方鏡驊

中鐵一局集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710000

隨著城市交通需求的不斷增加，橋梁工程在各類(lèi)交通建設(shè)項(xiàng)目中的地位日益凸顯。橋梁施工中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是需要在不影響現(xiàn)有交通，特別是鐵路交通的情況下進(jìn)行施工。這就引出了下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的研究和應(yīng)用[1]。頂推法是一種新型的施工方法，通過(guò)頂推設(shè)備將預(yù)制好的橋梁結(jié)構(gòu)順序推出，既能保證現(xiàn)有鐵路交通的正常進(jìn)行，又能滿(mǎn)足新橋的施工需求。然而，由于其施工過(guò)程復(fù)雜，對(duì)施工技術(shù)和設(shè)備的要求極高，因此，對(duì)下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)進(jìn)行深入研究，是橋梁施工領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

本工程位于貴陽(yáng)花溪大道，新建道路分別與南西上、下行鐵路線(xiàn)斜交，與上行線(xiàn)交角為63.95°，與下行線(xiàn)交角為53.75°。南西上行線(xiàn)新建框架橋?yàn)?座，下行線(xiàn)新建框架橋?yàn)?座，框架均為獨(dú)立框架橋，采用頂推法施工。

本文根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際施工對(duì)下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的原理及特點(diǎn)、具體施工步驟以及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的探討，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。目的是為了提高下穿鐵路頂推框架橋施工的效率和安全性，降低施工成本，同時(shí)為類(lèi)似工程提供參考和借鑒。希望通過(guò)本文的研究，能夠推動(dòng)下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)橋梁施工技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步[2]。

1 下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的原理及特點(diǎn)

在橋梁工程中，由于新建橋梁的位置常常需要穿越現(xiàn)有的鐵路，因此需在不影響鐵路正常運(yùn)營(yíng)的前提下進(jìn)行施工。下穿鐵路的原理主要是通過(guò)預(yù)先施工好的隧道或者管道，在其下方進(jìn)行施工，避免直接影響鐵路的正常運(yùn)行。施工流程主要包括以下幾個(gè)步驟：

（1）樁基及D型便梁安裝施工：架空既有線(xiàn)路，保證線(xiàn)路正常運(yùn)行。（2）開(kāi)挖基坑施工：按照設(shè)計(jì)要求開(kāi)挖基坑。（3）滑板及后背墻施工。（4）框架橋預(yù)制：按照正常工藝在線(xiàn)路外側(cè)預(yù)制框架橋。（5）頂推設(shè)備的安裝和調(diào)試：在預(yù)制部分施工完成后，需要進(jìn)行頂推設(shè)備的安裝和調(diào)試。這包括液壓推桿、液壓油泵和控制系統(tǒng)等設(shè)備的安裝，以及設(shè)備性能的檢查和調(diào)試。（6）頂推作業(yè)：這是頂推框架橋施工的主要步驟，其中包括橋梁結(jié)構(gòu)的頂推和位置調(diào)整，以及頂推過(guò)程的監(jiān)控和控制。（7）后續(xù)施工：這包括框架橋就位后的整體性檢查，以及線(xiàn)路恢復(fù)。

下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地解決鐵路和橋梁施工的空間沖突問(wèn)題，使得橋梁施工在不影響鐵路正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行，極大地提高了施工效率。同時(shí)，由于采用了預(yù)制的橋梁結(jié)構(gòu)，也大大提高了橋梁施工的質(zhì)量和安全性。

2 線(xiàn)路加固

為確保在框架頂進(jìn)施工過(guò)程中不中斷鐵路運(yùn)輸，在框架頂進(jìn)穿越鐵路時(shí)需將軌道架空加固，鐵路列車(chē)限速通過(guò)。待最后一根支墩樁砼澆注完達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，開(kāi)始架設(shè)D型便梁，架設(shè)D型便梁的過(guò)程中，嚴(yán)格按照審批施工慢行及封鎖計(jì)劃請(qǐng)點(diǎn)。本工程主要采用D24、D16、D8 型便梁組合加固線(xiàn)路。

