顶进施工工法讲解.docx

既有线箱涵顶进施工工法
在既有线上新建、改建立交桥和地下通道常用箱涵顶进的施工方法。箱涵顶进分一次顶入法、对顶法、中继间法、顶拉法和多箱分次顶入等方法。多年来济铁公司对箱涵顶进的施工方法不断总结和改进，顶进的工程规模越来越大，顶进的设备不断更新，顶进的速度在加快，顶进的质量标准有了较大的提高。顶进中常遇到的行车安全、箱涵扎头、方向偏移、道岔下线路加固有了较成熟的预防措施和纠正措施。箱涵顶进的施工工艺1998年就纳入济铁工程公司企业标准。该标准在济南市经十路立交桥施工中应用，实现了安全工期创优质工程目标，对该项技术标准进行总结整理形成本工法。
2、工法特点
2.1顶进施工在不中断铁路运营，列车慢行条件下，利用列车间隙连续进行。
2.2 该施工工艺与传统的其他施工方法相比，一是减少对运营的干扰时间。二是缩短工期。
3、适用范围
适用既有线新建、改扩建立交桥及站场内地下通道。
4、工艺原理
4.1 顶进过程中，利用扣轨梁、吊轨梁、工字钢横托梁和Ｄ１６、Ｄ24便梁对线路进行卸载。
4.2箱涵顶进就位的质量,主要是通过顶进过程控制，因此顶进过程中要有质量安全预防、纠正措施。
4.3箱涵顶进的质量、速度、安全受基坑降水、顶进后背、箱涵预制、线路加固、顶进挖土、机械设备施工全过程控制。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程

安装顶进设备
设置排水系统
观测记录试顶数据
挖运土
浇筑后背梁及工作底板
开挖工作坑
预制箱涵
线路加固
试顶
顶进
倒换传力柱
连续顶进
顶进就位
修筑后背
观测顶进设施
记录数据
测量中线水平
测量中线水平
图5.1箱涵顶进施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1开挖工作坑
1、工作坑一般采用挖掘机、汽车和人工配合开挖，弃土堆放到指定地点。基坑挖至离设计标高0.5米时，采用人工开挖，以免地基土挠动。
2. 工作坑两侧边坡应视土质情况决定,土质边坡宜为 1:0.75～1:1.5,靠铁路路基一侧以不挠动既有线路基边坡为宜,困难情况下工作坑顶边距最外侧铁路中心线不得小于3.2m。靠铁路路基一侧的边坡宜缓于1：1.5。当工作坑需要渡汛时,路基边坡应防护加固,或放缓边坡。
3. 工作坑的尺寸应根据结构尺寸确定,在桥身底板前留空顶长度,在桥身底板后部留适当的空地,布置后背梁及其他顶进、装运、起吊设备。桥身两侧可视结构高度、 模板支立方法和排水方法等情况预留适当宽度。
4.开挖工作坑应与修筑后背统筹安排,当采用钢板桩做后背墙时,应先打板桩再开挖工作坑和填筑后背土。
5.2.2修筑工作坑滑板
1、滑板与原地基接触部分设锚梁防止滑板移动。
2、工作坑滑板与预制桥涵底板间铺设润滑隔离层，厚度约2～3cm。
5.2.3 后背
后背包括后背梁、后背桩和后背填土。一般情况下，先打后背桩、再填后背土、浇注后背梁，并应注意如下事项：
