秦沈客运专线框架涵顶进施工技术

秦沈客运专线框架涵顶进施工技术 刘 向东

(中铁十六局集团，辽宁兴城125100)

摘要:秦沈客运专线线路锅通后，为解决地方的通道要求，新增一座框架涵，在客运专线上施工顶进涵尚属首次。介绍秦沈客运专线顶进涵施工的主要技术。 关镶词:框架涵:顶进:施工技术 1 工程概况 200 2 年 4月，为解决地方的通道要求，于已铺轨完成的秦沈客运专线增设一座交通涵，在既有涵洞DK120+009.6 秦台方向新增1---5.，的框架涵，填土厚1.4.。该涵位于〕弋119+998.5处，采取顶进法施工。该处现已左右线辅轨全部通过，每日通过道碴车、轨排、轨枕车约5对。 2 施工准备

根据 设 计 图纸及施工规范要求，首先组织项目部领导、技术、安全人员熟悉施工现场及图纸，对新增涵洞认真调查，并对其中心里程、地面高程、孔径及线间距认真核对，确认无误后，便可根据有关规定施工。

3 主要施工技术措施采用 整 体 一次顶进，在路堤的左侧修筑工作坑，工作坑底板上预制整体涵身，修筑顶进用后背墙，利用高压油泵带动千斤顶，连续将涵身顶人就位。顶进方法采用一次顶人，涵长16m,顶进长度为34m。在滑板上预制钢筋混凝土框架，并利用修筑好的后背墙，采用12台300c千斤顶承担顶进任务。顶进涵布置详见图

1.5m 。后端设置运土车道、千斤顶和后背。左右边坡视地质情况，土质采用1，1.25，石质采用1:0.75,靠近铁路路基侧的边坡保持缓于1:I。工作坑四周在地面、坑内各设一道排水沟，坑内后背两角设排水沟的集水井，将水汇集到集水井用泵抽走。

圈 1 顶 进 涵 布 1 <.

、路堤;2、框架涵;3、后背墙日、填土;5、钢板桩 6、钢 刃 脚 尸、滑板沼、千斤顶;，、顶铁圈2 顶涵施工主要程序

3.1 顶进施工程序(见图习 3.2 工作坑的修筑

(l) 工 作 坑是预制和顶进框架柏的工作基地。工作坑的位置根据现场的地形、场地及上质情况全面考虑。前端宜紧靠铁路，距左线外侧钢轨的距离应)2. 5m，本涵选在路肩外侧的距离为

(2) 工 作 坑每边尺寸应比结构物各宽约lm，并留出排水沟、后背及工作操作位置。工作坑的开挖和后背的修筑统一安排，同时施工

(3) 工 作 坑设置在线路的左侧，由于地形左高右低，且为涵阿的进口，容易保证后背的工作质址。

(4) 滑 板 设计。滑板又称工作坑底板，通常采用厚度20-的150}混凝土，板内不设钢筋。滑板主要作为预制框架的施工底板，保证框架在浇注混凝土时不致产生不均匀沉降，并防止框架结构物在顶进时与基础以下土壤枯接，框架一旦顶进就位即报废。本涵因位于基岩上，近后背端滑板厚度可减薄至10-，在顶进过程中，若在顶进起动时发现断裂现象，可填筑100 #干硬性水泥砂桨。灌注前滑板下以级配碎石夯填密实找平，防止产生 不均匀下沉。为增加板底的抗滑能力，掺加适量片石，并在板底挖槽灌注地锚梁，每3m一道。为防止顶进时产生拉应力，在滑板上层适当设置一层08- 的纵横钢筋网，间距20m，