線(xiàn)路架空施工順序：測(cè)量放線(xiàn)→內(nèi)側(cè)D型便梁就位→橫梁就位→外側(cè)D型便梁就位→固定鋼軌→線(xiàn)路調(diào)整。

（1）D型便梁就位

按計(jì)劃請(qǐng)點(diǎn)封鎖線(xiàn)路，將線(xiàn)路需架設(shè)D型便梁段道碴刨除，縱梁利用油頂、起道機(jī)等機(jī)械設(shè)備就位并支撐加固；D型便梁梁先放倒平放，其頂面底于枕木底面0.2m以上，以便抽換枕木，待墊穩(wěn)撐牢后，安裝聯(lián)結(jié)板及牛腿。

（2）抽換鋼筋砼枕

根據(jù)計(jì)劃每天請(qǐng)點(diǎn)封鎖線(xiàn)路，分作業(yè)組安裝橫粱并回填道碴搗實(shí)，安裝橫粱的位置應(yīng)與軌枕位置一致,所以事先應(yīng)將軌枕間距適當(dāng)調(diào)整。由D型便梁兩端向中心排列抽換，抽一根軌枕，塞一根橫梁，在鋼軌下墊大塊絕緣橡膠板，防止軌道電路短路，影響信號(hào)和行車(chē)。塞入橫粱時(shí)要對(duì)準(zhǔn)左側(cè)縱粱聯(lián)結(jié)板并定位，同時(shí)墊好橡膠軌墊，上好聯(lián)結(jié)緊固件。

（3）將D型便梁立起升高就位，并聯(lián)結(jié)全部橫梁。

（4）利用列車(chē)間隔逐段扒除道碴，安裝斜桿和所有聯(lián)結(jié)部件。

（5）限位措施

測(cè)定D型便梁放置位置，樁基澆注時(shí)預(yù)埋PVC管，待D型便梁安裝就位后，采用1.0m鋼軌插入預(yù)埋孔中，以防止D型便梁移動(dòng)。

（6）D型梁監(jiān)控與養(yǎng)護(hù)

D型梁安裝架設(shè)完成至框架涵頂進(jìn)就位、拆除線(xiàn)路加固防護(hù)設(shè)施恢復(fù)線(xiàn)路前，線(xiàn)路加固防護(hù)范圍必須設(shè)專(zhuān)人監(jiān)控與養(yǎng)護(hù)。D型便梁安設(shè)完畢后每天均需全部對(duì)扣件進(jìn)行檢查、加固，并將相關(guān)整治記錄填寫(xiě)在施工記錄本中。

3 下穿鐵路頂推框架橋施工

3.1 基坑開(kāi)挖

按工程設(shè)計(jì)確定工作坑的尺寸，進(jìn)行施工放樣，定出工作坑的位置，基坑開(kāi)挖應(yīng)避開(kāi)雨季，并做好地表排水工作，防止雨水浸泡基坑。按順序分層次開(kāi)挖，并預(yù)留30cm厚土層人工開(kāi)挖，以免擾動(dòng)基底土。工作坑基底應(yīng)平整夯實(shí)，要注意對(duì)基底土質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)度分析，保證基底具有足夠的承載力，否則須進(jìn)行換填加固處理。

3.2 滑板及后背墻施工

滑板和后背墻是頂推框架橋施工過(guò)程中的關(guān)鍵組成部分，對(duì)于保證整個(gè)施工過(guò)程的順利進(jìn)行具有重要意義。以下是滑板及后背墻施工的主要步驟和注意事項(xiàng)：

（1）滑板施工

a. 滑板澆筑：為減小頂推阻力，使框架涵頂進(jìn)順利啟動(dòng)，要求滑板頂面具有較高的平整度，如滑板砼澆筑存在局部不平處，應(yīng)再用2cm素M10水泥砂漿抹面整平處理。

b. 潤(rùn)滑隔離層施作：滑板潤(rùn)滑隔離層由涂機(jī)油兩次+鋪塑料薄膜一層+滑石粉組成。首先將涂機(jī)油兩次攪拌均勻后，噴灑在滑板頂面，厚度約3mm，隨即用木板刮平。鋪上一層塑料薄膜，薄膜接縫處用塑料膠帶粘接使之成為整體，接縫壓茬20cm并使接茬口朝路基方向。為使?jié)櫥綦x層在箱涵預(yù)制時(shí)免遭破壞，最后面層應(yīng)撒滑石粉。

