中铁上海工程局集团有限公司第一机械化施工分公司 江苏南京 210000
摘要：桥涵顶进施工是利用机械设备的顶推力，将预制好的桥涵结构主体，顶推穿越既有建筑物或既有结构设施下伏土体的一种施工方法。其适用于在不断绝交通的前提下穿公路、铁路、城市的道路。具有对既有交通影响小、减少土方开挖量、少占地、安全、快速、经济等优势，在工程实践中被大量采用。因此桥涵顶进施工技术得到了大量研究和快速发展。
为确保被顶线路的行车安全及施工安全，必须在顶进作业之前对既有线路（一般指铁路和公路）进行加固。顶进施工有一次顶入法、对顶法、对拉法、开槽顶进法、多箱分次顶进法、顶拉法等多种。
随着顶进设备及技术的不断进步，更多的施工方式出现，比如中继间式顶进的应用。
关键词：框架桥；工字钢架设；中继间顶进；顶进方案优化；
1工程实例
通新客专项目民主路框构中桥，位于通辽市科尔沁区民主路，交叉里程DK196+582.36，既有涵洞为2×6m框构，桥面宽度无法满足通辽站改造接入高铁线路要求以及地方交通通行，施工单位采用工字钢柔性架设结合中继间顶进施工，加快进度、压缩工期效果显著，对于既有线行车影响较小，本桥于2016年6月15日开工，到2017年11月5日顺利通车。
2中继间顶进总体方案
原设计下穿铁路的框架桥尺寸（8+12+12+8）m×61.3m，设计方案将框架桥分为（17.17+31.8+12.27m）三个节段，顶进施工中间节段二、现浇节段一和三，经过施工单位建议、设计单位共同确认后，优化原施工方案为工字钢架设、中继间顶进三个节段，压缩了工期60天效果显著。
图2 中继间方案
3中继间顶进原理
由现浇混凝土框构主体、中继间式剪力楔剪力销、预埋钢板、镐窝预留，铁路线路架设加固、后背设计、滑板设计、线路抗横移倒链，等关键结构施工组成。
施工流程为：施工基坑钻孔防护桩，开挖顶进工作坑，施工顶进滑板、后背桩、后背梁、框构主体分三节段预制，线路横纵抬梁加固，试顶，框构中继间式顶进，顶进完成。
4重要工序及操作要点
4.1工作坑防护桩及顶背施工
工作坑是预制和顶进框架的工作场地，工作坑的位置，应根据铁路两侧地形，场地大小及土质情况全面考虑并要有利于施工、运输及后背设置。
防护桩施工完成后才能进行工作坑开挖。开挖工作坑根据线路平面、现场地形、地物条件以及施工需要，在保证排水和安全的前提下，合理设计尽量减少挖填土数量，并缩短顶进长度。
由于框构总重量约24000t，因此顶背采用混凝土钻孔桩结构，施工完成后施做冠梁，工作坑开挖完成后，靠后背桩施工后背梁，千斤顶锚顶在后背梁中心处。
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图3 顶背设计
4.2顶进滑板制作
开挖后进行地基承载力试验，并提供参数给设计院，作为滑板及后续中继间顶进实施调整依据。同时滑板要考虑地锚梁作为抗滑移措施，滑板厚度及配筋由设计院计算。为减小顶力，在滑板表面与框构间设置滑动层，其作法为：滑板顶面干燥后，直接浇一层3mm厚的掺入15%的机油石蜡，待石蜡凝固后，撒一层厚0.2 mm~1.0 mm的滑石粉，再在其上铺两层塑料薄膜，薄膜接缝处压茬0.5 m并使接茬口朝顶进方向。
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图3 滑动层施工
4.3中继间主体结构设计
在工作坑底板润滑层上预制钢筋混凝土框构主体。第一节框构底板前端下部预留船头坡，根据当地水文地质情况，结合施工经验采用坡脚角度2‰，长度1.5m，最前端翘起。刃脚为钢筋混凝土结构，刃脚混凝土与框构主体混凝土同时浇筑。框构身及底板钢筋焊接时，在施焊地点铺设一块石棉板，以免烧坏润滑隔离层。框构顶面做防水层。
每节中继间处框构侧墙及底板处采用50kg钢轨作为剪力楔，框构前端预留剪力钢合，并在中继间外侧包2cm厚钢护套，并用间距50cm钢筋固定在前进节的箱体上，防止在吃土顶进过程中，土方坍塌进入中继间影响顶进。由于中继间空间较小，无法放置千斤顶，需在每节框构箱式内预留千斤顶顶进镐窝。
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图4 中继间及顶进设计
4.4线路架设
原设计方案需要架设咽喉区7股铁路，经过调整转线方案，为降低施工风险将所有线路转移至2条线路上，其余线路进行拆除，方案在此不在赘述。本次施工共计加固二股道，京通右线、通霍线，加固长度87m。采用工字钢抬梁方案，纵梁设置5道，横抬梁84道。主纵梁根据线间距采用I56b工字钢3片组，辅助纵梁采用2片组，纵梁支墩设10处，面尺寸为2m*2m*2m。施工步骤为：浇筑支点带-抽换枕木-安装扣轨-安装横梁、纵抬梁。
