复杂条件下框架桥施工及纵横向顶进技术

舀囝四慨　施工技术与应用　

复杂条件下框架桥施工及纵横向顶进技术　

—————Ｔ——　『．一

南京上铁地方铁路开发有限公司　　ｌ

一

２１　００１　５　

——　

摘要：结合南京市黄家圩路拓建工程框架桥施工实例，介绍了复杂条件下框架桥施工及纵横向交替顶进技术。　

关键词：框架桥施工；工作坑；纵横向顶进　

１工程概况　

（６）采用Ｄ２４ｍ便梁架设铁路，在架设便梁前，需对现有铁路设施进行改　

造，以满足架设条件，先施工顶进的３道条基，再架设便梁进行四孔箱身顶进　

黄家圩路拓宽改造下穿京沪铁路立交桥工程位于南京站西侧咽喉区，属　

蘩忙干线。站场既有线路１Ｏ股，其中京沪正线２股，南京至南京西正线２股，到　

发线６股。为满足架设Ｄ型施工便梁条件，留设１、ｌＩ、５、Ⅶ、８、９道线路，其余线　

路予以改造、拆除或停用。京沪铁路线路运输繁忙，列车运行密度大，达２７１ｇ４　

／天，正线运行通过速度为１２０～１６０ｋｍ／ｈ，其他站线通过速度４５ｋｍ／ｈ。框架桥结　

构为８ｍ＋１４．７５ｍ＋１４．７５ｍ＋６．５ｍ，长６２ｒｎ，穿越处铁路中心里程为京沪线上　

Ｋ１１５０＋１５５．２１。新建框架桥处现有两孔８．５ｍ＋８．５ｍ框架桥，长６１　４ｍ，需同步破　

除。沪宁城际铁路已于既有黄家圩路处预留箱身为８＋１６＋１６＋８ｍ分离式结构，　

与本工程进行直线衔接。　

２技术难点　

２１东侧边框架的施工　

本工程紧邻既有曙光大酒店、新旧信号楼等建筑物，使得东侧６．５ｍ边框　

架无法按照常规顶进桥思路进行预制，需采用纵横向交替顶进的方法方能将　

框架１顶进就位。　

２．２既有线施工安全风险大　

施工范围地处南京站西侧咽喉区，站场线路股道多。运输繁忙，列车运行　

密度大，且周边环境复杂，站场设备改造、恢复施工及框架桥主体工程施工期　

间既要保证铁路行车安全，又要保证周边建筑物的安全，同时施工期间需保　

证行人及非机动车的正常通行。　

２．３两孔既有框架的处理　

两孔既有框架位于改建框架就位位置，施工过程中对老框架的处理是施　

工的一个重点和难点。　

３总体思路　

（１）预制箱涵工作坑设置在京沪铁路南侧，原工作坑支护设计其东侧占用　

曙光国际大酒店污水池，现调整避让开，在工作坑内留设两中孔和一边孔范围，　

在坑内先预制一中孔和两边孔箱身，待中孔箱身顶进后，再预制另一中孔箱身。　

（２）箱身顶进采用纵横向交替方法。在工作坑的南侧、西侧以及东侧均设　

置后靠背顶进箱身。　

（３）为避开污水池，东侧边　Ｌ箱身采用分节预制和分节顶进，即先纵向再　

横向最后纵向。同理第二中孔采用先横向再纵向顶进。图１顶进］＿作坑布置罔　

可看出东侧边框架顶进程序。　

（４）既有京沪铁路下两孔箱涵内管线众多，施工时需考虑管线过渡，将西　

侧边孔箱涵以及京沪铁路和沪宁城际铁路之间暗埋段施工完毕后，将线路从箱　

涵内临时过渡，涉及到雨水、污水管道给于截断，另在场外设置强排水设施。　

（５）总体按照先工作坑内预制箱涵，并顶进箱涵，在满足箱涵顶进出土的　

条件下同时施工京沪铁路与沪宁城际之间的暗埋段箱涵，顶进结束后同时施　

工两端Ｕ型槽以及顶进箱涵与暗埋箱涵之间的衔接段。　

图１顶进工作坑布置图　

。３９４‘　

作业，便梁架拆共需４２组次，封锁点约１８０次。　

