大断面矩形结构下穿铁路顶涵施工技术

□冀海河

南水北调中线总干渠与朔黄铁路交于桩号295+465处，立交角度为86°36′。顶进框架桥为单箱双室钢筋混凝土结构，中轴线与输水干渠走向重合。外形断面尺寸高×宽为12.5×29.8m,单孔净宽×高为9.9×13m。设计采用非开挖顶涵施工，要确保线路在间隔性高速动荷载的作用下的稳定和行车安全，具有一次顶进断面大、覆土埋深浅和沉降要求高的特点。

1.设备选型及顶镐布设

1.1　设备造型

顶进施工主要设备包括液压和传力系统两部分。液压系统主要有千斤顶、高压油泵、阀门及其它液压组件，传力系统主要有顶铁、顶柱及活动及固定横梁等。按照顶进框架桥工程设计，本工程最大顶力为8380KN，根据公式：N=Pmax/NT

式中：Pmax—最大顶力（KN）

N—千斤顶效率系数

T—千斤顶顶力（KN）

经计算，N=37.4，根据现有设备情况选用40台QY320t-500型双作用千斤顶镐，极限顶力 8960t，设置 1台BZ32-25C大型油泵。顶铁、顶柱及横梁采用槽钢制成的长度分别为0.2m、0.4m、1.2m、2m、4m等不同长度的截面40*40cm柱体备用。

1.2　顶镐布置

框架桥与铁路路基水平有3。24，的斜交角度，框架桥在顶进初期底板受到的正面土体阻力合力不通过桥体中心，产生顺时针方向力矩，使箱体有向右侧偏移的趋势，由于斜交角度小故对顶镐布置影响不大。顶镐布置在框架桥底板尾部20mm厚承压钢板托盘上，分两个顶进三角块，每个顶进区块最多布设21台。见图1。

图1　顶镐布置示意图

随着箱体吃土深度的增加，其侧墙产生的摩擦力左转力矩逐渐增大，当框架桥进入土体到一定位置时，左转力矩与右转力矩会暂时平衡。随着顶进箱体所受的左转力矩将会逐渐大于右偏力矩。箱体全部进入土体后其顶力和左偏力矩均达到最大。根据顶进过程偏转力矩的变化，适时调整两侧的顶镐数量，防止桥体因两侧力矩变化而偏转产生质量问题。

2.顶进及偏差控制

2.1　箱体顶进

框架桥顶进是整个施工的关键环节，作业前要对设备设施进行全面检查，确保所有设备工况正常。当混凝土达到设计强度后就可以进行试顶，试顶顶力一般取箱体自重的0.4-0.8倍，启动时两侧同步加压，每升压一次稳定几分钟，逐渐增加到要求的顶进推力。当箱体挖土完成一个进尺长度时，开动高压油泵推动箱体前进，顶镐行程到达限位时，操控顶镐活塞退回原位，在空档处增加顶铁，检查合格即可进行下一个顶进循环，直到箱体就位。

为了保证顶进精度和纠偏效果，预制框架桥时在迎土侧设置了伸出箱体外7m的导向钢刃角，底板侧还设置了3%底坡。施工过程严格控制切土量，确保持土顶进，防止路基深陷变形而导致的列车运行安全事故。

2.2　挖土作业

箱体顶进挖土采用装载机配合人工，采取先两侧再中间的作业次序，以形成向箱体内凸入的弧形工作面。装载机进行底部挖土要预留20cm厚土层，顶涵前端及边角位置土方由人工进行清挖到位。为方便运输车辆出入和保护顶镐，在箱体出土口铺设钢板形成通道。

2.3　偏差控制

偏差控制是顶进过程质量控制的重要环节，每顶进一镐(50cm)就要测量一次高程和左右偏差并做好相关记录。箱体顶进偏差严格控制在允许范围内，详见下表，以保证箱体顺利就位。

控制部位中线偏差高程偏差允许偏差（cm）20偏差不超过15偏差不超过20自控偏差（cm）±10 10 10

轴线偏差控制：箱体中轴线上设置前后方向观测点，顶板四角及内墙两侧设置高程观测点，工作基坑内设观测平台，适时对桥涵的中线和高程进行监测复核。箱体在滑板上时由方向墩控制顶进，脱离滑板后则由两侧顶镐配合挖土作业进行控制。挖土人员要根据偏差情况采取相应的挖土次序，当箱体向左偏时，调整千斤顶使其作用线向左偏，使左侧顶进速度快于右侧实现箱体右移，同样的方法可调整右偏。

水平偏差控制：箱体顶部距线路钢轨底部不足80cm，距道床不足30cm，桥涵内部为干渠输水结构。为防止顶进过程出现“抬头或扎头”而造成的较大工程安全隐患，顶进中工程技术人员根据测量记录，绘制箱体顶进长度与顶力、方向高差的关系曲线，通过适时的监测数据分析，采取严格控制侧墙和底板吃土量，箱体前端增加或减少配重等纠偏措施控制箱体水平偏差。

3.结束语

既有铁路下进行大断面顶涵施工，确保线路运行安全是施工质量安全管理的重点。施工中应根据箱涵与铁路平面位置关系、桥涵结构及线路运行实际，严格控制每道工序的施工质量，采取科学合理的施工技术措施，确保线路运行安全。