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分类：建筑设计论文发表
时间：2011-02-25 16:25
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城市顶进地道桥的设计与施工要点
姚庆贺
中国市政工程西北设计研究院有限公司武汉分院，湖北武汉，430056
摘要：随着城市建设发展和铁路提速实现跨越式发展的需要，在铁路既有线采用顶进技术修建下穿式立交桥被全国各城市广泛采用。本文通过总结与实践，对地道桥（箱型框架结构）顶进设计与施工过程中需要控制的关键问题作以介绍。
关键词：顶进，地道桥，设计，施工
1． 城市顶进地道桥的发展情况
顶进地道桥是在铁路提速改造及沟通铁路两侧道路交通建设中广泛采用的一种箱型框架结构。实践证明，在既有线下采用顶进法修建立交桥具有占地拆迁少、对城镇交通干扰小、结构轻巧、适宜配合城市建筑风格等优点，并且可以确保铁路不间断运行[1]。
为解决地道桥顶进施工与列车运行间的矛盾，铁路线架空加固是顶进施工的根本前提。铁路低高度便梁的设计与应用为顶进地道桥的发展创造了便利条件，解决了过去纵挑横抬线路加固法的限速较低（25km/h以内）及列车荷载加剧箱体“扎头”问题。随着城市建设的发展，多箱、超长、超深等大型地道桥越来越多见，大型箱涵顶进施工工艺尤其是软土地基顶进施工技术问题的解决，把箱形桥顶进施工技术提高到了一个新的水平。
2． 城市顶进地道桥的设计与施工要点
总体说来，顶进地道桥结构设计与施工本身较简单，主要技术难点在于顶进工艺设计，常规顶进地道桥设计及施工工艺也并不复杂，但对于大型箱形桥及软土地基地道桥的施工工艺较复杂，其中顶进工艺设计、顶进施工及安全质量控制成为设计与施工过程中需要控制的关键技术问题。
2.1顶进工艺设计
顶进工艺设计主要为工作坑及降水、顶力、滑板及后背、施工便梁加固线路、软土地基加固、预制箱涵等各环节的工艺设计与验算。
工作坑做为地道顶进施工的工作场所及临时结构，应在确保铁路运营安全及顶进施工质量的前提下，力求降低成本消耗。工作坑的尺寸应根据预制箱涵的尺寸、后背尺寸和模板安装、基坑排水等作业空间来确定，后背及两侧一般留有2m左右工作宽度，前段应预留安置刃角及箱体空顶的位置，对深工作坑需进行基坑围护以保证边坡稳定，对难以满足预制及顶进施工需要的土质松软基地需进行地基加固。为保持干槽施工，工作坑应有降排水措施，结合水文地质资料通过地表及基坑底设置排水沟、集水井明排，基底降水可采用轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点、深井井点等降水方法。
顶力大小受箱体重量、润滑隔离层的力学性能、路基土质、施工方法等因素控制，其直接决定着顶进设备选择及后备设计，正确确定顶力使其具有适度的富余度十分重要。顶力受启动阻力和顶进阻力两者的最大值控制。启动顶力为滑板上的粘结力、真空吸附力及静摩阻力之和，启动顶力综合系数可取0.6~1.0，采用气垫或水垫滑板可取0.3~0.6。文献[1]指出顶进最大顶力可采用如下公式计算：P=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]
K—富余系数，一般取1.1~1.3；
N1—箱体顶上总荷载；f1—顶面摩阻系数，一般取0.4~0.8；
N2—箱体自重；f2—底面摩阻系数，一般取0.6~0.8；
E—箱体侧土压力；f3—侧面摩阻系数，一般取0.6~0.8；
A—刃角正面面积；R—刃角正面土压力，粘性土取0.5~0.6MPa，卵石土取1.5~1.7MPa，允许箱体前超挖土可不计此项。
后背及滑板为临时构筑物，但其承受顶进反力，必须安全可靠方能确保顶进施工顺利进行。后背根据地形及定力需要，可采用天然后背、浆砌片石后背、板桩后背、钢轨混凝土后背等型式，对于大型箱体，应考虑采用中继法顶进及采取加气垫、水垫、滑板润滑隔离优化、后背与滑板连成整体等措施合理减小临时构筑物工程量。
顶进施工中的铁路线路加固目前常采用D型施工便梁加固，列车需