４纵横向顶进方法　

纵横向顶进方法是指在箱体顶进就位的过程中既有纵向顶进又有横向　

顶进的施工方法，本工程框架中框架Ｉ、Ⅱ均涉及到此方法。　

框架Ｉ顶进时采用交替纵横向顶进，将预制好的节段先纵向顶进一定距　

离，再进行横向顶进，横移到框架中心线与就位线在同一条直线上后再进行　

纵向顶进，将箱体分段顶进就位。　

框架Ⅱ是在预制框架Ⅲ的位置进行预制，预制完成且龄期和强度达到设　

计要求后，先将框架ＴⅡ横向顶进至框架Ⅱ纵向中心线上，再纵向顶进就位。　

５施工方法　

５　１工作坑及顶进滑板后背　

５　１　１工作坑支护　

工作坑后靠背采用单排　１．８ｍ钻孔桩嗣护；基坑西侧采用双排　１．５ｍ钻　

孔桩围护，排间距４ｍ；基坑东侧采用单排　１．５ｍ钻孔桩围护，每隔三根桩设钢　

丝绳拉索；基坑中部靠近铁路侧单排书１．５ｍ钻孔桩围护。钻孔桩采用ＧＰＳ２０　

型回旋钻机。　

京沪铁路南北侧两个多层砖混结构房屋距离支护结构较近，该房屋基础　

为扩大基础，此处桩采用人工挖孔桩，钢筋混凝土护壁，人：ｒ：开挖前先施工高　

压旋喷桩止水帷幕。　

支护结构施工时，对线路地基以及附近建筑设置沉降观测点进行观测，　

同时委托第三方监测单位进行精确观测。　

５１　２滑板　

滑板设置采用２０ｅｍ厚的Ｃ３０砼面层，１０ｅｍ厚碎石垫层；为增加滑床板与　

基坑底的摩擦力，在滑板内设置间距为３ｍ的防爬锚梁，尺寸为３０ｅｍ×３０ｅｍ，　

滑板内设置钢筋。为防止框架顶进出现扎头现象，滑板沿顶进方向设置０．２％　

纵坡。　

５１．３后靠背　

后靠制作采用钢筋砼分配梁结合钻孔桩及后靠配重压土而成。后靠分配　

梁采用Ｃ３０钢筋混凝土制作；其截面尺寸为２×２ｍ，长度为箱体横向宽度＋２ｍ。　

分配梁与滑床板联接成整体，连接处采用倒三角形连接，其底标高在滑床板　

顶面以下１５０ｅｍ。　

５．２铁路工务、电务设备改迁移　

（１）对线路外侧的电务电缆迁移及防护，对站内３６根电缆（其中２６根干线　

电缆，３根支线电缆，６根区间电缆，１根贯通地线）采用钢桁架梁支托保护，以　

确保便梁架设时电缆安全。　

（２）９１＃２￣岔移设，电务配合移设９１＃道岔相关转辙设备；ｓＩ、Ｄ６３信号机向　

站内方向移动２米，Ｄ６１信号机向站内方向移动８米；连通轨道电路。　

（３）插铺Ｌ３＃道岔并钉闭开通直股，电务配合安装Ｌ３＃道岔相关转辙设备，　

将Ｌ３＃道岔纳入７９＃道岔联锁；ＳＩＩ信号机向站内方向移动１５０米（由高柱改为　

矮柱），ｓ３信号机向站内方向移动７１米并停用至新站场开通；连通轨道电路。　

并按规定上报Ｌｌ（Ｊ数据变化情况。　

（４）插铺Ｌ２＃道岔并钉闭开通直股，电务配合安装信号设备。　

（５）封锁线路施工，拆除７７＃道岔，铺设ＪＤ１曲线，电务配合拆除７７＃道岔相　

关转辙设备，连通轨道电路。　

（６）封锁线路施工，拆除７９＃、８９＃、８１—８７＃道岔，连通Ｌ２＃、Ｌ３＃岔后曲线，　

电务配合拆除岔相关转辙设备，相关联锁、列控、ＴＤＣＳ、微机监测相关软件修　

改，施工完毕后启用新联锁，并按规定上报ＬＫＪ数据变化情况。　

（７）拆除７５＃道岔，电务配合拆除相关信号设备。　

施工技术与应用　

主体：翻翌完成后，按设备改造的逆程序对工务、电务、供电等设备予以原　

位恢复。　

Ｊ四日囫四　

长＠２ｍ梅花型布嚣。底面设置排水沟，截面为２０　Ｘ　２０ｃｍ。　

