大型铁路框架桥顶进施工

某大型铁路框架桥顶进施工

1 工程概况

某框架桥为4孔连续框架桥，框架结构跨度构成为17.5m+20m+20m+17.5m，桥总高7.9m，顶板厚度为1.2m，底板厚度为1.3m，边、中墙厚度分别为1.3m、1.2m，结构净高5.4m。框架垂直于桥体中线宽度81.2m，顺线路中心线方向长度为82.384m，桥体全长为33.273m。框架顶板面积2701．8m3，混凝土7385m3。 2 混凝土施工方案

主体混凝土方量7200m3。混凝土分两阶段进行浇筑，分别为主体底板及顶进三角块(方量3200m3)、墙身顶板及悬臂板尾墙等(方量4000m3)。本桥横向跨度大，达到81.2m，纵向长度为26.987～33.273m，为大体积混凝土施工。 2.1 底板混凝土浇筑

采用4台泵车，每孔配备1台泵车，桥体底板厚度为1.3m，混凝土浇筑时采用斜向分层的方式进行施工。斜向分层时保证混凝土的

流动面不超过5m，厚度不超过300mm一层。混凝土浇筑方向如图1所示。 2.2

墙身、顶板混凝土浇筑

首先采用3台泵车浇筑边墙及正中墙3道墙体，浇筑完成后增加1台泵车，即每2台泵车负责2孔桥体，分别自两侧墙体及中间墙体向两侧中墙处浇筑。在混凝土浇筑之前进行计算两侧混凝土浇筑到什么位置、什么时间开始进行两侧中墙的混凝土浇筑？当两侧中墙混凝土浇筑完成后，桥体顶板混凝土恰好浇筑到此位置，混凝土在两侧中墙处合龙。

图1 底板混凝土浇筑示意(单位：mm)

2.3 混凝土质量控制 (1)混凝土配合比

为保证混凝土的外观质量，在施工准备阶段，与搅拌站共同根据不同的水泥以及不同的配合比制作试验墙，根据试验情况确定配合比。 (2)混凝土坍落度

混凝土坍落度严格控制在140～160mm之内。 3 预力分析及顶进设备布置

本桥为斜交桥，斜交角度为80°16′26″，桥体自重大。另外本桥横向跨度大，横向跨度与纵向长度的比值约为3∶1，桥体宽长比大，顶进纠偏困难较大。在顶进施工前，进行顶进受力分析，并根据受力分析的结果合理确定顶进设备的布置方式。

3.1 所有顶进框架的重量

本工程主体结构、顶进三角块、人行道悬臂板及刃角支座墙、桥顶防水保护层混凝土方量为6511.4m3+344.1m3+364.6m3+165.1m3＝7385.2m3，根据相关规范计算，所有顶进框架的重量为19201.52t。 3.2 桥体最大顶力计算

顶进桥涵的顶力，应根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥涵外形及施工方法等因素按下式计算：

P＝K[N1μ1+（N1+N2）μ1+2Eμ3+RA]

式中： N1—桥上荷载，N1＝既有线设备重量+加固荷载＝15t/m；

μ1—桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数，取μ1＝0.3； N2一桥涵自重，N2＝19201.52t；

μ2一桥涵底板与基底土的摩擦系数，取μ2=0.8； E一桥体两侧土压力，经计算E＝598.8t；

μ3一侧面摩擦系数，一般取0.7～0.8，取μ3＝0.8； R一钢刃角正面阻力，对于黏土，取R＝550kPa； A一钢刃角正面积，按照设计资料计算可得A=58m2；

K—系数，采用1.2。 经计算，P＝25120.4t。 3.3 顶进设备布置

假设顶进施工时，每侧三角块的顶力集中在三角块的中心线(平行于桥体中心线)，本桥为斜交桥正向顶进，两侧土体侧压力均垂直于桥体顶进方向，即桥体中心线。假定桥体转动点为桥主体底板形心，如图3所示。

图3 桥体顶力计算简图(单位：mm)

假设两侧土体摩擦力、顶底板摩擦力均相互抵消。 M＝Fl×19.5－F2×19.5－E2x－E1(13.472－x)

其中，Fl、F2为桥体两侧顶力，则形心O处的力矩M(以顺时针为正)x的取值范围7.343m至17.244m。

桥体顶进需要控制的就是使M＝0，这样就可以保证桥体的中心线按照预定要求进行顶进。

3.4 实际顶进施工时，项力的情况及纠偏的效果

本桥启动时顶力为12600t，桥体前端没出滑板前，正常顶力为9500～12000t，为自重的当桥体全部人土时，为顶力最大情况，此时E1=E2=598.8t，x=7.343m，要使M=0，有

F1×19.5-F2×19.5-598.8×7.343-598.8×(13.472－7.343)=0 解得Fl－F2＝413.7t 由于最大顶力P=25120.4t， 即F1+F2=25120.4t。

经计算可得，F1＝12767.1t，F2＝12353.4t。

本工程顶进设备假定全部采用顶力为500t的顶镐，使用顶力按照60％计算，即使用顶力为300t，按照以上计算出的顶力，则需要配制顶镐数量：

左侧 N1＝12767.1／300＝43(台)； 右侧 N2＝12353.4／300＝42(台)。

实际施工中左侧顶进三角块配26台500t、20台320t顶镐，右侧顶进三角块配24台500t、20台320t顶镐。对于500t顶镐，每一台顶镐对应一道顶铁，320t顶镐每5台设置4道顶铁。

500t、320t顶镐的使用顶力可达300t、250t，可供最大顶力为300t×50+250t×40＝25000t。顶进设备布置如图4所示。

0.5～0.6倍。进入路基之后的正常顶力范围在9500～19400t之间，就位前最大顶力为24600t，此时底板右侧及右侧刃角全部吃土，

因此顶力较大，但未超出设计最大顶力。顶进就位后，高程偏差最高偏高3l mm，最底偏低19mm，平均比设计高15mm；中心线前端左偏1㎜，后端左偏2mm。

4 结语

该框架桥顶面积为2701.8m2，一次混凝土浇筑量达4200m3，采用机械设备多，桥体顶进时采用的顶进设备多，顶进设备配置复杂。本工程的成功经验可为以后的大型框架式桥施工提供借鉴。