楊潔民 上海鐵路局東華地鐵公司

多孔小角度斜交框構(gòu)橋頂進質(zhì)量控制

楊潔民 上海鐵路局東華地鐵公司

道路下穿鐵路框架橋結(jié)構(gòu)簡單，造價低，施工時對既有鐵路運營影響較小，安全可靠，已經(jīng)成為普遍的解決公鐵平面交叉的建筑形式。著重介紹多孔小角度斜交框構(gòu)橋頂進質(zhì)量控制技術(shù)，對同類型工程施工具有很好的借鑒意義。

小角度；立交頂進；質(zhì)量控制

1 工程概況

合肥市派河大道下穿合九鐵路立交橋工程，是合肥市2013年重點工程，是溝通肥西縣與市區(qū)的主要干道。立交橋主體結(jié)構(gòu)為6孔（6.5m+4×8.5m+6.5m）分離式框架橋，道路與合九鐵路斜交角度為46°（法線交角44°）。鐵路為單線，無縫線路，P60軌，Ⅱ型水泥枕地段。橋址位置地下水豐富（埋深0.5m），地質(zhì)情況不良，為粉土和粉質(zhì)粘土，且有暗河通過，需重新?lián)Q填?？驑?gòu)長25.05m，頂進法施工，單體框構(gòu)頂程40m，累計頂程240m，線路采用D24和D16型便梁加固。

本工程需在鐵路既有線不間斷行車的條件下施工，列車慢行時間需要5個多月，Ⅲ級封鎖施工50多次，架設(shè)D型施工便梁20次。橋址位地下水豐富，為粉土和粉質(zhì)粘土，稍有不慎就會影響線路穩(wěn)定，嚴(yán)重威脅鐵路營業(yè)線行車安全，因此，施工中必須確保鐵路營業(yè)線施工安全可控。

2 影響框構(gòu)橋頂進質(zhì)量的主要原因分析

為了控制多孔小角度斜交框構(gòu)橋頂進施工質(zhì)量，需要對框構(gòu)橋頂進時的施工關(guān)鍵控制點進行全面了解，為此，通過對我公司近三年來，鐵路下穿框構(gòu)橋頂進施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行了統(tǒng)計分析，歸納為4個方面（見表1）。

表1 2010年以來框構(gòu)橋頂進施工質(zhì)量原因頻數(shù)統(tǒng)計表

2.1 安全管理原因

項目部管理人員對鐵路營業(yè)線施工規(guī)范理解不深刻，“安全第一、預(yù)防為主”責(zé)任意識不強；施工組織設(shè)計方案編制中針對性不強，專項方案專項不專，方案審查不細；項目管理中，人員分工不明確，責(zé)任落實不到位；施工隊相關(guān)作業(yè)人員經(jīng)驗缺乏；地下水位、便梁限位、中線、高程、軌道靜態(tài)偏差等監(jiān)測控制不到位；頂進過程挖土，隨意欠挖超挖；信息溝通傳遞不暢，頂進過程中產(chǎn)生的偏差不能及時傳達和修正；行車組織、設(shè)備管理等單位監(jiān)督不力。

2.2 設(shè)備管理原因

各種樁機、挖土機等機械，以及頂進設(shè)備的選型與設(shè)計方案不一致；進場設(shè)備審核不嚴(yán)，故障后不能及時修復(fù)；頂進設(shè)備易發(fā)生故障的液壓、傳力系統(tǒng)，無技術(shù)能力修復(fù)；備用發(fā)電機功率不足或者不能正常工作。

2.3 技術(shù)準(zhǔn)備原因

頂進施工前對地質(zhì)情況不掌握，技術(shù)參數(shù)不明；底板預(yù)制時，施工控制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)，造成頂進時，底板與箱體分離不理想或者底板蠕滑；頂進時地下水位未能降到設(shè)計深度；導(dǎo)向墩不起作用；船頭坡設(shè)置不合理；頂鎬設(shè)位不合理，頂進力矩不平衡；頂進過程中未能做到邊頂邊測邊糾偏，誤差累計過多后，糾偏太遲，以致偏差過大，無法糾偏。