５．６　２便梁稳定性验算　

以上施工工序复杂，涉及多单位、多工种参与，需车务、工务、电务、供电、　

机务等单位紧密配合，且施工程序性强，Ｔ务、电务、维管调网交叉作业，若其　

中任一单位配合不到位，极可能造成施工封锁晚点，对运输组织造成困难，这　

就要求各单位在其封锁节点时间内必须完成既定的作业内容，不允许有延时　

超时的情况。　

５．３既有箱涵拆除　

框架桥顶进过程中要求箱体侧面切土严禁采取大开挖再顶进，以充分保　

证便梁基础的安全性，但考虑到最不利状态和列车运行安全仍然需要检验列　

车的倾覆稳定和滑动稳定、地基承载力以及基础和箱体之间的土体稳定性。　

当基础和箱体之间的土体因特殊原因破坏时，条形基础可能方向倾覆或　

者滑动，此时考虑基础左侧被动土压力而忽略右侧土压力为最不利工况。　

（１）基础的倾覆验算系数　

架设便梁后，直接在原位采用混凝土切割机结合镐头机破除箱涵，并从　

北侧通道运出现场。　

５．４箱涵预制　

／ｋ∑　

０一Ｌｅｅ，＋∑　

其中只为竖向力，　为各水平力，ｅｌ为各竖向力对验算截面重心的力臂，ｈ　

为便于箱涵顶进及防止出现收缩裂纹，６２ｍ长箱涵分三段浇筑成整体，　

为各水平力对验算截面重心的力臂。　

先浇筑前后段，再浇筑中间段，箱身采用Ｃ４０混凝土，抗渗等级ｓ８。　

每段箱体浇筑分两次进行，第一次浇筑底板及部分边墙（梗肋上　

３０～５０ｃｍ），侧墙的接缝不位于同一平面上，第二次浇筑剩余边墙和顶板。　

先同时预制顶进框架Ⅲ和Ｉ，其中框架１分三节预制，框架Ⅲ完成后预　

制框架Ⅳ，待框架Ⅳ和Ⅲ顶进到位后，在框架Ⅲ处预制框架Ⅱ。　

５．５线路加固及箱涵顶进　

采用Ｄ２４ｍ便梁架设线路，共需６组便梁，便粱支座设置在既有箱涵或新　

建条基上，新建条基下桩基础采用人丁开挖，开挖前在其范围采用高压旋喷　

桩进行软土地基处理。　

顶程设计为８４．５ｍ，采用３２０ｔ油顶放置在后靠背顶进。　

箱涵顶进施工顺序按照框架Ⅳ一框架Ⅲ一框架Ｉ一框架Ⅱ。　

顶进框架Ⅳ时，新建２排条形基，采用新建条基作为便梁基础。　

顶进框架Ⅲ时，采用框架Ⅳ和老箱涵（西侧）作为便梁基础。　

顶进框架Ｉ时，新建１排条基，采用老箱涵（西侧）和新建条基作为便梁基　

础。架设便梁后顶进前破除老箱涵（东侧）。顶进框架Ｉ时分三节顶进，每节分　

ｉ次顶人。　

顶进框架Ⅱ时，采用框架Ⅲ和框架Ｉ作为便梁基础。架设便梁后顶进前　

破除老箱涵（东侧）。　

箱体顶进就位后立即进行三角区的回填、框架顶部道碴回填。三角区回　

填按永久段和临时段分两类进行，永久段三角区采用浇注素混凝土，地泵灌　

注，临时段三角区夯填级配碎石。线路补充道碴捣实后拆除施］二便梁，线路恢　

复后，加强养护。　

５．６便粱施工　

便梁采用轨道车运输至施工点，采用封锁点内吊装拼装就位的办法。　

耐　

步骤一：采朋条基ＩＩ和ＩＩＩ作为便粱基础，顶进框架Ⅳ　

框架Ⅳ　框架ＩＩＩ　框架ＩＩ　框架Ｉ　

步骤＿二：采用框架Ⅳ和两侧老箱涵作为便梁基础，顶进框　

架ＩＩＩ：采用两侧老箱涵和条基Ｉ作为便梁基础，破除既有箱　

梁，顶进框架Ｉ。　

框架Ⅳ　框架ⅡＩ　框架ＩＩ　框架Ｉ　

步骤三：采用框架ＩＩＩ和框架Ｉ作为便梁基础，顶进框架ＩＩ　

图２箱涵顶进纵断面示意图　

５．６．１便粱支墩加固方案　

