顶进施工

既有线顶进桥涵简介

既有线顶进桥涵（jacked in bridge or culvert for existing railway）穿越既有铁路的涵洞或立体交叉（地道桥），采用桥涵结构，用顶进法施工者。也叫箱涵顶进。用顶进法施工，可减少对既有交通的干扰。条件适合时，也可用于桥涵的扩建与改建。箱桥一般为单孔或多孔箱形钢筋混凝土框架结构（有时也叫框架桥）。箱涵顶进可分为箱桥顶进和小型涵管顶进。

箱桥顶进接箱桥形式可分为单孔、多孔和框架与梁跨结合等三种形式。多孔的可采用连续框架或单孔拼装式。连续框架是多孔框架灌筑成整体结构顶入。单孔拼装式是将三个或两相邻单孔框架分别逐孔顶人拼装而成。连续框架式的优点是受力情况好、节省材料、施工简单、工期短、干扰运输时间少；缺点是所需顶进力大，要求有较坚强的后背，线路加固也复杂。单孔拼装式就位后易高低不齐，影响正常行车的时间长，线路加固也要进行多次，一般以采用连续框架式为宜。

箱桥截面可分为变截面与等截面两种。按箱桥与铁路交角可分正交、斜交两种。

由于箱桥穿越铁路的具体情况（如断面与长度、最大顶力、地质情况、施工技术与地形条件等）不同，采取的施工方法也不一样，但主要施工程序仍是相同的。开工前的准备工作（调查修箱桥处的公路铁路交通及铁路路基中埋设的地下管线及其他障碍物等情况、做好拆迁、施工时临时道路及排水等）开挖工作坑（必要时需降低地下水位），修筑滑板及后背，预制箱桥，安装顶进设备及装置观测设施，线路加固，起动，顶进（挖运土），监测调整（方向、高低），就位。

箱桥顶进要处理好“三水”：①结构物的防水。箱桥一般采用不低于C30及B8防水混凝土，各节间接头、施工缝是防水薄弱环节，可选用高效聚合砂浆、膨胀橡胶、聚氨酯液体填塞或涂刷，亦可用氯丁橡胶止水带等新材料。结构外表以往常用外贴式甲种防水层，现多采用喷涂M-1500防水剂。②施工时排水。排除降水是保证工程质量及顺利施工的重要环节。对地下水也应截流引排，必要时在基坑开挖及路基内采用井点法降水。③建成后雨季时排水。一

般通过排水沟管将地下水地表水排到水井内经专门抽水泵站排走。为确保雨季排水畅通，大型地道桥常采用两路电源。

一般顶入法箱桥顶进最常用的方法。可分为一次顶入法和分次顶入法两种。凡在铁路一侧的工作坑内，将在滑板上预制的单孔或多孔整体钢筋混凝土箱桥借助事先修筑的后背，利用千斤顶一次顶入，随顶随挖土直至就位称为一般顶入法，见图1。

图1 一般顶入法

此法优点是对铁路运输干扰较小，顶进时间集中，要求列车慢行的时间短。对多孔单独分别灌筑的钢筋混凝土箱桥则应分别逐孔顶入，一般避免同时顶进（因对线路加固不利），各孔间应相错一定距离，这种方法称分次顶人法。①工作坑的修筑。靠铁路路基侧工作坑的边玻应缓于1：1，如箱体穿越多股铁路，工作坑一般避免放在靠近铁路正线一侧，以减少干扰。路基两侧地势不同时，宜放在地面高燥一侧，在顶进施工中应保持地下水位在坑底下0. 5～1.0 m，以保持路基和工作坑的稳定，疏干及降低铁路路基内的地下水是保证箱桥安全顶进的重要措施。工作坑底板（也称滑板）应有足够的刚性和稳定性，顶面要平滑。以利铺设润滑隔离层，减少起动阻力，同时可使箱桥底面平整，减小顶进阻力。滑板用混凝土或浆砌片石做成，表面抹水泥砂浆。润滑隔离层多采用石蜡。②钢筋混凝土箱桥结构的制作。混凝土强度不宜低于C25，混凝土的抗渗要求不低于B6。一般分两次灌筑，当底板达到设计强度的50%后再接续灌筑边墙和顶板。如采用三次灌筑，则在边墙灌筑后再灌筑顶板。顶板或

