浅谈框构桥汛期顶进施工技术.docx
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浅谈框构桥汛期顶进施工技术
浅谈框构桥汛期顶进施工技术
李浩
中铁二十二局哈建公司第七项目部
摘要汛期顶进施工安全风险压力极大，如果施工前准备不充分、预想不到位，施工过程中控制不严格将造成严重的事故，威胁人身、行车安全，本文针对汛期顶进施工进行了介绍，为同类施工提供了借鉴。
关键词汛期顶进安全风险
1.工程概况
本工程为新建3.5m-7.5m-3.5m框构桥下穿高新双线，框构桥中心里程为高新线K34+039.97m，框构桥轴线与高新线线路60°斜交。
该框构桥采用横抬梁顶进施工。
框构桥全长20.78m，全宽16.9m，框构桥主体部分采用C35钢筋混凝土。
在线路左侧设顶进工作坑，框身一次浇筑顶进就位，框构两侧接U型槽。
线路防护采用50C工字钢防护线路。
2.主要工程数量表
2.1框构主体工程数量表：
2.2顶进工程数量表：
3.汛期施工工期
2017.7.10～2017.8.2线路放散、线路加固、横抬梁架设，2017.8.4～2017.8.10框构桥顶进，2017.8.20～2017.8.31，拆除横抬梁、线路加固。
高新K34+039框构桥施工封锁计划
序号
线别
行别
施工内容
封锁时间（min）
天窗数量（个）
备注
1
高新线
上行
线路放散
180
1
高新线
下行
180
1
2
高新线
上行
抽换枕木、
安装扣轨、
基础支墩施工
180
6
高新线
下行
180
6
3
高新线
上下行
基础支墩施工、架设纵横梁、线路整修
210
17
封锁上行施工开始60分钟起开始封锁下行
4
高新线
上下行
拆除扣轨、拆除纵横梁、抽换枕木、方枕木、补充道碴、线路整修
180
12
4.线路加固防护
既有线路的加固防护直接关系到列车运行安全，影响到线路的正常维修和养护工作，特别是无缝线路的应力放散和锁定工作专业性较强，线路上的所有工程必须征得线路所属单位及所涉及的铁路运营部门的许可，因此施工前应与铁路有关部门建立业务关系，加强联系沟通，取得其支持和配合，并在其指导下进行加固防护施工。
4.1应力放散
确定待放散线路钢轨的长度，并每隔150米左右设1处位移观测点。
解除本次待放散线路及上次已放散线路末端75米左右线路上的扣件。
抬起钢轨，每隔6米左右在轨底放置滚筒。
每隔300米左右设一处撞轨点，用撞轨器撞击钢轨，同时观测各点的位移量变化情况。
当钢轨位移发生反弹且各点位移变化均匀时，则视为钢轨达到自由伸缩状态，此时停止撞轨；使钢轨达到自由伸缩状态。
在各观测点上做出拉伸位移的零点标记。
测量长轨尾端与下一个单元轨节轨端之间的距离，与计算的拉伸量对比，以最终确定锯轨量，并按锯轨的操作程序锯轨，轨端不垂直度小于0.8mm。
安装拉轨器，利用拉轨器和撞轨器共同作用，拉伸钢轨，同时观测各观测点拉伸位移的变化情况。
拉伸量达到预定长度后，通知各观测点做出记号。
此时撞轨器仍然继续作业，当各观测点在所做记号处出现反弹量（应力放散已均匀），停止撞轨，拉轨器保压，在锁定作业完成之前不得因拉轨器的失压而使轨端出现位移。
撤除撞轨器及滚筒，使长轨平稳地落入承轨槽内，同时检查橡胶垫，有错位者纠正。
钢轨放散至零应力状态后，根据设计锁定轨温和实际锁定轨温之差计算出钢轨拉伸量，用拉伸器和撞轨器联合作用拉出该伸长量后即锁定钢轨。
钢轨拉伸量按下列公式计算：
ΔL=αL（TS－TSJ）（mm）
α—钢轨线膨胀系数，α=0.0118L—钢轨长度（m）
TS—钢轨的设计锁定轨温（℃）
TSJ—钢轨的实际轨温（℃）
将作业人员均布在进行应力放散长轨范围内，测量并记录开始紧扣件时的轨温，同时进行紧固扣件作业，每隔两根紧一根，无缝线路全段范围内的扣件照此全部紧完，并上紧临时连接钢轨接头，此时视为长轨已锁定。
记录此时轨温为结束时轨温，同时继续紧完其余全部扣件。
