蒋新星
中铁二十四局集团浙江工程有限公司 浙江省杭州市 310000
摘 要 以萧山区彩虹大道与萧萧联络线立交工程下穿铁路箱涵为研究对象，对在周围地质情况复杂、顶进距离长、与铁路大斜交角度等不利施工因素下箱涵顶进施工技术要点进行了阐述。根据工程实例，从本工程的工程概况、施工流程、顶进步骤、铁路便梁架设流程、工作坑围护、工作坑开挖、滑道板施工、顶力计算、顶进施工技术要点、箱涵纠偏措施等方面依次进行了阐述[4]。对大斜交角度下穿铁路箱涵顶进施工具有一定的参考意义。
关键词 下穿 施工 大斜交 箱涵顶进
中图分类号 文献标识码 文章编号
Construction technique of jacking through railway box culvert at large inclined Angle near mountain
JiangXinxing
(China Railway 24th Bureau Group Zhejiang Engineering Co. LTD hangzhou city zhejiang Province 310000)
Abstract Taking the project of the interchange between the Xiaoshan District Rainbow Avenue and the Xiaoxiao connection line under the railway box culvert as the research object, this paper expounds the key points of box culvert jacking construction technology under the unfavorable construction factors such as complicated geological conditions, long jacking distance and large oblique angle with railway, etc. . According to the engineering example, from the engineering general situation, construction process, jacking process, railway beam erection process, pit enclosure, pit excavation, slide slab construction, jacking force calculation, jacking construction technical points, box culvert deviation rectification measures, etc. . It has certain reference significance for jacking construction of box culvert under railway at large Oblique Angle.
Keywords Underpass; Construction;Great obliquity; Box culvert jacking
1 工程概况
萧山区彩虹大道工程是杭州市“三纵五横”快速路网最南面的“一横”，属于杭州亚运会配套设施项目，我公司承建部分为萧山区彩虹大道与萧萧联络线立交工程（育才路—永久路）段，分为上跨、下穿两部分；地面道路下穿既有铁路萧萧联络线，道路中心线与铁路法向交角为37°，采用2孔分离的净宽7.5m、净高6.5m 钢筋混凝土框架下穿铁路，框架施工方式为逐孔顶进，每孔框架长度为27.9m，两孔箱涵间空隙为10cm，具体平面、立面布置图见图1、图2.
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2 施工流程
具体施工流程见图3.
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3 顶进步骤
顶进顺序：1号框架涵顶进→2号框架涵顶进。
1号框架涵顶程为52.7m，2号框架涵顶程为53m。框架涵顶进期间，线路限速45km/h，施工期间定时对路基观测桩进行沉降和位移观测，注意既有线路的沉降及变形，及时补充便梁两头路基道碴，主要步骤如下：
