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铁路软土地基箱涵顶进施工技术【摘要】顶进施工方法的特点是在保证铁路交通安全运行的前提下，用设备将铁路外预制的钢筋混凝上箱涵顶入铁路路基内，形成与铁路的立交桥。本文以杭州铁路枢纽扩建ⅱ标工程打铁港中桥项目下穿宣杭北环线铁路箱涵顶进施工为例，介绍在软土地基上完成大体积混凝土箱涵顶进的施工技术。【关键词】大体积箱涵;软土地基;顶进;施工技术1.工程概况1.1工程简介打铁港中桥位于宣杭北环线中心里程k213+851.12，与线路斜交45°，功能为过水排洪，建成后孔跨结构为（4+8+4）m三孔分离式框架桥，打铁港河为杭州余杭临平城区主要配水河道，既有桥为1孔8米框架，不能满足过水要求，本次施工主要为既有框架桥接长（星桥站站改需要）及在其两侧各顶进1孔4米框架，施工完成后结构沿铁路方向总长28.37m；桥下可以提供的过水断面净宽为16.0m（包括中间隔墙厚度后为18.8m）。为加快施工进度，减少施工风险及对既有线运营的影响，顶进4m框架桥两侧各设置3m长的l形挡墙，与主体框架连为一体，一同顶进就位，最大顶进长度48m，穿越既有线路3股道。采用高压旋喷桩复合地基。高压旋喷桩采用直径60cm单管，桩间距1.2m，长15m，桩顶设褥垫层。复合地基基本承载力σ0≥150kpa。1.2地形地貌和地质、水文地质情况：根据设计提供的资料，工程范围内地表以下土层依次为：(1)人工填筑土。(2)第四系全新统冲积、海积层（q4al+m），地层由上至下依次为：①粉土，褐灰色，中密，饱和，σ=100kpa。②淤泥质黏土，流塑，σ=60kpa。③粉质黏土，褐黄色，硬塑，σ=180kpa。2.施工方法2.1施工现场平面布置工作坑设在既有线路左侧；场内临时便道从汤家村特大桥施工便道接入，沿施工便道边设30×30cm排水沟，顶进工作坑四周设30×30cm排水明沟，表面用砂浆粉刷；并在后靠背处设集水井，用水泵排入河道，集水井定期清挖淤泥。在k214+199处设置315kva变压器一台，接入施工现场配电箱。2.2工作坑制作工作坑临近既有线侧边坡采用高压旋喷桩加拉森钢板桩防护，宣侧箱拉森钢板桩桩长12米，每米3根，再在靠近既有线侧布置3排高压旋喷桩，桩长17米，密排咬扣布置，桩径0.6米，桩间距0.5米；乔侧箱由于可以部分利用既有挡墙（下有方桩基础）作为防护，拉森钢板桩桩长8米，高压旋喷桩桩长7米，布置方式同宣侧箱，工作坑底面采用搅拌桩加固地基，桩径0.5米，在临近既有线侧3米范围内桩间距0.8米，其余桩间距1.2米，桩长12米。工作坑其余两个侧面采用钢板桩进行支护，并结合河道位置部分采用放坡防护，后靠背采用12米拉森钢板桩加3排密排12米高压旋喷桩进行防护。工作坑基坑防护计算:(1)荷载布置及土层物理参数、分布情况工作坑设在工程线左侧，距离既有线坡脚5米，在此5米范围内为顶进l形挡墙位置，在基坑开挖之前先施工该l形挡墙地基加固高压旋喷桩，以改良主动区土压力，确保既有线路的安全。(2)宣侧工作坑：当在原地面下10米时，因有高压旋喷桩加固地基，其主动土体没有向基坑侧向压力，为确保基坑安全，在邻近既有线基坑侧布置3排高压旋喷桩，桩径0.6米，桩间距0.5米，密排布置，桩长17米，再在基坑侧布置12米长拉森钢板桩。(3)乔司侧工作坑：因原挡墙及水压力可以确保挡墙得平衡，7米高压旋喷桩3排及8米拉森钢板桩足以抵挡1.8米深水压力及1米淤泥土压力。2.3滑板制作工作坑滑道板宽7m，后背厚1.5m，高2.5m，宣侧底板长45m，乔司侧底板长49米,底板每隔2m设一条地锚梁，并在其相应位置的箱身两侧，设方向墩，其与箱身之间隙为20cm。