框架桥 框架桥下穿高速公路顶进施工方法探讨

　　【摘 要】咸阳市政道路框架桥下穿西宝高速公路施工，施工期间要保证高速公路半幅通行，为确保高速公路安全通车，基坑开挖采用土钉墙支护和整体框架桥明顶施工，满足高速公路路基边坡稳定的要求，缩短了施工时间，在实践中取得良好的效果。
　　【关键词】框架桥；顶进；土钉墙；路基边坡
　　一、工程概况
　　阳光大道钓台路工程是咸阳市城市规划道路由三号桥向南到西宝高速公路以南，是开发区新建一条重要道路。西宝高速公路在该段是路基填方，设计为钓台路下穿西宝高速公路。西宝高速公路G40是连霍高速东西大动脉过境陕西的重要通道，设计为双向四车道，全副宽24m，中间绿化带宽2m，路肩宽1×2m。框架桥结构类型为：7.5+12+12+7.5m整体式钢筋混凝土箱型立交。立交中心线与高速公路交角10度，箱型立交结构总斜长43.66m，高8m。
　　图1 土钉墙支护及防护设施
　　箱涵分两段预制，每段预制长度为13.18m，分别在西宝高速公路两侧预制，分次顶进，中间接头部分采用现浇湿接缝法施工防水。在顶进施工期间高速公路半幅通车(非顶进施工区域)，半幅进行斜角正顶法顶进施工。
　　二、施工工艺
　　基坑周边打井降水→工作坑围护及开挖→滑板制作→框架桥浇筑→后背墙施工→高速公路路基开挖→土钉墙施工→滑板制作→安装顶进设备→框架桥顶进→台背回填→恢复高速公路路面→改线通车→另一侧路基开挖(拆除A型土钉)→土钉墙施工→滑板制作→安装顶进设备→框架桥顶进→接头混凝土浇筑→台背回填→恢复高速公路路面→通车。
　　三、施工方法
　　（1）工作坑开挖。为保证工作坑开挖后基地处于无水状态，采用井点降水，井深按照设计水力梯度线高程定为20m，同时根据设计水力梯度线在基坑周边按照间隔15m布置降水井，降水至开挖深度下1.5m以下，然后开挖工作坑。（2）滑板、导向墩的施工。为保证涵箱顶进顺利，滑板应具备足够的刚度和稳定性因此滑板下必须间隔一定距离配有锚梁与滑板形成整体。滑板厚度不宜小于300mm，并配制构造钢筋网(一般为)，滑板中心与涵箱中心一致。滑板表面应平整光滑。涵箱与滑板之间加一层石蜡并撒上滑石粉，在铺设塑料布作为隔离措施，目的：一是避免涵箱与滑板粘结，二是减小摩擦力。为控制涵箱顶进方向，在滑板两侧设置导向墩，作为纠偏受力依托，导向墩必须与滑板梁形成整体，间隔3000～4000mm，其内侧与钢筋混凝土涵箱中心线平行，伸入滑板下600～800mm，高于滑板300mm以上，内侧表面设予埋铁件。然后在高速公路两侧的工作底板上各自预制框架桥。（3）框架桥预制。涵箱的予制在满足设计要求同时还应增设纵向加强钢筋，以提高涵箱整体刚度，在千斤顶作业面增设予埋铁件，以防止受力面局部承压破坏。在涵箱前端设予埋铁件，以便焊接成钢刃角，钢刃角一般厚度18～20mm，长度一般取千斤顶一个行程，800～1200mm。予制涵箱前端刃角应向外保持宽度正误差，不应出现前窄后宽现象，底板前端下部应根据土质情况确定设置长为1～1.2m的船头坡，坡度为5～10％。由于本框架桥设计为斜交，预制时在底板施工时必须在后面把底板做成与框架桥主线垂直，以便于千斤顶的布置。（4）后背墙施工。后背墙采用钢筋混凝土挡土墙，挡土墙后面回填浆砌片石。为防止在顶进时混凝土开裂，在挡土墙前面设置1cm厚钢板，高度60cm。（5）土钉墙施工。土钉墙施工前与高速公路管理部门联系，确定高速公路通行方案，安全警示标志的安装，指定专人疏导交通。高速公路路基土钉墙支护构造如下图2。
　　图2 土钉墙支护构造示意