框架外的钢筋可适当减少。

为了 控 制 框架涵的顶进高程，滑板设置0.5% 。的上坡，以防止顶进时栽头。为了框架涵起动后空顶阶段能调整方向，顺滑板两侧距框架涵预制位置外5^-loan处设置混凝土方向墩。顶进时用钢板垫以滚杠卡紧，使顶涵沿设计轴向前进，有偏差时可及时纠正。 (5) 滑 板 顶面要求平整、光滑，启动阻力越小越好。我们采取在滑板表面抹1:3水泥砂浆并压实。滑板顶面要求有较高的平整度，以利铺设润滑隔离层，减少起动阻力，同时可使框架涵底板表面平整，减少最大顶力。润滑隔离层采用石蜡。其做法:铺石

蜡掺机油一层，厚4- 。先将石蜡加热至150℃左右，再掺人25%的机油，搅拌均匀后，用扁嘴喷壶浇在滑板上预先放置的两道10号铅丝(每米一道)之间，用木板刮平，取走铅丝，并用喷灯烤合铅丝留下的槽痕。在浇洒的石蜡面上洒滑石粉一道，厚lmm。在其上铺塑料薄膜一层，接缝处用宽5- 的塑料胶带粘接成整体。 3.3 钢筋混凝土框架的制作(主要工艺见图3) 圈3 棍架侧作施工工序

(1) 钢 筋 混凝土框架结构的混凝土标号为300# 。全部采用小块钢模板.分两次立模浇注。模板应支律牢固，不得跑浆、变形。顶板预留1cm 上拱度。

(2) 钢 筋 混凝土框架分底板和边墙两次进行灌注，当框架底板达到5。%设计强度后再接灌注边坡和顶板。施工缝在底板20+n以下(下梗胁顶)处。顶板和底板必须一次灌成，不得中断。

(3) 框 架 涵的尺寸误差要求前端为正误差(略大于外轮廓2cm)，尾部为负误差，以减少顶进阻力。

(钓 钢 筋 连接接头全部采用焊接.绑扎钢筋时切勿沾上油污和石蜡等

(5) 为 避 免混凝上收缩不一和顶涵纵向弯矩及剪力的影响而发生环形裂纹，顶涵内外侧纵筋之和为全截面的配筋率的3%0,

(6) 为 减 少混凝土的干缩裂缝，应控制混凝土的人模温度和水灰比。当夏季施工温度高时，可采用地下水冲洗骨料、加冷水拌合、搭设凉棚等措施，并严格控制加水量，采用干硬性混凝土，加强捣固等，

(7) 在 灌注 混凝土时，应按设计要求将框架各部位预埋件安装齐全，并做到正确无误。混凝土浇注后采用洒水后薄膜封闭养护。拆模和顶进须在混凝土强度达到100%设计强度后方可进行

(8) 刃 角 设置在顶涵前端。刃角主要是导向和保护工作人员的安全，安装时必须严格，不能出现向下或向上的倾角，防止框架顶进产生高程偏差。刃角采用框架涵顶板和边墙前伸，并护以钢刃，刃角斜线与水平线成600。不设底刃角。并在前端设中斜柱，加强刃角刚度。

(9) 框 架 中间设一宽2m的活动中平台，便于挖土和运土。 (10 )顶 涵 顶面和侧面设置冷作防水层，并覆以100号豆石棍凝土保护层(内设铁丝网)。顶板顶面应有4%的排水坡。外表进行润滑处理，减少顶进阻力。 3.4 后背的修筑及顶力

后背 是 承 受顶进时水平顶力的反力的重要构筑物，它是保证顶进工作顺利进行的重要设施，直接关系着顶进质量。因此后背要有足够的强度和稳定性，自顶进开始到结束应保持不裂不

断。后背的尺寸、规格、式样经计算，结合现场实际情况选定。后背能承受框架涵在顶进的全过程中出现的最大顶力，并适当有安全储备。设计最大顶力P=1 .5N .N 为框架涵自重。顶涵在起动时，由于需克服与滑板的粘着力，其起动顶力较大，而起动后顶涵属于空顶阶段，其顶力甚小。以后随着框架人土，顶力又逐渐增加，当框架涵脱离底板且

