1、通道橋涵頂進施工 一、頂進施工原理 二、頂進施工適用范圍 三、橋涵頂進施工工藝 四、橋涵頂進設計計算 五、安全注意事項 六、常見工程事故、預防措施一、頂進施工工藝原理 1、原理： 框架式立交橋或圓管涵頂進施工，就是在既有線路（在運營的鐵路或公路）的某一側（一般選擇在上坡段，防止頂進時出現扎頭現象）開挖工作坑，現澆滑板（管涵頂進采用安裝導軌），在滑板上澆筑鋼筋混凝土結構，修筑后背，同時對既有線路進行加固，安裝頂進設備，當頂進前方挖土完成一個頂程后，開啟高壓油泵，使頂鎬產生頂力，通過傳力設備（頂鐵、頂柱和橫梁），借助于后背的反作用力把預制結構向前推進，待頂進一個頂程后，在空擋處安放頂鐵，挖運出土另

2、一個頂程距離，以待下次開頂，如此循環進行，直到整個預制結構頂進就位為止。如圖1所示。圖圖1 1 框架結構頂進示意圖框架結構頂進示意圖2、發展歷程及特點（1）歷程簡介 頂進施工工藝首次推廣應用是在1986年的蘇家屯北九路7號鐵路框架立交橋（6m-15.5m-6m）施工，取得了比較好的經濟效益和社會效益； 1987年頂進施工方法獲得原鐵道部工程指揮部（現為中國鐵道建筑總公司）科技成果三等獎； 隨后在哈爾濱鐵路樞紐哈雙聯鐵路立交橋、新城子站北鐵路立交橋、張家口至沙嶺子站間鐵路立交橋工程中應用實踐，進一步總結提高，形成了成熟的頂進工法。（2）頂進施工方法的特點 對線路運輸干擾時間短，不中斷行車，能保證

3、線路在既定限速下正常運營； 能保持路基完好和穩定，減少線路恢復工序，相對于其他方法而言，不必修建臨時便線和迂回線； 占地拆遷少，減少大量的土方和線上工程； 預制結構整體好，剛度大，便于頂進施工，而且抗震性能良好； 基底應力小，基本不受地基地質條件的限制，受氣候條件的影響也較小，二、頂進施工工藝的適用范圍 在處理舊線既有橋涵病害需要擴建或增建新橋涵時； 既有鐵路和公路的平交道口需要改建成立交時； 客運量大的車站需要增設的地道； 農田灌溉需要增建穿越鐵路的過水橋涵； 各類填筑的路基和路堤。三、橋涵頂進施工工藝施工準備施工準備開挖工作坑開挖工作坑修筑滑板修筑滑板預制框架結構預制框架結構修筑后背修筑后

4、背安裝頂進設備安裝頂進設備設備調試、試頂設備調試、試頂頂進頂進就位就位籌制頂進設備籌制頂進設備井點降水井點降水建立組織機構建立組織機構通訊聯絡通訊聯絡軸線高程觀測軸線高程觀測線路加固線路加固安裝檢查安裝檢查挖、運土挖、運土拆除頂進設備拆除頂進設備模板制作模板制作加工框架鋼筋加工框架鋼筋施工工藝框圖施工工藝框圖端翼墻與鋪砌施工端翼墻與鋪砌施工采用板樁為后背時，應在開挖工作坑之前施工完畢頂進施工工藝技術要點1、施工準備（1）人員安排（2）施工相關材料準備（3）施工機具準備（4）軸線及高程測量與復核（5）頂進施工專項技術方案的編制（6）場地“三通一平”及排、降水安排（7）外協工作（8）既有的線路臨時

