鄭 偉

(黑龍江哈鐵工程建設(shè)有限公司，哈爾濱 150001)

架空頂進框架涵較傳統(tǒng)路基涵洞工程具有結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良、工期短、安全可靠且對既有線運營影響小、恢復(fù)快等優(yōu)點。近年來，架空頂進法廣泛應(yīng)用，已成為既有線平改立工程首選工法，施工工藝日臻完善。全國鐵路六次大提速對該工法提出了更高的要求，針對安全、工期、工后線路動、靜態(tài)不平順等問題，架空頂進工法急需進一步改進完善。

筆者先后在哈爾濱鐵路的哈長線、濱洲線等多處架空頂進框架涵工程中從事施工技術(shù)工作，對架空頂進施工有了較系統(tǒng)、充分的認識。

1 框架涵架空頂進施工組織、注意事項

框架涵架空頂進施工組織如圖1所示：

1.1 準備工作

施工前應(yīng)做好充分的準備工作。

專職管理員應(yīng)做好全方位計劃、協(xié)調(diào)工作，組織好作業(yè)人員，明確相關(guān)責(zé)任制度、管理規(guī)定、應(yīng)急方案，確保工程款項就位并有效分配。

專職技術(shù)員應(yīng)收集齊全該工點水文、地質(zhì)、人文、歷史等情況，核實圖紙是否齊全，校對設(shè)計圖紙。做好相應(yīng)技術(shù)交底、儀器整備工作。鋼筋、混凝土組料、配合比均須試驗檢驗合格方可采用。

專職采購、設(shè)備管理員應(yīng)準備齊全相關(guān)機具、輸送渠道，聯(lián)絡(luò)好工程所需水、電及后續(xù)材料供應(yīng)渠道。檢查核驗機具使用狀況，并做好充分的預(yù)留備用及應(yīng)急機具渠道。

專職施工員應(yīng)做好充分預(yù)想、準備，熟悉技術(shù)交底，確認所需機具、人員就位狀況。布置作業(yè)場地，安排搭建臨時房舍。

1.2 基坑開挖

基坑開挖前，應(yīng)充分調(diào)查了解工地水文、地質(zhì)情況。邊坡坡度、基坑尺寸、支護體系、防排水措施應(yīng)符合設(shè)計要求、規(guī)范要求和工作便利的需要。預(yù)備妥當，準確測量放樣后即可開挖基坑。施工中要妥善保護好定位樁、基底及頂進后背土壤。挖至設(shè)計深度，做好排水工作。后續(xù)工作無法跟上則須預(yù)留一定深度待后續(xù)作業(yè)準備好再挖，而不要一次性直接挖至設(shè)計深度。超挖部分宜夯填石料或加厚滑板補齊設(shè)計深度。

1.3 滑板、隔離層制作

基坑開挖后應(yīng)快速制作滑板以保證坑底土壤強度?；宀捎肅20鋼筋混凝土，厚20cm,視地質(zhì)情況設(shè)仰坡?；灞砻鎽?yīng)平順、光滑，底部設(shè)防滑錨梁，防止頂進作業(yè)時滑板跟隨框架移動。

潤滑隔離層應(yīng)采用多層組合結(jié)構(gòu)，宜為3mm石蠟、1mm的滑石粉、塑料薄膜。加強保護，嚴防薄膜劃裂及雨水浸泡隔離層。

1.4 后背制作

框架橋頂入時所需的頂力必須克服橋身重力產(chǎn)生于滑板上的摩阻力、周圍土的摩阻力及前刃角切土?xí)r的阻力。頂力可按下式進行計算：

P=k[N1f1+(N1+N2)f2+2E f3+RA]

式中：

N1—橋涵頂面上的荷載(包括動載)；

f1—橋涵頂面與其上面荷載的摩擦系數(shù)，涵頂部噴灑石蠟加潤滑油，可取0.26；

N2—橋梁重力；

f2—橋涵底面與基底土的摩擦系數(shù)，一般采用0.72；

E—橋梁兩側(cè)土壓力；

f3—側(cè)面摩擦系數(shù)，橋表面涂刷石蠟和潤滑油，取0.26；

R—土壤對鋼刃角正面的單位阻力，一般取1 500KPa～1 700KPa；

A—鋼刃角正面的面積；

K—系數(shù)，一般取1.2。

根據(jù)上述方法計算頂力并借鑒其他頂進橋施工的成功經(jīng)驗，頂進后背應(yīng)力爭牢靠。

可選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后背，長寬厚視現(xiàn)場情況確定，宜按2∶1選取后背基礎(chǔ)、外露比例。頂進后背后方反壓夯填土加固，以增加后背支撐力。地質(zhì)惡劣、后背無支撐時，可采用滑板后背一體形式，即將滑板、后背澆注成一個鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)。然而，鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)耗材大，完工拆除不便，預(yù)頂時，反作用力大極易崩壞。