（2）后背墻施工

后背墻作為箱體頂進(jìn)工作重要環(huán)節(jié)，后背墻埋深在工作頂進(jìn)框架底以下。后背梁施工包括修整土底模、鋼筋加工綁扎、側(cè)模制作安裝、砼攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)等整套常規(guī)鋼筋砼工程的施工工藝。

3.3 頂推油泵選型及現(xiàn)場(chǎng)布置

頂推油泵作為頂推框架橋施工中的重要設(shè)備，其性能直接影響到頂推作業(yè)的效率和安全性。以下是頂推油泵選型及現(xiàn)場(chǎng)布置的主要內(nèi)容：

（1）頂推油泵選型

推油泵的選型涉及到很多因素，包括頂推力、頂推速度、油泵效率、系統(tǒng)壓力等。以下是一個(gè)大概的計(jì)算過(guò)程：確定頂推力：頂推力的確定主要依據(jù)工程的實(shí)際需求和設(shè)計(jì)要求。頂推力的大小直接決定了頂推油泵的工作壓力和流量。確定頂推速度：頂推速度是指框架橋在頂推過(guò)程中的移動(dòng)速度，它直接影響了頂推油泵的流量。具體的頂推速度應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際要求和設(shè)計(jì)要求確定[3]。確定油泵效率：油泵效率是指油泵的有效功率與輸入功率之比。一般來(lái)說(shuō)，油泵效率與油泵的類(lèi)型、工作壓力、流量等因素有關(guān)，可以根據(jù)油泵的廠家提供的性能參數(shù)確定。確定系統(tǒng)壓力：系統(tǒng)壓力是指頂推系統(tǒng)在工作過(guò)程中的壓力，它直接影響了頂推油泵的工作壓力和流量。具體的系統(tǒng)壓力應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際要求和設(shè)計(jì)要求確定。確定油泵類(lèi)型：頂推油泵的類(lèi)型主要有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等，不同類(lèi)型的油泵其性能特點(diǎn)和應(yīng)用范圍各不相同，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需求和設(shè)計(jì)要求選擇合適的油泵類(lèi)型。一旦以上參數(shù)確定，就可以使用以下公式來(lái)計(jì)算所需的油泵流量：

Q = F / (ρ·η·v)

其中：

Q 是油泵的流量，單位為立方米/秒（m3/s）或立方米/小時(shí)（m3/h）；

F 是頂推力，單位為牛頓（N）；

ρ 是液壓油的密度，單位為千克/立方米（kg/m3）；

η 是油泵的效率，為無(wú)量綱數(shù)值；

v 是頂推速度，單位為米/秒（m/s）。

然后，可以使用以下公式來(lái)計(jì)算所需的油法工作壓力：

P = F / A

其中：

P 是油泵的工作壓力，單位為帕斯卡（Pa）；

F 是頂推力，單位為牛頓（N）；

A 是頂推活塞的有效面積，單位為平方米（m2）。

通過(guò)以上計(jì)算，可以確定頂推油泵的基本參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)選擇合適的油泵。以上分析只是一種通用的方法，并不適用于所有情況。實(shí)際上，選型的過(guò)程可能需要考慮更多的因素，例如油泵的可靠性、耐用性、維護(hù)的便利性等。因此，在進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素，并根據(jù)實(shí)際工程需求和條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

在選擇頂推油泵時(shí)，需要考慮以下幾個(gè)方面的因素：

a. 推力需求：根據(jù)框架橋的重量和施工條件計(jì)算出所需的推力，以此為依據(jù)選擇油泵的型號(hào)和規(guī)格。

b. 油泵性能：應(yīng)選擇性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便的油泵。同時(shí)，油泵的工作壓力和流量應(yīng)能滿(mǎn)足施工需求。

c. 品牌和服務(wù)：在滿(mǎn)足性能需求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選擇知名品牌和良好售后服務(wù)的產(chǎn)品。

