无锡某路下穿京沪铁路立交工程繁忙干线粉土地质条件下箱形桥顶进施工工法

PAGEPAGE12繁忙干线粉土地质条件下箱形桥顶进施工工法编制单位：xx铁路局工务大修段工法编号：主要执笔人：一、前言近几年来，我国铁路建设发展速度突飞猛进，目前运营总里程达到了约7.8万km。随着沿线经济的快速发展，国家和地方基建投入不断增大，越来越多的地方道路下穿既有铁路。为了尽量减少施工对繁忙铁路干线运输的影响，施工方案通常采取线路架设低高度便梁进行顶进作业，在粉土地质条件下顶进施工，保证铁路路基安全以及顶进施工质量是施工控制的重中之重。2009年无锡吴越路下穿京沪铁路立交工程在施工中采取了基坑止水围护、深井降水、线路下旋喷桩加固、开挖土控制方向标高、及时纠偏等方案及有效措施，安全优质的完成了顶进施工任务。二、工法特点1、对铁路运输影响相对较小，可有效减少铁路运输损失。2、需要对土质、地下水情况做出正确判断。3、顶进施工过程中，需要测量、开挖土控制、顶力分布控制之间的密切配合。4、施工安全及顶进质量易得到控制。三、适用范围1、繁忙铁路干线采取顶进法施工，2、粉土或粉砂土的地质条件下，地下水位较高，地下水属潜水。四、施工工艺（一）工艺流程（见图1）（二）主要施工要点1、基坑围护及土方开挖（1）基坑深度6.8m，为深基坑，基坑四周采用长度为18m，直径1m的密排钻孔桩围护，钻孔桩外围采用长度18m，直径为60cm，密排相嵌的水泥搅拌桩作为止水帷幕。基坑底为水泥搅拌桩进行地基加固。顶进框架桥施工工艺流程图箱形桥预制箱形桥预制滑板施作工作坑开挖深井降水线路慢行顶进设备调试、试顶架设便梁顶进观测装置设置测量中线及高程顶铁调整土方开挖土方运弃增加顶管循环顶进框架就位记录量测结果附属工程施工恢复线路、取消慢行限速竣工地基加固、基坑围护便梁支墩施工架设便梁地基加固开挖土图1（2）在钻孔桩强度达到100%，搅拌桩强度达到80%后方可开挖基坑土方。在开挖基坑土方前3天时间开始深井降水，以保证在开挖土过程中基坑内干燥无积水。基坑土方开挖分两层开挖，第一层开挖深度为3m左右，第二层开挖成形。（3）滑板制作时开挖地锚梁基坑，绑扎锚梁与滑板钢筋，支立模板，进行混凝土浇筑。滑板顶面设0.5～1‰的仰坡。（二）深井布设及降水降低地下水位对基坑土方开挖及箱形桥顶进施工至关重要，可显著提高地基承载力。施工中地下水位降至滑板面以下1m左右为宜。在布井前先做一试验井和两个观测井，间距均为2m，井深18m（如下图）。进行测试土的渗透系数。深井井点布设在基坑桩基完成后进行，在基坑土方开挖2—3天前进行降水作业。K=根据现场试验数据计算，该施工地点土质渗透系数为0.6。基坑内深井共布设24个，基坑两侧、基坑纵向中轴线等距各设8个。根据渗透流量计算，能满足降水要求。Q=铁路线路范围深井井点布置方案如下示意图，经计算，满足施工要求。铁路线路范围的降水工作必须在线路慢行后，顶进施工前3天开始进行，以达到好的降水效果。（三）箱形桥预制每个箱形桥分两次预制，第一次施工底板及三角肋部位，第二次施工边墙及顶板。内模采用新的大块竹胶板拼接，保证市政道路外观质量要求。为了防止箱形桥在顶进时“栽头”，在箱形桥预制时底板前端底设一船头坡，一般设为10cm╳50cm的楔形，有利于产生“抬升力”。（四）线路下旋喷桩施工线路下地基加固施工受限高影响，一般设计采用高压旋喷桩进行加固，施工便梁架空线路后，先开挖一层深3.5m的路基土后，开始施工高压旋喷桩。为了加快高压旋喷桩达到设计强度，水泥浆液中可掺加0.1%的早强剂。经强度试验，一般在高压旋喷桩在施工完成后3—5天可达到强度要求，即可进行顶进施工。（五）顶进施工及土方开挖控制框架桥顶力大小与箱体重量、润滑层、路基土质、施工方法等因素有关。箱涵顶力计算及油顶布置顶力F=K*MK——阻力系数，取值1.4；M——箱身重量。油顶数量n=F/QQ——单只油顶有效顶力。根据图纸计算出油顶数量，并按对称原则布设好油顶和顶管位置。箱形桥在顶进过程中采取边顶边挖的施工方法，严格控制土方开挖。既可保证路基的安全稳定，又能有效控制顶进方向和水平。在箱形桥顶进方向前端土方的保留高度及两边墙的土方开挖十分关键。在土质好，降水效果好的条件下，底板土保留高度可控制在底板底面以上10—20cm左右，根据顶进过程中的观测数据和箱形桥的运行趋势进行即时调整土方保留厚度，一般情况在顶进初期，应适当保持箱形桥适量抬升趋势，在箱形桥重心出滑板后进行即时调整。顶进方向的控制在入路基土时最关键，箱形桥前端入土位置必须准确，在前端入路基后立即进行箱形桥后端方向的调整。箱形桥入路基土后，通过左右边墙土方的开挖并配合顶力调整进行控制顶进方向。（六）顶进及纠偏在顶进过程中，指挥控制由测量、土方开挖、油顶控制等各个环节即时相互配合才能有效完成。纠偏工作应及时进行，随顶随调。