做好位移观测标记，读取并记录初读数。
4.2设置3-5-3扣轨
扣轨采用P50钢轨，以3-5-3形式布置，即两股钢轨外侧采用1+2扣轨，轨道中心采用2+3扣轨，扣轨采用12.5m长度钢轨交错布置保证接头相互交错，每束扣轨设置完毕后及时用“U”型卡与枕木连接牢固；设置时必须保证扣轨距离主轨垫板不得小于5cm，每束扣轨两端及时设置木梭头。
吊轨加固措施示意图
4.3横抬梁法（纵横梁法）
4.3.1浆砌片石墩
施工前，使用时采用吊轨梁防护既有线路，浆砌片石支墩尺寸为2.0m*1.2m*1.3m，共计6个。
4.3.2方枕
为了保证横抬梁在穿入时方向和位置的准确，首先在既有轨道上按计划位置标明枕木、工字钢的具体位置。
每穿好一根及时回填道碴同时捣固密实。
线路每隔5米增加一根绝缘轨距杆，轨距杆与横梁位置必须错开，以防轨距杆与横梁连电。
4.3.3穿设横梁工字钢
横梁采用I50C工字钢，垂直于线路方向布置，单根长度43m，共计52根。
线路采用一个整体进行加固，框构主体上工字钢横梁的接头须相互错开1.5m。
接头采用两块10mm厚钢板按夹板状布置，￠22mm高强螺栓连接，横向I50C工字钢每个接头的螺栓数量按设计布置，穿设螺栓眼必须用专用打眼机进行打眼，不能用氧气割眼，已确保连接夹板处紧固性。
4.3.4架设纵梁工字钢
为增加刚度和稳定性，在线路两侧路肩上设48m长纵梁，共计3束纵梁。
每束由3根I50C工字钢组成。
每束纵梁中接头采用交错布置形式，工钢接头均采用￠22mm高强螺栓连接，每个接头不少于12个螺栓，穿设螺栓眼必须用专用打眼机进行打眼，不能用氧气割眼，已保证连接夹板处紧固性。
纵梁设在横梁之上，纵梁与横梁用“U”型卡连接，纵梁两端及中间每间隔8m采用枕木垛支撑。
线路加固侧面图示意图
4.3.5监控与养护
横抬梁安装架设完成至框构桥顶进就位、拆除线路加固防护设施（恢复线路前，线路加固防护范围必须设专人监控与养护，并与铁路运营部门联系，按规定限制45km/h列车运行速度。
加强线路轨面标高和水平位移测量，每次列车通过后均测量梁上线路轨面标高，梁及线路养护应在铁路工务部门的指导下进行，并配备养护和防护设施，发现异常立即采取措施。
5.施工顶进
框构桥施工程序及步骤见下图。
框构顶进主要施工程序框图
5.1背墙
本桥最大顶力为1950KN。
由于本次涵洞工期较紧，为加快过程施工进度，本次顶进后背尺寸按设计施工，在框构底部均匀布置8台200t顶镐，（备用1台）后背材料采用钢轨桩。
5.2顶进
顶进即是开动高压油泵，利用千斤顶的顶力在后背的反力作用下推动前进，正常情况下每次顶程可为千斤顶行程的80%左右。
一个顶程完成后千斤顶回程并将分配横梁归位，空档处填放顶铁以待下一循环，如此往复直至框构体就位。
顶进全过程应加强对框构桥中心线、顶进方向及高程的测量监控，发现超出允许范围的误差必须立即修正。
5.3土方挖运
框构的顶进速度主要取决于洞内出土速度。
为保证土方开挖速度应以机械施工为主，使用挖掘机人工配合。
为了减小路基挖坡面的高度，保证顶进时的路基稳定，可分上下两层分层开挖。
挖土进尺及坡度应根据土质和线路加固情况确定，不宜超挖。
开挖底面应人工进行，并应使底面高于框构底板底5cm，不得超挖和破坏其下原土。
采用翻斗车出土运输，人力配合挖掘机开挖直接装车，翻斗车将开挖土方运出工作坑，堆卸在后背上的土方临时堆场集中，由装载机装车，自卸汽车运输至场外利用方堆场暂存或弃土场外弃。
翻斗车出土跨越顶进与传力系统时应通过连接框构底板和调车长地的车道板进行，车道板要针对框构内挖掘土方及时运出连续作业，顶进持续前进的特点，可采用活动运土车道板。
车道板采用木质跳板，中间支承在枕木垛上，不可直接压在千斤顶、分配横梁或顶铁上，枕木垛支座应在其空档处搭设，顶面必须高出顶进和传力设施并与框构底板顶面一致。
随着框构顶进前移，车道板应顺接加长。
