高速铁路车站大跨径框架桥顶进施工技术

摘要：以福州至厦门高速铁路福清车站框架桥（2×16m）施工实例，介绍了大跨径框架桥在高速铁路上顶进的方案确定和施工方法，总结了施工中的控制要点及注意事项。

关键词：框架桥顶进施工技术

1 工程概况

2009年底，根据福清市政府提出的意见，为满足地方道路规划预留通道要求，2010年1月，在新建福厦高速铁路联调联试期间，在福清车站DK53+849处新增设一座2×16×6.6m的公路立交框架桥并采取顶进施工，单孔箱桥两侧墙厚1.3m，顶板厚1.25m，底板厚1.35m，净空6.6m，框架箱高9.2m，长42.46m,施工期间有试验列车、道碴车、大型轨道维护机械通过。

2 施工方案确定

将框架桥分为顶进施工段和现浇施工两大段。顶进段箱体长27m，分两节，长度分别为14.6m和12.4m，两节之间设置一道沉降缝，顶进段穿越福厦线路3、Ⅰ、Ⅱ、4道，箱体顶进长度为42.9m，两顶进箱体端部分别距3、4道中心距为7.1m、4.9m，采用单侧顶进施工将两孔依次顶进；现浇段长15.4m，箱体端部距6道中心距为6.3m，现场需要拆除既有的6道，施工方法与一般现浇施工相同，本文略。

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3 主要技术措施

3.1 工作坑设置

3.1.1 位置确定

一般根据框架桥的结构尺寸及现场地形、地貌情况综合考虑，通常考虑紧靠线路，便于顶进施工，但距离线路必须满足相关安全距离。本框架桥考虑在线路左侧设置，工作坑底部尺寸为40×42m，沿工作坑两侧设排水沟并在靠后背两侧设集水井，集中排水，在地面上方沿基坑上边缘做一截水坝，以防地表水流到基坑内。

3.1.2 地基承载力检测

通常应对地基承载能力进行检测，根据情况进行地基处理，由于本工作坑地势低洼，地表水为沟水，水量丰富，地段内覆土为人工填土层，经换填2m厚碎石碾压后地基承载力大于220Kp，满足设计要求。

3.1.3 基坑开挖

基坑开挖前在距线路路基左侧边坡脚上方1m、2m处各打入长25m的钢轨桩，桩纵向间距为1～2m，横向间距1m，梅花型布置。在开挖基坑靠既有线路距原地面2.5m设置一平台，平台宽度大于1m，边坡按1：0.75～1：1,下面坡度为1：0.75，另基坑两侧边坡按1：0.5放坡，靠既有线路侧边坡开挖后即进行边坡加固防护，采用锚杆挂网喷锚。

3.2 滑板及后背梁制作

后背梁的施工应根据现场条件、地质情况、材料设备情况及强度、稳定性的要求选择经济合理、安全的形式，一般有桩板式、重力式或拼装式等，本桥后背梁采用钢筋混凝土，基础采用2排22根直径为1.5m的桩进行基础加固，桩基后背梁的砼与滑床联为整体，一起浇筑，后背梁高2.50m、宽5m，其背后采用C15混凝土回填至既有开挖面。

3.3 便梁及支墩设计

考虑在线路大、小里程端及B箱位置处沿箱桥顶进方向设置3排直径为1.5m的挖孔桩作为便梁支墩，同时对两侧开挖面能起到临时防护作用，每排5根，深度应超过箱桥底板标高并根据地质情况挖到持力层，桩顶设置2.0×2.0m的钢筋混凝土承台。其中B箱位置处的这排挖孔桩在B箱顶进过程中逐步挖除，箱桥底板以下部分采用素混凝土，以便节省砍桩时间。挖孔桩施工与滑板同步施工。

3.4 框架桥预制

3.4.1 预制箱桥分二次施工，一次是底板及侧墙倒角以上20cm处，第二次施工侧墙及顶板。为防止箱桥身渗水，在施工缝处预埋止水钢板。

3.4.2 为减少顶进阻力、保证箱身在顶进过程中不栽头，预制箱身时在箱体前端底板处预设10×50cm与箱身同宽倒角，使箱底前端形成一个船头坡。

3.4.3 通过计算，在浇筑A箱桥时，在A箱桥顶靠B箱桥侧距离箱桥边缘1m的位置上立模浇筑支墩，该位置顶板作为B箱桥顶进时便梁的支墩，支墩平面尺寸为2.0×2.0m，支墩高度宜低于便梁底面一定距离，不能高过便梁底，以保证A箱桥顺利顶进。

3.5 线路加固

框架桥施工开始前，应与线路铺轨单位及其他相关单位签定施工安全协议和养护委托协议。

3.5.1 线路上接触网基础加固：

箱桥位于两接触网之间，应对接触网基础进行沉降观测，每天观测两次，发现有沉降，要停止顶进作业，启动应急预案，对接触网支柱进行加固，确保安全。

3.5.2 线路加固：

便梁安装顺序：应从临近开挖出土方向的股道开始安装，即从4道向3道方向进行，采用4套D24便梁，由大里程端和第二排挖孔桩作支墩分二次对A孔上方四股线路进行加固，A孔顶进就位后，将便梁纵移到B孔位置，改用A箱桥顶的支墩和小里程段挖孔桩作为支墩支撑便梁，在起用A箱桥顶支墩前应对该支墩所对应的框架桥顶板底部采取刚性支墩加固顶板，以减少边墙弯矩。