2.4 應(yīng)急措施原因

地質(zhì)條件與設(shè)計不符；基底換填后承載力不檢測；高壓旋噴樁成樁質(zhì)量不檢測；頂進過程中，強降水等惡劣天氣影響；各種應(yīng)急措施不全不細，或者缺少應(yīng)急預(yù)案，造成頂進工作中斷。

圖1 框構(gòu)橋頂進施工出現(xiàn)的質(zhì)量原因分析餅狀圖

通過以上原因分析可知（見圖1），影響框構(gòu)橋頂進質(zhì)量控制的主要原因安全管理、技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)備管理和應(yīng)急措施四個方面，因此，在頂進施工中只要能夠針對性地采取措施，就能滿足本工程小角度斜交頂進質(zhì)量的需要。

3 頂進質(zhì)量控制的主要措施

本工程為多孔小角度斜交框構(gòu)，六個框架由九江向合肥方向編號為A、B、C、D、E、F框架，共設(shè)7個便梁支墩，支墩基礎(chǔ)采用Ф0.6m旋噴樁和Ф1.2m鋼筋混凝土挖孔樁（樁長15m）。在預(yù)制框架的同時進行便梁支墩施工。頂進時采用D24主梁+D16拖梁加固線路。頂進順序為先C、后B和D，再A和E，最后F框架。先C孔頂進主要是為了考慮避免多孔之間的誤差累積，只有嚴(yán)格控制C孔頂進質(zhì)量，才能為后續(xù)五孔框構(gòu)頂進時的中線和高程控制創(chuàng)造堅實的基礎(chǔ)，確保整個工程質(zhì)量。

3.1 加強安全管理，提高施工人員隊伍的素質(zhì)

施工隊伍的的素質(zhì)不高和鐵路營業(yè)線施工經(jīng)驗的片面，可能造成本次框構(gòu)橋頂進質(zhì)量無法達標(biāo)，產(chǎn)生安全風(fēng)險和隱患。

3.1.1 強化頂進專業(yè)知識培訓(xùn)

頂進開始前，項目部、監(jiān)理站充分利用職工學(xué)校進行全員強化鐵路營業(yè)線知識和頂進施工專業(yè)知識和技能培訓(xùn)，提升營業(yè)線施工的專業(yè)知識的技能水平。同時，組織施工和監(jiān)理方主要技術(shù)人員到其他頂進施工項目進行參觀學(xué)習(xí)，取長補短，總結(jié)積累工程的施工經(jīng)驗。現(xiàn)場進行全員施工安全和頂進專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，并進行考試，考試不合格的繼續(xù)培訓(xùn)，直至合格，使施工人員都熟知施工組織設(shè)計中各項施工工序，懂得施工中的關(guān)鍵控制要點。

3.1.2 強化營業(yè)施工安全監(jiān)督

頂進前，主動聯(lián)系安監(jiān)、行車組織和設(shè)備管理單位安全監(jiān)督人員到場監(jiān)督。項目部做好施工慢行、便梁架設(shè)III級施工組織和頂進施工把關(guān)、線路養(yǎng)護、施工駐站與現(xiàn)場防護工作，突出強化安全的自控、他控和互控的能力。

3.1.3 編制頂進專項方案并組織專項方案審查

圖2 頂進施工工藝流程圖

編制專項方案的目的是施工工藝流程圖封鎖施工時，制定施工作業(yè)流程（見圖2），明確施工負責(zé)人、把關(guān)人員等關(guān)鍵人員的職責(zé)和聯(lián)系制度，施工前及時召開施工協(xié)調(diào)會。組織安全和技術(shù)全員交底，對施工負責(zé)人進行詳細交底，明確施工的各項事情和注意事項，確保頂進施工的安全和質(zhì)量。

