孵化园北干道下穿成昆铁路桥顶进施工及质量控制
胡世谦（成都市建设工程质量监督站）
摘要：在既有铁路线下采用顶进法修建立交桥具有占地拆迁少、对城镇交通干扰小、结构轻巧、铁路不间断运行等优点。本文介绍了地道桥顶进的施工技术和方法。
关键词：地道桥 预制 顶进
近年来随着城市建设和既有铁路提速的需要，沟通铁路两边道路交通、取消铁路平交道口，实现立体化交通，在铁路线下用顶进法修建立交桥在我市已得到应用。孵化园北干道下穿成昆铁路立交桥工程全长450米。地道桥为9.5m+14m+9.5m三孔箱形框架结构,桥面横宽37m, 桥长48.86m（不含悬臂），分为五节框架，为一直线。其中成昆一线框架桥采用工字钢横抬梁加固铁路线路，预制顶进法施工；成昆二线（拟建复线）、A、B、C线四节框架桥及封闭引道采用现浇法施工。
一、施工降排水
1.施工降水在工作坑开挖之前进行，同时采取工作坑周围积水的排除措施。顶进作业应在工作坑水位降至基底以下0.5～1.0米进行。采用设置渗水井与排水沟，水泵抽水的施工方法排水。
2.渗水井设在上0+22.9，下0+25.7处，共设两座。按设计图纸进行施工，渗水井采用C20混凝土墙身，净宽4米，净高2米。抽水时专人负责渗水井的清理工作。
3.预埋φ300钢管排水，排水坡度按2.5%。
4.地面为渗水性的土质，抽水排水管适当引远，以防渗水致使边坡坍塌。
二、工作坑开挖
1.工作坑开挖根据线路平面图、现场地形以及施工需要，在保证排水和安全的前提下，尽量减少挖土数量，缩短顶进长度。
2.工作坑设在成昆铁路西侧，工作坑两侧边坡为1：1，后背梁一侧坡度为1：1.3，顶进方向一侧坡度为1：1.5，工作坑顶边距外侧铁路中心线不得小于3.5米。
3.工作坑大小，以工作坑底板两侧以外各加宽1.2米，前端底板边距开槽坡底1.18米，后端紧挨后背墙。
4.为保证后背墙后的土体密实，确保顶进时土体的抵抗力，施工时必须垂直开挖不得破坏原状土体。
5. 土方开挖采用机械开挖，人工辅助平整。开挖不得扰动基底土，若发生超挖，超挖部分用C15混凝土回填。工作坑底应密实平整有足够的承载力，基底允许承载力不小于0.15MPa。
三、滑板施工
1.混凝土滑板中心线应与框架箱身设计中心线一致，底板长度其前端应比桥身长1米，后端与后背梁相连，两侧比桥身各宽0.3米。
2.滑板采用C20混凝土，为增强滑板的抗滑移稳定性，下设混凝土地锚梁。地锚梁与滑板同时浇筑，并预埋φ10U型定位钢筋。
3.滑板顶面的平整度：2米长度范围凸凹差不超过5毫米。为减少顶进时的桥身阻力，滑板顶面平整尤其关键。为求底板顶面达到较高的平整度，采用方格网控制高程。即在浇筑滑板混凝土时，用直径16毫米的钢筋头埋入混凝土内，分成2.5m方格网，控制高程，按点找平，再用1：3水泥砂浆抹平。
4.滑板顶面的坡度：在桥涵箱身顶进中，由于起动趋势，自重偏心，基础土质，顶进工艺等因素互为影响，往往会产生“扎头”或“抬头”的现象，造成箱身就位高程不符合设计要求。“抬头”在顶进中只要谨慎从事，把箱身口前端的土方每次都挖尽，并达到需要高程，“抬头”的现象是可以消除的。但“扎头”没有上坡趋势的条件，便难消除，故在预制桥涵箱身前，在底板顶面，便需做成前（靠铁路侧）高后低的仰坡，其坡度大小应根据基底地质条件，箱身孔径及埋置深度确定，因基底系砂砾土壤，设3‰的坡度。
5.方向墩：为消除桥涵箱身启动后与进入路基前的空顶阶段的方向偏差，在滑板两侧设方向墩，与滑板同时浇注。按设计要求预埋φ20钢筋，钢筋前端加工6cm长的螺纹。
6.分配梁：采用C20现浇混凝土，预埋P38钢轨7根，长为2.5米；预埋P38钢轨5根，每根长为10米。
基坑开挖后先砌筑M7.5浆砌片石后背墙，此后再同时浇筑分配梁与滑板。分配梁与后背墙要密贴，保持均匀，共同受力。
7.润滑隔离层
采用冬季施工石蜡油制作，当工作坑滑板顶面干燥后，先将石蜡加热至150℃左右,再掺入一定比例的机油,气温5℃以下时,机油的掺入量为石蜡的20%，气温高时可酌减，但不少于10%。