挖、装、运、卸土是顶进速度的关键，应合理的组织施工。
但应注意：
在列车通过时严禁土方开挖，避免列车通过时震动大，造成塌方，开挖时所有施工人员应离开开挖面1m以外，如发生塌方、影响行车安全时，应迅速组织抢修加固；顶进设施发生故障，在检修好以前，以及较长时间暂停顶进时，不允许挖土；交接班前不得挖土；挖土工作应与顶进测量监控人员紧密配合，随时根据框构顶进的偏差情况改进挖土方法。
5.4顶铁接换
顶铁安放必须保持与框构顶进轴线顺直一致，与分配横梁垂直，每列顶铁要与千斤顶成一直线，各列顶铁长度应一致。
按顶进长度随时更换或填补不同规格的顶铁，为了保证顶铁的受压稳定，避免发生崩铁事故，顶铁之间使用螺栓连接，并每隔6m设置一道分配横梁作联系梁使用，使传力均匀及横向稳定。
顶进时应汪意观察顶铁受力情况，防止崩出伤人。
必要时可在其上填土碾压，一般填土1.5m左右。
框构顶进前应将不同规格尺寸顶铁进行排列组合，以便根据每次顶程长度填补或更换。
接换顶铁应事先做好安排，准备好足够的拖运和起重设备。
5.5顶进测量
为准确测量和掌握框构顶进的方向和高程，应在顶进的后方设置观测站，及时观测。
观测站的设置应离后背一定距离，以免后背变形而影响观测仪器的稳定。
观测站设全站仪及水平仪各一台，一般需要设两个纵向观测站。
在框构的顶板四个角上，各用环氧树脂粘贴水平及方向标尺一根，用于顶进中的高程测量和方向偏差的观测。
在顶进过程中，框构桥每前进一顶程，即应对框构的轴线和高程进行观测。
并要详细做好记录，如发现偏差应及时通知顶进指挥人员采取措施，纠正偏差。
施测过程，对水准基点及标尺等要经常检查，核对位置，如有变位或过大误差时要及时校正。
为避免洞内施工对观测工作的干扰，在布置标尺的位置时，应使其位置能保证通视。
为掌握顶进中的后背变形情况，可在后背一侧设置一横向观测站，设经纬仪一台，在后背梁两端设立标尺，用于后背变形的观测。
5.6顶进纠偏
在空顶阶段容易发生方向偏差，可充分利用方向墩设专人加换左右两侧与方向墩间的滚楔铁板，每一顶程调整一次，必要时可缩短顶程，。
以此来校正框构空顶阶段的方向。
入土后，应注意挖土断面务求正确，使顶入挖成的土孔要与框构桥轴线方向一致，要设专人指挥，避免施工混乱挖错方向等现象的发生。
框构桥方向左右偏差的调整可使用增减一侧顶进千斤顶的顶力的方法，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，如向右偏则反之。
也可采用调整后背顶铁的方法，在加换顶铁时，可根据偏差的大小，将一侧顶铁楔紧，另一侧顶铁楔松或留1-3cm的间隙，如框构体前端向右偏，则将右侧顶铁楔紧，左侧顶铁预留间隙，开泵后，则右侧先受力顶进，左侧不动。
当框构重心脱离工作坑滑板时，容易产生扎头现象。
为防止扎头，除在工作坑滑板上预留坡度外，还可在框构身前端滑板下设置船头坡，造成一个上坡的趋向，另外吃土顶进也可纠正扎头，开挖面基底保持在框构底面以上8-10cm，利用船头坡将高出部分土壤压入框构底板，抬高框构前部。
用增加框构后端平衡重的办法，改变框构前端土壤受力状态，亦可达到纠正扎头的目的，但应注意增加重量后的逐步卸载问题,否则会出现抬头现象。
6.安全防护措施
6.1安全组织机构
共设置12个小组，分别为1安全领导小组、2安全质量巡查小组、3防洪、防汛应急安全警卫组、4防洪、防汛应急疏散组、5防洪、防汛应急救援抢救组、6防洪、防汛技术组、7防汛物资供应组、8防洪、防汛应急通讯组、9防洪、防汛应急消防组、10防洪、防汛应急医疗组、11防洪、防汛后勤保障组、12防洪、防汛应急善后组。
组织机构保持24小时开机，准确及时掌握现场情况，对现场安全做到防患于未然。
6.2基本安全措施
6.2.1作业队对所施工的作业项目安全负责。
明确各项作业和关键部位人员的岗位责任，落实各项安全生产责任制，确保施工安全。
