顶进施工技术在下穿铁路框架桥中的应用

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Application of Jacking Construction Technology in Crossing the Frame Bridge under the Railway

(昆明理工大学交通工程学院，昆明650500)

(Faculty of Transportation Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China )

摘要：框架桥涵顶进施工技术是下穿既有铁路中工程施工的关键技术，广泛运用于增建或新建道路、铁路中。本文结合蓟汕高速 公路中下穿北环铁路下的框架桥涵工程，简要介绍了顶进施工技术在下穿铁路工程中的施工步骤及关键技术。吉果表明，顶进施工技 术具有较好的经济效益和社会效益。

顶进施工技术在下穿铁路框架桥中的应用

王旭

WANG Xu

Abstract: The jacking construction technology of frame bridge is the key technology in the construction of crossing under the existing railway, which is widely used in additional or new roads and railways. Combined with the framework and bridge engineering of Jishan expressway crossing the north central railway, this paper briefly introduces the construction steps and key technologies of jacking construction technology in crossing under the railway. The results show that the jacking construction technology has good economic benefits and social benefits.关键词：下穿铁路;框架桥涵;顶进施工Key words: cross under railway； frame bridge； jacking construction中图分类号:U445.462 文献标识码:A 文章编号院1006-431 ( 2016 )25-0113-02

〇引言

随着我国道路和铁路工程的不断发展，既有道路和铁 路中时常需要改建或新建一些工程设施，进而对这些过程 设施施工提出了新要求，即需要在不影响工程设施上方铁 路或公路正常运行的条件下完成施工。然而，施工过程中， 上方汽车和列车在运行时会产生强烈的振动，极易导致下

的上坡路基段开挖工作基坑，采用现浇滑板，用钢筋混凝 土制作成框架，再砌筑其后背,加固既有线路，并安装相应

的顶进设备。在顶进过程前方挖土完成一个顶程后可开启 高压油泵，使顶镐产生顶力，并通过顶铁、顶柱、横梁等传 力设备，在借助于后背的反作用力下把预制框架结构向前 顶进。一个顶程完成后，在空档处安放顶铁,接着挖运另一 个顶程，以便下次顶进，以此往复，直到整个预制框架结构 顶进施工完成。顶进施工技术中有两个关键的控制要点, 即结构高程和中线位移控制。

方施工中的路基土体失稳，引发路基坍塌，甚至列车车厢 脱轨的严重后果。目前，在下穿既有道路和铁路施工中，现 有的D形便梁加固法较难满足大跨度框架桥涵的施工要 求，而横抬梁、吊轨加纵加固方法则存在工程整体强度和 2工程概况刚度不足的问题。在确保上方道路和铁路正常运行的条件 框架桥位于蓟汕高速公路中第四标段内，设计范围为 下，怎样保证下穿既有道路和铁路下框架桥涵工程的施工 K9+085.918耀K12+530.400,全长约3.44公里。该框架桥下 质量，显得十分必要。基于上述条件，顶进施工技术便应运 穿标段内的北环铁路,其中框架桥轴线与铁路中心线夹角 而生，并很快成为下穿既有道路和铁路下框架桥涵工程施 85。37',框架桥下方地层岩性从上到下依次为杂填土、细 工的首选方案。砂土、细砂砾土，其中细砂砾土厚度达13.6m。该施工现场

1顶进施工技术简介地下水丰富，季节性水位在地表以下5m,稳定水位在地表 框架桥涵顶进施工技术是利用千斤顶等相关设备，形 以下8m。为减少桥涵施工对北环铁路正常运行的影响，经 成立体交叉通道的施工方法。在下穿既有道路和铁路的地 多次技术方案比选，决定对该框架桥涵工程采用顶进施 道桥、框架桥涵建设施工中，顶进施工技术是控制其施工 工。框架桥主体长度30m,主体宽度29.5m,基底位于地面 质量的关键技术。其工作原理是在正常运行的道路或铁路下10.5m,框架结构跨度2x20.58m,其中顶板厚度120cm,

底板厚度140cm,边墙厚度130cm,中墙厚度120cm,结构 作者简介：王旭（1991-),男，云南红河人，硕士研究生，研究方向

净高9.5m,结构总高13.5m,框架主体采用C40钢筋混凝为交通运输。

初期阶段，进行修井作业时，可以选择表面粗糙颗粒直径 为0.5mm-1.0mm的胶筒封隔器，该粗糙胶筒的密封性會巨 在套损出现初期由于光滑胶筒的密封性能。

0

0.5 1 胶筒表面粗糙粒直径/mm

1.5

图

10胶筒表面粗糙颗粒大小与胶筒密封性能的关系

隔器密封性能降低，因此为保证封隔器的密封性能，胶筒 表面的粗糙颗粒半径应在0.5mm-1.0mm之间。③在套损

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土，依次从线路左侧顶进施工，设计最大顶力2532t，最大 顶程23m。

3顶进施工流程及步骤

3.1施工流程框架桥涵顶进施工工艺主要流程：施 工准备寅施工场地清理寅开挖工作基坑寅框构主体预 制寅框构顶进寅框构就位寅拆除后背梁寅恢复线路寅施 工完成。

3.2施工步骤

3.2.1开挖工作基坑工作基坑是预制和顶进框构结 构的工作场地，其位置选取时需调查施工地区的地貌特 征、地层结构、土质颗粒等，根据桥涵轴线长度，选取土石 价值工程