浇洒时，在底板长度方向每米挂一道铁丝，作为石蜡油厚度的浇洒标准，每浇完一格，用木板刮平。铁丝拆除后的槽痕，用喷灯烤熔整平。石蜡油凝固后，接着铺上一层塑料薄膜,薄膜接缝处相互搭接20cm并粘结成一体。再抹一层0.2-1.0mm厚的滑石粉，以减轻箱体顶进时的启动阻力。
四、桥体预制
1.预制的施工工序：在工作坑底板上安好箱身底板侧模→绑扎底板钢筋→浇筑底板混凝土→养护→安内模→绑扎侧墙及顶板钢筋→安外模→浇筑侧墙及顶板混凝土→养护→拆模→安装钢刃脚→作箱身防水层及润滑设施。
2.模板施工采用拼装式钢模板。模板支立应直顺平整，不得出现鼓肚、错缝现象。箱身侧墙的外表面前端2m范围内向两侧各加宽1.5～2.0cm,其余部位不得出现正误差，以避免出现箱身前窄后宽的楔形现象。
3.箱身钢筋接长采用闪光对焊并纵向打磨加工。焊接箱身底板钢筋时，应在施焊地点铺设一块约0.5平方米的石棉板，随焊接位置移动，以免烧坏塑料薄膜隔离层。
钢筋布置按钢筋布置图注明的排列编号循环配置。
4.混凝土浇筑：箱身混凝土浇筑分两阶段施工，先浇注箱身底至边墙的下梗肋顶部，当底部混凝土强度达到设计强度的70%后，再浇筑边墙及顶板混凝土。施工时，边墙的施工缝不得在同一水平线上，施工接缝应按有关规定严格处理，浇筑混凝土时应防止内外层主钢筋变形，并确保内外层主筋间距及保护层厚度。
边墙混凝土浇筑前，应先将施工缝处的水泥砂浆薄膜，松动石子及薄弱混凝土层凿除，再用清水冲净，润湿但不得存有积水，然后在施工缝处铺一层约15mm并比混凝土水灰比略小的水泥砂浆，再接续浇筑新层混凝土，施工缝处的新层混凝土应捣实，竖向混凝土浇筑时不宜过快。
5.刃脚
刃脚采用角钢制成，所用材料按设计图纸要求制作，钢刃脚与箱身前端预埋螺栓相联接，要拧紧牢固，并使上、底刃脚保持水平，刃脚边的上框尺寸不应出现负误差，以免增大顶进阻力。
6.船头坡
在预制箱身时，在箱底前端作船头坡，以便顶进时将高出箱底的土壤压入箱底增加其承载能力，阻止扎头。船头坡其坡长为1米，坡率为6%，采用黄土坯制成船头坡形，铺上油毛毡，浇筑混凝土后即成。
7.桥身防水层及润滑设施
箱身混凝土除达到要求的防渗技术标准外，为减小箱身顶面及外墙摩阻力，在箱身顶面涂石蜡，在箱身侧面刷沥青，并起到防水作用。
8.拆除底模和顶进须在箱体混凝土达到100%设计强度后进行，边墙侧模拆除可在混凝土达到70%设计强度后进行。
五、顶进施工
1.开顶前的准备工作
①线路加固检查。顶进工作的顺利进行，首要条件是保证铁路行车的安全，因此在开顶前必须对线路加固的质量进行检查。加固是否符合设计要求，加固部件有无侵入限界的情况，加固扣件是否有松动脱落。
②顶进设备的检查及传力柱的制作
顶进设备主要是液压系统和传力设备。液压系统主要包括高压油泵、操纵机构、千斤顶、油箱油管、压力表等辅助装置。传力设备主要包括顶铁、传力柱、传力柱横梁等。
a.设备安装前应加以整修并做压力试验，油压管路安装完毕后，要进行试运转，检查压力能否达到规定标准，油管是否漏油，顶铁的长短规格、数量配置是否符合施工要求。
b. 传力柱采用钢板制作，传力柱内钢筋按设计图纸要求布置，传力柱钢模内灌C30钢筋混凝土。传力柱的支撑横梁共设2根，用8根P38钢轨和钢板箍9道焊接而成。传力柱长度分为4米、2米、1米三种，短于1米用工字钢及钢板代替。
c. 为防止顶进过程中传力柱拱起，用角钢扣件与埋入底板和导向墩中U型螺栓相连接（U型螺栓带双螺帽）扣压传力柱。
③起动试顶
桥身起动是使其与滑板分离，也是对顶进设备及后背的一次检验。为防止框架在顶进过程中损坏，在千斤顶与框架底板接触处，垫钢板一块。
起动顶力，在没有使用减阻措施的情况下约为桥身自重的0.7-1.0。起动时，油泵应逐渐加压，每次升压后还要稳定10分钟，并对设备及滑板、后背梁等发生的裂纹情况进行检查。在加压过程中，如发现油压突然下降，则表明桥身已与滑板脱离。倘若在起动顶力的作用下，发现后背的变形与设计顶力出入较大，则应立即采取加强措施，以避免在顶进中途后背破坏，造成施工上的困难。
2.顶进工艺：