6.2.2对参加施工的人员进行全员安全教育，特别是防护员认真培训，持证上岗。
6.2.3施工前充分做好准备工作，施工过程中与有关部门密切配合，明确施工的责任和义务。
6.2.4严格按有关规定设置防护人员，防护人员必须严格执行呼唤应答复诉制度。
6.2.5施工过程中，所有料具不得侵入限界，未封锁线路时，施工人员不得提前施工，施工中严禁超范围施工。
作业料具防止连电，料具堆码稳固，防止侵限影响行车安全，抬运模板时统一口令，防止伤人。
6.2.6机械作业时按“一机一人”进行防护。
6.2.7施工作业前，挖探沟，发现地下光缆后，及时与设备单位联系，排除后再施工。
6.2.8进入施工现场人员，必须防护马甲，严禁酒后上岗。
6.2.9严格执行铁道部、铁路局有关既有线施工的安全措施。
坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，把确保行车安全放到首位。
6.2.10严格执行《既有铁路施工安全规则》、《沈阳路局营业线施工运输组织安全管理及“天窗”修实施细则》、《铁路技术管理规程》和《铁路工务安全规则》，确保施工安全。
6.3应力放散安全措施
6.3.1施工前应在既有线限界外拉警戒线，施工时配备专职防护员进行安全防护。
6.3.2现场防护员要提前与驻站员联系，联系后再作业。
防护员、驻站员不得擅自离岗。
驻站员、防护员要及时报告现场列车运行情况，保证列车运行安全。
6.3.3作业人员严禁坐在既有线上休息，严禁横穿既有线，严禁将工具放于既有线上。
6.3.4锯轨人员要戴好劳保用品，切割钢轨时，其他人员应远离切割机的前方和左右两侧，防止锯片破损伤人。
6.3.5撞轨时要听从指挥，用力一致，注意挤伤手脚。
6.4施工时注意事项
6.4.1线路吊轨及横纵梁安装时，现场施工人员注意是否有构件及施工机具侵限，如有及时处理。
6.4.2线路设专人24小时防护，随时观察线路变化，发现问题及时处理，确保行车安全。
6.4.3框构顶进施工时，两侧车站设专职驻站联络员，及时向现场防护员通报来车情况。
6.4.4列车慢行期间，现场设专职防护员进行慢行看守，随时监测列车通过速度，有超速列车及时上报。
8.抢险措施
8.1基坑开挖
查明路基底埋设的地下管线，电缆及其他障碍物等情况及所属单位对施工的要求。
本着先排迁后施工的原则，地下管线、电光缆未排迁或未做好防护措施前，不动土施工。
据设计文件中提出的施工方案，结合现场实际、工期要求、工程量大小、设备能力等因素，作出具体的施工安排，确定安全质量措施。
在基坑上口周围，作围堰，防止四周进水。
在四周坡边上覆盖棚布或彩条布，防止雨水冲刷，造成塌方。
如有塌方险情出现，迅速采用打桩，设挡土板或堆码装土草袋，压住坡脚，防止塌方。
雨水影响较大时可停工。
为防止基坑浸泡，开挖时要在基坑内做好排水沟、集水井并组织必要的排水力量。
对于堆积在施工现场的土方，应在四周做好防止雨水冲刷的措施。
如在周围放置条石以阻止土方被雨水冲刷至开挖好的基槽（坑）或管沟内，或者埋没已完工的一些基础构筑。
雨季施工，人工或机械挖土时，必须严格按规定放坡，坡度应比平常施工时适当放缓，多备塑料布覆盖。
基坑周围设排水沟和集水井，随时保护排水畅通。
临近既有线开挖的基坑施工随时注意既有线边坡的稳定情况，发现裂缝和塌方及时组织撤离，采取加固措施并确认后，方可继续施工。
8.2线路加固、拆除及顶进施工
8.2.1线路加固、拆除及顶进过程中可能出现侧边溜坍塌及天窗过大时，采取及时回填土及碎石，暂停挖土顶进作业，查明原因、处理完成后再进行施工。
下雨时停止顶进挖土作业，按要求必须做到吃土顶进施工的原则。
在施工期间安排专人对涵洞两侧20米范围内的线路进行日常检查，检查按照“一列一检”进行，发现问题及时整修。
每日检查人员发现的问题和处理情况以及需要继续处理的问题记入交接班记录薄内。
如发现线路变形或边坡坍塌等情况发生时，及时通知相关单位。