5、加固（9）調查施工區域地下管線、電纜及其它障礙物情況、施 工區域線路列車通過的次數、間隔時間、股道數、道岔及其使用性質，線間距及高程情況；2、開挖工作坑（1）開挖前的降水及臨時排水措施 若工作坑基底標高位移地下水位以上，工作基坑開挖之前，宜采用井點降水，將地下水位降至基底標高以下0.51.0米； 降低地下水位時，確保附近既有建筑物的穩定，尤其是對既有線路水平位移及高程的監測； 在多雨地區無法避免雨期施工時，應設置順暢的排水設施，同時備有防洪及線路搶修的措施；（2）工作坑位置的選擇 主要根據現場的地形地貌、場地大小及 土質情況等全面考慮，在框架涵的軸線上選擇挖填方少，頂進長度短的既有線路一側位置

6、作為工作坑的平面位置。 （3）工作坑平面尺寸的確定方法 一般由底板的尺寸確定，工作坑的底板尺寸建議按照下式計算： 長度=框架結構底板長度+頂鎬長度+橫梁厚度+后背地梁厚度+0.3m 寬度+框架結構底板寬度+2方向支墩寬度+0.2m+2排水溝寬度 工作坑頂邊距最外側鐵路中心線不得小于3.2m，或至鐵路外側鋼軌的距離最小不小于2.5m；工作坑開挖標高：框架結構底板底面標高H-滑板厚度（含潤滑層厚度）-墊層厚度；（4）工作坑開挖 工作坑開挖邊坡：原則上工作坑兩側邊坡按照土質情況確定，一般取1:0.751:1.5，靠近鐵路路基一側的邊坡可緩于1:1.5，以保證既有線路路基的穩定； 采用機械開挖時，應預

7、留20cm厚土層在墊層施工前人工開挖；3、修筑滑板（1）滑板要滿足橋涵主體結構與頂進所需強度及穩定性要求；（2）滑板中心線與橋涵中心線應一致；（3）滑板與地基接觸面應有防滑措施，必要時在滑板下設置錨梁；（4）一般情況下根據地質條件及頂進距離，將滑板頂面做成前高后低的上坡；（5）滑板兩側設置導向支墩；（6）滑板的結構形式又兩種：一種是滑板與后背梁連成整體，另一種是滑板與后背梁分離，施工時根據具體情況選擇；4、框架橋涵預制 框架橋涵混凝土工程施工應符合相應的規范要求外，與頂進施工有關的技術要點有：（1）框架涵預制施工前，在滑板頂面鋪設潤滑隔離層；（2）框架涵兩側前端2m范圍內的外模，可向外加寬1c

8、m，及框架涵拆模后，前端輪廓寬較后端輪廓寬2cm，嚴禁出現前窄后寬的楔形現象；（3）框架涵預制與刃角安裝完成后，應設置防水層，外表進行潤滑處理，以減少頂進阻力；（4）頂進過程中，為方便調整高程，框架涵底板前段底部宜設置成船頭坡；5、修筑后背 后背主要是承受頂進時的水平頂力之反力的臨時結構物，它是保證工作順利進行的重要設施，直接關系著頂進質量。因此，必須保證后背要有足夠的強度和穩定性，并且在出現最大頂力時，還有適當的安全儲備。后背的形式有：板樁式、重力式和拼裝式，常用形式主要是前兩種，即：板樁式板樁式和和重力式后背重力式后背。 （1）板樁式后背：在工作坑土方開挖之前施工。 板樁打入的深度及排數應

9、符合設計計算的要求； 板樁材料：鋼軌及工字鋼等熱軋型鋼； 板樁施工-錘擊法，宜重錘輕擊施工； 為確保板樁打入的垂直度及平面位置準確，可以選擇雙層圍檁打樁法雙層圍檁打樁法或履帶式打樁機打樁履帶式打樁機打樁； 板樁的質量控制指標：樁的垂直偏差、平面偏差、樁間咬合質量、樁端標高、樁身質量的完好性等。 鋼樁后背示意圖鋼樁后背示意圖(2)重力式后背 由后背墻、鋼筋混凝土墊梁和后背填土構成，常用的重力式后背墻，由漿砌塊石砌筑而成。后背一般是在工作坑挖好后進行壓實，達到壓密程度，保證填土的內摩擦角在2530以上。在頂入工序結束后，拆除工作較前兩類后背要簡便得多，不需要打樁架和起重吊車等大型設備，而且拆下的石

