张志强
哈尔滨铁路工程建设有限公司 黑龙江 哈尔滨 150000
摘要：随着我国交通运输业的不断进步与发展，下穿铁路框架桥是城市道路与铁路交叉、铁路平交道口改造的理想形式。该类桥梁常用的施工方法是顶进法，其优点是造价低、工期短、不需要中断交通。但是，框架桥顶进施工过程中容易出现桥体变形、裂缝与偏位等问题。因此，框架桥结构的受力和变形控制是下穿铁路框架桥施工的关键。
关键词：下穿铁路；超大长宽比；框架桥；顶进技术
引言
目前，新建的市政道路与营业线铁路相互交叉的地段，多采用下穿式框架涵与铁路进行立体交叉。在营业线铁路下修建框架涵，既要保证框架涵的工程质量，又要保证营业线铁路运输安全、施工过程的安全等。所以，下穿营业线铁路的框架涵施工方案就要综合考虑施工工艺的可行性和施工过程的安全性。
1顶进力的计算与分析
框架桥顶进需要准确计算顶力，从铁路桥涵施工手册等相关资料中确定计算公式，将工程实际参数代入其中用于计算，保证所得结果的准确性，以此为依据做好顶进设备的配置、箱涵局部承压强度验算等相关工作。顶力的分配是需要重点关注的内容，并通过三维实体建模的方式直观呈现力的作用关系，明确应力场和位移的情况。顶进施工涉及到的工艺较多，应合理简化工艺。对此，采用有限元计算软件，通过此平台展开二维剖面分析工作，考虑最不利工况，即土体开挖期间伴有周边土体和轨道受扰的情况，在此条件下展开顶进过程的模拟分析工作。
2工作坑开挖
由于本工程采用双侧顶进的施工方法，所以需要在两侧设置工作坑。工作坑是预制和顶进超大长宽比框架桥的场地。其大小要根据框架桥尺寸、场地周围环境以及顶背大小等条件综合考虑，并留出足够的预制与顶进施工操作空间。由于工程条件特殊，工作坑周围设置钻孔灌注桩作为支护结构，后背采用双排φ1250mm钻孔灌注桩，桩长20.8m，桩距1.4m；基坑两侧采用单排φ1250mm，桩长19.8m，桩距1.5m。在保证排水和地下管线安全的前提下开挖工作坑。人工配合挖掘机开挖，边坡坡度1/1.5，并设槽台，施工运土道设在工作坑的后面。开挖施工中在基坑周边布置排水沟和集水坑，利用水泵将坑内的积水排除，便于顶进施工。基坑开挖到位后，应保持底部平整和密实，为保证地基具有足够的承载力，利用冲击夯对地基进行处理，并铺设碎石垫层。
3滑板制作和框架预制
首先需要在工作坑的底板做好定位测量工作，其次要在滑板和刃角处做好防滑处理。框构钢筋采用钢筋加工场加工运往现场安装，混凝土采用模筑混凝土施工，底板、边墙模板采用对拉螺杆和支架定位，顶板模板采用满堂支架定位，混凝土采用天泵输送到位，混凝土机械分层捣固。预制框构时其底板前端50cm范围内作1:20的船头坡，船头坡在底板砼灌筑前用土坯制成，防止顶进时出现“扎头”现象。框架桥预制的施工程序：邻近营业线施工许可手续办理→安装底板模板→绑扎底板钢筋→灌筑底板砼→养护→安装侧墙内模→绑扎侧墙钢筋→安装侧墙外模→灌筑侧墙砼→养护→安装顶板内模→绑扎顶板钢筋→灌筑顶板砼→养护→拆模→施作箱身防水层及润滑设施。
4顶进作业
（1）桥体内土体开挖。开挖前测量放线，使用石灰线标识，给实际开挖作业提供依据。采取机械开挖的方式，全程沿着顶进方向按1：0.6的坡率有序开挖，机械设备的工作范围有限，对于难以触及到的框构两侧区域，则安排施工人员人工开挖。单次开挖量0.8~1.0m，高于该值易导致路基失稳。（2）纠偏措施。