新建四孔箱涵顶进采用Ｄ２４施工便梁加固线路进行，采用便梁支墩作为　

便梁基础；便梁支墩共计３道，便梁基础采用Ｃ３０钢筋混凝土结构，尺寸为１　ｘ　

２　Ｘ　０．６ｍ。在线路下方采用小型挖机拉槽，拉槽深度由梁底向下３．５ｍ，槽底宽　

度５ｍ，两侧按１：１放坡，坡面采用８ｃｍ厚　１０＠２００钢筋混凝土，并钉人钢管２ｍ　

设计荷载依据《铁路桥涵设计基本规范））（ＴＢ１０００２．１—２００５）取值并组合，　

计算结果表明由于基础较宽且埋置较浅，基础的倾覆稳定系数大于１．５满足　

规范要求。　

（２）基础的滑动稳定系数　

Ｋ，　

ｓ　

该种工况下最不利情况是列车活载全部基础侧面，而便梁上没有列车活　

载，此种情况下水平力最大而竖向力最小。计算资料表明，由于基础底面较　

大，基础的滑动系数大于１．３．也　

同样满足规范要求。　

上述基础的滑动，是检算基　

础沿其底面滑动的稳定性。此　

外，还需要检算基础连同土坡沿　

滑动弧面滑动的稳定性，且需要　

考虑两个滑动弧面。　

图３滑动面示意图　

采用下列公式计算：　

‘　（ｑ。　＋ｃｏ，）ｃｏｓ４ｔａｎ　ｐｒ￣，’　（ｇｎｂ　＋ｍｉ）ｓｉｎＯｉ≥０　

其中：Ｃ　，钆别为最危险滑动面上第ｉ土条滑动面上的土的固结不排水　

（快）剪粘聚力、内摩擦角标准值；　为第ｉ土条上的弧长；ｂｌ为第ｉ土条上的宽度；　

ｙｉ为整体稳定性分项系数，取１．３；∞　为作用于滑裂面上第ｉ土条的重量　；为　

第ｉ土条弧线中点切线与水平线夹角。　

计算采用同济启明星ＦＲＷＳ２００８进行，列车和轨道荷载依据　

ＴＢ１００２５—２００６铁路路基支挡结构设计规范附录Ａ换算成土柱子，软件计算结　

果满足设计规范要求。　

６顶进纠差方法　

本工程各箱体顶进过程中采取了合理的纠差方法，确保了顶进精度，方　

向最大偏差在１．９ｃｍ以内，高程最大偏差在２．５ｃｍ以内。　

６．１纠偏方法　

用增减一侧千斤顶的顶力：即开或关一侧千斤顶阀门，增加或减少千斤　

顶顶力数。如向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，向右偏则反之操作。　

开动两边高压油泵调整；如向左偏就开左侧高压油泵，向右偏就开右侧　

高压油泵。　

后背顶铁（柱）调整；在加换顶铁时，可根据偏差的大小，将一侧顶铁楔　

紧，另一侧顶铁楔松或预留间隙。如箱身前端向右偏，则将左侧顶铁预留间　

隙，开泵后，则右侧先受力顶进，左侧不动调整时摸索掌握规律性，并注意箱　

身受力不均时产生的变化状况。　

可在前端一侧超挖，另一侧少挖土或不挖来调整方向。如箱身前端向右　

偏，即在右侧箱身前超挖２０　５０ｃｍ。　

在箱身前端加横向支撑来调整，一端支撑在箱身边墙上，另一端支在开　

挖面上，顶进时迫使其向被顶一侧调整。　

６．２纠正箱身“抬头”的方法　

当箱身“抬头”量不大时，可将箱身前开挖面挖到与箱底面平或稍作超　

挖。如“抬头”量较大，则多超挖一些，在顶进中逐步调整，　

６．３纠正“扎头”的方法　

６．３　１扎头发生的原因　

箱身开始顶进时，首先是沿着工作坑滑板的上坡度前进，当箱身前端顶　

出滑板１／３后，由于箱身自重，造成滑板前端的土壤压缩，而此时箱身端部正　

进入线路，由于受力不均匀使滑板端部下沉，出现裂纹，箱身开始低头在箱身　

’３９５‘　

