蔡清祥

摘要：本文結合項目實際施工經(jīng)驗，淺析頂推法施工在下穿高速公路、上跨地鐵橋梁工程中的運用，解決了邊通車邊施工、在中斷交通的前提下完成立面交叉橋梁下穿施工，為節(jié)約工程成本、保暢通、縮短建設周期提供保障。

關鍵詞：明挖；預制；框架橋；大噸位；千斤頂；頂推

引言：

隨著社會經(jīng)濟高速的發(fā)展，交通流量劇增，原有的道路漸漸不能滿足現(xiàn)有車輛通行的需求，平面交叉、立面交叉難以避免，甚至地上地下三四層才能滿足要求；在公路工程建設施工中，頂推法施工技術已經(jīng)逐漸被廣泛地運用到具體的施工中，頂推法施工技術成為橋梁施工中值得研究的技術題材。本文結合項目實際地上平面交叉地方路、立面交叉下穿廣州機場高速、地下有廣州地鐵3號與9號線，利用頂推法完成大噸位下穿框架橋橋梁的施工，它就是以后背墻及插銷為頂推抗力、以千斤頂為動力，以頂鐵和頂柱為傳遞頂力，以滑道為行走軌跡、以限位插銷為導向裝置，對預制好的箱體縱向推進至設計要求的位置。

一、工程概況

迎賓大道延長線二期工程位于廣州市白云區(qū)，基本走向為東西走向，是花都迎賓大道延長線的東延線。該工程距廣州新白云機場約1.5KM，西起機場高速東側，東至白云區(qū)方華路，下穿機場高速，地下有廣州地鐵3號與9號線。

道路全長1.271公里，規(guī)劃路幅60米，為雙向6車道。第一部分（K0+000-K0+790）與機場高速公路立交，該立交設計為分苜蓿葉互通立交；第二部分（K0+790-K1+271.867）為地面道路，雙向6車道。

結構設計：地道橋結構（閉口段）長度77.5米，采用單箱雙室框架結構，斷面全寬38.45米，左、右室凈寬分別為17.5米和17.75米，頂、底板、側墻厚均為1.1米，中隔墻厚1米。結構在迎賓大道方向分為兩段，中間設一道變形縫。

為減少對機場高速正常通行影響以及地鐵部門的安全要求，本次框架式地道橋施工采用先預制后明挖頂推施工工藝，地道橋結構在機場高速兩側各分兩節(jié)段預制，每節(jié)段約6000t。施工時利用機場高速中央分隔帶（11m寬）改造成三車道的臨時行車便道后開挖一側就位基坑，將預制好的地道橋沿著縱斷面方向頂進到位，恢復交通后再進行另一側施工。

二、施工前頂推模擬試驗及相關參數(shù)的確定

1、頂推模擬試驗目的

為了地道橋頂進施工更順利的進行，正式施工前進行了頂推模擬試驗，試驗目的是確定滑道在不同壓力下的摩擦系數(shù)；測定不同工況的摩擦系數(shù)：靜止→滑動摩擦系數(shù)；二次啟動摩擦系數(shù)，最終確定工法工藝的選擇。

2、頂推模擬試驗結果

1）潤滑隔離層類型為石蠟+薄膜：初次啟動力為18.0Mpa，摩擦系數(shù)為：0.26，二次啟動力平均值為10.0 Mpa，摩擦系數(shù)為：0.145，行走時動力代表值取10.0 Mpa，摩擦系數(shù)為：0.145。

2）潤滑隔離層類型為1.2mm鍍鋅鐵皮+1.5mm厚四氟板：初次啟動力為12.0Mpa，摩擦系數(shù)為：0.22，二次啟動力平均值為8.0 Mpa，摩擦系數(shù)為：0.145，行走時動力代表值取6.0 Mpa，摩擦系數(shù)為：0.11。

3、滑道選擇

根據(jù)頂推模擬試驗過程效果結合項目實際情況，本工程擬采用四氟板作為滑板，滑道處砼底板采用鍍鋅鐵皮隔離，在未加設潤滑措施情況下測得相應摩擦系數(shù)為0.11。

4、頂推施工各項技術參數(shù)

1）頂推力按最大頂力計算，即第五節(jié)段分兩節(jié)段預制，每節(jié)段長度為18.5m。預制節(jié)段每米砼為116m3，即重量為116*2.6=302t/m。

2）頂推動力儲備系數(shù)按啟動時8臺300t千斤頂同時作用，千斤頂頂力按千斤頂?shù)淖畲箜斄?0%計算，摩阻系數(shù)按0.25考慮，啟動后摩阻系數(shù)按0.15考慮。