为防止顶进过程中出现扎头现象，滑板面按5‰做成头高尾低的坡度。为防止滑板与箱体底板粘连，同时为减少启动阻力，滑板顶面施作润滑隔离层。滑板混凝土强度达到2.5mpa后，在滑板顶面施作润滑隔离层，其做法为表面涂2mm厚机油滑石粉混合物（混合物比例3：7），上铺油毛毡，油毛毡接缝顺顶入方向搭接并粘接牢固。最后铺塑料布，为了防止绑扎钢筋时损坏隔离层，在隔离层上抹2cm砂浆保护层。2.4后背及后背梁施工为了保证后背土体的抗力能满足顶力的需要，后背与滑板采用整体式结构，顶进时为防止其断裂，在配筋之外，砼内增设６米长钢轨，间距1.5m,后背后采用咬扣钢轨桩防护，桩长８米，其后夯填砀碴，确保后靠背的安全。作坑后靠背基坑防护计算:荷载布置及土层物理参数、分布情况:(1)主动土压力计算（郎肯土压力）。(2)后靠背计算。2.5箱涵预制框架主体采用c35钢筋混凝土，抗渗指标≥p12。每个框架预制分三次进行，先浇筑底板及60cm侧墙，再浇注墙身（顶进框架墙身中部设诱导缝），最后浇注顶板。施工顺序：绑扎底板/部分墙身钢筋→立模→浇注底板砼→搭设支架→铺设顶板底模、立墙身内模→绑扎墙身、顶板钢筋→立外模（拉杆螺栓）→浇注墙身砼→浇注顶板砼→养护→防水层。2.6线路加固线路加固采用钢便梁加固方案。第一步：埋设安装临时过渡的2根圆涵，围堰筑岛施工，进行工作坑搅拌桩、钢板桩、钢轨桩施工。第二步：利用封锁点架设行宫塘侧d16m三孔施工便梁，进行1号便梁支墩土方开挖，基础高压旋喷桩施工，支墩钢筋砼施工，支墩施工完成之后利用碎石对支墩基坑进行回填，同时进行工作坑基坑开挖，滑道板后背施工。第三步：利用封锁点3孔d16m施工便梁依次移架至乔司侧2号支墩上方，进行2号支墩基坑挖土、高压旋喷桩基础施工、支墩钢筋砼施工，砼养护期到后对基坑采用碎石进行回填，同时在2个工作坑内预制2个4米顶进箱涵。第二、第三步如图2所示：图2第四步：利用封锁点3孔d24依次便梁移架至行宫塘侧顶进框架上方，开挖顶进涵桩基施工工作面，施工高压旋喷桩基础，高压旋喷桩施工完成养护期到后，顶进行宫塘侧4米框架涵，采用碎石回填支墩侧基坑，采用砼回填新顶进框架同既有8米框架间的缝隙，同时准备施工既有8米框架接长，乔司侧顶进框架养护。第五步：利用封锁点3孔d24m便梁移架至乔司侧顶进框架上方，开挖顶进框架基础施工工作面，施工高压旋喷桩基础，高压旋喷桩施工完成养护期到后，顶进乔司侧4米框架涵，采用碎石回填支墩侧基坑，采用砼回填新顶进框架同既有8米框架间的缝隙，同施工既有8米框架接长。第四、第五步如图3所示：图3第六步：拆除施工便梁，开通河道，进行附属工程施工。2.7箱涵顶进①箱体顶进原则。箱体预制成型后，当框架主体及保护层强度达到设计强度100％；线路加固完成后可顶进。②安装钢刃脚。钢刃角用20mm的钢板制作，各刃角均焊接而成，焊缝高度不小于8mm，焊接时要防止翘曲。底刃角在安装时刃角底面与桥涵表面成一仰角，以利于切土，防止桥涵扎头。侧刃角较桥涵端面外框尺寸略大，以减小顶进阻力。③顶进设备布置。宣侧箱身自重为1140t，最大顶力按114t考虑，顶进时布置2只150t的油顶，乔司侧箱身自重为1232t，最大顶力按125t考虑，顶进时布置2只150t的油顶。另准备2只油顶备用。④顶进施工。框架桥顶进即是开动高压油泵，利用油顶的顶力在后背的反力作用下推动框架桥前进，正常情况下每次顶程可为油顶行程的80%左右。一个顶程完成后活塞归位，加长顶铁以待下一循环，如此往复直至框架桥就位。箱体在滑板上空顶时，根据偏差及时调整箱体两侧顶力，使桥体严格按设计轴线进入路基，因为桥体大部分进入路基后，已经形成了孔道，再纠正方向比较困难。箱体顶进过程中，墙体部分土方由人工开挖，其余土方由小型挖掘机开挖，并由装载机、汽车配合运输。