（2）頂推油泵現(xiàn)場(chǎng)布置

頂推油泵的現(xiàn)場(chǎng)布置應(yīng)滿(mǎn)足施工和安全需要：

a. 布置位置：油泵應(yīng)布置在離頂推作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)較近但又不影響作業(yè)的位置，便于操作和維護(hù)。油泵布置以涵身中心線(xiàn)為軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置，放在涵身底板尾部，與頂鐵設(shè)置方向相同并保證垂直于涵身底板后緣和分配橫梁。

b. 保護(hù)設(shè)施：周?chē)鷳?yīng)設(shè)置防護(hù)設(shè)施，防止油泵受到撞擊和外界物體的侵入。

c. 連接管線(xiàn)：油泵與頂推設(shè)備之間的油管應(yīng)采用高壓耐磨管，并安排在不影響施工和交通的位置。

總的來(lái)說(shuō)，頂推油泵選型及現(xiàn)場(chǎng)布置是影響下穿鐵路頂推框架橋施工效率和安全的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)具體情況綜合考慮，確保施工順利進(jìn)行。

3.4 框架橋頂推施工

在完成框架橋預(yù)制、滑板及后背墻施工之后，接下來(lái)就是進(jìn)行頂推作業(yè)。以下是頂推作業(yè)的主要步驟：

（1）檢查作業(yè)前準(zhǔn)備：在開(kāi)始頂推作業(yè)前，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保所有的部件都正常工作，無(wú)任何損壞或磨損。另外，還需要檢查油泵和油管的連接情況，確保無(wú)漏油現(xiàn)象。

（2）頂鐵接換：頂鐵安放必須保持與框架涵頂進(jìn)軸線(xiàn)順直一致，與分配橫梁垂直，每列頂鐵要與千斤頂成一直線(xiàn)，各列頂鐵長(zhǎng)度應(yīng)一致。按頂進(jìn)長(zhǎng)度隨時(shí)更換或填補(bǔ)不同規(guī)格的頂鐵，為了保證頂鐵的受壓穩(wěn)定，避免發(fā)生崩鐵事故，頂鐵之間使用螺栓連接，并每隔6m設(shè)置一道分配橫梁作聯(lián)系梁使用，使傳力均勻及橫向穩(wěn)定。頂進(jìn)時(shí)應(yīng)注意觀察頂鐵受力情況，防止崩出傷人。

（3）頂推操作：開(kāi)啟頂推油泵，使其產(chǎn)生推力，驅(qū)動(dòng)頂推裝置將框架橋推向預(yù)定的位置。在頂推過(guò)程中，需要時(shí)刻監(jiān)控頂推力的大小，以避免超出設(shè)計(jì)范圍，導(dǎo)致設(shè)備損壞或施工安全事故。

（4）監(jiān)控頂推過(guò)程：在頂推過(guò)程中，應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控框架橋的位移、速度和加速度等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的問(wèn)題。為準(zhǔn)確測(cè)量和掌握涵身頂進(jìn)的方向和高程，應(yīng)在頂進(jìn)的后方設(shè)置觀測(cè)站，及時(shí)觀測(cè)。觀測(cè)站的設(shè)置應(yīng)離后背一定距離，以免后背變形而影響觀測(cè)儀器的穩(wěn)定。觀測(cè)站設(shè)經(jīng)緯儀及水平儀各一臺(tái)，一般需要設(shè)兩個(gè)縱向觀測(cè)站。在框架涵的頂板四個(gè)角上粘貼水平及方向標(biāo)尺，用于頂進(jìn)中的高程測(cè)量和方向偏差的觀測(cè)。在頂進(jìn)過(guò)程中，框架涵每前進(jìn)一頂程，即應(yīng)對(duì)框架涵的軸線(xiàn)和高程進(jìn)行觀測(cè)。并要詳細(xì)做好記錄，如發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)通知頂進(jìn)指揮人員采取措施，糾正偏差。施測(cè)過(guò)程，對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)及標(biāo)尺等要經(jīng)常檢查，核對(duì)位置，如有變位或過(guò)大誤差時(shí)要及時(shí)校正。為避免洞內(nèi)施工對(duì)觀測(cè)工作的干擾，在布置標(biāo)尺的位置時(shí)，應(yīng)使其位置能保證通視。如遇到地基條件變差、抗滑力增大等情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整頂推力，以保證施工的順利進(jìn)行。