3.2 加強設(shè)備管理，選擇良好的頂進設(shè)備

3.2.1 科學(xué)選擇頂進設(shè)備

根據(jù)設(shè)計圖紙計算出頂進箱體自重、箱底及側(cè)面摩阻力，選配頂鎬。頂鎬采用400t，最大頂程為1.2m。頂鎬數(shù)量選用計算如下：

箱體最大自重：G=783×2.5=1958t；

最大頂力：F=G×1.2=2350t；每臺頂鎬頂力：f=p×0.7=350t（每臺頂鎬頂力按70%）；頂鎬數(shù)：N=2350/350=6.7≈7（選用8臺，對稱布置便于糾偏調(diào)整）；

傳力柱采用8m長的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁，橫向用鋼板連接，增強剛度，防止頂柱失穩(wěn)。前端8m范圍內(nèi)選用配合型鋼頂柱，規(guī)格分別為1m、2m和4m，頂柱長短配合根據(jù)頂鎬頂程確定，便于每次更換。頂進作業(yè)需要主要機械設(shè)備如表2所示。

表2 頂進作業(yè)主要機械設(shè)備表

3.2.2 進場設(shè)備必須重新檢測

所有進場的各種機械設(shè)備，必須具備設(shè)備制造許可證、產(chǎn)品合格證、制造監(jiān)督檢驗證明、自檢合格證明，具備具有制造單位提供的安全技術(shù)規(guī)范要求的設(shè)計文件、安裝和使用維修說明等文件，方可使用。頂進設(shè)備到達現(xiàn)場后，報檢合格后，再經(jīng)專業(yè)的檢測機構(gòu)檢測，重新獲取千斤頂和壓力表的檢測合格證。組織試頂，對油路要進行試驗調(diào)試，落實專業(yè)維修技術(shù)人員，并對操作人員進行了證件核檢。通過檢測和試頂，滿足本次頂進需要。

3.3 加強技術(shù)管理，挖土作業(yè)嚴(yán)禁欠超挖

3.3.1 保證切土頂進

挖土作業(yè)時，土方由上向下臺階式開挖。嚴(yán)格掌握切土量，底板底以上留1m厚原狀土，側(cè)刃角必須吃土，挖土坡面要與側(cè)刃角坡面盡量保持一致和平順，坡面與水平夾角不超過60°，嚴(yán)禁掏洞或逆坡取土。

3.3.2 邊挖邊頂，嚴(yán)禁欠超挖

頂進挖土采取邊挖邊頂?shù)姆绞?，每次向前挖土一個頂程，頂進一個頂程，開挖進度與箱體頂進保持一致，嚴(yán)禁欠超挖。勞力機械分三組全程保證流水作業(yè)，尤其是箱身頂入路基后，應(yīng)24h連續(xù)頂進，不得中途停頓，并準(zhǔn)備好充足的運土設(shè)備。

框構(gòu)橋的頂進速度主要取決于洞內(nèi)出土速度，拉槽時寬度控制在3m，深度不大于3.5m，溝槽兩側(cè)按1:1進行放坡，自卸車可通過框架前后端的溝槽同時出土。后端出土?xí)r，在傳立柱上進行填土整平。

為減少施工機械對地基土壤的擾動，本項目選用多臺小型挖掘機實施土方開挖。頂進過程，派專人進行挖土控制。施工作業(yè)區(qū)內(nèi)車輛運行速度不得超過5km/h，車輛承載核重按照標(biāo)準(zhǔn)裝車，嚴(yán)禁超載運行。

3.3.3 頂進時做到五不挖

交接班時不挖；機械發(fā)生故障時不挖；較長時間頂不進時不挖；列車通過時不挖；雨天不挖。在頂進挖土施工斷面設(shè)置明顯的施工限界標(biāo)制，明確小型挖掘機的作業(yè)范圍，設(shè)專職防護員對小型挖掘機進行“一機一人”防護，線上、線下各1人進行防護，嚴(yán)禁鏟斗碰撞便梁、線路或框架結(jié)構(gòu)。