囝四圈　施工技术与应用　

Ｅ——箱身两侧土压力（ｋＮ），按两侧土压力考虑，Ｅ＝０．５７Ｈ，Ｋ　Ｌ　

＝

重心移出工作坑滑板后，低头更为显著。而当箱身继续前进，尾部脱离滑板前　

后，往往滑板断裂，箱尾下降，使坡度逐渐回升，然后比较平稳地前进，直至就　

位。在这过程中，为了防止过大的方向及高程误差，除加强观测，认真预防外，　

还必须及时校正。倘若造成过大偏差后，再行校正则较为困难。　

６．３　２箱体纠偏方法　

０．５×１８×２．４８２×０．４９×６２＝１６８２ＫＮ：　

＾ｙ——土体容重，取１８ｋＮ／ｍ　；　

Ｈ——箱涵两侧土压力高度，取１／３箱涵高度７．４５×１／３＝２．４８ｍ；　

０／　

吃土顶进：挖土时，开挖面基底保持在箱身底面以上８～１０ｅｍ，利用船头　

Ｋ　——土压力系数Ｋ　＝ｔｇ　ｆ　４５一等１，　为内摩擦角，按２ｏ。取值，则Ｋａ＿（１．　

坡将高出部分土壤压人箱底，纠正“扎头”。　

６２ｍ。　

如基底土壤松软时，可换铺２０～３０ｅｍ厚的卵石、碎石、混凝土碎块、混凝　

４９。Ｌ一顶进箱身长度，

ＲＡ——钢刃角正面阻力，取０；　

土板、浇筑速凝混凝土、打人短木桩、砂桩等方法加固地基，增加承载力，籍以　

Ｋ——采取１．２安全系数；　

纠正“扎头”。　

本工程采用Ｄ２４型便梁架空线路顶进的施工方法，边孔箱涵最大顶力　

增加箱身后端平衡压重的办法，改变箱身前端土壤受力状态，达到纠正　

“扎头”的目的，但应注意增加重量后要逐步卸载，否则会出现“抬头”现象，同　

理亦可用于纠正“抬头”现象。　

Ｐ＝１９２０９ｋＮ，需要配备３２０ｔ千斤顶数量为：Ｎ＝Ｐ／（３２０×０．８５×９．８）＝７．２台，配　

置８台３２０ｔ千斤顶。　

利用箱身前端底板设置的“船头坡”，将箱身底板前端的土方欠挖，造成　

一

同样的方法可以计算出中孔箱涵最大顶力Ｐ＝４３４５０ｋＮ，需要配备３２０ｔ千　

斤顶数量为：Ｎ＝Ｐ／（３２０×Ｏ．８５×９．８）＝１６台，配置１６台３２０ｔ千斤顶。　

顶进过程中，边箱顶力发生在框架Ⅳ，最大顶力为１６８０ｔ，中箱最大顶力　

发生在框架Ⅲ，最大顶力为３２００ｔ。实际顶力与计算顶力相比，均有一定的富　

余系数。　

个上坡的趋向。　

最可靠的方法是接长滑板，使箱体在预定的行进轨道上正常前进。　

７顶力计算　

最大顶力采用下列公式进行计算，　

８结束语　

对于涉及站场咽喉区设备改造的项目，先期应对站场设备及周边环境进　

ＪＤ：　Ｊ】ｖ１　＋（Ⅳ　｜ｖ１）　十２Ｅｆ３＋　】　

其中Ｐ＿最大顶力　

Ｎ１——桥涵顶部荷载，取值为０ｋＮ；　

Ｎ２——桥涵箱身自重，按６２ｍ长计算；　

ｆ１——桥涵顶部表面与顶部荷载之间的摩阻系数；　

｛２——箱身底部与基底土的摩阻系数，取０．５；　

ｆ３——侧面摩阻系数，取０．５；　

行充分调查，对工程实施中存在的技术问题进行专项研究，采用分段预制交　

替顶进的施工方法，可以很好地适应现场场地的要求，因地制宜，灵活性较　

强，针对不同的地理条件可以借鉴使用。　

参考文献：　

［１］ＴＢ１０００２．１—２００５，《铁路桥涵设计基本规范》　

（上接第３８２页）４结语　

Ｉ６｛Ｊ　

ｌ４｛）　

Ｉ　（１　

土过程中的沉降曲线。　

纠偏沉降曲线工程结束两个月后，请第三方进行检测，西楼倾斜３．２％。，　