1.5 框架預(yù)制

(1)預(yù)制框架的施工工序。

綁扎底板、下1/2邊墻鋼筋→立?！鷿沧⒌装?、下1/2邊墻混凝土→養(yǎng)護→綁扎上1/2邊墻及頂板鋼筋→立模→澆筑剩余邊墻及頂板混凝土→養(yǎng)護→拆?！?安裝鋼刃腳)→制作涵身防水層。

鋼筋和模板的選用、鋼筋的綁扎、模板的支立均須符合設(shè)計與施工規(guī)范要求。

(2)混凝土施工。

可分兩次澆注。先澆底板、1/2邊墻，再澆剩余邊墻和頂板。嚴格依照設(shè)計混凝土配合比配合材料，攪拌、輸送、振搗混凝土均須嚴格符合規(guī)范要求。

(3)鋼刃角制安。

鋼刃角采用工字鋼和鋼板焊接組成，工字鋼預(yù)先埋于混凝土內(nèi)。

1.6 架空樁制作

多采用人工挖孔樁結(jié)合軍用便梁(工字鋼)架空軌排的方式施工。

架空材料應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)工字鋼，并根據(jù)規(guī)范驗算構(gòu)件強度、撓度、梁端剪力，全部合格才能使用。

架空樁為人工挖孔灌注樁，宜使用方樁或條樁，主副樁間距盡量減小，則可作為后續(xù)八字墻施工擋土抗滑樁，穩(wěn)定路基邊坡。

1.7 框架頂進

框架橋架空頂進施工工序：

架空→挖土→清底→測量→開機→頂進→換頂鐵→頂進、測量校正→重復(fù)頂進施工。

利用公式nkPi≥P計算出千斤頂?shù)目偱_數(shù)(k為頂力利用系數(shù)，一般取0.7，Pi為單個千斤頂?shù)脑O(shè)計頂力)，另考慮備用千斤頂。依前進或扭動方向均勻布置千斤頂，頂鐵、框架間加插木板等柔性板保護框架。挖土必須符合規(guī)范，階梯掘進，視現(xiàn)場土質(zhì)按經(jīng)驗確定前方掘進尺度。

注意事項：

(1)規(guī)范架空過程，指派有豐富經(jīng)驗的專業(yè)施工員組織架空。工字鋼布置均勻，支墊緊密化一，避免受力不均。架空期間線路防護員定期檢查木墊膠墊是否松動，及時更換。

(2)每次開頂前及交接班時都應(yīng)檢查油泵等液壓系統(tǒng)有無故障、挖土是否符合要求、頂鐵安裝是否合格、后背有無變形等情況。

(3)頂進過程中，箱體前進一定的頂程后，應(yīng)經(jīng)常檢查箱體的中線和高程情況，如發(fā)現(xiàn)偏差及時采取措施糾正。

(4)頂進過程要密切觀察傳力柱和壓力表讀數(shù)的變化情況，如發(fā)現(xiàn)傳力柱有彎曲、拱起等變形或壓力表的讀數(shù)突然增大的情況，要立即停止頂進，回油松頂查明原因。

1.8 后續(xù)施工

框架就位后，后續(xù)施工應(yīng)緊跟步伐。

其工序為：填料、搗固→拆架空、養(yǎng)護線路→八字墻基礎(chǔ)施工→八字墻翼墻施工→涵洞路面、擋墻→整理。

此時路基受到較嚴重的擾動，拆架空后填料沉降厲害，須派專人看護，組織人員輪班起道、補碴、搗固。既有線行車應(yīng)限速慢行通過，待路基穩(wěn)定后逐步提速。

八字墻基礎(chǔ)開挖時易發(fā)生塌方險情，須采取一些加固措施。

2 施工過程中常見問題及處理方法

2.1 預(yù)頂不動

頂進施工前，需對框架松動預(yù)頂，可能出現(xiàn)預(yù)頂不動問題。強行增加頂力易造成機具設(shè)備損壞、后背崩跨等連鎖反應(yīng)，不利后續(xù)頂進施工。

滑板不平、隔離層損壞、框架與滑板黏結(jié)等易引發(fā)預(yù)頂不動問題。

預(yù)頂不動應(yīng)采用防治結(jié)合方法處置?；鍧仓r力爭平整，縱向水平或達到防“扎頭”預(yù)設(shè)好的仰坡坡度。施工中應(yīng)妥善保護好隔離層，不得長期泥水浸泡。預(yù)頂不動時應(yīng)注意方式方法，不可強行加大頂力，保護好后背。

宜選取框架扭矩大的位置置千斤頂(一般為框架尾部側(cè)向置千斤頂)，扭動框架。則無需過大頂力即可達到松動目的，同時又保護了頂進后背。該法應(yīng)用于海南西環(huán)線K143+370工地(成因：后背土為人工填土，支撐力不足)，成效顯著。