通過嚴(yán)格控制前端挖土量，杜絕了頂進過程中土方的欠挖、超挖現(xiàn)象發(fā)生，從而避免了箱體抬頭、扎頭現(xiàn)象的發(fā)生，有力地保證了多孔小角度斜交框構(gòu)橋頂進的高程和中線控制。

3.4 加強風(fēng)險管理，及時糾偏調(diào)整

3.4.1 頂進測量控制

結(jié)合本工程特點，在箱體前、后部設(shè)立四個觀測點，水準(zhǔn)及軸線觀測點布置如圖3所示?，F(xiàn)場設(shè)水準(zhǔn)儀、全站儀各一臺，同時觀測，并做到一人測量、一人復(fù)核。頂進過程中每頂進一鎬測量一次，都要對箱體頂進的高低、方向，水平進行觀測和復(fù)核。每一次觀測，均認(rèn)真填寫頂進記錄，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，及時研究分析原因，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾偏調(diào)整。根據(jù)不同數(shù)據(jù)采取不同的方法進行校正，使土方開挖進度與箱體頂進始終協(xié)調(diào)連續(xù)，保證頂進速度。身方向一致，挖土均勻。

圖3 水準(zhǔn)及軸線觀測點布置圖

（4）箱身方向偏差調(diào)整用增減一側(cè)頂鎬的頂力、輪流開動兩邊高壓油泵、不對稱更換頂鐵等方法。

（5）兩側(cè)挖土不夠?qū)捇虻装迩岸祟A(yù)留土過多，易造成箱身抬頭。發(fā)生這種情況時，可針對性地適當(dāng)超挖。相對應(yīng)，適當(dāng)增加“抬頭”力矩和利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱身的方法可有效糾正扎頭。

（6）C框構(gòu)就位后，頂進兩側(cè)A、B框構(gòu)及后續(xù)框構(gòu)時，為保證方向不出現(xiàn)偏差，每頂進5m，在框構(gòu)底板間隙處放置等直徑的鋼球，起導(dǎo)向墩的作用。

3.5 頂進后效果

合肥市派河大道下穿合九鐵路立交橋工程歷時5個月慢行時間，組織實施Ⅲ級施工48次，架設(shè)D型施工便梁20次。于2013年12月26日春運前提前10天順利完成了6孔框構(gòu)的頂進任務(wù)，頂進效率最高達到3m/h，累計頂程240m，頂進過程穩(wěn)定，頂進高程中線誤差均達到良好（見表3、圖4），提前完成了本次頂進任務(wù)。

圖4 頂進后框構(gòu)橋照片

3.4.2 糾偏措施

（1）箱身在空頂階段容易發(fā)生方向偏差，利用導(dǎo)向墩設(shè)專人加換左右兩側(cè)與導(dǎo)向墩間的鐵楔板，做到一鎬一調(diào)整。

（2）當(dāng)箱身重心脫離工作坑滑板時，容易產(chǎn)生“扎頭”現(xiàn)象。為防止“扎頭”，在工作坑滑板上預(yù)留1‰上坡。

（3）箱身入土后，保證挖土斷面正確，使挖成的土槽與箱

4 結(jié)束語

本工程為多孔小角度斜交框構(gòu)橋頂進項目，在目前上海鐵路局管內(nèi)營業(yè)線下穿頂進施工中尚屬首次。6孔框構(gòu)橋單體頂程40m，頂進效率最高達到3m/h，累計頂程240m，平面及高程偏差均在規(guī)定值以內(nèi)，框架頂進質(zhì)量優(yōu)良。之所以能夠快速、優(yōu)質(zhì)地完成頂進任務(wù)，主要原因是項目從強化安全管理、技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)備管理和應(yīng)急措施四個方面入手，制定了針對性的控制措施，從而確保了本次6孔小角度斜交框架橋的頂進質(zhì)量。希望本工程能為同類型工程施工提供借鑒意義。

責(zé)任編輯：許耀元

來稿日期：2014-09-04