10、塊仍可供其它砌筑工程使用，所以造價低廉，特別是在容易采集石料的地區，應當盡量使用重力式后背結構，以便提高經濟指標，不過這種后背的單位長度頂力不宜超過700800 kNm2。 重力式后背重力式后背6、頂進施工技術要點（1）應根據計算的最大頂力確定頂進設備，千斤頂頂力可按照額定頂力的60%70%計算，并配備備用千斤頂；（2）頂進之前應檢查： 頂進的液壓系統、頂進設備檢查； 主體結構混凝土是否達到設計強度，防水層及保護層是否已經按照設計完成； 線路加固、后背及各類施工機械是否符合頂進專項技術方案的要求； 勞力組織及觀測、試驗人員分工是否明確； 復核頂鐵與頂力軸線是否一致，是否與橫梁垂直； 與運營部門

11、協商確認的施工安排、線路防護監測搶修人員及通信、照明等是否準備就緒； 頂進軸線及高程復核。（3）試頂 開啟油泵后，每當油壓升高510MPa，應停泵觀察，發現異常及時處理； 當千斤頂活塞開始伸出，頂柱（鐵）壓緊后應即停頂，檢查各部位無異?，F象時，再開泵頂動橋身； 試頂時重點檢查的部位：后背、滑板、油壓系統（尤其是油路的接頭處）、橋涵結構（尤其是千斤頂后座與結構接觸部位是否出現局部壓應力過大）。（4）頂進施工 第一階段：在滑板空頂至刃角接觸路基邊坡時，停止頂進； 第二階段：開始挖土運土，當刃角前方挖土達到一個頂程（根據頂鎬行程長度而定），開啟油泵，推動框架橋涵前進一個頂程，停止頂進，安放相應長度的

12、頂鐵，如此反復直至框架橋涵就位； 橋涵主體頂進就位以后，及時施工端翼墻和防護工程，恢復線路行車； 頂進過程注意事項：由于頂進速度主要取決于挖土運土速度，所以盡量采用機械挖、運土；頂進所采用的液壓系統應采用兩套不同的系統，在頂鎬對稱布置的情況下，可以用不等壓的方式形成糾偏力矩進行糾偏；挖土時，每次掘進深度應視土質情況及有關要求而定，每次一般進深2050cm，在土質松散或軟塑土層頂進時嚴禁超挖，必須保證刃角切入土層內10cm以上；每完成一個頂程，要進行一次水準測量，方向觀測以框架橋涵中心線基樁為原點，用高精度經緯儀在頂進過程中連續觀測，及時糾偏；控制頂鎬的著力點，使頂鎬的合力低于或高于摩阻力的合力

13、，對防止框架“扎頭”和“抬頭”能起到一定的在作用；加固線路，應保持軌道電路的正常狀態，在無縫線路地段，需變更鎖定范圍，應與相關部門協商后方可施工；列車通過時，嚴禁繼續開挖，人員應撤離開挖面1米以外，施工過程中應按照鐵路技術管理規程的規定對行車作有效的防護；頂進過程中，應隨時觀測既有路基、線路和頂進橋涵狀態的變化，確保既有線路軌距、水平及方向的正確。（5）涉及到的相關規范規程客運專線鐵路橋涵施工質量驗收暫行標準鐵建設（2005）160號 鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準鐵建設（2005）160號 鐵路混凝土與砌體工程施工質量驗收標準（TB10424-2003） 客運專線鐵路有關施工技術指南及技