当方向偏移时，采取以下措施进行纠编：1、增减一侧千斤顶的顶力：即开或关一侧千斤顶法门，墙加或减少千斤顶顶力数。如向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，向右偏则反之操作。2、可在前端一侧超挖，另一侧少挖土或不挖来调整方向。如箱身前端向右偏，即在右侧箱身前超挖20-50cm。3、方向偏移趋势较大时，同时使用1、2措施。4、当以上措施还没有效果，则应立即停止顶进施工，避免偏移量过大后无法再纠。当箱身前端方向偏移量超过20cm后应停止施工，请有经验的专家到场确定方案并指导后续施工。箱身顶进标高的控制必须按照“趋势控制”的原则，每一顶过后进行数据分析，然后指挥开挖土方。当箱身出现“抬头”或“栽头”时，采取以下措施进行纠偏：1、当箱身“抬头”量不大时可将箱身前开挖面挖到与箱底面平或稍作超挖。如“抬头”量较大，则多超挖一些，在顶进中逐步调整，当情况好转时，便应酌情停止超挖以免又造成箱身“扎头”。另外还可通过减小吃土量、挖短横沟等方式来调整。2、当箱身“栽头”时，可利用箱身前端底板设置的“船头坡”，将箱身底板前端的土方欠挖，造成一个上坡的趋向。3、当土质较差时，可采用接长滑板的方法，使箱体在预定的标同平面上顶进。五、机械设备1、主要设备见下表：序号机械设备名称型号规格单位数量1装载机ZL40160KW辆22挖掘机WY1001m3辆23挖掘机0.4m3辆44推土机TY160160KW辆25自卸汽车黄河牌10T辆86平板车东风牌5T辆17施工便梁D24\16型型组5\58顶进设备BZ50-72260套59汽车吊16T泰山台210钢筋切断机TFGM台611钢筋弯曲机WJ-40台512直流电焊机30KVA台313气焊设备氧-乙炔套514砂浆机200L台315潜水泵WQY-15台2016电锯42行车带锯台117柴油发电机150KW台218消防器械（灭火火器）台4019慢速卷扬机3TT台520砂轮切割机台821空压机台322液压起道机台1023液压千斤顶50T台1024千斤顶320T台2025钻孔桩机GPS—20台826高压旋喷桩机台627水泥搅拌桩机台82、主要材料试验、测量、质检仪器设备表：序号仪器设备名称规格型号单位数量1全站仪DTN-3522台22水准仪DS3台2六、劳动组织部门技术人员管理人员技术工人普通工人项目部812线路施工队24360降排水施工队12210土方施工队14215桩基施工队15530桥梁施工队121030后勤部门210合计143122155计划如下，项目部将根据施工的阶段分批组织人员进场：七、质量标准1、箱形桥顶进质量就满足《铁路桥涵施工规范》-的规定标准。框架式桥梁顶进后允许偏差序号项目允许偏差（mmm）检查方法1中线（一端顶进进）≤200测量检查2高程1%顶程，且偏高≤≤150，偏低≤2002、相临箱形桥顶面高差应控制在10cm之内，以确保美观。3、地基加固后承载力应满足设计要求。八、安全措施（一）劳动安全措施：1、顶进施工时，禁止施工人员站在油顶和顶管范围内。2、做好施工用电安全防护工作，防止出现人员触电伤亡。3、在铁路线路上施工或通过，按铁路相关安全规定做好防护工作。（二）行车安全措施1、桥址处地下水十分丰富，故施工期的排水、降水、抗洪等项措施，应予以重视。降水过程中应每天24h不间断观测路基变化，若路基发生沉降，应立即停止施工并及时采取应对措施。2、便梁架设后，应设专职线路工检查线路方向水平，及时养护。便梁扣件松紧每隔2小时进行检查一次，便梁设横向限位装置，确保稳定不发生位移。3、在便梁下挖土，应设专人防护，杜绝机械碰便梁。列车通过时，禁止挖土作业。4、顶进开挖土方时，禁止超挖，防止支座基础暴露影响到便梁支座安全。5、线路上需要封锁施工的项目禁止在点外作业。（三）电气化施工安全措施按电气化施工相关规定执行。九、效益分析1、在繁忙干线，为了尽量减少运输损失和对运输秩序的影响，每个施工点的慢行时间都有严格控制，基本没有条件采用架空线路现浇的施工方案，只能采取采取预制顶进的方案。慢行时间可可节约3个月以上。2、可采取流水法施工，施工工期可缩短3个月以上，工程成本可节约资金约360万元。且提前竣工带来了很大的社会效益。3、施工安全可控性大大加强。十、应用实例2009年5月至2010年9月施工的无锡市吴越路下穿京沪铁路立交工程的顶进施工就是应用了本工法。该箱形桥净跨为8m+12m+12m+8m，为并列等高4座单孔单体框架结构，与京沪铁路正交，共穿越站场5股道。地下水丰富，土质为粉土。本工程采用钻孔桩基坑围护，水泥搅拌桩止水帷幕，水泥搅拌桩地基加固，在顶进过程中，采用高压旋喷桩加固路基，深井降水，顶进指挥严格执行本工法，取得了理解的施工效果，铁路行车安全和劳动安全得到有效控制，施工质量