第一步：在铁路限界外施工钢便梁支墩,架设2孔24m钢便梁，施工1#和3#支墩及横梁。
第二步：拆移便梁，1组24m便梁退场，同时拉进2组16m便梁，将另一组24m钢便梁移至临时支墩与3号支墩及横梁上，施工2号支墩及横梁。
第三步：拆移便梁，将24m钢便梁移至1号支墩与2号支墩上，安装钢刃脚及顶进设备，顶进第一孔1号框架。
第四步：拆移便梁，1号框架内架设钢支撑，将24m钢便梁移至1号框架与3号支墩及横梁上，拆除2号支墩及横梁。
第五步：顶进2号框架，移除便梁。
4 顶进准备
4.1 基坑围护
由于基坑为不规则形状，将基坑围护分为6个区段进行介绍，分别为（1）ABC段：原有场地标高8.500m，基坑开挖深度8.650m，上部放坡卸荷，坡高2.00m,坡率1：1,中间留2m宽平台；下部采用Φ1200@1400mm钻孔灌注桩支护，桩长15m，桩顶设置1400×1000mm冠梁；（2）LMN段：原有场平标高6.50m，基坑开挖深度6.650m。采用两级放坡处理，一级坡高3.570m，坡率1：1.5；中间留2m宽平台，二级坡高3.080m，坡率1：1.5；（3）CD、DE、EF段：原有场地标高约11.00m，基坑开挖深度11.15m，上部放坡卸荷，坡高4.500m，坡率1：1，中间留4m宽平台，下部采用Φ1200@1400mm钻孔灌注支护，桩长14.8m，桩顶设置1400×1000m冠梁；（4）FH段：原有场地标高约11.0m。基坑开挖深度11.15m，上部采用1：1的坡率放坡卸载,坡高4.50m,设置2.00m宽平台；下部采用双排桩进行支护，靠近坑内排为Φ1200@1400mm钻孔灌注桩进行支护，桩长15.8m，靠近坑外排为Φ1200@2800mm钻孔灌注桩进行支护，桩长15.8m，桩排距为3.6m，双排桩连梁宽1.4m，高1.0m，桩顶均设置1400×1000冠梁，GH段支护桩为单排Φ1200@1400m钻孔灌注桩，桩长15.8m；（5）IJ段：原有场平标高约7.710m，基坑开挖深度7.860m。采用Φ1000@1200mm钻孔灌注桩支护，桩长14m，桩顶设置1200×800mm冠梁。（6）HA段原有场平标高7.710m，基坑开挖深度7.860m。采用放两级坡卸载，一级坡高4.00m，坡率1:1.5；中间留2m宽平台，二级坡高3.86m，坡率1:1.25，采用双排Φ600 @500mm高压旋喷桩止水，桩长8m，前后排高压旋喷桩搭接100mm。基坑边坡上所有部位均挂设A 8 @ 200 ×200mm钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土护面，1.0m长C12插筋@1m×1m；坡面设置0.5m长PVC泄水管，外漏0.1m，泄水管水平间距2.0m，竖向间距2.0m，泄水管管后设滤网与反滤层；支护桩桩间暴露土体挂设Φ8@200×200钢筋网，喷射80mm厚C20混凝土护面。
4.2 工作坑开挖
工作坑开挖共分为4个阶段进行，第一阶段：在工作坑四周按设计坡率1:1放坡开挖至标高6.5m，设置平台，拉槽、浇筑冠梁混凝土；第二阶段：开挖过程中加强观测，待观测值稳定后，由标高6.5m开挖至标高3.71m，开挖深度为2.79m，平行于铁路HA断面处设2m宽平台；第三阶段：由标高3.71m开挖至标高0.15m，开挖深度为3.56m；第四阶段：由人工清理至标高-0.15m；
4.3 滑道板浇筑
当基坑挖至设计标高时，先整平基底，采用整体式C25钢筋砼结构。滑板厚50cm，下设20cm碎石垫层，每隔2.0m设一道50cm宽，70cm深地锚梁，两侧对应锚梁位置，设钢筋砼导向墩，其与箱身之间隙为5cm。[4]顶进后背采用直径120cm钻孔灌注桩作为后背，桩顶设冠梁，滑板与后背采用钢筋连接，并一次浇注混凝土。后背宽1.5m，高2.5m，顶面高出滑道板面1m，钢筋与滑板连成整体。滑板上抹2cm厚M10水泥砂浆抹面，刷3mm厚石蜡（掺25%机油）一道、撒1mm厚滑石粉一道，上铺塑料薄膜一层。
5 顶进设备安装、调试和试项
5.1 安装
①配备需要的千斤顶数量计算
根据规范，顶力计算公式如下：
其中，N1为箱体顶部荷载，本工程架空顶进，N1=0；N2箱体自重，N2=1544.38t；E为箱体两侧土压力；f1、f2、f3分别为箱体顶上表面与顶上荷载的摩擦系数，箱体底板与下部土体的摩擦系数，箱身与侧面土体的摩擦系数，均取0.7；RA为箱体正面阻力，由于顶进为前方土挖空顶进，RA=0；K为保险系数，K=1.2。
