大孔径斜交框架桥顶进施工技术

杨凡成

中图分类号：U445.4

[提要] 结合昆明昆河铁路下穿顶进桥的工程实践，介绍大孔径斜交框架桥施工技术特点及相关技术措施。

[关键词]大孔径框架桥顶进

1 工程概况

昆明城市东三环路工程（南段）四合同段昆河铁路框架桥在K8+19.748处与昆河铁路K4+328.774处下穿相交，线路交角为103°20′29″(与切线方向)。该交叉处昆河线位于半径R=500m的圆曲线上，处于路堤填方地段，昆河铁路框架桥设计为钢筋混凝土结构，全长为20.56m，净跨2*17.5m，净高7.1m，顶进距离为40米

框架桥基底下为低液限粘土与有机质高液限粘土，属软土不良地质；地下水丰富，埋深浅，受大气及地表水补给。下穿方案采用横抬梁、吊轨梁加固昆河铁路，然后进行框架桥顶拉施工。

2 施工方案

对地形和地质的比选，以昆河铁路东侧场地开挖基坑做为预制场，桥体分为3节预制，采用顶拉法施工。

3 施工方法

3.1开挖工作坑

1基础为亚粘土，稳定性较好，并按1：1进行放坡，人工配合挖掘机开挖。根据地堪资料，工作坑涌水量为6500m3/d，在开挖的同时，要陆续挖排水沟，并在四周设置4个集水井，用水泵抽水排放，使地下水位降低至滑板底面以下50cm。

3.2制作后背

3.2.1顶力计算

框架桥顶入时所需的顶力必须克服桥身重力产生于滑板上的摩阻力、周围土的摩阻力及前刃角切土时的阻力。顶力可按下式进行计算：

P =k[N1ƒ1＋（N1＋N2）ƒ2+2E ƒ3＋RA]

采用上式计算，最大顶力26391.8(KN)，与施工现场顶力情况基本吻合。

3.2.2后背结构

根据上述计算顶力及其他顶进桥施工的成功经验，后背采用钢筋砼预制预制梁，梁的设计以确保后背的稳定，满足框架顶力的要求。

3.3滑板制作

工作坑滑板采用C20钢筋混凝土，厚20cm,设3‰仰坡，滑板表面应平顺、光滑，润滑隔离层共设三层，分别为3mm石蜡、1mm的滑石粉、塑料薄膜，为了克服顶进时发生的摩擦力带动滑床板跟着前进，滑板的下面每1.5m设置一道锚梁，锚梁的高度为0.5米，确保顶进的顺利进行。

3.4预制框架

3.4.1预制框架的施工顺序

绑扎底板钢筋→浇注底板混凝土→养护→支内模→绑扎侧墙及顶板钢筋→支外模→浇筑侧墙及顶板混凝土→养护→拆模→安装钢刃脚→制作桥身防水层。

3.4.2钢刃角制安

钢刃角采用工字钢和钢板焊接组成，钢总重100多吨，刃角的长度为5.0米，宽度为27.78米。纵向均为I45#工字钢，工字钢予埋于混凝土内，埋置长度为1.3m。钢刃角侧面形状呈倒梯形，顶长为5.0m，底长为0.4m。

3.5 顶镐的比选配备

按最大顶力要求，可选择400T或200T千斤顶，经经济比选和借鉴以往工程的施工经验，选定大桥局产400T行程500mm千斤顶，其数量计算如下:

nkPn≥Pmax/10

式中: n:顶镐台数

k:顶力利用系数,取为0.7

Pn:每台顶镐的设计顶力,为400T

Pmax:各节框架桥的设计顶力(KN)

根据框架桥顶拉法施工工艺，A节框架段需要顶镐1和顶镐3来进行顶拉，B节框架段需要顶镐2和顶镐1进行顶拉，C节框架段需要顶镐2和顶镐3进行顶拉。

A节框架16台；B节框架14台； C节框架段10台。经综合考虑，顶镐1需16台，顶镐2需14台，顶镐3需10台，备用2台，共需顶镐42台。

3.5.1 顶镐的布设与拉杆设置

3.5.1.1 顶镐的布设

为了不破坏框架桥主体结构，在与框桥底板相连磨耗层内布设顶镐点及拉杆穿线孔。镐窝螺旋筋采用Ø16钢筋，两节的接头位置设顶铁垫板。

3.5.1.2 拉杆设置

拉杆的选择考虑最大顶力的适配性和经济适用为原则。经比选，选定为15Ø15.2mm一束的低松驰钢铰线。

计算最大顶力为4244.6t，故采用15Ø15.2mm 钢绞线16束。

钢绞线锚固设计为OVM15H-15、OVM15-15锚具，其下料长度结果如下：

L=涵身最长边+两组工字钢梁厚度+顶镐长度*2+锚具长*2+预留长度，即L=20.56+（0.30+0.45）+1.24×2+0.12×2+3×2=30.03m。

拉杆布设于框架底板上部磨耗层。钢铰线分16束设置,每束15根,施工中在磨耗层砼中预埋Ø102mm钢管，并用钢筋固定，最后逐根穿设，前端钢绞线锚固后预埋于第一节框架桥内，钢绞线末端用固定锚具锚定于后端分配梁上。