如出现突降大到暴雨，当雨量超过警戒值，由于开挖基坑造成线路塌方、线路下沉，可能随时发生危险，危及行车安全。
按正常检查方法不能有效检查时，必须早断采取慢行，封锁警戒措施，坚决贯彻“先防护、后处理”的抢修方法。
做到：
8.2.1.1及时地把水害情况报告给临近车站并逐级上报。
8.2.1.2路基塌方要采取有效措施，首先从坡脚开始加固，采用并排打钢轨桩，稳固坡脚，采用编织袋装石碴，堆码土方坍塌处，直到恢复到原路基坡度与原路肩同高，堆码时必须稳固密实，确保列车安全。
8.2.1.3扣轨慢行通车
当路基因塌方严重，路基断面不能满足轨道稳定的需要尺寸时，可采用扣轨方式，慢行通车。
8.2.1.4备碴抬道，及时处理路基下沉。
要备足石碴，随时起拨道，防止因路基下沉造成轨道不平顺而发生行车事故。
8.2.2路基可能出现下沉，组织施工人员，抬运碎石回填线路，边坡堆码草袋，人工配合大、小机械夯实路基，打钢轨及木桩进行防护。
8.2.3支墩可能出现下沉倾歪，使用压机抬起横抬梁加垫枕木或木板、方木进行调整。
支墩施工前浇筑一层混凝土，防止下沉和倾斜。
8.2.4当线路横移时，立即组织人员使用手拉葫芦，进行“拽道”。
当列车接近时，线路仍不能满足行车安全需要时，必须派人进行拦车。
8.2.5顶进施工期间，派专职防护员，对路基及线路进行不间断巡查。
降雨时，防护员要对施工路基及线路重点部位死看、死守，发现安全隐患，及时报告
8.2.6施工作业人员发现下列情况时，必须拦停列车：
8.2.6.1道床冲空、路基边坡冲刷严重，危及行车安全时;
8.2.6.2路基严重松软下沉，线路几何尺寸发生较大变化时；
8.2.6.3支墩基础冲空、钢轨横向变化时；
8.2.6.4其他情况危及行车安全时。
8.2.7顶进工程中发生下列情况应停止顶进、挖土，处理后方可重新开始：
8.2.7.1顶进设备控制失灵；
8.2.7.2千斤顶、油管漏油严重，使油压力不稳；
8.2.7.3路基坍塌，危及既有线行车；
8.2.7.4线路横移；
8.2.7.5夜间施工照明中断；
8.2.7.6后背破坏无法持力；
8.2.7.7列车通过时；
8.2.7.8交接班时。
8.3防洪准备与防洪处置措施
8.3.1雨期施工时项目部调度应加强与气象部门的联系，收集气象信息准确及时，同时上传下达做好施工期间的防洪、排涝准备工作。
8.3.2雨期前，必须对施工场地、材料堆放、生活住地、运输便道及水电设备的防洪、防雨、排涝等设施进行检查，排涝沟渠必须疏通，严禁堵塞。
8.3.3暴雨前后，对边坡、临时住房和设施等进行检查，发现倾斜、变形、下沉、漏雨、漏电或有可能发生坍塌的施工地段，应及时修补和加固。
8.3.4营业线路、信号设备处于施工范围排水不畅可能淹没的地段，在暴雨前各处分别设置监护人员2名，实行24小时轮流值班制。
8.3.5防洪处置措施
8.3.5.1水灾发生后，现场负责人第一时间通知邻近车站，同时通知相关设备管理单位及项目部调度等，并派防护员在水涝地点两端线路设置防护。
8.3.5.2项目部急救援领导小组接到电话报告后，在第一时间赶赴现场，了解和掌握水涝情况，确定现场处理方案，开展救援和维护现场次序等工作；以最快速度恢复营业线的使用。
8.3.5.3在规定的时间内向监理总站、项目经理部、辽西建设指挥部、沈阳铁路局汇报水涝情况。
9.结束语
汛期顶进施工安全风险系数高，通过对施工前的充分的预想和准备以及施工过程中的严格把控，极大降低了风险，确保了汛期顶进施工顺利完成。
参考文献
[1]锦州铁道勘察设计院集团有限公司的施工图纸和设计说明。
[2]沈阳铁路局营业线施工安全管理细化办法
[3]铁路桥梁工程施工安全技术规程
[4]铁路交通事故应急救援规则
[5]沈阳铁路局建设工程生产安全事故应急预案
[6]沈阳铁路局防洪工作管理办法
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