3）頂推就位軸向誤差：±30mm；滑道安裝精度：頂面相對高差不大于3mm。

5、頂推力計算 及千斤頂數(shù)量計算

頂力計算公式 P=k（（N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA））

P-最大頂力（kN），K--系數(shù)，一般取1.2，N1--箱體頂上總荷載（kN）（上方為空，此處取0），N2--箱身自重（kN），E--箱體兩側土壓力（kN）（明挖取0），f1--箱體頂上面與頂上荷載的摩阻系數(shù)（上方為空，此處取0），f2--箱體底板與地面摩阻系數(shù)（初動取0.25、走動取0.15），f3--側面摩阻系數(shù)（明挖取0），R--刃-腳下正面阻力（明挖取0），A--刃腳正面面積（明挖取0）。

1）P初=1.2（（0+（0+302*18.5）×0.25+0+0）×10=16761KN，

3000×0.8×8=19200 KN>16761KN（滿足要求），經(jīng)計算初頂時需8個300t的千斤頂才滿足要求；

2）P后=1.2（（0+（0+302*18.5）×0.15+0+0）×10=10057KN

3000×0.8×5=1200KN>10057KN（滿足要求），經(jīng)計算起動后只需5個300t的千斤頂。

三、基坑開挖及預制場地施工

1、工作坑的開挖及處理

在需要頂推的路基東、西側修建兩個工作坑，工作坑是頂推框架橋的工作基地，框架橋在工作坑內(nèi)進行預制。分期施工界面中間分隔位置采用水泥混凝土灌注樁支護，支護樁在冠梁及腰梁各設置一層錨索錨固于機場高速北行路基下；基坑止水帷幕采用雙排水泥攪拌樁；工作坑的挖深根據(jù)框架橋基礎底面與地面的高差及現(xiàn)場地質(zhì)情況而定，基坑邊坡按設計要求采用 1：1放坡，坡面采用10cm厚C20噴射砼和護坡插筋+掛網(wǎng)鋼筋護坡。深基坑開挖前專項方案經(jīng)過專家組論證，開挖完成后經(jīng)專家組驗收。

基坑開挖后，在四周設置排水溝及集水井，采用壓路機壓實后檢查坑底土體承載力，保證地基承載力不小于計算承載力210KPa。確定承載力滿足要求后澆筑10cm墊層砼，為保證預制框架橋順利頂進，基坑整體縱坡按0.5%布置，橫坡為0。

2、頂推后背墻

后背墻是一個關鍵的臨時構造物，它必須能夠提供充足的抗力，滿足頂推過程各階段的抗力要求。即：F≥KP，在施工時必須嚴格按照設計進行，后背墻施工后，在四周挖好排水溝及排水井，及時將積水排除，防止后背墻背后的填土被泡軟，降低抗力。（為了保險起見設置了后背墻，在插銷作抗力不能滿足的情況下使用）

3、預制基坑滑道制作

滑道是框架頂進的必經(jīng)之路，為了便于頂推作業(yè)施工將滑道制作成條狀型的滑道?；辣仨殱M足三個基本要求：具有足夠的承載能力，能承載框架的重力；具有一定的錨固力，防止頂推時和框架一起滑動；表面必須平整潤滑，降低頂推過程的摩阻力。

1）承重層：整體承重層采用20cm厚C30鋼筋混凝土。

2）滑道：在整體層上制作高15cm寬1.5m鋼筋砼滑道，為了施工更有保障統(tǒng)一做成7條，每兩米設置一道110mm方鋼管預留插銷孔，預埋深度為35cm。插銷擬采用材質(zhì)為Q345B，長度為0.7m，10cm實心方鋼作為中間抗力。

3）潤滑層：滑道制作完成后鋪設1.5m寬1.5mm厚四氟板滑板，四氟板鋪設時與滑道頂面盡量保證密貼，使用釘子按梅花形布置與鋼筋砼釘牢固定，四氟板原則上不進行搭接，如出現(xiàn)搭接，則搭接采用順前進方向搭接，避免頂進過程翹板。

4）隔離層：滑道頂采用2m寬1.5mm厚鍍鋅鐵皮作為預制框架橋底部與滑道間的隔離，隔離層每間隔約5m設置上翹埋置在底板砼內(nèi)，以保證鍍鋅鐵皮不移動。

5）滑道之間處理：兩條相鄰滑道之間的空隙使用“細砂+48mm鋼管”進行填充密實。鋼管主要作用為箱體預制完成后輔助沖沙，細沙平整及密實后鋪設兩層薄膜以避免底板砼澆筑期間漏漿，而后在薄膜上方鋪設16mm厚木模板。

6）限位裝置：在兩側滑道外側上使用110mm圓鋼管間隔3m預留插銷孔，預埋深度為35cm。插銷擬采用材質(zhì)為Q345B，長度為0.7m，直徑為10cm實心圓鋼作為限位裝置。

四、預制框架橋

預制框架橋根據(jù)箱體單箱雙室結構形式及全裁面頂進頂進方式，根據(jù)設計圖紙將第四節(jié)長度為38m和第五節(jié)長度為39.5m分別采用單側平均分為兩節(jié)段分層預制的方案。第一階段先預制框架橋底板及距底板頂150cm的墻身，第二階段先預制框架橋澆注剩余墻身及頂板。本項目采用碗扣支架作為頂板施工支架，施工前高支模專項方案經(jīng)過專家組論證，搭設完成后經(jīng)專家組驗收。