3.5.2高压油泵的配备

根据以上计算结果，顶进施工时共需42台400T千斤顶。高压油泵选用吉林四平市中建建筑机械厂产品，经厂家设计，需配备15台。

3.6 线路加固

该顶进桥下穿昆河铁路，跨度为39.05m，顶进过程中确保铁路正常运行。采用吊轨梁与搭设横抬梁相结合加固线路。将框架桥两侧100m范围内的扣件拧紧，将横抬梁范围内的钢筋混凝土枕抽换为木枕。

3.6.1 吊轨梁加固

在列车行驶钢轨的内外侧设置3-3-3-3四组扣轨束作为吊轨梁，吊轨梁采用P43旧轨进行组合，吊轨梁用ø22U型螺栓与其下的枕木连成整体。为防止P43旧轨高出铁路限界，在安设吊轨梁之前，先在主轨下面增设10mm厚橡胶垫板，适当加高线路的轨面高度。

3.6.2 横抬梁加固

横抬梁采用50C工字钢，选用12m长度，并适当增加枕木垛支点。施工中，首先用人工将工字钢两根一组设置在顶进框架桥位两端的临时枕木支墩上，形成端横梁；横抬梁则自框架桥中心线向两侧每间隔1根枕木铺设一根，共计35根横抬梁。横抬梁一端置于加固好的枕木垛上，且枕木垛后侧横抬梁范围地基采用20cmC20砼硬化，另一端则利用四氟滑板，粘结于槽钢内，组成滑道。端横梁及横抬梁与吊轨用U型螺栓连接为一整体。枕木垛用扒钉联结牢靠、稳固。

3.6.3 防止铁路线路横移加固

为了防止铁路线路横移，设置工字钢横抬梁间距1m,轨道换木枕后，枕木间距0.5m，因此每隔一根枕木就有一根落在横抬梁上，用U型螺栓将吊轨梁、枕木和横抬梁固定在一起，横抬梁间的枕木亦用U型螺栓固定在吊轨梁上。在顶进过程中全程观测。

3.7 框架顶进

3.7.1 顶拉工艺

⑴顶A节时，利用B节和C节作为后背，开动顶镐1，顶镐2不动，顶镐3处于回油状态，将A节箱体顶进。C节通过钢绞线拉杆与后端分配梁紧靠。A位置偏移需退回时，顶镐1收回，顶镐3开动，A可退回。

⑵顶B时，开动顶镐2，顶镐1自然回油，顶镐3仍处于回油状态与后端分配梁紧靠，此时通过钢绞线拉杆使A与C节连为一体作为后背，将B节箱体顶进。当B节需退回时，顶镐2收回，顶镐1开动，通过C节重量和拉杆拉力，反推B节回原位。

⑶顶进C节时，顶镐1、2收回，开动顶镐3，通过钢绞线拉杆和后端分配梁使A节与B节连为一体作为后背，使C节框架前行就位。当C节需退回时，顶镐1不动，松开顶镐3，开动顶镐2，即可将C节退回。

⑷C节框架顶进就位后，松开顶镐3，此时3个顶镐处于自然状态，恢复顶进前⑴时状态，然后进行下一循环顶进。

3.7.2 顶拉作业

⑴挖运土作业：随着框架桥的顶进，框架桥内的土方，拟由人工配合小型装载机装自卸车运出。挖土每次进深控制在1.0m长度范围内，保持各部刃角不外露、不挖空。

⑵顶进：每次顶进长度20cm左右。列车通过时停止挖运土及顶进作业。

3.7.3 顶拉作业单循环时间安排

单循环作业时间为2小时40分钟，顶进1.5米需20个小时，然后移动横抬梁，计划时间为4个小时。

4施工中的技术控制

每1-2个顶程测量检查一次方向、高程是否有偏移，发现问题及时纠正。顶拉法施工的最大优点就是可进可退，当发生不能纠正的偏移时，可退回一定距离重新顶进。具体纠偏措施如下：

①框架体开始进入路基边坡时，右侧提前进入，此时路基对框架产生向左的偏压，为防止框架向左横移，将路基右侧锐角土方挖填至左方，以平衡左右两端土压；同时，对右侧路基进一步加固。

②控制挖土：当发生偏移时，将偏向一侧挖土适当加宽，另一侧适当减少挖土并缓慢放坡，通过侧壁土压可逐渐纠偏。

③当框架中间某一节偏离中线需纠正时，可开动该节框架桥前端偏离一侧的顶镐，同时开动后端对角侧顶镐，使之形成一个反方向扭距，从而达到纠偏的目的；最前端和最后一节纠偏，则开动单侧顶镐，另一侧不动，使两侧力不等。实施时逐渐纠正，不可急于求成。

④发生“扎头”现象，利用船头坡纠正。具体为：放慢顶进速度,挖除前方虚土后作上坡面，可逐步纠正过来，亦可在开挖面的框架底部局部超挖，换填碎石垫层。

⑤发生“抬头”现象，适当调整刃角的角度，或者在两侧适当多挖。若桥身“抬头”量不大，可把开挖面挖到与桥底面平，若桥身“抬头”量较大，则在底刃角前超挖20~30cm，宽度与桥身相同，同时使上刃角不吃土。

5结束语

本工程按照设计的要求比较顺利地完成了顶进施工任务, 施工中保证了昆河铁路的行车以及各种管线、管网的安全，箱身结构在顶进过程中无破损，框架就位误差满足规范要求,机场立交桥施工经验表明其工艺安全、高效、经济，适用于大孔径斜交框架桥施工。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

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