接近就位时顶力为最大，随后顶力便略有下降。顶涵起动顶力为设计最大顶力的。.8-1.1倍。框架涵顶进利用_L作坑后壁的原状土作后背支承，并适当填土达到4m高。再砌筑2m厚50 #浆砌片石后背。最后打人140工字钠50根作为后背桩，前端浇注50c.的C25分配梁混凝土。 3.5 线路加固

顶涵 两 侧 各100.增设轨距撑，设置限速标。为确保列车运输安全，涵洞顺利顶进，我们采用吊轨梁加固与横纵抬梁加固相结合的方法，对该段线路进行加固施工〔见图4)。具体方法如下: 3.5.] 吊轨梁加固

该段 线 路 为硷轨枕，无缝线路，P60钢轨。采用P43钢轨3_5-3扣式轨束梁进行吊轨，长度为25.。吊轨梁与其下面枕木采用必22U型螺栓卡和盖形扣板联结在一起，形成整体结构。

施 工步 骤 :

(1) 首 先 对该段无缝线路进行应力放散及锁定。 4 线 路 加 固 示 意 图

1,吊轨梁2、枕木;3、柑钢4、工字钠横抬梁5、U19操栓(2) 两 侧 线路加固锁定，为了防止施工过程中线路爬行和横向移动，在涵洞两侧各loom范围内增设防爬器64套，并增设轨距拉杆，对两侧线路主轨螺栓全部重新检查加固。对涵洞两侧dm范围内增加道碴，要求枕木盒内全部铺满道碴，加强线路锁定。

(3) 铺 设 吊轨梁吊轨梁采用3一5一3形式组装，使用P43钢轨，共需钢轨(25m标准长度)22根，吊轨梁顶面不得高出主轨高度。要求吊轨梁与枕木间逐根用必22U型螺栓卡和盖形扣板联结牢固，不得有松动现象。合计需要3扣吊轨卡400套，5扣吊轨卡200套。吊轨梁两端做成临时梭头，防止机车车辆底部零件挂上吊轨，梭头附近枕木应与吊轨梁箍紧。

3.5.2 横抬梁加固

横梁 采 用 40#工字钢，间距为12。二，每隔一根枕木下横穿一根横梁，并用叮22U型螺栓卡和盖形扣板与枕木和吊轨梁联结牢固需14m长工字钢7根。 主要施工步骤如下:

(1) 首 先 上下行线开挖线以外2.2m 处，搭设枕木垛作为支撑点

(2) 横 梁 铺设。采用间隔式抽穿横梁.每隔一根枕木抽穿一根横梁，井将横梁与枕木和吊轨梁采用U形螺栓和盖形扣板联结牢固密贴，横梁中间加设枕木支撑加以支承，保持横梁的稳定性

(3) 横 梁 一端直接放在路基搭设的枕木垛上，另一端支承在框架涵顶上。随着涵身的顶进，列车荷载通过横抬逐渐转移到涵身上。

(4) 安 放 工字钢时，先插人槽钢.槽口向上卧放槽内放油，再将工字钢横梁拉人僧内就位并用U型螺栓扣板连成一体.槽钢内面与工字钢下冀缘之间的空隙用木片塞紧

(5) 在 线 路左侧安设两处地锚梁设施，上端固定于左侧吊轨梁处，下端埋人地面以下Im,防止框架涵在顶进时线路横移。 3.5.3 纵抬梁加固

横梁 铺 设 后，为加强线路的整体稳定铺设纵梁，采用56并工字钠,每2片并列作为一组纵梁，设在横梁上部，共设4组，即在两线外侧各一组，线路中心处2组，并以022U型螺栓卡和盖形扣板与横梁联结，形成整体结构，要求联结牢固密贴。工字钢长度每根长度12m。主要施工步骤:

(1) 首 先 在路肩和线路左右线中间处埋设纵梁支撑墩，支撑墩尺寸为长loom,高lo0cm、

宽150c.,C2 0硅结构，中心位置在钢轨外侧l,2m ,左右线间为线路中心处，这样纵梁与横梁联结后支撑在加固墩上，形成lom宽的框架梁式结构。

(2) 每 2 片工字钢为一组纵梁，纵梁间用d=16mm厚钢板焊接牢固，对纵梁要求平整顺直，与横梁联结密贴牢固。

(3) 为 防 止横向移动和保持线路稳定，在纵梁与枕木间用l00mm X 100二方木作为支撑.并用木楔打紧。纵梁铺设后应全面检查。吊轨 梁 与 枕木横梁的联地纵梁与横梁的联结等处是否牢固，线路的轨距、水平、方向是否正确，待全面检查无误后方可进行顶进施工。 3‘ 线路恢盒

加固 支 护 措施拆除。封锁线路，撤出横抬梁、执束梁，填筑级配碎石和道碴至设计标高，恢复线路，正常通车 3.7 顶进设备

包括 液 压 千斤顶及传力设备。液压 系 统 高压油泵、控制阀、千斤顶〔顶镐)、油箱、油管、压力表传力 设 备 :顶铁、顶柱、活动横梁、固定横梁及其它钢体。安装 好 全 部液压系统，包括顶镐、油泵、油箱、管路以及配套辅助设备后，要进行调试，使其运转正常。对传力设备也应仔细检查，以满足顶进的需要。顶进设备尽鱿安装在框架中心附近，使油压基本一致，油管做到长短一致便于调整与控制。 4 顶进工艺

4.1 挖运土顶进 速 度 主要取决于洞内挖、运土的速度，应尽叮能地为提高挖运土的速度创造条件.为增加开挖工作面，箱涵挖土分上下两层作业，在箱涵中部设置挖土平台。每米的工作安排」一2人工采用风镐开挖。挖土时，每次掘进深度应根据士质情况决定， 一般睡次开挖进尺为30^-50cm,在土质松散土层顶进时严禁超挖，一般应形成框架吃土前进保证路基不受扰动，不影响地基的承载力。开挖时严格掌握切上量，箱涵的上刃脚和侧刃脚须吃土loran以上，由于是以地面以下部分为石方，可不吃土。挖土坡面要与09刃脚坡面尽hi保待一致和平顺，坡面与水平夹角0gX 60，中平台及其支架要防止受到土的挤压。挖土工作须与观测工作紧密配合，根据偏差来决定挖土方法。同时做到“四不挖土”，即:列车通过时不挖土，交接班前不挖上，机械设备有故障时不挖土，较长时间不顶进时不挖上。 42 顶进

顶进 的 实 施是整个工程的关键环节，)f顶前应试顶.试顶顶力约为顶桥白重的。.4--0.8倍，但在开始时不应突然地增大至此数值，应使顶镐同步逐渐增压， 般每到一定压力后稳定儿分钟检查顶进设备、后背、滑板和框架涵是否止常，如切正常方 可正式顶进。在顶进过程中，如油压突然卜降，一是表明框架己起动;二是后背或框架出现变形，应立即停止顶进，分析发生变形的原因，采取加固措施后，方可继续顶进。 (均 箱 涵 在空顶时，要注意箱涵的轴向方向。当框架前刃角接触路基边坡时，开始挖上运土，刃角一经吃土必须快挖快顶采用三班倒连续作业，以减少顶进阻力，缩上期，但列车通过时禁止顶进作业口

(2) 顶 进 时要观}!9顶铁、顶镐、后背、油压泵压力及方向、高程等的变化，发现问题及时停止顶进，修正后再顶进。

(3) 交 接 班前，应对顶镐、油泵、顶铁、后背、刃角和平台等设备先作检\确认无异状后再开始操作:(们 顶 进 时，顶铁和后背上不准站人。

(5) 框 桨 涵前后面除设置防裂钢筋外，在施顶处应埋设2on钢板，以分布施顶应力 (6) 为 减 少顶进阻力，书下架涵Fe!板上画宜涂以掺机油的石蜡等润滑剂一层C7) 顶 进时 ，如发现线路横向变形，应及时整修恢复加固，防止事态扩大防止和整复横移的办