14、術條件；客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南（TZ 213-2005）客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件鐵科技（2004）120號客運專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術條件科技基（2005）101號 鐵路技術管理規程四、橋涵頂進設計計算1、主要計算內容（1）頂力計算（2）后背計算（3）頂進開挖過程中，最不利情況下的既有路基邊坡穩定計算（4）便梁支墩檢算（以24mD型便梁為例）1、頂力計算 頂進橋涵的頂力大小，應根據頂進長度、土的性質、地下水情況、橋涵外形及施工方法等因素按照下式計算：2)(322111RAEffNNfNKP；最大頂力，式中：KNP-；路加固材料荷載），橋涵頂上荷載（包括線KNN1

15、；為涂機油調制的滑石粉漿，涂滑石粉漿為涂石蠟為值：料，可采用下列參考數摩擦系數，若無試驗資橋涵頂面與頂上荷載的2 . 0,30. 034. 017. 01f；，荷載包含橋涵內部臨時施工橋涵自重KNN)(2；系數，采用；鋼刃角的正面積，卵石土為砂粘土：數值試驗資料可以按照下式鋼刃角正面摩阻力，無；資料可以取側面摩擦系數，無試驗；橋涵兩側土壓力，；以取擦系數，無試驗資料可橋涵底板與基底土的摩2 . 1m; a17001500;5505008 . 07 . 08 .7 . 0232KAKPKPaRfKNEf）；設計的最大頂力（）；每臺頂鎬的設計頂力（；頂力利用系數，一般取頂鎬數量；式中KNPKNPK

16、nPnKPiimaxmax7 . 06 . 0確定頂鎬數量： 根據計算出的最大頂力，按照下式確定頂鎬數量說明：頂鎬的選擇應根據實際的最大頂力，選擇能滿足其要求的相應的規格型號，高壓油泵一般選用工作油壓較高的，并與頂鎬要求的油壓相適應，同時與附屬的設備配套！2、后背計算 板樁后背計算板樁后背計算（1）鋼板樁長度的確定 鋼板的長度L = h1+ t1, 由于精確確定土壓力的分布規律很困難, 一般用近似土壓力分布圖形確定( 見圖) 。當擋土墻向前或平移時, 墻后的土壓力逐漸小。土壓墻所受壓力稱為主動土壓力, 其合力用Ea表示, 圖( abe ) 為主動土壓力。圖中( cbd ) 為被動土壓力, 其合

17、力為Ep1, 它在板樁下端不起作用, 計算時假定在b 點, 實際起作用在b 點以上一段距離。因此在最后求得板樁入土深度后, 再適當增加10% 20%。懸臂式鋼板樁示意圖 懸臂式板樁擋土墻的破壞, 一般是繞b 點以上某點O 轉動, 這樣在O點以上的前側及O點以下的板樁后側將產生被動土壓力Ep1, Ep2, 在板樁后側及0點以上部分將產生主動土壓力Ea, 各力對b點取矩可得下式:（2）板樁最大彎矩截面的確定 板樁最大彎矩截面的深度為t0, 此處剪力為0,則:即每延米板樁墻處最大的彎矩值為: 按照最大彎矩值，最終確定每延米板樁數量及截面型號。重力式后背計算重力式后背計算 根據肆橋8030-II抗力分

18、析公式，重力式后背設計中，一般采用朗金被動土壓力理論計算被動土壓力。根據朗金土壓力理論假定：胸墻豎直，墻背是光滑的，填土與墻頂平，滿足上述條件時，朗金被動土壓力公式為：)245(02 rhtgP該式計算較簡單，后背與填土之間的外摩擦角 0 后背的抗力主要來自以下3個方面: 后背土壓力、后背自重產生的阻力、滑床與分配梁相連后的阻力。( 1)根據肆橋8030- 的抗力分析公式有: phP112246. 1)(21)(211212PPPpEEPPhEhhP后背頂以上覆蓋土抗力；土抗力；計算土抗力；實際土抗力；( 2)后背自重阻力 ( 3)滑床板與后背相連的阻力( 4)后背的總抗力為:則安全系數為:=

