滨绥复线121Km+454m框构桥顶进控制方法
发表时间：2014-11-01 20:22 作者： 来源： 浏览：
殷 涛
提 要：作者结合滨绥复线121Km+454m桥的施工经历，全面阐述了既有线下顶进框构桥存在的不利因素、主要控制方法、施工效果评估以及施工体会，在铁路既有线更新改造和桥梁大修施工中，取得了较好的效果，经运营观察效果较好。
关键词： 6孔连续框构桥；顶进施工；控制方法；滨绥复线
滨绥复线121Km+454m框构桥重点维修工程，位于小九～乌吉密区间，既有滨绥线为复线，桥梁设计方案是一座6孔Lp=5.0m的框构桥，框构桥主体为C40级钢筋混凝土结构，框构桥全长33.63m，净高4.3m（顶进就位后，填充1.8m高C20级片石混凝土作为就位基础），每3孔框构形成一个整体（一次顶进到位）作为一联，每联框构桥顺线路方向宽度16.8m，垂直线路方向长度11.0m，顶进后两联框构之间的缝隙要求仅为3cm，缝隙内用沥青浸制的木板填塞作为沉降缝，桥面人行道与框构墙身一体浇筑，人行道栏杆及扶手均为无缝钢管焊接，新桥中心里程与既有桥相同，框构桥与铁路中心线交角为90°。
为确保滨绥大动脉的正常运营和施工安全，加固线路方案：采用两孔D24型施工便梁对既有6孔Lp=5.0m的复线钢筋混凝土梁桥进行两次架空，砌筑M10浆砌片石临时支墩作为架空支点，每次架空后均利用列车间隔，采用定向控制爆破的方法，拆除既有3孔钢筋混凝土板梁及旧桥墩。框构预制方案：在既有线左侧（上游）选平坦地区作为预制位，每次预制一联框构，框构中心距既有桥中心为23.5m，每次顶进一联框构到位，每次顶进距离23.5m，每联框构桥的顶进作业，均需利用列车间隔时间完成，全桥总计预制、顶进各两次。
对于哈尔滨铁路局管内的桥梁大修工程项目来说，滨绥线121Km框构桥可谓是施工难度较大的一座复线桥，因为要想把它准确无误地顶进到位，受很多主客观因素的影响。
1.顶进施工存在的不利因素
1.1结构自身尺寸大
每联框构桥顺线路方向宽度16.8m，垂直线路方向长度11.0m，再加上两侧人行道长各1.0m，所以，框构桥垂直线路方向长度总计要达到13.0m。
1.2框构顶进距离长
每联框构桥顶进距离达23.5m，采用长距离顶进的目的是：为了减少以后在爆破拆除旧钢筋混凝土梁和旧桥墩的过程中，对新预制的框构桥造成严重破坏，同时还考虑附近空中架设着高压线、通信线、桥上有通过光缆，要确保其使用安全。
1.3两联框构桥间缝隙窄
两联框构桥两次顶进到位后，要求仅留3cm的间隙作为沉降缝，并且要填塞3cm厚的沥青浸制木板，所以顶进时稍有不慎，两联框构之间容易卡死，再进行调整将是十分困难的。
1.4框构顶面与D24梁间缝隙窄
框构桥顶面铺设完钢筋混凝土枕和碴石后，顶进时的最小空隙仅有9cm。这就要求滑板表面必须平整，误差必须在±5mm之内.
1.5行车密度大
滨绥东部线行车密度相对较大，每昼夜行车对数达到83对以上，致使框构顶进作业及各分项、分部工程项目施工都受到不同程度的干扰。
1.6框构自重大
每联框构桥本身的重量达到1400t，造成起动及纠偏都比较困难。
1.7标高控制难
由于滑板过长，造成滑板面的平整度达到《施工规范》要求的±5mm，在混凝土浇筑的实际过程中不易控制，相对地影响着框构桥的整体标高。
1.8轴线控制难
每联框构桥顶进的距离均为23.5m，如此长距离的顶进施工，要想准确地控制好全桥各部轴线满足验标要求比较困难。
上述各种不利因素，不同程度的都给这座复线框构桥的两次顶进带来了严重的困难，为克服客观方面给施工造成的重重障碍，主要采取了以下控制方法，从而保证了两联框构桥两次顶进的准确对位。
2.顶进施工主要控制方法
2.1.滑板表面的控制
滑板结构设计为C20级混凝土，分条浇筑，每条宽度为3.0m，滑板底部设置地锚梁，断面尺寸为40×40cm,每200cm设置一道，为保证滑板面的总体平整度达到规范要求，钉设了直径∮14mm的钢筋棍来控制混凝土面的标高，用槽钢按标高刮平，选派有经验的、责任心强的瓦工来抹面，采用这种方法确保了滑板面的整体误差在±5mm之内，同时，沿顶进方向整个滑板顶面设置了2.5‰的上坡，以减少和消除框构顶进中的“扎头”现象。
2.2.导向桩的设置
把P43钢轨截成长度50cm作为导向桩，浇筑滑板混凝土时，预先安设好，要求位置准确，排列整齐。导向桩的埋深为50cm，间距为200cm设置一个，其位置距框构边墙外缘为20cm，当框构顶进发生偏斜时，通过这些预设的导向桩来调整框构的走行方向。
2.3.润滑层的铺设
为减少起动阻力，防止框构底面与滑板表面的粘接，便于框构桥顶进时顺利起动，在滑板表面预先铺一层薄薄的滑石粉，其上铺两层油毡纸，中间夹一层滑石粉，要求油毡纸铺设的范围比框构底面每边富余50cm，油毡纸的搭接长度≮20cm,这样保证了框构底面与滑板顶面之间不粘接。