后背桩插打要紧密，上部要设地锚；后背填土应使用原地基土，并达设计要求的密实度；浇注后背梁时，后背梁与后背桩接触面要铺以油毡隔离层，预防拔桩困难，后背梁钢筋应与滑板钢筋相联。
5.2.4箱涵预制
1、箱涵身混凝土浇筑可分两阶段施工。先浇筑底板（包括下梗肋），当底板混凝土强度达到设计强度的50%后，再浇筑中、边墙及顶板混凝土，当混凝土浇筑量较大或两阶段施工有困难时，也可分三阶段施工，但中、边墙的施工缝不应设在同一水平面上。施工接缝必须按有关规定严格处理。
顶板底模拆除时，混凝土强度应符合设计要求
2、.当桥涵位于城镇或设计为交通涵时,模板施工设计应考虑观感效果,装饰应与周围环境协调。
3、当框架墙体较厚，浇筑振捣人员须进入模内时，应将钢筋与地线接通，模内采用低压照明。
5.2.5线路加固与防护
常用的线路加固方法有:吊轨梁法、扣轨梁法、吊轨横托梁法、扣轨横托梁法和D16、D24便梁架空线路法。
1、吊轨梁法
一般吊轨梁采用P43以上钢轨,组合形成为3-3-3-3 或3-5-3两种形式,当位于岔区时,应单独设计成轨束渐变形式。吊轨梁应使用同一型号的钢轨，钢轨接头应错开。当吊轨梁所用轨型与基本轨相同时,易侵入限界,则应在基本轨下面增设垫板。吊轨梁的端部应安设临时木梭头,以防机车车辆底部零件挂上吊轨。接头附近的枕木应与吊轨梁箍紧。
2、扣轨梁法
扣轨梁一般使用P43以上的同一型号钢轨，常用的有5扣、7扣、9扣、11扣几种形式，扣轨梁的组装长度常用的有8.0m、10.0m、12.5m等几种,扣轨梁每1.5～2.0m用夹板螺栓紧固一道。扣轨梁架设须预先组装,掏挖支点，要点封闭线路拉进,扣轨梁架设在轨枕下，扣轨梁每隔一根轨枕间距与基本轨枕木连接一道。
3、吊轨横托梁法
在吊轨梁下设置工字钢束梁承托吊轨梁叫吊轨横托梁。横托梁可以放置在枕木底或直接放在枕木间,以便获得最大的梁下净空。桥涵顶进前,先架设横托梁。开始顶进后,横托梁一端支承在桥涵顶板上,而另一端支承在临时设置的不断移动的支点上。随着桥涵身的逐步顶进, 列车荷载便通过吊轨梁和横托梁转移到桥涵身上。横托梁一般选用工字钢。横托梁长度的确定:路基开挖前,横托梁能支承在桥涵顶板上,接近就位时,横托梁能支承在线路外侧设置的支点上，该支点仍能保持安全坡度。横托梁最少两根工字钢组装在一起，两根工字钢用螺栓加固，根据轨底至箱顶板的高度可选用不同型号的工字钢，工字钢横托梁之间应横向连接加固，以防横托梁位移倾倒。 安放工字钢时,一般先在下面穿入槽钢,槽口向上,槽内涂油。然后将工字钢横托梁拉入槽内就位,再用U形螺栓、扣板与吊轨梁连成一体。横托梁与主轨、吊轨梁之间垫以胶垫,防止连电 影响信号显示。
为配合顶进,工字钢横托梁的使用有两种方法: 一是在顶进前先把工字钢横托梁穿过全部跨越的线路股道,一端支 承在桥涵顶板上,另一端支承在前方最外一股道支点上,顶进时工字钢不动。另一种是当跨越线路股道较多,顶程较长时,先将工字钢横托梁穿设一定长度后便开始顶进。随着桥涵身的顶进,将工字钢横托梁向前拖移,而在桥板上接长横托梁。这样可争取顶进时间,减少对既有线的影响。其步骤如下图5.2.5：

