框架涵顶进施工技术浅析

摘要：结合自己在施工中的亲身体会，重点阐述南水北调中线工程穿越铁路顶进框架涵施工的方案及实现安全、质量等目标的措施。

关键词：框架涵 顶进技术 措施

中图分类号：TU323文献标识码： A

1前言

本文结合自己在建设南水北调中线工程穿越铁路顶进框架涵的实际施工经历，对南水北调中线工程中顶进框架涵施工的方案及实现安全、质量等目标的措施进行总结，以供大家在类似工程中参考，互相借鉴。

2工程概况

南水北调中线总干渠潮河段与国家铁路大动脉京广线交叉两次，其中在干渠里程SH(3)177+270.8处与京广铁路交叉改线配套工程中，双湖大道与铁路交叉，结构形式为2-17m框架涵，下穿既有线，对既有线行车有干挠，为最大程度减小列车行车影响，该框架涵采用顶进法施工。

3施工方案

根据现场实际情况，对本工程，施工方案如下：

测量放样工作坑开挖滑床、后背制作涵身预制

架空施工顶进施工附属工程施工

3.1测量放样

施工前，根据设计图里程和设计交付的控制导线网测量放样，确定出该结构物位置，以便确定工作坑开挖范围，开挖深度，并设置护桩。

3.2工作坑开挖

工作坑开挖前挖探沟探明地下管线，确定其种类、走向编号记录并做好标记。工作坑设在坡脚影响线之外，对既有路基无需进行加固，但仍需对既有路基的边坡用防雨布进行覆盖，防止边坡被冲刷。用挖掘机进行开挖，工作坑的清底及刷坡工作需人工配合完成。

基坑开挖时，必须按要求的尺寸、高程开挖，除在基坑内设水平控制点外，设专人对槽底标高随挖随测，以免超挖。当挖掘机开挖至设计基地标高上300mm时，停止机械开挖，采用人工开挖，以免破坏基底应力。开挖后核对地质情况，并进行轻型动力触探试验，要求地基承载力不小于120Kpa,如不足应进行换填等处理。基坑换填100mm厚碎石垫层，中心间隔3.0m设抗移横梁一道。

因顶程较长，为防止顶进扎头基坑底面须做成尾底头高的仰坡。

3.3滑床、后背制作

3.3.1滑床

滑床底板表面平整，为防止顶进期间产生扎头，将底板作成头高尾低坡度为1%的仰坡并且适当接长。

滑床底板采用C20砼底板，为增加滑板下面的抗滑能力，在灌注滑床底板混凝土前，在基底挖槽灌注C20混凝土锚梁。

滑床底板上设置导向墩，以保证箱体空顶的方向正确；底板内预埋压梁环，预防顶进过程中蹦铁事故发生。

滑床底板中线与涵身设计中线一致。

滑床底板必须满足预制涵身主体结构所需强度及稳定要求。

滑床底板制作时在涵身底板前留1m空顶长度，以确保箱体入土前的方向；在涵身后部留2.5m空地，布置顶进、装运、起吊设备。涵身两侧根据结构高度与排水方法、导向墩设置等情况各预留0.2m宽度。

滑床分两层，滑床底板浇筑完后用1：3水泥砂浆压实抹光，然后在底板上做隔离层，隔离层由剂及塑料薄膜加油毡制作而成。剂常用石蜡掺机油（一般机油用量为25%），厚度为3mm左右。铺设方法是：将石蜡加热至150℃左右，再掺入机油搅拌均匀后，用扁嘴喷壶浇在滑板上预先放置的两道10铅丝（每米1道）之间，随即用木刮板刮平，铅丝抽去后的槽痕可用喷灯烤合。浇洒的石蜡面上，还需要洒滑石粉一道，约厚1mm,然后再铺塑料薄膜一层。为使塑料薄膜层成一整体，可用塑料胶粘带（宽5cm）粘接接缝处，可避免搭接时常出现的错动现象。

3.3.2后背

后背的设置，根据设计图纸及地质勘测报告计算后背土层的被动土压力。在工作坑开挖前根据设计要求设置挡土板，后背采用回填土，并用压路机压实，其上再用草袋压实以增加后背被动土压力。

后背墙采用C20混凝土。混凝土后背墙前设置钢板及横梁，以分散应力。

3.4涵身预制

滑床底板砼达到规范要求，经监理工程师验收合格后才能绑扎涵洞底板钢筋，立模，浇注底板混凝土。待底板混凝土达到规范规定强度后，搭设满堂支撑，上铺方木，铺设边墙及顶板模板，为保证砼质量，框架涵砼内模采用定型钢模，方木作肋，钢管支撑及碗扣式脚手架加固；外模板采用木胶板作面板，方木作肋。模板均涂刷隔离剂。模板拼缝间填塞泡沫胶带，确保拼缝严密。脚手架间距60×90，以确保支架支出有足够的刚度和稳定性。立模后由项目部质检工程师进行自检，自检合格后报监理工程师验收，同意后方可进行边墙及顶板砼的浇注。浇注完后根据天气情况采用相应的养护措施进行养护，确保砼施工质量。

3.5架空施工

本工程采用16m工字钢梁作为施工便梁架空线路，通过轨道车运输至施工地点。支座采用1.2X1.2m挖孔桩，架空施工期间要求列车慢行45Km/h。架空时是否进行应力放散等事项需与设备管理单位签订施工安全协议后方能进行架空施工。