土压力计算公式：
其中，墙后填土的重度γ=1.9t/m3，箱身高H=7.65 m，库伦主动土压力系数 Ka=0.217,箱体全长L=27.9m。
代入以上各数值，最大顶力Pmax≈2000T。顶进安排6只500T油顶顶进，每只千斤顶最大顶力2000/6=333.3T＜500T，满足要求。
框架涵1544.38t，最大顶力3000t，顶进行程53m，框架涵宽度8.5m，安装500T油顶6只。为防止顶进过程中油顶损坏，备用2台。
②清洗液压元件，检查质量状况，必要时进行压力和密封性试验、选配、清洗检查管路和接头，远传压力表和二次仪表指数要一致，与电接点压力表的指数误差不得大于3%，必要时要进行压力试验。
③为确保供油条件良好，在安装油泵、油箱，尽量使油箱出油口高于油泵进油口0.5m以上高度。
④为确保作业人员安全，在主油管和油管上液压元件、支油管和电磁换向阀、紫铜管安装前要进行退火。
⑤然后分别进行电气集中控制台至油泵电机，远传压力表、电接点压力表，各个电磁换向阀，压力继电器等控制线的安装工作，待所有安装完毕，检查无误后，接通动力电源。
上述工作完成后，项目部技术人员需对要对油泵设备的油路、电路系统全面核查无误后，方可进行测试作业。
5.2 调试
核验液压元件是否可靠，千斤顶功能有无异常，管路是否泄漏，调整电接点压力表和压力继电器的保安值，调整溢流阀的作用压力是调试工作的目的。并且缓慢加大油压力使箱身移动，测算箱涵启动顶力，现场观察后靠背的变化情况等，分为以下几步进行：
①将液压油放入油箱，油质要纯净，无水分和杂质，放入时要进行过滤，在油箱的油口上还应设置滤油器，接通油泵的进油管路，排除管路中的空气，并在油泵泄油孔向油泵灌满工作油液。
②调整油泵的输出流量，所需要的流量按下式计算：
式中，Q——需要用油量（L/min）
F——千斤顶活塞作用面积（dm2）
n——使用千斤顶数量
i——顶进速度，以25~40mm/min为宜
油泵刻度盘上的百分数应为Q/Q= F·n·i/36
在调试过程中只允许用到20%的流量，调试完后，在试顶时才允许按上式计算的需要流量进行工作。
③将电接点压力表的保安值调到10MPa，将溢流阀调到最小作用压力值处，将压力继电器调到最大值，起动电机油泵空转30min，使油泵各部分得到润滑。
④操纵电气集中控制台上的千斤顶换向阀开关，使每只千斤顶空顶进退一次，一般以相对称的两台顶为一组分次空顶，检查千斤顶是否卡死，验证换向阀工作是否正常。
⑤以相对称的两只或中间一只千斤顶进行管路系统的压力试验（但要注意总的推力要小于箱身的起动推力），将电接点压力表调到32 MPa。压力继电器调到最大值，将溢流阀调到最大值电磁溢流阀调到最小值，开动油泵，操纵试验千斤顶，使其起推力作用，此时液压管路系统中逐步升压，压力在0MPa处开泵保压3min，然后调整电磁溢流阀使压力和缓慢上升，在此期间不断检查管路、千斤顶、油泵等情况，看其是否有泄漏和不良处所，如有故障应立即停泵进行排除，当压力升高到限额定值时（用输出压力32 MPa的油泵，千斤顶的油缸壁经验算是及强度为32 MPa时，限定值可取31 MPa），调整压力继电器的安全值到限定值（31 MPa），调卸载后再次起动油泵，使其升压，调整溢流阀和电磁溢流阀的工作能力（到30 MPa）。
⑥以两组顶为一组进行压力试验，试验油压力达到该工程最大推力时的油压力以上，检查千斤顶、电磁换向阀，管路和接头的泄露和工作性的可靠性。
上述调整检查工作完成后，确认液压系统可靠，电气操作灵敏准确便可进行试顶工作。
6 顶进要点
6.1 试顶
液压油泵开泵后，当液压表显示油压每升高5MPa时，现场必须关闭油泵进行观察，当液压表显示油压表达到20MPa时，必须立即关闭油泵，停止试顶，重新加千斤顶后再进行试顶；每次油压表显示升压后，现场需稳定油压10min，技术人员对油压设备、滑道板、后背梁混凝土外观进行检查，看是否产生裂缝；当千斤顶活塞缓慢伸出压紧顶铁后应立刻关闭油泵，现场技术人员检查顶进设备各部位无异常情况后，再开泵至箱身启动。
6.2 出土