底板必须一次灌成，不得中断。③后背的修筑及顶力计算。箱桥宜利用工作坑后壁密实原状土作后背。若原状土松软或系填土，则应采取加固措施。后背的一般形式：板桩形式后背—由板桩（钢板桩、槽钢、工字钢或钢轨）、后背梁和后背填土（或片石）三部分组成；重力式后背—浆砌片石后背或利用引道挡土墙等垮工体做后背；钢筋混凝土抵座式后背—由钢筋混凝土抵座、垫层及后背填土组成。顶进桥涵的顶力，应根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥涵外形及施工方法等因素，按照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》进行计算。后背的强度应考虑两种情况，即顶进前墙体（板桩、重力式砌体、抵座等）应能承受背后填土的水平推力（主动土压力）；顶进时，板桩或抵座主要由后背土的水平抗力（被动土压力）承受全部千斤顶的顶力。重力式后背则由浆砌墙体自重与土的摩阻力及后背土的抗力承受顶进力。箱桥顶进时，上下左右并非直线移动，由此产生分力，这些都会影响摩阻力及顶力的大小。当顶进距离增加，方向控制不正，挖土不善和顶上覆土较厚时，顶力将显著增大。④顶进设备。包括液压系统及传递系统两部分。液压系统：动力机构——高压油泵；操纵机构——控制阀、调节执行机构——千斤顶（单作用柱塞式、双作用盾构式）；辅助装置——油箱、油管、压力表等。传递系统：顶铁——按每次顶进的行程更换顶铁；顶柱——箱桥顶进离后背越来越远，借顶柱将顶力传给后背；活动横梁——将千斤顶的顶力均匀地传给顶铁；固定横梁——横向联结顶柱，避免顶柱受压失去稳定。⑤顶进工艺。包括挖土、运土、开镐、顶进、换顶铁（顶柱）、接长运土车道、观测测量、顶进时方向与高程的调整。斜桥顶进时更须注意调整，当箱桥重心脱离工作坑滑板时，容易发生“栽头”现象。可在滑板上按1.0%左右上坡预留高度，亦可沿前端用开槽方式灌筑快硬混凝土、浆砌片石接长滑板，承托箱桥顶进以减小下沉。为纠正箱桥“栽头”，可适当增加抬头力矩，即增加上刃角阻力，使上刃角多吃土。为纠正“抬头”，可使底刃角前方超挖，同时使上刃角不吃土。当发现左右方向偏差时，可用增减两侧顶力，改变两侧挖土量的方法来调整，亦可利用分别开闭左右侧千斤顶以调整顶力来解决中线方向偏差问题。

中继间法穿越股道多，箱桥长，纵向配筋要求过多，顶力较大，后背设备增多，此时宜将箱桥分成数段，在节间设置中继间，将箱桥接力顶进。中继间法是我国大型箱桥顶进施工

中最常用的一种方法。预制箱桥可布置成并列式或串联式，并列式是将箱桥第一节顶入路基后，再将第二节横移过来，安装第一个中继间，当第二节顶入后，再横移第三节。横移可采用滑道滚移、卷扬机牵引或千斤顶顶移。串联式将数个中继间一次安装完成，连续顶进，但后背距铁路较远，需要顶柱多。并列式需中途停止顶进，横移工作费事。中继间法的特点是前节利用后节作后背，后背设备较少。为了避免节间产生“错牙”现象，接口处需作特殊处理，如设置剪刀楔、钢搭桦、传力钢筋等。见图2。

(a)示意图

(b)剖面图

(c)设备安装图