下穿式框构桥顶进施工的关键技术

王蕴华

（河北港口集团有限公司，河北秦皇岛

066002）

摘要：在既有铁路路基下方增建框构桥时多采用顶进法施工，施工开始前需对既有铁路线路和路基进行必要的加固。以秦皇岛港煤五期工程翻车机房小区消防通道的施工为例，根据下穿式框构桥的结构特点，重点介绍在框构桥顶进施工中采取的几项关键性技术措施，可供类似工程参考。关键词：下穿式框构桥；顶进法；路基加固；高程控制中图分类号：U449.52

文献标志码：B

文章编号：1004-9592（2011）05-0044-03

Key Technology of Underpass Framed Bridge Jacking Construction

Wang Yunhua

（Hebei Harbor Group Co.,Ltd.,Qinhuangdao Hebei 066002,China ）

Abstract ：Underpass framed bridge is added under the existing railway roadbed ，and the jacking method is usually applied in construction.It is necessary to reinforce the existing railway line and roadbed before construction.Car dumper fire -fighting channel construction of Coal Terminal Phase -5Project in Qinhuangdao Port is taken as an example to emphasize the characteristics of underpass framed bridge structure and several key technologies applied in the jacking construction ，which will provide the reference for the similar project.

Key words ：underpass framed bridge ；jacking method ；roadbed reinforcement ；elevation control

收稿日期：2011-03-21

作者简介：王蕴华（1979-），男，工程师，工程硕士，主要从事建设单位的工程管理和资产管理工作。

为保证铁路的正常运输秩序，在公路与铁路、铁路与铁路交叉口增设的下穿式框构桥大多采用顶进法施工。桥涵顶进过程中必须严格控制高程，而其中发生较多的质量问题是“扎头”和“抬头”病害，这种病害直接影响到框构桥顶进就位的质量，甚至影响到下穿道路纵向坡度、道路给排水、上部线路道床厚度等，进而危及铁路运输安全。下面以秦皇岛港煤五期翻车机房小区消防通道工程为例，介绍顶进施工中采取的关键性技术措施。

1工程概况

秦皇岛港煤五期工程是国家重点项目，本工程

的框构桥是秦皇岛港煤五期翻车机房消防通道的一部分，工程下穿大秦线柳村二站环1线至环5线，需穿越的铁轨号依次为60#、56#、57#、52#和55#。该框构

桥为跨度6m 的单孔框架地道桥，与煤四期工程翻车机房相距约100m 。大秦线为国家一级铁路干线，该处铁路的钢轨采用50kg/m 的重轨，枕木为C3型混凝土枕，5条铁路环线的曲线半径均为300m ，框构桥处于铁路环线的曲线段内，该处铁路机车限速

30km/h ，线路上的列车均为卸煤后的空车。

本工程框构涵桥的轴线方向与铁路的斜交角为

85.6°，框构桥施工设置2个工作坑，位于环1线

与建设大街之间的工作坑负责向北顶进1节预制涵体，穿越环1、环2线；在环2线和环3线中间的工作坑负责向北顶进2节预制涵体，穿越环3、环4、环5线。框构桥涵结构净高5.3m ，竣工后的使用净高4.5m 。

2

施工准备阶段的技术措施

2.1

施工准备

大秦铁路沿线布设有通信光缆、电缆和信号动

力电缆等，顶进前必须查清各种光缆、电缆和其他隐蔽建、构筑物的位置和走向，能够改移的应先将其改

港工技术

Port Engineering Technology

第48卷第5期

2011年10月总第202期

Vol.48No.5Oct.2011Total 202

移，不能改移的要采取适当的保护措施。经调查，在环1线与环2线之间和环5线以北分别有2条电缆，环1线南侧有2条铁通光缆，施工前已配合有关部门将其改移。框架桥顶进前检验同条件养护试件，保证桥体混凝土达到设计强度。

2.2线路和路基加固

采用工字钢组合支架进行线路加固，在股道吊轨和穿横向工字钢加固支架时，需封闭正线。为了防止桥体顶进时撕裂路基，在路基边设置直径1.25m 的钻孔灌注桩进行防护。防护桩必须提前于桥体顶进施工，以使桩体混凝土达到足够强度。路基防护桩示意，见图1。

