陳文輝 蕭甬鐵路電氣化改造工程建設(shè)指揮部

蕭甬鐵路地處寧紹濱海沖積平原，沿線經(jīng)濟發(fā)達，工廠企業(yè)密布，人口密度大,為雙線Ⅰ級鐵路。設(shè)計最高時速為120km/h,后經(jīng)提速改造后達到160km/h。2006年經(jīng)鐵道部批復(fù)對蕭甬鐵路實施電氣化改造，并同步對沿線74處道口和人行過道實施平改立工程，以實現(xiàn)全立交、全封閉的目標。為減少施工對既有線行車及運輸?shù)挠绊懀揽谄礁牧⒐こ桃话愣疾捎庙斶M法施工，即在既有鐵路線的一側(cè)開挖工作坑，現(xiàn)澆滑床扳，在滑床扳上澆注框架箱涵，修筑后背，同時進行線路加固，安裝頂進設(shè)備頂進框架橋涵（見圖 1）。

圖1 橋涵頂進施工法示意圖

但由于蕭甬鐵路地質(zhì)條件復(fù)雜，為典型的軟土地基，具有天然含水量大、壓縮性高、透水性差、抗剪強度低等特性，施工頂進時很容易產(chǎn)生高程失控現(xiàn)象，使得框架橋就位質(zhì)量難以保證。針對這一問題，結(jié)合工程實踐及有關(guān)技術(shù)理論，本文總結(jié)了部分頂進涵施工的體會，并從施工工藝方面分析了頂進過程中預(yù)防框架橋高程失控原因及預(yù)防控制措施。

1 框架橋頂進過程中發(fā)生扎頭現(xiàn)象的原因

在頂進施工中，框架橋由于下部支撐情況發(fā)生變化而導(dǎo)致框架橋體高程位置變化，并隨著施工的進行而以抬頭或扎頭現(xiàn)象表現(xiàn)出來。發(fā)生抬頭或扎頭現(xiàn)象若得不到及時處理，必然超過設(shè)計及規(guī)范要求，甚至影響正常使用。因此，在了解框架橋可能發(fā)生抬頭或扎頭現(xiàn)象的原因后，預(yù)先做了處理，這樣框架橋就位后就不至于出現(xiàn)超標的現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查分析，高程失控可能出現(xiàn)的部位及原因為：

(1)施工處地基承載力不一致是可能出現(xiàn)高程失控現(xiàn)象的原因之一。因此，施工中要注重地質(zhì)報告，并在開挖過程中隨時注意土質(zhì)變化及地基承載力的檢測。如頂進通道斷面前后地基承載力差異很大，框架橋就會在這個地方因受力不均而容易產(chǎn)生抬頭或扎頭。由于蕭甬線沿線地質(zhì)條件為典型的軟土地基，土質(zhì)多為粘土或淤泥質(zhì)粘土，故設(shè)計時，一般都在基坑底部采用水泥攪拌樁復(fù)合地基加固處理。線路下部及兩側(cè)由于施工條件的限制，采用旋噴樁地基加固處理。兩種地基加固處理方式的不同，造成兩處地基承載力的變化，致使抬頭或扎頭現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性很大。

(2)當?shù)刭|(zhì)情況明確后，框架橋在頂進過程中，需要注意每次挖土底面的坡度和吃土量。如果框架橋底板超挖，框架橋就容易發(fā)生扎頭現(xiàn)象。如忽略這些細節(jié)并在施工中未采取措施，必然會給以后頂進施工造成難度。

(3)框架橋在滑板上行進及框架橋剛下滑板時，由于船頭坡的緣故，一般會出現(xiàn)抬頭現(xiàn)象；當框架橋有1/3下滑板時，框架橋會因重心遷移，出現(xiàn)抬頭變緩的現(xiàn)象；當框架橋2/3下滑板后，框架橋重心就會落在土上，此時，被動土壓力的合力F形成的合力矩F×b一般就會小于框架橋自身的重力形成的力矩G×b,框架橋就會向前進方向傾斜而找到新的平衡點，因而出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象（見圖2）。

圖2 框架頂進過程力矩平衡示意圖

上述現(xiàn)象均屬施工中的正?，F(xiàn)象，但其扎頭應(yīng)有一個限度。超過這個限度，就表明框架橋已經(jīng)不在受控狀態(tài)，需要采取措施來調(diào)整框架橋狀態(tài)。因此在整個頂進施工過程中，需要勤測量、勤分析測量數(shù)據(jù)，準確掌握框架橋的動態(tài)數(shù)據(jù)，并準確預(yù)測框架橋以后的狀況。如發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象并有加劇趨勢，可使框架橋吃土量增加，并將挖土地面標高抬高；如趨勢比較穩(wěn)，就需繼續(xù)觀察；如趨勢變緩，說明框架橋行進正常。

(4)在采用機械出土?xí)r，箱體底板容易發(fā)生超挖而發(fā)生扎頭現(xiàn)象。因此，在利用機械出土?xí)r，底板挖土保留20cm～30cm采用人工清底。

(5)在雨季施工時，容易出現(xiàn)框架橋水倒灌而出現(xiàn)涵頭基礎(chǔ)被浸泡，造成涵頭地基承載力降低。如果對浸過的土不采取措施并繼續(xù)頂進，框架橋容易發(fā)生扎頭現(xiàn)象。因此，在雨季施工時，要采用短掘短頂方法，并注意涵內(nèi)降、排水，保證基坑內(nèi)無水干燥。