3.5.1挖孔桩

挖孔桩开挖前，设置经培训合格的防护人员对线路进行防护。按照涵身中心线及设计位置进行定位测量，定出挖孔桩的位置，进行挖孔桩施工。

3.5.2架空施工方法

架空施工即安装16M工字钢梁。安装顺序为：堆码枕木跺调整纵梁标高，轨道车运输工字钢到场后直接吊装到枕木顶放置牢固。其中一片纵梁高出轨底标高0.2米，以方便安装横梁；安装横梁位置应与枕木之间间隙一致，要事先将枕木间距适当调整，插入横梁时由纵梁两端向中心排列进行，其中在每一根钢轨与横梁之间需要垫大块绝缘橡胶板，防止轨道电路短路，影响信号和行车。塞入横梁时要对准主梁联结板并定位，同时上好扣件，垫好橡胶轨垫；由于此处为长钢轨地段，为增加长钢轨的横向稳定，要在横梁上安装挡碴板，并捣固道床；将垫高的一片纵梁降落就位，并联结纵横梁；逐段扒除道碴安装斜杆和所有联结系统，组装过程中，联结板上孔均上满螺栓，弹簧垫圈不得漏装。

3.6顶进施工

涵体顶进施工是本地道涵工程的关键之所在，直接影响工程的质量好坏。而顶进框架涵施工两个关键环节是控制水平和方向，因此就这两方面在箱体预制、顶进设备安装、施工降水等方面采取特殊措施加以控制。顶进过程中形成：开镐顶进挖运土方安放顶铁开镐顶进，形成一条流水作业线，确保作业有条不紊。

3.6.1顶进作业施工

顶进时先进行试顶，试顶时要加强箱身中线、水平和纵向位移的观察，同时还要注意观察后背和底板的变化。试顶完后还要进行一次全面检查，如各部位情况均属良好便可进行正式的顶进作业。

3.6.2挖运土方

顶进挖土利用人工配合小型挖掘机械两班倒挖土，利用小型装载机在涵外装土倒入翻斗小汽车外运。

3.6.3安放顶铁

顶铁根据实际情况设置10cm、20cm、30cm、60cm 、1m、2m、4m顶程。安放时顶铁的方向应与顶力轴线一致，支承面密贴。顶进时如发现有变形（如拱起、弯曲等），要立即停止顶进，进行调整更换。

3.6.4开镐顶进

开镐顶进以前，须清除箱体前端底板处的土，在整个顶进过程中不必考虑底板前侧土压力的横向分量产生的偏转力矩。

随着箱体入土深度增加，侧墙土压力也逐渐增大，由此产生偏转力矩增大，因此顶进时两侧需不均匀开镐，以左右两侧顶力之差产生的力矩来平衡偏转力矩。

顶进开镐利用电控箱控制液压系统，以保证顶镐工作协调一致。

顶进中控制好方向与水平，从启动顶进到箱涵入土前的空顶阶段，主要利用导向轨（放置在导向墩和箱涵间的钢轨）控制方向。箱体入土后，方向控制利用左右不均匀开镐，通过调整左右开镐数量和刃角不对称吃土的办法来加以控制。

当单靠调整千斤顶顶力，效果不明显时，可以使两刃角左右不对称吃土，即当框构涵体左偏时，左侧少吃土，右侧多吃土，使左侧顶进速度快于右侧；当框构涵体右偏时，右侧少吃土，左侧多吃土，使右侧顶进速度快于左侧，从而控制顶进方向。

扎头是顶进框架涵施工过程中常见而又不易处理的难题。它直接影响工程质量和施工进度。为防止箱体扎头采取如下几点措施：在底板施工时，底板顶面预留1%的仰坡，以升制降；预制箱体时箱体抬高1cm，以预留高度；并在底板设置船头坡，顶进时船头坡挤压土体产生一个向上作用力；箱体出现扎头趋势时，顶进时让底板前端、侧刃角上部或全部吃土，使土阻力作用点上移，产生一个抬头力矩；备足碎石、砂子、水泥等物资,遇到土质较软时,用碎石、砂与水泥拌和填入，提高地基承载力,必要时浇筑速凝混凝土,解决扎头或不均匀沉降问题；当箱体出现抬头趋势时，可通过减小侧刃角及底板吃土量和箱体前端增加配重等措施来制止箱体抬头。当采用超挖法制止抬头时，要作好固坡措施，保证路基安全；顶进期间连续监测底板前方的土质，确保底板下土体承载力均匀。

3.6.5顶进后回填措施

由于箱体两外侧路基顶进施工时开挖尺寸比箱体横向尺寸大一些或局部塌方，故箱体两外侧路基与箱体之间存在空隙。如不对此空隙回填处理好，涵洞两侧路基的工后沉降量将会很大，影响线路的水平高低，对行车造成影响。故在顶进施工前，需备足级配碎石或砂砾石在施工现场，顶进施工完毕后，立即人工将空隙内的虚土清理干净，然后用级配碎石或砂砾石对空隙及涵顶至路基表层部分进行回填，并用水冲法使回填料达到密实状态，以减少涵洞两侧路基的工后沉降量；路基表层以上用道碴进行回填，并进行捣固及养护，经检查确认后放行列车恢复正常。

3.7附属工程施工

顶进施工完毕后，利用挖孔桩进行防护。立即进行附属工程施工。顶进框架涵附属工程施工质量应符合设计及铁路混凝土与砌体施工及验收规范等相关要求。

4结束语

顶进框架涵的施工方法根据工程实际特点而异，施工中涉及到的铁路设备单位以及安全措施较多，本文仅为作者在该项目工程施工中的亲身经历，不当之处请各位读者批评指正，并恳请与大家进行交流，共同将顶进框架涵的施工方法加以改进，以确保各项施工目标的实现。

作者简介：杨朝元 1979年6月出生，男，工程师，2002年7月毕业于重庆交通学院河海建筑工程系港口航道专业，工学学士。