为防止桥涵顶进时出现路基正、侧面的塌方事故，需要对工作坑范围对应的路基和地基土体进行注浆加固，使土体胶结成整体。鉴于当地土质渗透性较差，注浆加固的孔距不宜过大，采用钻机注入孔径≥600mm的旋喷桩，深至需要加固的路基土体内。水泥浆采用42.5普通硅酸盐净水泥浆，水灰比0.6～2.0，水泥浆内加入适量减水剂和缓凝剂，保证水泥浆有足够的流动性和渗透能力，为保证足够的渗透时间，注浆压力控制在0.3～0.6MPa，注浆时注意路基的变形，浆液应先稀后浓，每个孔注浆均要求一次性完成、不得中断，注浆结束后，每个注浆孔均需用原浆液封堵密实。路基注浆加固孔的布置示意，见图2。

2.3降水施工

在框构桥顶进施工过程中，为使工作坑和铁路路基的地下水位始终低于框构桥底板0.5m以上，需要在工作坑两侧每隔5m布置1眼大口径抽排降水井，井深12m，井壁为直径300mm的无砂管，降水井外侧设止水帷幕，以减少降水施工时周围建筑物产生的沉降。降水施工示意，见图3。

3框构桥顶进施工

桥体顶进施工工艺流程，见图4。

3.1顶进设备布置和施工进度

本工程框构桥窄而长，在顶进过程中要严格控制方向，其中以穿越环3线至环5线下的框构桥最长，框架桥计算顶力约10MN，施工中采用2节顶进并没有中继间，中继间内布置4台200t的顶镐，在第2节桥体的末端布置5台300t的顶镐；穿越环1线、环2线下框构桥的计算顶力约为8MN，需在桥体末端布置4台300t的顶镐。根据框构桥的施工顶进力和出土情况，顶进施工效率约5m/d，环1线、环2线下框构桥的顶进作业约需要6d，环3线至环5线下的框构桥顶进作业约需要9d。

3.2桥体内土体挖方和出运

施工中监护人员必须到箱体内实施监控，要严格控制挖土方量和进尺，每顶程为500mm，不得超挖，如发现超挖或坡度不符合规定则必须立即停工，防止工字钢横梁与箱体前刃角跨度过大，影响线路支撑强度，造成线路突变，危及行车安全。应采取欠挖土顶进方式，保证桥涵与路基土体之间无缝隙，因纠偏需要而进行超挖形成路基与桥涵之间的缝隙应

图1

路基防护桩示意图2

路基注浆加固孔的布置示意

图3降水施工示意

图4

桥体顶进施工工艺流程

王蕴华：下穿式框构桥顶进施工的关键技术45

··港工技术第48卷

用水泥浆封闭。严格控制正、侧面挖土坡度，一般正面坡度控制在1：0.7，侧面按垂直角度开挖。应自上而下挖土，严禁逆坡向挖掘，随时注意保持坡面平顺，禁止人、机混合挖土。

框构桥顶进速度取决于桥内土方的出运速度，本框构桥净跨空间不太宽敞，无法满足机械开挖和机械出土同时施工的条件，桥内采用装载机挖土修坡，必要时以人工配合，由装载机将土方运至桥外，装入自卸车运出。挖土时严格掌握切土量，框构桥的底板和侧刃角必须吃土顶进，挖土坡面不得大于60°，挖掘顺序为先挖两侧、后挖中间，形成向洞内凸出的弧形，待框构桥体顶进到坡面后才能挖除凸出的土方，确保路基不发生塌方。

3.3方向控制及纠偏措施

本工程框构桥轴线与铁路基本为正交，比较容易控制方向，但当顶进中发生偏差时也需及时纠正。框构桥在工作坑底板上滑动时，方向易发生偏差，主要靠底板上预先设置的导向墩来控制纠偏。桥体入土前要把方向校正到设计轴线，在顶进施工时，两侧需均匀挖土，左、右侧切土的钢刃角要保持吃土10cm，不允许超挖。发生偏差可用偏顶、不平衡挖土和后背顶铁等方式进行调整，也可根据具体情况采取千斤顶与挖土结合的纠偏措施，当桥体左偏时，减少左边底板吃土以降低左侧阻力，使桥体左侧顶进的速度快于右侧；当桥体右偏时，减少右边底板吃土，使右侧顶进的速度快于左侧，任何时刻两边墙的外侧不能被挖空。

