

砂夹碎石按30%碎石考虑，碎石粒径不小于0.1mm，不大于45mm，采用人工夯实，表层的压实系数不小于150Mpa/m。

道碴振捣采用小型专用机械振捣。每填筑30cm时全面振捣一遍，振捣时每点插棒时间不得小于50秒，插棒点间距不得大于50cm。

2.7线路恢复

道碴填满捣实之后，要点开始逐步拆除架空设备并恢复线路。拆除顺序如下：抽换轨枕、调整间距→拆除纵梁→按隔六抽一的原则抽出横梁→补充道碴并捣实→线路沉落整修及养护→恢复常速。

（1）将既有箱型桥上的普通轨枕按照隔六抽一的原则更换为桥枕，抽出轨枕后及时对道床进行全面彻底清筛，保证枕下清洁道碴厚度符合技术要求。穿入新桥枕对位后，由换枕人员上齐配件，拧紧螺栓，扭力矩达到设计要求标准。换完一根轨枕捣固一根，并将轨枕底部进行破底清筛，保证线路弹性一致。抽换后轨枕要达到位置正确方正，胶垫无偏斜，扣件正、紧、靠。按设计标高用人工或小型机械进行全面起道捣固，保证轨枕承载力均匀，无暗坑，无吊板，同时加强对桥头、道口钢轨接头捣固。经过线路全面整修，使轨距、方向、高低、水平四大项符合验收标准。对胶垫、扣件全面整修一遍，达到正、紧、靠，扭力矩达到规定标准。线路外观整修，石碴均匀，顶面及边坡平整，散乱石碴收回，路肩平整，污土清到路基以外，线路各种标志恢复原位。

（2）在确定道床已密实可承载线路之后，在封锁点内开始拆除纵梁，并吊装下道，此时线路由横梁和既有砼枕承载。纵梁下道用轨道车要点运出，同时将护轮轨吊装到线路上，护轮轨长度按照设计要求超出箱型桥外直轨部分不小于6m，与桥枕加固牢固，并安装梭头。吊装前每片纵梁至少要留有两根横梁在两端连接，确保梁体稳定，待轨道车进入区间吊装时再全部拆除。

（3）抽横梁时要先把一端橡胶垫撤下，以免带动线路变形。每抽一根填实道碴后再抽下一根，不可以连续抽换。

（4）抽出横梁必须按隔六抽一的原则抽换，起道时不允许用齿条起道机起道，一律用液压起道机作业。中午高温期间禁止抽枕和起道作业。

（5）对线路进行沉落整修及通车后线路养护

抽出横梁、换轨枕之后，要对架空地段的道床反复振捣，补充道碴，每过一趟车要及时检查线路变化情况，并进行整治。对施工范围内的线路进行沉落整修，该补碴的补足，线路有变化的按标准调整好。确认全部线路达到可恢复常速的标准后，申请恢复常速。

3.顶进施工注意事项

（1）架空前对钢轨进行探伤，发现有伤损轨必须立即换掉。

（2）线路架空完毕，每两小时检查线路的方向、水平、轨距（轨距偏差为-2，+6，轨道三角坑、方向、高低、水平偏差均为每10m不得大于4mm）及加固螺栓扣件是否松动，其它料具严禁侵限，站内钢枕与线路钢轨接触处的绝缘是否良好等，并做到每过一次列车检查一遍。

（3）挖土与顶进紧密结合，每顶一镐，挖一次土。严禁超挖、掏洞取土。挖土采用小型挖掘机和人工挖土，并配备装载机装土，采用自卸汽车出土。

（4）顶进施工时，应先试顶。每当油压升高5～10Mpa时，应检查设备是否完好，发现异常状况及时处理。当千斤顶活塞开始伸出时，顶柱（铁）压紧后，应即停顶，经检查各部位无异常活动时，可再开泵，直至箱身启动。

（5）每次顶进作业前检查液压系统、顶柱、后背变化情况。

（6）顶进施工时，开挖坡面应平顺整齐，不得有反坡，不得一次挖通。平台上不得积存土壤。开挖底面根据地质状况高于箱身底面5～10cm。

（7）当箱身由底板进入土层，即由刚性地基进入弹性地基。可能产生低头现象，除按设计要求箱身前端做成船头坡外，在挖土时底板根据地质情况应少挖5～10cm，预留沉降量。禁止超挖，如基底为软土层，则需先进行地基换填等处理，以使承载力能满足设计要求后方能继续施工，克服低头现象。顶进时，严禁带水顶进。

（8）顶进作业开始后，应连续作业。少挖、快运、快顶。杜绝前方开挖面塌方现象。当列车将到来时，停止顶进。夜间停止顶进施工。

（9）挖土工作与观测人员配合，随时掌握箱身方向变化。顶进前于箱身顶板两端用红色油漆标注出方向控制点，在箱身顶板顶的四角用红色油漆标注高程控制点。在顶进过程中，为了防止过大的方向及高程误差，每个顶程测量一次，高程偏差控制在+150mm，-200mm范围内。箱身每前进一顶程，观测轴线和高程，发现偏差及时纠正。纠偏方法如下：

中线偏差调整主要依靠关闭部分顶镐，使箱身所受顶力左右不对称，以达到调整箱身中线偏差的目的。

若箱身中线左偏，则关闭部分右侧顶镐以减小右侧顶力；反之亦然。

为防止顶进过程中出现“扎头”现象，在框架桥前端底部设5%船头坡。

标高偏差调整主要依靠超挖土方及接长滑板，来达到调整箱桥标高偏差的目的。若箱桥标高偏高，则适当进行超挖；若出现“扎头”则对滑板进行接长。

接长滑板采用30cm厚C20快干混凝土，顶面铺设滑石粉，以免顶进时因摩阻力过大而拉断滑板。

4.结语

本文结合K380+613框架桥在宁西铁路中架空顶进的施工过程、注意事项等方面进行了介绍；施工中通过对顶力及后背墙进行了受力计算，科学组织施工，保证施工质量，制定了严密的保证措施，确保了既有线行车安全。

参考文献

[1]铁总运〔2014〕272号.普速铁路工务安全规则.2014.

[2]铁运〔2012〕280号.铁路营业线施工安全管理办法.2012.

[3]郑铁办〔2013〕50号.郑州铁路局铁路营业线施工安全管理实施细则.2013.