冲土正式开始之前的５天，　东楼倾斜４．１％ｅ，基本达到了预期的目的。该办公楼工程于２０１２年５月完工，经　

－三　

ｉ　

ｌ１）【】　

）　

ｌ　

ｌ　

基础沉降的效果并不明显，从　

第６天开始，沉降突然开始加　

大，然后保持在了一个稳定的　

沉降速率，到了第４６天的时候，　

过详细充分的后期观测，沉降已经基本稳定下来，充分满足了业主的使用功　

能需求，有着较好的经济效益及社会效益。　

参考文献：　

［ａ］ｊｃｊ１２３—２０００，既有建筑地基基础加固技术规范【Ｓ１．　

遨　

蛙　

！ｆｌ　

沉降速率已经降到很低的水平　［２季春，徐方敏．软土地区某建筑物纠编加固的设计与施工Ｅ２］ｌｉ．山西建筑，　

了，第５１天，冲土结束。图２是冲　２００８，３４（３２）：１１６～１１７．　

图２　

（上接第３８３页）网箱施工组装快捷、方便，在技术人员的指导下，没有任何　

态袋适当浇水即可，造价比用传统工艺节省。　

施工技术经验的男女劳动力均可参加施Ｔ，而且材料搬运轻便，施　安　

全性大大提高，同时不需要用电，设备投人少，在有些地区原料可直接采　

参考文献：　

『１１虎崇安，张云莲，沈镇伟生态护坡在防洪工程中的应用中国水利．２０１１．１６　

［２】于建忠走马塘拓浚延伸工程河道设计图２０１０年３月　

用河道中的卵石，并且不使用水泥等胶结材料；养护简单，只要早期对生　

（上接第３９２页）　③增强质量的动态管理以及过程掌控，全方位执行过程　

续梁施工管理的相关人员，要对这些工作有充足的把握。在这种情况下，才会　

精品战略，确定工程质量掌控点，施工期间要增强对不同控制点的监督和管理。　

④严格执行“三检”制度，即自检、互检、交接检。在各项工程施工结束后，　

班组要进行互检以及自检，如果自检不合格，或者互检和自检根本没有进行，　

那么质量检查员就不用对其质量等级进行核定，同时禁止进行下道工序。　

完成好市政高架桥多跨预应力连续梁的施工控制等一系列工作，进而保证市　

政高架桥多跨预应力连续梁施工控制的顺利进行。　

参考文献：　

【１１彭彬东莞市莞长公路某立交桥预应力连续箱梁施工工艺叽．中国西部　

科技．２ｏｏ９（１５）　

五、结束语　

总而言之，由于我国社会主义经济建设的大踏步快速发展，我国正在进　

行的市政高架桥多跨预应力连续梁的施工控制，在市政桥梁工程发展中慢慢　

体现出了极其重要的作用。与此同时，通过对市政高架桥多跨预应力连续梁　

【２１雷刚．大跨度预应力连续梁桥标准化施工工艺分析Ｕ］．交通标准化，２０１３　

（（１３）．　

【３】王永文．高铁预应力连续梁不同步悬灌施工线形控制技术与措施Ⅱ】．石　

家庄铁路职业技术学院学报，２０ｔ３（０１）　

４刘永全．预应力连续箱梁施工质量控制【『１．城市建筑，２ｏｔ３（２２）　

【５］时飞大跨度预应力混凝土连续梁桥施工控制的分析

２０１３（２２）．　

施工的科学管理，能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方　

面进行合理而均衡的分配，从而使市政桥梁项目获得更高的增值，并进一步　

推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。而负责市政高架桥多跨预应力连　

ｕ　Ｊ　科技与企业，＿　

‘３９６・