3.4水平控制及软基处理

在框构桥顶进过程中出现“扎头”或“抬头”的现象可能严重影响顶进质量，甚至造成永久缺陷。一旦出现“扎头”，再将桥体抬起就相当困难，所以，框构桥水平控制的重点是防止桥体“扎头”。为防止桥体“扎头”，在滑板制作时设置2‰的上坡，以消除桥体在脱离滑板前因重心前移造成的滑板下沉。桥体预制时要在底板前设置“船头坡”，顶进时“船头坡”会挤压土体，使桥体获得向上分力，并将桥下土体压实，防止桥体下沉。在顶进过程中，通过调整底板和边墙的吃土量，可以防止桥体下降。当桥体出现下降趋势时，加大底板和边墙的吃土量；当桥体向上爬坡时，减少底板和边墙的吃土量；爬坡严重时需挖空底板，将边墙吃土量减少到最低限度，但不得挖空边墙外的土体，依靠桥体自重将桥下土体碾出，使桥体下降。因挖空底板时增大了路堤自由高度，因此一定要做好固坡措施。在桥体顶进时拆除斜支撑，当桥体顶进到坡脚时可拔出固坡桩。桥体顶进时，如遇到软土地基而出现“扎头”现象时，应将软土挖除后换填碎石，但要注意在路基边坡上打桩并加强支撑后，才能进行换填。

3.5测量控制

纠偏决策的依据来源于基础测量数据，每次顶进后必须测量桥体的方向和高程。要在桥体前、后中轴线上设置方向观测标志，桥体顶板的四角设高程观测标志，并选择适当位置搭设稳固的观测平台。在桥体顶进的过程中，用经纬仪、水平仪等测量桥体位置和高程的偏差，提前放出桥体的就位线，做好桥体顶进记录。现场工程师要经常检查测量记录，绘制顶程与顶力的关系曲线和顶程与方向、高程的关系曲线，用以控制顶进质量，并根据测量数据提出顶进施工的调整方案。

3.6应急措施

框构桥顶进施工的最大风险是危及列车运行安全。框架桥顶进前不仅要编制顶进方案，还要准备足够的木桩、木板、脚手架钢管、编织袋、道砟、钢轨、枕木等物资，制定好抢险措施和预案。应严格按照顶进方案施工，不得违章作业，当路基出现意外塌方时，要在分析原因的基础上评定危害的程度。当路基塌方边缘距桥边小于2m时，可以加快顶进速度，保证列车运行安全；当路基开裂宽度较大时，首先应启用挡土格栅稳定路基，然后采用人工或机械方式进行卸载，以保证土体稳定；必要时可向路基边堆填土方以稳定滑塌体，减少挡土格栅的受力；也可以采取木板支撑或打木桩、码砌袋装土等方式以提高路基稳定性，并及时与铁路部门协商解决。

为防止路基侧向塌方，需要在桥体钝角刃角墙处安装50cm的钢刃角，用以支档侧向土体，当侧向土体失稳时可减小顶程，每次只挖刃角内的土体。如果桥体顶出路基前吃土太多，可能会撕裂路堤，裂口会随着桥体向前顶进而向路堤中间延伸。所以，在桥体顶出路堤前，要注意观察路堤是否出现裂口，如果有裂口可向路堤上堆土加载或提前将桥体挖出，使桥前土体与桥侧土体分离，以保证路基安全。桥体就位后，桥体两侧的缝隙应注浆封堵。

4结语

通过对下穿既有铁路的框构桥顶进施工关键技术措施的介绍，分析了影响施工质量的常见问题及其成因，并在实际工程经验的基础上，总结出切实可行的系统性质量保障措施。本工程框构桥的顶进施工，在采取质量保障措施后取得了比较满意的效果，为今后的类似工程的施工提供了可资借鉴的经验。

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