框架涵顶进时，在顶进前端设出土通道，两侧边坡按1：1放坡，采用边挖边顶，挖1m顶1m的顶进方式，顶进时土方对称开挖。在顶进挖土施工过程中，明确每次挖土长度，挖掘机的作业半径，根据上海路局邻近营业线机械设备管理相关规定，现场设置专职防护人员，严格按照“一机一人”进行防护。施工时严禁铲斗碰撞线路加固设备或框架涵结构。千斤顶加压应均匀，出现偏差及时调整千斤顶。顶进过程中每顶一顶程结束后，现场技术人员需对箱涵高程及中轴线进行测量，发现问题及时采取纠正措施。
6.3 顶进
框架顶进工作开始后，先期由于框架全部位于滑道板上，为不切土的空顶，框架前端处于无约束状态，框架方向特别容易往单侧靠，现场需要加强控制框架顶进的方向，以免框架轴线出现严重偏差；框架前端顶出滑道板后至箱身1/2长度前，为顶进箱涵高程、轴线控制的关键阶段，[4]每一顶程结束后现场技术人员都要及时测量箱涵高程、轴线并及时纠偏；安放顶铁、千斤顶过程中，确保现场做到三点一线，即轴线、长短搭配、顶铁位置一致。
顶进过程中油泵系统各接头、管道应经常检查；顶管附近严禁站人，以免崩起伤人；现场配备足量道渣、枕木、编织袋等抢修材料，现场规划好应急通道，当线路出现险情及时抢修。
7 纠偏措施
7.1 平面纠偏措施
箱涵顶进过程中，若发现箱涵轴线有偏差时，应立即进行调整，通常采用增减箱涵一侧的顶力，若向左偏，可关闭或减少右侧千斤顶，若向右偏可反之；也可采用调整顶进箱涵两侧挖土量进行纠偏，利用箱涵两侧边墙阻力大小进行纠偏，若框架前端向右偏，可在左偏边墙前超挖20—50cm宽，右边保持吃土20cm宽；利用顶铁进行轴线调整，若框架前端右偏，则将箱涵右侧顶铁楔紧，保持受力状态，左侧顶铁脱开一定间隙，不要楔紧，开泵后右侧顶铁先受力顶进。[4]
7.2 竖向纠偏措施
一般地质情况下，由于多为沙土或黏土，框架低头现象较为普遍，为预防框架低头，在滑道板上设置2%的纵坡；滑道板前方土方不宜一次挖至设计标高，一般比设计高程高3—5cm；由于本项目邻近山体，滑道板前方为石英砾砂岩，为确保顶进箱涵高程控制在允许范围内，将标高控制在比设计标高高1cm范围内；为防止顶进框架出现抬头现象，在顶进过程中若发现箱涵出现抬现象且抬头量与设计标高相比不是很大时，通常将箱涵前土方挖至箱底齐平；若抬头量与设计标高相比超过允许值时，则对箱涵底面土方进行超挖；若顶进箱涵高程由于箱涵两侧挖土宽度不足导致吃土量过大而引起抬头时，应将箱涵两侧土方适当进行超挖。
7.3 较大偏差纠正措施
为尽量减少因施工对铁路的影响，缩短铁路慢行总天数，在一号箱涵顶进前即开始进行二号箱涵预制，在原设计图纸中两个预制箱涵之间仅有0.1m间距，一号箱涵没有顶进前，二号箱涵无法在设计位置进行预制，对设计方案进行了优化，将2号箱涵预制位置向北侧平移2m，在2号箱涵纵向顶进前，利用围护桩作为靠背梁，先对2号箱涵进行横向顶进，让二号箱涵基本进入顶进预备位，再进行纵向顶进。[4]在顶进过程中当箱涵轴线出现较大偏差时，可以采用先横向顶进，再纵向顶进的方法来处理，调整的空间相对较大。
8 结束语
萧山区彩虹大道与萧萧联络线立交工程2孔下穿铁路箱涵在项目部全体技术人员的精心组织、科学谋划下，经过11次铁路III级封锁、77天铁路慢行施工，期间未发生任何铁路安全、质量事故，顺利的完成箱涵顶进施工。
参考文献（尽量12条以上，最少不能低于7条）
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011
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[3] 中国上海铁路局集团有限公司《关于公布<中国铁路上海铁路局集团有限公司营业线施工安全管理实施细则>的通知》(上铁运发[2019］129号）
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[6] 大跨度铁路框构桥顶进施工技术《公路交通科技(应用技术版)》2012,(08):52-54
[7] 多孔小角度斜交框构桥顶进质量控制《上海铁道科技》2014,(03):82-84.杨洁民
[8] 铁路桥涵顶进施工中技术要点探析《建材与装饰》2018,(8):1-1.彭帅
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蒋新星 毕业学校：湖北国土资源职业学院
毕业时间：2010年6月
所学专业：测绘工程 工程师 项目总工程师 道路桥梁施工 姓名：蒋新星
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