2.4.纵、横向轴线和标高的测量控制
用经纬仪、钢尺对既有线路中线、滑板表面及框构的纵、横向几何轴线进行准确分中，钉设控制桩，并用密斗弹出轴线，在框构桥的四角设立标高控制点。框构顶进时，挂线并通过垂球来检查各部轴线，用水准仪来测量框构桥的整体标高，通过对测量数据进行计算，以此确定了偏差调整范围和控制了框构桥的顶进走行方向。
2.5.顶进后背的设计
以往后背设计型式多采用夯填片石、搭枕木垛和扣轨束的方法，由于该框构自重达1400t和顶力需达到1344t，通过设计检算后，确定采用M10浆砌片石砌筑重力式后背。后背结构型式为断开式，总计5个，每个后背宽200cm,高500cm,长220cm。扣P43轨6根作为后背枕梁。
2.6.传力柱的使用
顶进所用的传力柱是用万能杆件特殊加工的便携式方型钢支墩，长度分为40cm、80cm、120cm、160cm、200cm等几种，随着顶进距离的不断加长，交替使用较长的传力柱。这样，顶力增加后，传力柱不宜崩开，一旦出现传力柱突然崩开的现象，用电焊机将柱与柱之间焊死固定，使其成为一个整体。传力柱的安设要与顶力轴线一致，做到“平、顺、直”，为防止传力柱受力失稳，每4m加了一道横梁，这样保证了所有的传力柱在受力后彼此形成一个整体。
2.7.两联框构间沉降缝的控制
第一联框构桥顶进就位时，各部轴线、标高控制的比较准确；当第二联框构桥顶进时，随顶随时调整两联框构桥之间的缝隙，以满足设计要求的3cm沉降缝，当第二联框构桥差50cm既将对位时，用3cm×3cm的木方塞到两联框构桥之间的上下缝隙内，这样达到了控制沉降缝的目的。
2.8.顶进时的速度和方向控制
底板顶进部位安设了规格为500×500×10mm的钢板，以防顶进过程中破坏底板混凝土，影响结构整体美观。千斤顶的安设位置作到与框构桥的轴线方向顺直一致。顶进速度均匀、平稳，各项工作协调、统一，同时密切注意框构桥轴线的方向变化。当框构桥轴线偏向一侧大于5cm时，立即纠偏，通过增减一侧顶力的方式来多次调整；当标高出现偏差时，特别是“扎头”现象，在底板前换填碎石，边换边铺边顶进。
3. 顶进施工效果评估
根据以上控制方法，每联框构仅用2天时间（包括试顶）即顶进到位，经过施工队自检和原阿城工务段现场初验，两联框构桥顶进后的纵向轴线平均偏差为4mm,横向轴线平均偏差为8mm，位置均符合验标；框构桥顶面标高平均偏差为6mm,符合设计要求；两联框构桥的缝隙错差上部平均10mm, 下部平均7mm，均在规范允许误差范围之内。经驻地监理工程师跟踪检查，各分顶、分部工程质量均达到优良标准，原阿城工务段初验评定为98分。最后，由哈尔滨局工程验收室全面检查复验后，评定为优质工程。
4. 顶进施工几点体会
第一，滑板表面设置2.5‰的预留坡度有些过小，对于多孔连续大型框构桥来说，特别在顶进距离较长的情况下，最好采用5‰的预留上坡。
第二，后背采用100#浆砌片石砌筑，坚固耐用，稳定性好，另外，框构顶进就位后，后背拆除下来的浆砌片石，还可用作河床铺砌，从而达到了节省资金的目的。
第三，采用万能杆件自制的钢支墩作为传力柱，代替了传统的钢筋混凝土传力柱，一方面搬运方便，提高工作效率；另一方面结构坚固，可以多次周转使用。由于传力柱的长度设计和搭配合理，减少了传力柱崩开的频次，提高了框构顶进的速度，因此在长大框构桥顶进施工中值得推广使用。
第四，以往润滑隔离层多采用“石蜡+机油+滑石粉+塑料薄膜”的方法，在实际应用过程中，效果并不是很好，特别是经过雨天长期浸泡后，大多失去了隔离作用，但是改为“滑石粉+油毡纸+滑石粉+油毡纸”的方法，框构桥起动非常快，顶进方向不宜偏离。
第五，框构桥底板顶进部位的表面安设500×500×10mm的钢板，虽然防止了底板侧面的整体破坏，但仍出现了小部分混凝土被顶裂纹，所以，对于顶力特别大的情况，应采用δ=10mm的通长厚钢板。
第六，多孔连续框构桥设计时，框构间的沉降缝隙应尽量大一些，一般采用10cm较为适宜，以减少施工难度。
5.结束语
总之，既有铁路线施工的特点是行车安全必须保证，桥梁施工难度大，控制因素多，质量要求高，工期要求紧。滨绥复线121Km+454m桥重点维修工程是哈尔滨铁路局管内桥梁大修工程施工难度较大的一座桥梁，虽然受很多主客观因素的影响，但是，由于采用了安全合理的顶进控制方法、D梁加固线路技术，同时在设计、施工、监理等单位的共同努力下，把它准确无误地顶进到设计位置，确保了哈尔滨铁路局桥梁大修计划目标的顺利完成，具有重要的现实意义。
参 考 文 献
[1] 铁道部第四勘测设计院桥隧处编著，桥涵顶进设计与施工 [M]. 北京：中国铁道出版社，1983-8.
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