洞内挖土采用1台pc120挖掘机挖土修坡，必要时人工配合，另1台pc220挖机翻土倒运并装车，自卸车运土。挖土时，严格掌握切土量，底板、侧刃角必须吃土顶进,挖土坡面不得陡于60°，先挖两侧，后挖中间，形成向洞内凸出弧形，待桥体顶进到坡面时才能挖除凸出土方，确保路基不发生塌方，保证运行安全。方向控制及纠偏措施。箱桥在滑板上空顶时，可由方向墩控制顶进方向。当箱桥脱离滑板后，通过调整两侧千斤顶布置，结合挖土来控制顶进方向。千斤顶调整应与挖土及其他措施结合使用，才能收到更好的效果，当桥体左偏时，减少左半边边墙、底板吃土，减少左侧阻力，使桥体左侧顶进速度快于右侧，当桥体右偏时，减少右半边边墙、底板吃土，使右侧顶进速度快于左侧，无论怎样挖土两边墙外侧不能挖空，边墙吃土量不少于5㎝。为了改变桥体两侧土抗力，保证桥体正确就位，在桥体制作时，两侧预埋螺栓用以安装钢刃角。3.控制措施本工程顶进段河道加宽，既有8m箱涵于顶进4m箱涵应保证10cm间距，桥上底碴较薄，顶进箱涵受限制尺寸比较严格，鉴于以上原因，从以下几个方面进行控制。3.1路基下打高压旋喷桩路基下打高压旋喷桩是保证顶进时线路前方及侧方不出现塌方，也是大体积顶进框构的持力层，因此高压旋喷桩效果的好坏直接关系到框构在顶进过程中是否出现扎头现象。施工前进行试验段施工，确定各施工参数，并对高压旋喷桩进行检测，承载力达到设计要求后再大面积施工。由于箱体预制到箱体顶进还有一段时间，因此地基加固效果关系到箱体是否会出现下沉现象。本工程采用30%水泥掺量，地基加固后对地基进行承载力检测，检测结果大于设计规定值。本工程箱体预制至顶进间隔时间为30d，顶进后复测未发现箱体下沉。3.2滑板船头坡设置现扎头现象，滑板面按5‰做成头高尾低的坡度。在滑板顶面施作润滑隔离层，其做法为表面涂2mm厚机油滑石粉混合物（混合物比例3：7），上铺油毛毡，油毛毡接缝顺顶入方向搭接并粘接牢固。最后铺塑料布，为了防止绑扎钢筋时损坏隔离层，在隔离层上抹2cm砂浆保护层。3.3空顶控制桥体在滑板上空顶时，根据偏差及时调整箱体两侧顶力，使桥体严格按设计轴线进入路基，因为桥体大部分进入路基后，已经形成了孔道，再纠正方向比较困难。3.4顶进过程中控制①顶进挖土。顶进挖土时，两边墙外侧不能挖空，边墙吃土量不少于5㎝。②测量控制。测量工作对箱体顶进很重要，每顶进一程（每顶程100cm，每次开挖步距100cm），测量一次高程和左右方向偏差，并做好记录，以便根据偏差情况，采取相应措施，及时纠偏，保证箱体顺利就位。4.结语本箱涵顶进施工前后历时66天，顶进施工箱体就位后测量结果如下：宣侧箱前端中线向东偏移25mm，后端中线向西偏移33mm；乔侧箱前端中线向西偏移63mm，后端中线向西偏移23mm（规范允许中线偏差为200mm）。宣侧箱前端标高+22mm,后端标高-17mm；乔侧箱前端标高+12mm,后端标高-24mm（规范允许标高偏差为+200,-150mm）,达到预期目标。同时为大体积箱涵在软土地基中顶进施工积累了宝贵的经验。【参考文献】［１］铁路技术管理规程.铁道部第29号令.［２］上海铁路局建设工程营业线施工安全管理实施细则.上铁建发【2009】83号文.［３］客货共线铁路桥涵工程施工技术指南（tz1203-2008）.［４］铁路桥涵工程施工质量验收标准（tb10415-2003）.［５］铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准（tb10424-2003）.［６］大型机械临近营业线施工管理规定（建工函【2009】260号）.［７］关于规范铁路桥涵立交顶进施工线路限速运行管理的通知（上铁运函【2010】1461号.