(6)刃腳邊外框尺寸出現(xiàn)誤差或刃腳安裝不當，增大了頂進阻力，也可能出現(xiàn)抬頭或扎頭現(xiàn)象。

2 施工中的預(yù)防措施

(1)設(shè)計單位應(yīng)在施工條件允許的情況之下，盡可能采取相同的地基加固處理辦法。確因條件所限必須采用不同的地基加固方法的，應(yīng)將設(shè)計地基承載力取值盡可能相同或相近，并設(shè)置相應(yīng)的過渡段，以免地基承載力的突變而造成扎頭現(xiàn)象。

(2)核對地質(zhì)情況。在施工過程中，要核對設(shè)計單位提供的頂進箱涵地點的地質(zhì)資料，并檢測框架橋滑板下地基承載力是否能滿足設(shè)計要求。若地質(zhì)條件與設(shè)計不符或地基承載力達不到設(shè)計要求，由設(shè)計單位進行設(shè)計變更。如可以采取換填等辦法，以免箱涵頂進重心在移出滑床板端部時箱體前傾、扎頭。

(3)做好施工中的防水措施。框架橋頂進時，掌子面內(nèi)必須保持干燥無水。如遇地下水位高的情況，必須采取措施把水位降至底板以下0.5m，以免帶水頂進造成基底土質(zhì)軟化，以致箱涵扎頭。

(4)合理設(shè)計滑板仰坡和框架的船頭坡。在框架橋預(yù)制時預(yù)留滑板仰坡，利用船頭坡，將高出部分土壤壓入箱底，以防框架在頂出滑床板時因支撐條件的變化造成扎頭。根據(jù)經(jīng)驗，滑板仰坡一般取5‰左右，主要視土質(zhì)情況而定。土質(zhì)密實且開挖得當，取5‰即可；土質(zhì)松軟、含水量大，坡度應(yīng)略微放大，一般以8‰為宜。船頭坡一般采用1：10的坡度。

(5)檢查刃腳外邊框尺寸及安裝的正確位置，以減少頂進中的阻力。

3 處理高程失控現(xiàn)象的措施

頂進施工中雖然采取了上述預(yù)防措施后能減少高程失控現(xiàn)象的發(fā)生，但由于實際施工情況復(fù)雜多變，高程失控現(xiàn)象也在所難免。出現(xiàn)失控現(xiàn)象后，可以采取如下措施進行糾偏。

(1)頂進施工中，框架橋如發(fā)生扎頭現(xiàn)象，一般可以采用增大吃土量、改善土質(zhì)（換填碎石）、往框架底塞廢棄混凝土枕等方法將其調(diào)整到正常狀態(tài)。相反的，出現(xiàn)抬頭現(xiàn)象，可以采用超挖的方法進行調(diào)整。具體超挖多少，要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、抬頭量大小等因素決定。

(2)扎頭現(xiàn)象還可以通過打混凝土帶來調(diào)整。如發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象時框架橋體離到位還有一段距離，施工中可以采用打混凝土薄帶來逐漸調(diào)整；如距離很短時，可采用打混凝土通帶方法來調(diào)節(jié)。

混凝土薄帶，一般為3×2(m)、厚度在50cm左右的混凝土帶。一般分別設(shè)置在框架橋頭兩邊，中間用碎石換填。在混凝土薄帶中一般設(shè)置兩根短軌（長度深入框架橋內(nèi)50cm，軌底朝上）來減小混凝土帶與涵底的摩擦，防止頂進中混凝土帶跟隨框架橋一起向前移動。根據(jù)情況，可以在混凝土帶中增加錨固墩來加強帶與土的結(jié)合。頂進過程中發(fā)現(xiàn)土質(zhì)有變化，混凝土帶的厚度和大小可以做調(diào)整。

混凝土通帶，適用于要求在較短時間內(nèi)將框架橋體姿態(tài)調(diào)整的情況?；炷镣◣б话銥殚L度與涵跨度相當、寬度在2m～3m、深度在2m以上的混凝土構(gòu)造物。為了加強其整體性，一般配設(shè)鋼筋?；炷镣◣б话阍O(shè)計成反楔型，防止在頂進中隨框架一起移動?；炷镣◣Э稍诙虝r間內(nèi)將框架橋體調(diào)整到要求，并在以后頂進中提供一個支點。

(3)當?shù)刭|(zhì)情況很差，在根據(jù)設(shè)計要求改良地質(zhì)框架橋體到位后尚不能滿足使用要求時，在最后幾頂（2m左右）可以先用千斤頂將框架橋體頂起，而后用木枕支撐框架橋，再往框架橋體與木枕架之間安置鐵板，然后繼續(xù)頂進。其具體方法如下：首先在涵尾、邊墻及中心分別挖三個基坑，澆筑鋼筋混凝土，將兩個千斤頂安置在邊墻下方，并在基坑周圍擺放支撐用的木枕和鐵板。當千斤頂向上頂時，要隨時注意框架橋的變化。注意施工中須頂高一點以預(yù)留一定的沉降值。

4 結(jié)語

隨著高速鐵路時代的到來，由于橋涵頂進施工法具有對鐵路運輸干擾少的特點，已逐漸成為鐵路既有線道口平改立、增加公路下穿式立交通道中的一種主要施工工藝。為此，我們在施工中應(yīng)注重施工方法和工序控制，加強頂進的過程監(jiān)測和控制，并及時采取措施糾正高程失控現(xiàn)象，以確保箱涵頂進就位后的高程符合設(shè)計和規(guī)范的要求。