图5.2.5工字钢横托梁逐次穿过线路股道

4、扣轨横托梁法
在扣轨梁下穿工字钢束承托扣轨梁叫扣轨横托梁。扣轨横托梁适用于道岔区的加固，扣轨横托梁可斜穿,适用于斜交立交桥涵的顶进。
5、施工便梁
现使用的便梁一般由工厂生产,主要跨度为16m、24m两种型号，由主梁、钢轨枕和支座组成。 适合于孔径较小的桥涵顶进，适合于多跨单孔顶进，也可在架空条件下现场浇筑，是既有线目前常用的卸载方法。使用该梁时必需设置便梁支墩，并满足地基承载力的要求。便梁架空顶进中不得预先全部挖空路基，以空顶的方式进行顶进。
6、防止线路横移措施
当桥涵跨度较大且涵顶无覆盖土时,为防止线路的横移,可采取如下措施:
1）减小横托梁与顶板间的摩擦力。在顶板面上可安放钢板，涂以润滑剂，横托梁放在钢板上,成为滑移面,可减少摩擦力。
2）设置前支顶、卷扬机等措施阻止线路横移。在桥涵身顶进的前方设置板桩地锚,用圆木、方木或工字钢将横托梁顶在板桩地锚上,可有效地防止线路横移。必要时还可用千斤顶以板桩地锚作后背对线路进行调整。当穿越线路股道较少时,也可在工作坑两侧设置地锚,利用卷扬机和滑车组调整线路方向。
3）用起道机与足够的人力调整线路。
7、无缝线路加固
无缝线路区段进行线路加固前,必须与线路维修单位联系,了解锁定温度和区段长度,在维修单位配合指导下或委托线路维修单位进行应力放散和重新锁定。
5.2.6顶进设备安装
1、应根据计算最大顶力，千斤顶折减后的顶力计算千斤顶安装数量。并有备用千斤顶。液压传动系统应与千斤顶配套。
2、液压系统的油管内径应按流量决定,但回油管路主油管 的内径不得小于10mm,分油管的内径不得小于6mm。
3、油管应清洗干净,油路布置合理,密封良好,液 压油脂应过滤。
4、液压系统的各部件,应进行单体试验,合格后方可安装。全部安装后必须试运转,检查油路、千斤顶及控制台,达到要求后方可使用。
5.2.7试顶
1.各有关部位应有专人负责观测、观察设备、设施变化情况;
2.开泵后,每当油压升高5~10MPa时,须停泵观察,发现异常及时处理;
3.当千斤顶活塞开始伸出,顶柱(铁)压紧后应即停顶, 经检查各部位无异常现象时,可再开泵,直至桥身起动。
4.桥身起动后检查后背有无位移，工作底板有无开裂，记录启动顶力。
5.2.8顶进
1、顶进挖土
1）根据桥涵的净空尺寸，土质情况,可采用人工或机械挖土。
2）每次挖土进尺及开挖面坡度应根据土质情况、线路加固情 况和千斤顶的顶程确定。开挖坡面应平顺整齐,不得有反坡。
3）两侧应欠挖5cm,使钢刃脚切土顶进。当为斜交涵时,前端锐角一侧清底困难,应优先开挖。如设有中刃脚时应靠紧切土前进,使上下两层隔开,不得挖通漏天,平台上不得积存土壤。
2、顶进作业
1）每次顶进前应检查液压系统、顶柱(铁)安装和后背变化情况等。
2）挖运土方与顶进作业应循环交替进行。每前进一顶程, 即应切换油路,并将顶进千斤顶活塞拉回复原,补放短顶柱,更换长顶柱,安装横梁。
3）安装顶柱应与顶力线一致，每隔4-8m设一道横梁顶进过程中如发现顶柱弯曲、起拱、错位等变型时，应立即停止作业。顶进作业中严禁操作人员在顶柱上站立。
4）桥涵身每前进一顶程,应观测记录轴线和高程,发现偏差及时纠正。
5）在顶进时要有专人监测行车线路，发现移动时应立即停止顶进，组织人员维护。
5.2.9顶进就位
顶进就位后测量箱涵中心偏差，箱底、箱顶标高，折除顶进设备，线路恢复常速。
6机具设备
顶进箱涵因规模大小不同所用机具设备数量、规格型号不同，以济南市经十路铁路立交桥为对象其主要机具设备如下表6

表6主要机具设备表
序号
名称
规格
单位
数量
用途
1
变压器
300KVA
台
1

2
发电机
180KVA
台
1

3
抽水机

台
15
降水
4
千斤顶
200T
台
40
顶进
5
顶进控制台

台
2
顶进
6
传力柱

延米
1200
顶进
7
起道机
15T
台
10
线路维护
8
列车测速仪

台
2
测车速
9
汽车吊
25T
台
1
换传力柱
10
汽车吊
12T
台
1

11
挖掘机
0.6T
台
3
顶进挖土
12
铲车

台
1
顶进挖土
13
运土自卸汽车

台
10

14
卷扬机
3T
台
4
线路加固
15
电焊机
20KW
台
10

16
电动风镐

台
20

17
工字钢
I400
延米
1440
线路加固
18
钢轨
P50
延米
3240
线路加固
19
D24便梁

孔
2
线路加固

7应用实例
济南市经十路下穿京沪铁路立交桥改造工程为上下行两座净孔13+15+15+13四个单孔顶进箱涵，在顶进的同时还要拆除两座既有4*6m钢筋混凝土梁桥，上行线与经十路夹角73.09o，上行线桥上有京沪正线，辛庄线和货物线。桥上还有两组道岔。
该桥于2003年10月15日开工，2004年4月竣工。根据桥上线路分布情况分别采用了吊轨横抬梁、扣轨H型钢横抬梁和D24便梁加固线路。采用单孔预制,单孔一端顶进法，边孔1#、4#、5#、8#，中孔2#、3#、6#、7#箱体先后顶进到位，上行线桥采用下滑道，下行线采用上滑道横移既有钢筋混凝土梁。
该工程通过科学的施工工艺，严格的质量安全控制措施，实现了安全、质量、效益和工期总体目标。济南市经十路道路及环境建设工程被评为山东省市政工程金杯奖和中国建筑鲁班奖。