19、1.1FFEEPPEK 最大頂力3、既有線路基邊坡穩定性計算 頂進過程中，最不利情況下既有路基邊坡穩定性計算，計算結果可用于指導頂進過程中，刃角前方（即：頂進方向） 及刃角側面土方開挖的安全坡度設置值。 計算方法簡介：根據既有線路基土質為粘性土還是無粘性土，分別采用以下方法進行計算分析。（1）粘性土路基：采用基于破裂面為圓弧面的條分法計算；（2）無粘性土路基：采用基于破裂面為平面的土體滑動法計算； 具體計算可參考相關土力學與地基書籍，限于篇幅不再贅述！4、便梁支墩檢算以24mD 型便梁為例：恒載加活載組合活荷載計算簡圖支座反力R計算地基承載力試驗值RA 確定支墩承載面積A五、橋涵頂進安全注意事

20、項 施工注意事項施工注意事項1、施工前應做好現場場地布置，完成水電及相應的管線設施，修好臨時便線，保證工程物質和機械設備的進場運輸，現場料具堆放整齊；同時按照要求進行井點降水，努力為施工創造條件。2、頂橋如穿越多股線路時，工作坑應避免靠近鐵路正線一側，以減少對鐵路運輸的干擾，在曲線地段，工作坑宜選擇在曲線的外側。工作坑底土層的承載力應滿足設計要求，若土質松軟應進行加固處理，3、工作坑底板頂面光滑平整，并在底板上設置潤滑隔離層，以減少阻力并避免框架與滑板粘結。4、框架結構混凝土澆筑要求表面光滑平整，盡量減少頂進阻力。5、頂進設備應盡量安裝在框架中心附近，使油壓基本一致，油管盡量做到長短一致，便于

21、調整控制。6、頂進過程中，挖土坡度要保持與刃角坡度一致，或根據土質選擇安全坡度，嚴禁出現反坡、超挖現象。7、當有列車通過時或機械設備出現故障不能頂進時，應暫停挖土，并隨時對線路和框架的中線和水平進行測量，以免線路變形危及行車安全和框架就位不準。 安全措施安全措施1、組織操作人員學習有關法令法規、指示和安全操作規程，對操作人員進行崗前培訓，考核合格以后才能上崗。2、頂進施工時應有嚴密的統一組織，分工明確，相互協調，做到統一指揮，統一行動，整個頂進過程應按分工各負其責，做到忙而不亂。3、施頂時，操作人員應嚴格按安全操作規程辦事，佩戴安全帽，在高處作業系好安全帶，配備專人檢查頂進設備，并隨時注意其運

22、轉情況，出現故障及時匯報處理。非操作人員應離開工作坑，嚴禁施工人員接近或跨越頂鐵頂柱，以防崩鐵傷人。4、頂進挖土，應隨挖隨頂，嚴禁超挖欠挖，以免框架頂進時產生方向和高度偏差。5、應有專人檢查線路上部建筑，經常測量鐵路軌距和高度，發現問題應立即停止頂進，采取加固措施，并隨時與鐵路運輸部門取得聯系，確保行車安全。6、頂進現場應配備適當的搶修材料和機具，以備應急所需。六、橋涵頂進常見工程事故及預防措施 以往工程實踐中常見的工程事故主要有：以往工程實踐中常見的工程事故主要有：1、后背位移過大；2、軸線偏離過大；3、出現“扎頭”或“抬頭”現象；4、便梁支墩位移過大；5、既有線路基邊坡出現塌方；6、井點降水導致周邊建筑物出現不同程度的下沉； 事故預防及處理事故預防及處理1、后背位移過大； 預防及處理方法：試頂時注意觀察后背位移情況，頂進時，尤其是框架涵全部離開滑板進入路基范圍內，頂力最大，如果發現后背位移累加測量值繼續加大，應該立即停止頂進，對后背進行加固處理，處理思路：提高后背土的抗力，常采取堆載片石的方法處理。2