便梁安装工艺：确定钢枕间距、挖枕木盒内道碴、穿钢枕搭设枕木垛便梁平板车定位卸主便梁横移至枕木垛上平板车退出主便梁下落便梁就位钢枕联结挖除钢枕下道碴、安装剪刀撑全面检查紧固扣件安装便梁防落梁装置（支墩上横向顶紧）安装电缆角钢托架捆扎电缆安装便梁防撞装置安装完毕。

3.6 顶力计算

框架桥顶进按下式计算最大顶力

Pmax=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]

式中：Pmax―最大顶力，KN；

N1―作用在框架顶上的荷载（包括线路加固材料重量），KN；

f1―框架顶的摩擦系数，经试验确定。无试验资料时，可采用以下数值：涂石蜡为0.17～0.34；涂滑石粉为0.3；涂机油调剂的滑石粉为0.2；

N2―框架桥自重，KN；

f2―框架桥底板与基底土的摩擦系数，视基底土质经试验而定，无试验资料时可采用0.7～0.8；

E―框架两侧的土压力，

f3―侧面摩擦系数，视土质经验确定，无试验资料时可采用0.7～0.8；

R―钢刃脚正面阻力，视刃脚构造、挖土方法、土质试验确定，无资料时可采用：亚粘土为500～550KN/m2，卵石土为1500～1700KN/m2；

A―钢刃脚正面积，m2；

K―系数，一般采用1.2

Pmax=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]

=1.2[0+46600×0.8+2×0.3×19×5×27×6×0.8＋0]

=53600KN

4 顶进施工

4.1 顶进挖土

顶进的速度主要取决于作业面挖、运土及更换顶铁的速度，由于场地限制，为加快施工进度，采取反向出土既出土运输通道设在6道右侧，与线路右侧现有道路相连接，通道坡度应小于6%。

首先从顶进的相反方向开始拉槽，按1：0.5放坡开挖深7m，底宽14m的出土通道，边坡利用挖孔桩挂网锚喷加固工作应紧随开挖进行；然后分两层开挖剩余基坑土方,第一层开挖土层约2.0m深，下宽14m，沿顶进方向与底层厚度2.8m土层形成4～6m台阶，底层土方由挖掘机盘运至上层平台上，由挖掘机直接或倒运装车出土。基底50cm及挖掘机挖不到位的边角土方由人工进行挖除清理和平整，边开挖边顶进箱桥，每次进尺宜小于1m，步步跟进，直至箱桥顶进到位。

4.2 顶进纠偏

顶进过程中应及时对箱桥身中线及标高测量，以防左右偏位和箱桥“扎头”或者“抬头”的现象发生，应及时进行纠正。

4.3 线路恢复

每孔箱桥顶进就位后，应及时对箱身两侧及箱顶（底道碴下）处回填，箱身两侧采用级配碎石人工夯实，由于工作面小，为了保证回填料密实在回填到路基顶面时采取注浆法进行补强。同时恢复股道间排水沟，由于工期紧，事先在顶进箱桥顶部水沟位置预制好排水沟，待箱桥顶进到位后，再连接线路排水沟。上碴前在箱顶与底碴之间填充C20砼。采用标准的线路轨道底（面）碴，进行回填补充，通过大型养护机械对作业区域及两侧各50米范围进行捣固养护，整理道床使轨道达到标准要求，方可恢复线路。

5 注意事项

(1)穿钢轨前应先采用绝缘橡胶包裹钢轨，在每根钢轨下垫大块绝缘橡胶板防止轨道电路短路。

(2)穿好钢枕后铺设纵梁，另一片梁要垫高出枕木面0.2m左右，以便抽换轨枕。

(3)钢轨垫板厚不得小于10mm，斜杆不得漏装。

(4)箱身与便梁支墩之间的钢枕底部与道床间悬空5-10cm，防止列车荷载传递引起箱身与支座间路基坍塌。

(5)应在支墩承台上预埋防落梁预埋件，主梁就位后将便梁端头用角钢与预埋件焊接牢固，防止便梁横向移位。

(6)为防止悬空状态的轨枕掉落，可考虑在钢轨两侧铺设普通钢管用铁丝将轨枕扎牢吊住。

(7)便梁底部悬挂醒目的安全警示标识，夜间挂红色彩灯，可避免箱桥顶进开挖土方时挖掘机碰撞便梁，危及行车安全。

(8)箱桥开顶后，除列车通过时暂停作业外，应连续作业，中途不停顿，这样顶进阻力小，对行车干扰时间少。

(9)每次列车通过后，应检查线路及便梁加固情况。

(10)顶进时严禁带水作业，应做好降水和排水工作，以增强基底承载力，如遇地质松软区可采取换填加固措施以防“扎头”或“抬头”现象。

(11)为减少顶进阻力，可在顶进阻力部位增加剂。

6 结束语

本工程采取以上措施施工，采用单侧顶进，反向出土，24h即完成一孔顶进作业。该桥从开始架设便梁到恢复线路，用时约10天，即缩短了对行车的干扰，又安全、优质高效地完成了施工任务，确保了福厦高铁的按期开通。

参考文献

[1]铁道部第四勘测设计院桥隧处编,桥涵顶进设计与施工[M].北京：中国铁道出版社，1983

[2]铁路工程施工技术手册（桥涵）[M].北京：中国铁道出版社，1999