横抬梁间距90cm，将加固范围内线路全部更换为木枕，预先放置扣轨用卡扣，采用3-5-3扣轨进行加固，每股道长度87m，Ⅰ56b工字钢横梁横向贯通，轨面高差采用橡胶垫调整（防止轨道短路影响行车），先穿两条铁路线下侧横梁，并安装好固定纵梁U型螺栓，之后对横梁进行接长，线路加固范围共设置3道混凝土加固带长度76m。工字钢纵梁与横梁拼接采用栓接。施工纵梁及辅助纵梁，施工时注意扣件牢固，不能侵限。加固完成后，每天需对线路进行整修，需报建设指挥部组织各单位进行，顶进安全评估，评估完成后方可顶进。
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图5 线路架设设计
4.5中继间式顶进
采用QYS400型千斤顶，顶程100cm，根据设计框构最大顶力计算出千斤顶的总台数，得出中继间需布置60台千斤顶。千斤顶设在两节框构之间或末节涵身与后背之间，千斤顶对称布置。
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图6 顶进顶镐布设
5中继间顶进施工技术难点、关键点探讨
5.1同步液压控制技术
采用智能液压控制技术，根据位移传感器及力传感器判断每个千斤顶受力情况及时进行调整。
5.2中继间设计及施工纠偏
顶进镐窝设计要超前谋划，定好千斤顶的型号及尺寸后，根据要求在框构预制时进行镐窝的排布，既保证结构安全，又节约可后续处理框构间接缝的时间。
为了防止顶进过程中相邻各节箱体在垂直方向上产生严重错牙，增加中继间的抗剪能力，在前后节箱体间设置剪力楔，每次顶程不超过30cm。三节框架框构分别从顶进方向往后背方向。顶进施工时，依次顶进节段一、节段二，节段三。如此循环往复，直至框构就位。在顶进的过程中，框构主体每前进一个顶程，即要对框构主体的轴线和高程进行观测，并做好记录，发现偏差及时通知指挥人员采取措施，进行纠偏。对于后背变形情况的观测，可在横向位置设观测点。
（1）轴线偏差顶进过程发生左右偏差，可通过左右两侧顶程长度调节、超欠挖土或顶进时楔紧一侧顶铁而另一侧留有空隙来调整。
（2）高程偏差框构主体“扎头”调整：底刃角处挖方减少，增加刃角吃土；吃土顶进，开挖基底时欠挖8 cm~10 cm，利用预制框构时的“船头坡”将高出部分压入箱底调整；来逐步调整。框构主体“抬头”调整：调整刃脚吃土量；两侧适当范围超挖；底刃脚前超挖，逐步调整。所有纠偏措施都必须建立在及早发现的基础上，越早发现越容易调整，倘若造成过大的偏差后，再行校正则非常困难。因而为防止过大的方向和高程误差，除加强观测，认真预防外，还必须及时校正。同时要根据开挖的土质提前判断前面土质状况，并提前采取预防措施。
5.3既有线安全控制技术
要在顶进施工时进行抗线路横移倒链控制：中继间顶进，由于三节顶进时有时间差，未确保线路安全，不随顶进框构移动，利用反力点及手拉葫芦将横梁固定在不顶进的框构上，以保障线路行车施工安全。
图7 线路抗横移措施
前40m顶进方式（节段二、三在线路外）：当两端防护员确认无车通过时，使用拉锚固定线路后，迅速将枕木垛换成Φ35圆钢滚杠，节段一顶进30cm，松开拉锚，节段二、三同时顶进30cm，然后将滚杠换成有效的枕木支点，重复以上工序，连续顶进7次，进行下一循环，每天顶进5m。
后28.07m顶进方式（线路在节段二上）：当两端防护员确认无车通过时，使用拉锚固定线路后，迅速将枕木垛换成Φ35圆钢滚杠，节段一顶进30cm，节段二顶进30cm，然后将滚杠换成有效的枕木支点，松开拉锚，顶进节段三，最后重复以上工序，连续顶进7次，进行下一循环。
每天派专门2人对线路进行检查及维护，每列车过后检查轨距、水平、及曲线超高，及时进行调整，拆除轨距杆避免连电。保证轨距变化率均匀。
5.4顶进监测
因为施工变化频率较快，中继间顶进的监控一切以简单、迅速、精确为原则进行。顶进时监控内容：顶力变化和顶进行程（直接读取）、顶进框构高程（水准仪）、框构顶进过程中中线变化
6总结
综上所述，民主路框构中桥顶程长，顶程68.07m；吨位大，总重24000吨；同时下穿两条运营铁路线且间距小，两线中心间距仅5m，线路加固风险大；顶进范围存在既有框构，施工困难。综合以上多种不利因素，所以优化了分三节中继间式顶进施工，并通过以上描述各项措施，降低施工风险压缩工期。
优化了中继间方案顶进后，虽然增加了基坑及防护桩工作量，但解决了地下空间不足、原位现浇周期长等难题，压缩了现浇预制工期60天，避免了对下穿既有线行车运营影响60天，减少了营业线施工风险，所带来的经济和社会意义不可估量。
参考文献：
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