1、施工工藝：預制框架橋的主要施工工藝過程與一般預制砼結構大致相同，此處不再細說。

2、施工注意事項：施工過程中嚴禁在鍍鋅鐵皮上集中堆放施工材料以及機械設備，鋼筋綁扎過程中，嚴禁在鋅鐵皮上設置引焊點，注意不得戳穿鋅鐵皮；框架橋底部保護層墊塊應使用受力面積較大的墊塊，數(shù)量上應寧多勿少；澆筑前應檢查預埋件以及預留孔道位置、數(shù)量。

五、框架橋頂進

框架橋頂推施工作業(yè)，主要是以后背墻作為支撐，利用千斤頂對已預制好 的橋梁框架施加頂推力，克服框架與接觸面的摩阻力向前移動，通過添加頂柱（傳力柱）實現(xiàn)框架持續(xù)向前推進，直至就位。

1、施工現(xiàn)場實際準備投入

頂進施工前，對人力、物力、場地等做好充分的準備，配備工人30人，進行3班制24小時作業(yè)，提前將所需千斤頂、油泵、傳力桿等設備運輸?shù)浆F(xiàn)場，千斤頂300t預備18臺，正常使用16臺，2臺備用，另外準備1臺50KW發(fā)電機進行其它輔助、應急預案所用，準備一臺25噸吊車配合施工。

2、框架橋頂進作業(yè)步驟

1）5#-2頂進：5#-1與后背墻（或插銷）間用頂鐵和千斤頂固定，在5#-1框架橋前端布設千斤頂，借助5#-1節(jié)和后背墻（或插銷）的抗力與千斤頂?shù)捻斄Π?#-2框架橋往前頂進，每次頂進距離控制在一個千斤頂行程1m為宜。當5#-2頂進后，5#-1同期頂進。

2）5#-1初次頂進：初次頂進借用后背墻的抗力與千斤頂?shù)捻斄Γ看雾斶M距離控制在一個千斤頂行程1m為宜。

3）5#-1常規(guī)頂進：借助插銷的抗力與千斤頂?shù)捻斄Π?#-1框架橋往前頂進，如果插銷的抗力不足或損壞，可加頂鐵至后背墻保證頂進抗力，每次頂進距離控制在一個千斤頂行程1m為宜。

4）循環(huán)2、3步驟頂推直到頂推預定位置。

3、施工注意事項

1）頂推作業(yè)前必須對框架橋進行強度檢測，確保滿足設計強度后方可實行頂推，以免頂推過程因箱體強度不足導致破壞。

3）頂推作業(yè)前必須對油泵、千斤頂、傳力桿、頂鐵進行檢查、試頂，確保頂推設備的性能正常滿足使用要求。

3）千斤頂固定與傳力柱中心的垂線對稱，其合力的作用點應在傳力柱中心的垂直線上；頂進作業(yè)時，嚴禁施工人員接近或跨越傳力桿、千斤頂?shù)取?/p>

4）油泵設置在千斤頂附近，油管順直、轉角少；油泵與千斤頂相匹配，配備備用油泵；油泵安裝完畢，應進行試運轉；頂進開始時，緩慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常頂進速度頂進；頂進中若發(fā)現(xiàn)油壓突然增高，應立即停止頂進，檢查原因并經(jīng)處理后方可繼續(xù)頂進；千斤頂活塞退回時，油壓不得過大，速度不得過快。

5）頂推時由主管施工技術人員專人統(tǒng)一指揮；對頂進全過程的每一個頂程都詳細記錄千斤頂開動數(shù)量、位置、油泵壓力表讀數(shù)、總頂力及著力點，頂進行程、導向偏差。如出現(xiàn)異常應立即停止頂進，檢查分析原因，釆取措施處理后方可繼續(xù)頂進。

六，結束語

本項目利用主體結構節(jié)段自重，采用自平衡方式對多節(jié)段大斷面框架箱體的頂進施工工藝屬于國內(nèi)首創(chuàng)。施工組織上采取東西兩側主體工程的同期預制，相比現(xiàn)澆施工對機場高速主線開挖和改道的影響，節(jié)省占道工期約8個月，施工期間對主線交通實現(xiàn)了零干擾，施工安排受天氣因數(shù)的影響降低到了最小。同時利用插銷作頂推抗力，減少了頂進完全靠背墻和頂鐵的工程投入，即節(jié)約了工程成本。本項目的實施在施工組織、施工工藝創(chuàng)新等方面總結形成了一系列科研成果，對新建道路下穿即有大交通量高、快速路工程的施工提供很好地借鑒參考意義。

參考文獻

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[3]迎賓大道延長線二期（機場高速～方華公路）工程（K0+000～K0+790段）施工圖設計[R]廣州市公共事業(yè)規(guī)劃設計院 2017.07

（作者單位：廣州誠信公路建設監(jiān)理咨詢有限公司）