顶进工作的过程是：开动高压油泵，使千斤顶产生顶力，通过传力设备，借助于后背的反作用力，推动桥身前进。桥身前进后，将千斤顶活塞复原，然后在空档处填入顶铁以待下次开镐。如此循环往复，直至桥身就位，顶进结束。
①工作场地布置：
通道桥框架需对称布置320吨千斤顶32台，另备用4台，高压油泵4台，传力柱按32台布置。
②挖运土方。完成线路加固后，使用机械进行开挖土方，边顶进边开挖，每次顶进不超过0.4米，以策安全，列车通过时不得挖土。
③安放顶铁顶柱。每行顶铁（顶柱）与千斤顶应成一条直线并与后背梁垂直，各行长度应力求一致。顶进时，顶铁上不准站人。注意观察顶铁的受力情况，防止崩出伤人。顶铁行数决定于总顶力与顶铁（柱）的允许承压能力，并要求有一定的安全储备。
⑤测量工作。
为了准确掌握桥身顶进的方向和高程，应在桥身的后方设置观测点以观测桥身顶进时中线和水平偏差。观测点应离后背稍远，以免后背变形影响观测仪器的稳定。
在通道桥箱体内四个角上进行高程测量。顶进方向偏差的观测可在桥身一侧的前后端各设一个标尺进行。
测量工作对桥身顶进很重要，必须每顶一镐测量一次高程和左右方向偏差，并做好记录，以便及时纠正偏差，保证顶进顺利进行。
3.顶进方向和高程的控制
桥身“起动后”沿滑板空顶直至就位的移动情况大致是：在滑板设有前高后低的仰坡情况下，开始桥身沿滑板的坡度上升。当桥身被顶出滑板三分之一后，滑板前端由于桥身的自重，使滑板前端土壤压缩，而此时桥身端部往往已进入铁路轨道范围，由于活载作用，使滑板端部下沉而出现裂缝，此时桥身开始低头。当桥身重心移出滑板后，低头更为明显，当桥身继续顶进尾部脱离滑板的时候，往往造成滑板断裂，箱尾下沉，随后桥身在路基内顶进，直至就位。为保证顶进桥身的位置正确，防止顶进的方向及高程偏差，除加强观测，认真预防外，纠偏应小纠、勤纠，防止大偏大纠，减少因纠偏而引起的非正常变形。
① 当箱身重心脱离工作坑底板时，容易产生“扎头”现象，可采用如下措施进行调整：
a.为防止“扎头”，除工作坑底板上预留坡度外，还可在箱身前端底板下设置“船头坡”，造成一个上坡的趋向。
b.调整刃脚角度：边刃脚应增加向里翘的角度，底刃脚应增加向上翘的角度。
c.如基底土壤松软，可换铺20-30厘米厚的卵石、碎石、混凝土碎块等加固地基，增加承载力。
②箱身方向左右偏差调整方法:
a. 箱身在空顶阶段容易发生方向偏差，可充分利用方向墩设专人加换左右两侧与方向墩间的滚楔铁板。一镐一调整。
b.用增减一侧千斤顶的顶力。如向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，如向右偏则反之。
c.用轮流开动两边高压油泵调整，如向左偏就开左侧高压油泵，向右偏则反之。
d.用后背顶铁（柱）调整。如箱身前端向右偏，则将右侧顶铁楔紧，左侧顶铁预留间隙，开泵后，则右侧先受力顶进，左侧不动。
③纠正箱身“抬头”的方法
a.两侧挖土不够宽，易造成箱身“抬头”，故可在两侧适当多挖。
b. 箱身“抬头”量不大，可把开挖面挖到与箱底面平，如“抬头”量较大，则在底刃脚前超挖20～30cm，宽度与箱身相同，同时使上刃脚不吃土，在顶进中逐步调整，在未达到设计高程时，便应酌情停止超挖，以免又造成箱身“扎头”。
六、道碴桥面
1.箱身顶进就位及保证路基稳定的部分挡土墙施工完毕后，应尽快恢复线路，解除慢行，在拆除加固设施前，应按需要备足道碴，和上碴的工具，安排好抽出横梁的施工作业程序。
2.箱身顶面回填土因受轨枕与横梁的影响，难以夯实，多用道碴代替，撤一根横梁换一根钢筋混凝土轨枕，随即补充道碴捣固，不应同时数根撤换。
3.桥枕铺设及配置数量应符合设计规定，混凝土枕的螺旋道钉用硫磺水泥砂浆锚固。螺旋道钉与承轨槽面的不垂直度不得大于2度，抗拔力不得小于60KN。
4.最后拆除吊轨，并加设护轨。按线路维修要求，全面维修达到标准，方可恢复正常运行。
该工程实践证明，在既有铁路线下采用顶进法修建立交桥具有占地拆迁少、对城镇交通干扰小、结构轻巧、适宜配合城市建筑风格等优点，并且可以确保铁路不间断运行。
