既有线桥涵施工中的顶进施工工艺

既有线桥涵施工中的顶进施工工艺
六公司兰新项目部  冯现亚

【摘  要】顶进工艺是既有线桥涵施工常见的施工工艺，今年来这项施工工艺有了新的改进与发展，主要体现在顶距增长，重量增加。本文以兰新线K1899+764.5框架桥为例介绍桥涵顶进的施工技术和注意事项。
【关键词】既有线、千斤顶、滑板、 顶进
1、工程概况
 本桥为1—10m钢筋混凝土框架桥，是为乌鲁木齐苏州路与北站路联络线改移后下穿乌西机务公司液化气罐车检修检验站及航油线而设。在既有线落道之前，既有线底下③、④、⑥号箱身预制顶进施工，其余现浇施工。线路采用D24型钢便梁防护，基坑底部2.5m范围垂直开挖，以上放坡开挖，以保证钢便梁挖井基础不外露。全桥共分为9节，顶程与顶力最大的为③箱身分别是：56m、1500T。
 此框架桥穿越线路多、跨距长、施工工期短、施工难度大，是乌西站场改造的重点、难点工程。
2、既有线下桥涵顶进施工工艺
2.1顶进施工工艺流程图

图1  顶进施工工艺流程图
2.2箱身顶进技术参数·
 顶进桥涵的顶力，应根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥涵外形及施工方法等因素，计算：
 P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]
   式中： K为系数，N1为桥涵顶部荷载(包括土柱重及路面载), f1为涵顶上表面与顶上荷重的摩阻系数，此项系数与涵顶上表面的润滑程度有关。若顶上荷重仅系线路材料时，可根据情况不同而采用下列数据：涂石蜡为0.17～0.34；涂滑石粉浆为0.30；涂机油调制的滑石粉浆为0.20；覆土较厚时用0.7～0.8；N2为涵体自重，f2为涵体底板与基底土的摩阻系数。此项系数依基底土的性质，经试验确定，无资料时采用0.7～0.8； E为箱涵两侧土压力;f3侧面摩阻系数，此项系数依基底土的性质，经试验确定，无资料时采用0.7～0.8；R为钢刃角的正面阻力。A为钢刃角的正面积。由于框架长度较大,将箱涵分段预制, 采用中间继顶法顶进, 以分散顶力。各节的顶力分配计算如下。
 最前端一节的顶力: P1=( PKRA )/L×L1+KRA;其他节的顶力:Pi=(PKRA)/L×Li。
P－最大顶力（t）        K－系数，取K＝1.2        N1－涵顶上荷载(t)。由于采用架空顶进，故该项为0；        f1－涵顶部表面与顶部荷重之间的摩阻系数，取f1＝0。        N2－框构自重（t）。N2＝QL＋10（t），式中Q为单位长度涵身自重（t／m），L为顶进涵长（m），10（t）为机具、人群、刃角以及未能及时运走的土重等施工荷重。        f2－框构底板与基底土摩阻系数，取f2＝0.8。        E－框构两侧土压力(t)。箱顶土压e1=ξγH1，箱底土压e2＝ξγH2 ，式中 ξ＝0.3，γ＝1.9t/m3，H1为轨底至箱顶高度，取H1＝1，H2为轨底至箱底高度，H2＝H1＋框构全高＝1＋H。        E＝（e1+e2）HL／2=0.285（2+H）HL(t)        f3－侧面摩阻系数，取f3＝0.8。
 根据计算，3#箱身设计最大顶力1500吨、顶程56米；4#箱身设计最大顶力1500吨、顶程54米；6#箱身设计最大顶力1400吨、顶程34.5米；千斤顶有效率按70%考虑。
 计算：
 1500吨÷70%÷200吨=3#箱身布置200吨千斤顶11台
 1500吨÷70%÷200吨=4#箱身布置200吨千斤顶11台
 1400吨÷70%÷200吨=6#箱身布置200吨千斤顶10台

图2  3#、4#箱身顶进方案示意图
2.3施工准备
2.3.1工作坑施工
 工作坑施工主要包括：基坑开挖、滑板制作、后背制作。
 基坑开挖：本桥采用架空顶进的方法，所以基坑在开挖时主要是考虑边坡的防护与保证充足的工作空间，根据图纸设计要求边坡防护采用挂网喷锚的方法，一边考虑一米的施工平台，基坑底部2.5m范围垂直开挖，以上放坡开挖，以保证钢便梁挖井基础不外露。
 滑板制作：滑板主要是为了减小箱体顶进时的摩擦力，图纸上要求滑板的主要材料是：C25混凝土18cm、M10水泥砂浆2cm、石蜡机油一层、滑石粉一层、塑料布隔离层。因为塑料布隔离层在施工过程中容易被划破，在施工过程中我们采用了土工布代替塑料布的方法，取得了很好的效果。
 为了保证滑板的稳定性与顶进时方向性，滑板下设了地锚梁，两侧设导向墩。
 后背制作：后背墙要提前做，后背墙强度没有达到设计强度时，不可顶进。
2.3.2钢轨的应用
    在工作坑施工的过程中，特别是后背与导向墩的施工需要大量的骨料，为了节省费用，增加材料的可重复利用，同时保证施工安全与质量。我们采用钢轨取代钢筋的方法，大大的提高了经济效益，具体材料使用情况见表一。
表一、框架桥顶进施工所需材料一览表
位置 型号 单位 单根长 数量 总长度 备注
3#、4#箱身钢轨用量 P50 m 13 5 65 后背
 P50 m 2.5 55 137.5 后背
 P50 m 13 6 78 后背
 P50 m 6.5 13 84.5 后背
 P50 m 1 44 44 传力柱
 P50 m 2 44 88 传力柱
 P50 m 3 44 132 传力柱
 P50 m 4 528 2112 传力柱
 P50 m 13 52 676 支撑横梁
 P50 m 13 28 364 扣梁
 P50 m 11 32 352 沉井
 P50 m 5 82 410 开挖时防护桩
 P50 m 12.5 44 550 扣轨梁
 合计 m   5093 
6#箱身钢轨用量 P50 m 13 5 65 后背
 P50 m 2.5 50 125 后背
 P50 m 13 6 78 后背
 P50 m 6.5 14 91 后背
 P50 m 11 24 264 沉井
 P50 m 5 54 270 开挖时防护桩
 P50 m 12.5 22 275 扣轨梁
 合计 m   1168 
合计     6261 

2.3.3顶进设备准备既有线桥涵施工中的顶进施工工艺(一)......