新建框架桥轴线与施工现场既有的铁路路基呈斜交位置关系，顶进期间的高程和方向控制至关重要，需做到及时测量、尽早纠偏。左右侧分别配置千斤顶，利用油泵控制其运行，各千斤顶分别设油压阀门，框架顶进过程中若存在偏位现象，则合理调整千斤顶的顶力，使框架两侧维持平衡状态。（3）水平控制。“抬头”时需要及时处理箱身前端的土体，允许存在5~10cm的超挖量，宽度与箱身保持一致，伴随顶进作业的持续推进，及时作出调整。“扎头”时则要将前端土方完全挖除，框架桥底板上方预留30~50cm的土方，箱身前端30cm的土体均要得到彻底的清理，塞入厚度为2cm的钢板。空顶过程中应检查姿态，若存在“扎头”的倾向则要及时将滑板延长，宽度应达到3m或更多，同时保证坡率的合理性。（4）拆除线路加固。施工作业将对既有铁路的运行造成不同程度的影响，框架桥就位后应补齐刃角，将前期设置的加固装置拆除，确保线路恢复至正常状态。按照如下顺序完成加固装置各部分的拆除作业：拆除纵向工字钢→拆除扣轨→拆除横向工字钢。通过隔六抽一的跳抽法完成横向工字钢的拆除作业，每完成一处工字钢的拆除后都必须做到道碴同填和振捣。线路恢复正常后，在使用期间依然要采取养护措施。
5顶进设备安装、调试
安装顶进设备之前，先试验液压系统的每个部件，待都达标后再做安装。并以箱体中心线为轴对顶镐做布置，确保正顶质量，同时准确计算最大扭矩，再以结果做顶镐布置，以保斜顶质量。此外应设置三角形底板来对千斤顶及不对称千斤顶布置做支撑，以防斜顶期间出现箱体转动。做完顶镐、油泵、油箱、管路和配套设备等整个液压系统安装之后，要做相应的调试，确保系统能良好运转。并检查传力装置，保障顶进作用高效优质开展。
6试顶与顶进
开顶前进行试顶，试顶顶力约为顶桥结构自重的0.4~0.8倍，使顶镐同步逐渐加压，每次升压后稳定10分钟，并对设备、滑板、后背梁及箱体进行检查。箱体起动后，控制好其顶进方向，在滑板上空顶。当框架前刃脚接触路基边坡时，开始挖土运土，当刃脚前方挖土宽度达60~70cm时即开动油泵，使顶镐推动箱体前进。待顶镐顶完一个行程回镐后，在空挡处安放一个不同规格的顶铁，等待下次开顶，如此反复直至箱体就位。
7监测布置
施工作业会对既有线路造成不良影响，不利于铁路线路的正常运营，对此应通过监测的方式掌握实际施工情况，根据反馈的结果合理调整施工方法。架空段施工过程中，按照3m的间距在施工区域的既有轨道线上依次布设位移测点和内力监测点，每日检查1次；此外还需做好对既有线周边地表的监测工作，应在该处以纵向8m、横向10m的间距设点。架空施工时安排专员做好检查工作，除施工范围以外，还需要检查前后50m线路处，每2h检查一次，以便掌握轨距、轨温等指标的实际情况。下穿顶进施工期间，检测框架的形态和受力状态，如内压、变形状态等。桥身每向前推进一个顶程后，均要观测中线、高程、箱桥状态等各类对顶进作业造成影响的因素，将实际所得结果与设计值对比分析，偏差超出合理范围时需要及时采取纠偏措施。本工程中，经过一系列观测后汇总数据。
结语
框架桥施工选择的是下穿顶进的方式，综合考虑既有铁路的线型特点，施作后背墙以起到支撑的效果，利用油泵带动千斤顶运行，顶入箱型框架，使该部分能够精准进入到轨道下方路基内。具有一定的实用意义，为以后类似工程的建设提供了一定的参考经验和技术依据。
参考文献
[1]彭彤，郑明新.基于弹性薄板理论的下穿铁路框架涵顶板受力分析[J].华东交通大学学报，2019（4）.
[2]吴文华.现浇门桩结构在铁路既有线顶进涵施工中的运用[J].科技创新导报，2018（8）.
[3]彭帅.铁路桥涵顶进施工中技术要点探析[J].建材与装饰，2018（8）.
[4]余冬冬.下穿铁路顶进框架涵工作坑开挖施工技术探究[J].建材与装，2020（08）：294-295.