法、吊轨横梁法、吊轨纵横梁法。该工程中，线路加固采用

2组D24施工便梁和P50钢轨吊轨横梁法对线路进行加

固；下部结构采用8根人工挖孔桩支墩，桩径1.6m，桩长 18.5m;为避免线路横向位移，线路末端采用4组P43轨枕

木垛支承工字钢纵梁进行加固；同时，为增加线路整体稳 定性和上方列车的行车安全，在线路两侧横梁上加装

P50轨束梁。

3.2.6顶进施工该工程中，根据桥体自重，顶进施工 中顶力按照桥体自重乘以1.2系数，顶镐按60%的传递效 率，经计算，该工程共采用32台500t液压顶镐进行顶进

施工。

5根

方数量最小、顶进施工长度最小的线路，在其侧边开挖工 作基坑。该桥涵工程中，工作基坑开挖尺寸26.5x31.5m，其 中顶进施工面按照1:1.5放坡，框构两侧按照1:1放坡。 工作基坑开挖完成后，在其底板面由下至上分别铺设 30cm厚碎石垫层、40cm厚C25钢筋混凝土滑板，2cm厚 M10水泥砂浆抹面，3mm厚润滑层，最上方铺设一层塑料 布。为满足施工中排水需要，在工作基坑四周设置1.5m深 集水井，在其两侧设置30cm深排水沟。

3.2.2滑板施工工作基坑开挖完成后，需在框构底 板下方设置滑板，滑板是桥涵工程中的重要构件，其结构 形式通常有两种，即后背梁整体式和后背梁分离式。滑板 的高低应根据施工现场的地质条件而定，分为前高后低和 前低后高。同时，为防止底板在顶进过程中产生滑动，在底 板下方应设置地锚梁。该工程中设计滑板厚40cm，滑板混 凝土采用C25,滑板下设置8道横锚梁，10道纵锚梁，锚梁 宽50cm，高50cm。为增强顶进施工中的后背力，在滑板靠 近后背处预留长逸1.5m的钢筋，深入至后背，待后背施工 时，使滑板与后背一起浇筑形成整体。另外，为避免出现 ‘‘扎头”现象，滑板顶面需按5%C坡度做成前高后低。

3.2.3框架桥涵预制框架桥涵预制前应在工作基坑 的底板上做好定位测量工作，预制过程中还应注意在滑板 和刃角处均应进行防润滑处理。该工程中，预制箱涵主体 为双腔式现浇钢筋混凝土结构，主要材料为C35混凝土， 箱身混凝土约2085m3,抗渗等级为P8,抗冻性F100,采用 I级、II级钢筋，桥体预制时可先底板后墙身及顶板施工。 为防止破坏滑板隔离层，在底板浇筑时应严格控制振捣深 度；为防止框架桥顶进施工中出现“栽头”现象，在框架桥 前端应采用船头坡，其制作方法是在结构底板前端2m范 围内采用黄土制成高差5cm的船头坡形状，再铺上油毡， 灌筑后便形成船头坡。

3.2.4后背墙施工后背墙在桥涵施工中非常重要， 常见的后背墙有重力式、板装式和拼装式，后背墙的结构 形式应根据施工现场的地质和地形条件来选取，其中重力 式和板装式最为常见。后背墙将决定整个桥涵工程的稳定 性，因此后背强应具有足够的稳定性和抗压力。该工程中 后背墙采用C20钢筋混凝土，在后背墙与千斤顶之间设 置后背梁，后背墙后面采用M10浆砌石填充，形成后背， 在顶进施工时提供顶力。

3.2.5线路加固框架桥涵施工中，原有线路的路基 易出现松动，进而使原有线路的高程及轨道距离参数都会 出现不同程度的变化。因此在顶进作业前须对施工路段上 方的原有线路进行加固处理，线路加固的一般方法有吊轨

线路加固完成后，须进行试顶，待刃脚进入路基边坡 时即可开始挖土。顶进施工中，采用小型轮胎式挖掘机进 行开挖，挖土过程中应严格控制刃脚的入土深度在10cm

上下。挖土过程中，应尽量加快挖土和出土速度，以保证桥

涵1:0.2箱体可以不断顶进。同时，开挖面的坡度应控制在

1:0.8耀

之间，宽度应小于桥涵箱体外轮廓约10cm。当刃脚

处挖土完成一进尺长度后，开动高压油泵，使千斤顶产生 顶力，推动桥涵箱体前进，该工程中每次冲程最大顶距设

置为

50cm。桥涵箱体顶进后，在空挡处放置顶铁，以待下

次开3.2.7顶，直至桥涵箱体达到预定位置。

顶进施工中注意事项①顶进施工中最大顶力 不得超过设备满负荷的85%。②顶进施工中，当顶进至既 有线路下方时，顶进挖土尺寸应臆0.8m，并做到随挖随顶。

③顶进施工中应避免箱涵带水施工，顶进前须做好降水和 排水处理。

4

测量校正及检测

顶进施工中，为准确掌握箱涵的顶进方向和高程，在 箱涵后方需设置观测站，以观测顶进施工时箱涵的中线及 水平偏差。观测站内可设经纬仪和水准仪各一台，设为纵 向观测站;在箱涵

4

个角设置

4个水平尺，以便高程测量；

在箱涵一侧的前后端各设

1个标尺以进行顶进方向的偏 差测量。该工程中，桥涵顶程为49.8m;经测量，其高程顶 进误差为130mm，满足设计要求臆150mm ；中线误差 185mm，满足设计要求臆200mm。

5结语

文章通过对下穿既有线路下的框架桥涵顶进施工法 的介绍，验证了顶进施工法的优越性。实践表明，顶进施工 法施工时间短，施工质量高，对既有线路影响范围小，在保 证既有线路的正常运行条件下，利用顶进设备将预制好的 构筑物逐渐顶入路基，被广泛用于地道桥、框架桥涵的施 工中，具有较高的应用与推广价值。

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