2.2 后背崩跨

松動預(yù)頂及頂進施工時，后背不牢靠、不穩(wěn)固則易引發(fā)后背崩跨問題。臨時加固或重制后背影響工程進度，浪費人力、物力、財力。同時影響既有線行車，存在一定安全隱患。

后方支撐力不足，強行松動預(yù)頂、頂力超標、受力不均等原因?qū)е马斶M后背崩跨。

頂進施工過程中后背位移幅度大時，應(yīng)采取一些加固措施。如布置鋼軌樁、枕木、木樁、反壓土方等。

2.3 頂進偏向及低、抬頭

頂進施工時，框架偏向、“扎頭”、“抬頭”，無法達到預(yù)期位置，影響工程質(zhì)量、工期。尤其是“扎頭”問題，易導(dǎo)致框架進退兩難，處理起來極其困難。

頂進時受力不均、地質(zhì)不均、作業(yè)不當引發(fā)頂進偏向、“扎頭”、“抬頭”問題。

頂進偏向、“扎頭”、“抬頭”問題也應(yīng)采取防治結(jié)合方法處置。

施工前，收集工點區(qū)域充分完整的地質(zhì)水文資料；多次預(yù)想假設(shè)，對可能出現(xiàn)的偏向、“扎頭”、“抬頭”提前警視預(yù)防，可預(yù)設(shè)坡度防“扎頭”。

頂進施工時，專職技術(shù)員實時測量計算，監(jiān)控框架運動狀況，及時提醒專職操作員。專職操作員按技術(shù)員要求操作液壓千斤頂頂進框架。

發(fā)現(xiàn)偏向時應(yīng)及時施加偏心扭矩糾正框架前進方向；發(fā)現(xiàn)輕微“抬頭”現(xiàn)象時，及時要求掘土作業(yè)人員適當調(diào)整掘土底面深度；發(fā)現(xiàn)輕微“扎頭”現(xiàn)象時，采用反壓土、斜插鋼板等方法抬高框架前方底面高程?！霸^”明顯時則需緊急處理，框架前方趕制斜向支撐滑坡。混凝土凝固時間長不宜采用。枕木取材便利，價廉質(zhì)優(yōu)，適合“扎頭”搶險，然而枕木摩擦系數(shù)過大，需布置滑軌?？蚣芮胺綑M鋪枕木成斜坡(抬高量略大于“扎頭”程度：剩余就位距離)，并在枕木上分布縱向滑軌，填土夯實縫隙。如圖3所示：

該方法被采用于海南西環(huán)線K154+185(5m×4.5m)框架涵頂進施工搶險作業(yè)(成因：雨水充沛，當?shù)乩杳褡韫ぃ驴蚣芮胺酵临|(zhì)長期雨水浸泡松軟)。經(jīng)濟、快速、有效，框架就位良好，未影響既有線行車。

3 工后線路動、靜態(tài)不平順問題探討

框架涵架空頂進施工工后線路存在較嚴重動、靜態(tài)不平順問題。該問題難以處理，給養(yǎng)路部門帶來極大的負擔。主要成因有：

(1)施工擾動了既有線路基，填料工后沉降大，易陷坑，致線路靜態(tài)不平順。

(2)等同路橋過渡段問題，涵身及涵側(cè)路基剛度不一致，線路動態(tài)不平順。

(3)施工一定程度上破壞了原有路基排、隔水系統(tǒng)，涵側(cè)路基含水量過高。冬季涵內(nèi)通風(fēng)，涵側(cè)溫度低于原路基，易出現(xiàn)涵側(cè)凍脹現(xiàn)象；雨季則易“翻漿冒泥”。

參照秦沈客運專線路橋過渡段處理方法，框架涵施工拆架空前涵側(cè)宜采用粗粒級配料填筑的方法處理，填料一般為級配碎石加水泥，形成一個簡易的過渡段。同時設(shè)置2道橫向盲溝、4個豎向滲流井。盲溝與框架平行，滲流井設(shè)置在路基兩側(cè)，井底設(shè)滲水管引入涵洞排水系統(tǒng)。拆架空后勤監(jiān)測、養(yǎng)護，快速恢復(fù)線路。如圖4所示。

4 結(jié)語

架空頂進施工特點在于架空鋼軌、頂進法施工、施工同時不間斷行車。這就意味著我們必須巧妙組織，安全、保質(zhì)保量、快速地完成施工任務(wù)。施工過程中，行車干擾影響極大，處置不當則易出現(xiàn)不可估量的后果。因此，須規(guī)范施工，高度警惕，快速妥善處理問題，不留遺患。

[1]鐵路工務(wù)手冊(橋涵)[M].北京：中國鐵道出版社，1992.

[2]鐵路工務(wù)安全規(guī)則(鐵運[2006]177號)[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

[3]客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南(TZ203-2008)[M].北京：中國鐵道出版社，2010.