（5）頂進(jìn)糾偏：頂進(jìn)全過(guò)程應(yīng)加強(qiáng)對(duì)框架涵中心線(xiàn)、頂進(jìn)方向及高程的測(cè)量監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)超出允許范圍的誤差必須立即修正?？蚣芎斶M(jìn)就位后應(yīng)確保中線(xiàn)誤差不得大于20cm，高程誤差不得大于頂程的1%，偏高不得超過(guò)15cm，偏低不得超過(guò)20cm。當(dāng)發(fā)生方向偏差時(shí)，可充分利用方向墩設(shè)專(zhuān)人加換左右兩側(cè)與方向墩間的鐵板，每一頂程調(diào)整一次，必要時(shí)可縮短頂程?？蚣芎较蜃笥移畹恼{(diào)整可使用增減一側(cè)頂進(jìn)千斤頂?shù)捻斄Φ姆椒?，即開(kāi)或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門(mén)，增加或減少千斤頂頂力數(shù)。如向左偏，即關(guān)閉減少右側(cè)千斤頂，如向右偏則反之。

（6）頂推結(jié)束：當(dāng)框架橋推到預(yù)定位置后，停止頂推油泵，完成頂推作業(yè)。然后，對(duì)框架橋進(jìn)行詳細(xì)檢查，確認(rèn)無(wú)任何問(wèn)題后，開(kāi)始下一階段的施工。

頂推作業(yè)是下穿鐵路頂推框架橋施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其操作的正確與否直接影響到施工的效率和安全。因此，進(jìn)行頂推作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范和操作指南進(jìn)行，確保施工的順利進(jìn)行和施工質(zhì)量的穩(wěn)定。

4 下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)建議

4.1 優(yōu)點(diǎn)分析

下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)。首先，它對(duì)鐵路交通的影響較小，基本不會(huì)對(duì)鐵路運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生較大干擾。其次，由于采用了頂推技術(shù)，可以在鐵路上方進(jìn)行施工，不需要進(jìn)行大量的土方開(kāi)挖工作，從而降低了施工難度和施工成本。再次，該技術(shù)具有良好的安全性，可以有效避免傳統(tǒng)施工方法中可能出現(xiàn)的地基坍塌等安全問(wèn)題。

4.2 缺點(diǎn)分析

盡管下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn)。最主要的是，這種施工方法對(duì)施工設(shè)備的要求較高，需要專(zhuān)門(mén)的頂推設(shè)備和專(zhuān)業(yè)的操作人員，這在一定程度上提高了施工成本。此外，頂推施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題如頂推力過(guò)大、速度控制不當(dāng)?shù)?，也可能?duì)框架橋的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。

4.3 改進(jìn)建議

針對(duì)上述缺點(diǎn)，提出以下幾點(diǎn)改進(jìn)建議：首先，應(yīng)加強(qiáng)施工設(shè)備的研發(fā)和更新，提高設(shè)備的性能，降低施工成本。其次，應(yīng)加強(qiáng)施工人員的培訓(xùn)，提高他們的操作技能和安全意識(shí)。最后，應(yīng)進(jìn)一步完善頂推施工的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)頂推力、速度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行更嚴(yán)格的控制，以確保施工的安全和效率[4]。

總的來(lái)說(shuō)，下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)是一種具有廣闊應(yīng)用前景的施工方法，但在實(shí)際應(yīng)用中也需要不斷的探索和完善，以克服其存在的問(wèn)題，充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)下穿鐵路頂推框架橋施工技術(shù)的研究與實(shí)踐探索，介紹了該技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，本文提出了一系列的解決方案，包括支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、油泵選型和現(xiàn)場(chǎng)布置等。通過(guò)對(duì)該技術(shù)的分析和改進(jìn)，可以更好地推進(jìn)相關(guān)工程的施工。