　　支护构造要求：土钉墙坡度为1:0.1，土钉必须和面层有效连接，应设置加强钢筋等构造措施，土钉的长度按水平层从上而下为12m、15m、16m、16m、16m、12m、12m共7层，横向、竖向间距1.3m，层与层之间采用梅花布置，钢筋采用Φ22Ⅱ级钢；水平加强钢筋采用2Φ22Ⅱ级钢，斜向加强筋采用2Φ18Ⅱ级钢；坡面钢筋网采用Φ8Ⅰ级钢200@200布置，上下层钢筋网的搭接长度不小于30cm；注浆材料为M10水泥砂浆；坡面喷射混凝土采用C25厚度为12cm。土钉墙施工顺序：按1.5m为一次施工开挖工作面，修整边坡，埋设喷射混凝土厚度控制标志；喷射第一层混凝土；钻孔安设土钉、注浆，安设连接件；绑扎钢筋网，喷射第二层混凝土；设置坡顶、坡面和坡脚的排水系统。土钉墙施工注意事项：一是上层土钉注浆体喷射混凝土面层达到设计强度的70％后方可开挖下层土方及下层土钉施工。基坑开挖和土钉墙施工应按要求自上而下分段分层进行。二是喷射混凝土作业应分段进行，同一分段内喷射顺序应自下而上，一次喷射厚度不小于40mm。喷头与受喷面应保持垂直，距离宜为0.6～1.0m。喷射混凝土终凝2h后，应洒水养护，养护时间根据气温确定，宜3～7d。三是喷射混凝土面层中的钢筋网敷设须在喷射一层混凝土后敷设，钢筋保护层厚度不宜小于20mm；钢筋网与土钉应连接牢固。四是土钉注浆材料选用水泥砂浆，水泥砂浆配合比宜为1:1～1:2(重量比)，水灰比宜为0.38～0.45；水泥砂浆应拌合均匀，随伴随用，一次拌合的水泥砂浆应在初凝前用完。五是注浆作业前应将孔内残留或松动的杂土清除干净；注浆开始或中途停止超过30min时，应用水或稀水泥润滑注浆泵及其管道；注浆时，注浆管应插入距孔底300～500mm处，孔口部位宜设止浆塞及排气孔；土钉钢筋应间隔1m设立定位支架。（6）顶进设备选择与安装。框架桥顶进施工采用液压千斤顶作为施力设备，千斤顶型号及数量的选择，根据框架桥顶进时所克服的各种阻力之和确定。顶进设备中的顶柱和横梁可采用型钢组焊接，按千斤顶行程模数配置，每3m设一根钢横梁，传力柱与钢横梁用螺栓连成受力框架，传力柱位置与顶力线一致，与横梁及靠背梁垂直。框架桥顶力计算：P=μN，式中：P—顶力，KN；μ—顶力系数，一般为1.2～1.5；N—箱涵重力，KN。本框架桥自重46000KN，最大顶力P=46000×1.5=69000KN，该工程选用TDW—320×1500卧式千斤顶(型号KD—30)，每个千斤顶作用力3200kN，顶端直径500mm，最大行程800mm。千斤顶选用22台，最大顶力P=3200×22=70400KN满足要求。传力系统。由于千斤顶最大行程为800mm，框架桥前进30m，它与后背间须设立一系列传力系统来保证力的传递。前横梁采400mm×20mm钢板3块(长度为底板正作长度)；顶铁用4根43kg/m钢轨焊接，端部用10mm厚钢板焊牢，顶铁长度分0.4m、0.8m、1m、2m；传力柱采用Φ550混凝土的预应力管，长度为4m、6m，端部上下用螺栓连接一体；后横梁为400mm×20mm沿后背梁全长设置。制作时每个接触面必须平整，外形尺寸一致，以免运行过程中箱涵发生偏差。传力系统随框架桥与后背距离的变化及时组装。（7）后浇带处理。顶涵作业结束后，应对两段混凝土构筑物前端壁端进行凿除，露出墙壁钢筋，在墙体中间周围凿出凸台或踏步台。如设膨胀橡胶条，钢筋焊接连接，浇筑混凝土，成型后外壁进行防水处理。
　　实践证明，框架桥施工在不中断高速公路行车的情况下，采用土钉墙支护加固路基，框架桥采用明顶法施工，即保证了高速公路的行车安全，有缩短了高速公路的半幅通行的时间；该实例成功应用，可以在类似的基坑开挖施工中予以借鉴。
　　参 考 文 献
　　[1]谈传华．桩土相互作用及单桩承载力确定模拟研究[J]．石家庄铁路职业技术学院学报．2011（1）：41～44
　　[2]林宝龙，马祥旺．大断面公路隧道施工围岩稳定性数值分析[J]．石家庄铁路职业技术学院学报．2007（1）：7～11