摘要：文章结合工程实际情况及地质情况，介绍了在既有线下顶进框构桥施工出现扎头的处理方案。 关键词：管幕；框构桥顶进；纠偏 框构桥又称地道桥，早期主要应用于城镇市政道路与既有铁路线的交叉通过，多采用顶进法施工，不需中断铁路正常行车，减少了铁路停运损失。近年来，顶进框构桥在平交道口平改立、高速公路及市政工程下穿既有铁路工程中得到了越来越多的应用，桥体扎头及偏位一直是施工中经常遇到的难题，尤其是在地基承载力较差的软土和高地下水位地区，本文即主要介绍管幕工艺在顶进框构桥纠偏中的具体应用情况。
一、工程概况
G307渤海新区黄骅市绕城工程下穿黄万铁路框构桥位于黄万铁路K3+766.33处，为307国道黄骅市绕城公路下穿黄万铁路而设，结构物与铁路斜交40y，正交跨度为2-16m，桥位处黄万铁路路基填土高度约4.5m。
框构桥所处地区除既有公路及铁路路基处分布有第四系全新统人工堆积层外，在勘探深度范围内地层为第四系全新统冲洪积层。框架桥持力层正好位于淤泥质软土层上，为饱和含水状态、软塑性质。
2011年6月14日框构桥开始空顶，6月15号顶进过程中桥体出现整体向左偏移，随着顶进偏移的数据逐渐加大，目前桥体前端扎头且桥体向锐角方向平移，如表1所示。
为调整扎头和平移问题，首先尝试在锐角侧打设钢板桩并进行了地基加固处理，但纠偏效果不理想，如继续顶进会造成锐角侧土体继续移动并造成左侧距离约10米的通道涵的变形破坏，引起铁路路基变形，影响列车行车安全。到2011年6月19日，桥体顶进16.8米，钝角侧吃土5米、锐角侧已到路基下口，因偏差严重，被迫停止顶进。
经过对静止桥体平面高程的连续观测，桥体的沉降仍在继续，如长期静止不能推进就位，会对铁路路基造成偏压影响，同样桥体整体长时间沉降过大也会影响路基稳定和行车安全。另外，因黄骅地区地下水位高，施工降水不能停止，持续抽排地下水亦会导致路基下沉，对路基稳定造成影响，因此必须尽快形成切实可行的纠偏方案，在确保路基稳定和铁路行车安全的前提下及时连续施工，缩短顶进时间，以确保铁路运营安全。
二、原因分析及解决方案
（一）原因分析
现场进一步开挖后发现，在框构桥底板下有一层饱和水滞水层，滞水层下为黑色淤泥，此地质条件远低于设计时地质条件，承载力低，在对路基进行全面注浆后，注浆效果不明显。在顶进过程中前端脱离滑板进入饱和水滞水层时出现扎头现象。滑板以下地质如图1所示。
（二）解决方案
1.概述
采取从铁路的另外一侧水平打入一排长度为46-48m直径为600mm的钢管，底板底下插入的长度为3m。钢管的打入方向与桥体的顶进方向一致，使铁路路基下形成由钢管铺设的管幕，增强地基受压面积形成一个筏型基础，兼具导轨效能。如图2所示。待桥体顶上钢管后再通过顶镐来调整桥体的偏移，同时在桥体底板前端采用高压旋喷桩机打桩，加固桥体前端部分路基，利于桥体平稳上钢管和减少钢管前端下沉量，如图3所示。
2.施工工艺（拉管与顶管相结合）
采用拉管机钻孔成孔、顶管顶进就位的施工方法。
（1）拉管机成孔
为了保证顶进后钢管位置的精度，首先采用拉管机钻孔，此方法可以使用导向仪较好的保证钢管位置，成孔的长度约30米，顶管过程中钢管顺着成孔的方向顶进，剩余的10米在顶进中方向就不会偏差太多。即采用钻杆从地面钻入地下，钻机安装导向仪，用来跟踪定位钻头的位置，可以控制每根钻杆的斜度、旋转方位、深度等使其能够按照测量好的方向准确地到达指定位置，然后卸下钻头换装适当尺寸的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大到所需直径，然后通过千斤顶将钢管按照已经钻好的孔顶进就位。在整个过程中，钻头处喷射出钻孔混合液用以润滑钻头、钻杆和加固钻道的作用。
平面控制放线：工作坑开挖结束之后，为了保证钻孔方向、位置的准确性、控制线的传递采用经纬仪进行引测。
钻液的配置：钻液具有冷却钻头、润滑钻具以及可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利排出孔外，并能起到护壁的作用。
导向钻进：先后测量地面到钻机架的前端和后端的高度，从而计算出钻机钻孔的入钻角度，角度越小就越容易过渡到孔中线的水平位置。如果过渡段太短，钻杆会超过其弯曲极限而发生破坏。钻机安装完毕之后，开始钻进。钻进过程中通过在导向钻头中安装的发射器发出信号，判断导向头位置与钻进路线的偏差，随时调整。为了避免成孔之后顶进钢管过程中钢管下沉的现象，导向钻进的钻进点的选择略高于设计管中线的位置。
扩孔：由于管线的距离较长，泥浆作用特别重要，孔中缺少泥浆，钻杆及钢管与孔壁的摩擦力增大。钻头钻到对面的工作坑之后，换取合适的回程扩大器使之在回拉的过程中扩大孔径，如此往复循环直至达到设计的孔径。
在顶管之前，首先在距桥体边墙2米的位置钻孔，在钻好的孔中穿孔径为100mm的PE管，管的高度位于滞水层位置，并在管上钻孔管子就位之后进行压浆，来阻止桥体外侧滞水层中的水流入。
（2）钢管顶进
第一，首先在桥体底板前端2米范围内打旋喷桩。旋喷桩桩径为0.6米，采用梅花形布置，间距0.8米，深度为底板以下10米，桩头的高程根据桥体的底板确定。
第二，顶进钢管的后背采用打钢板桩的形式，后背梁先浇筑6.0m×0.8m×1.0m的C25混凝土之后加上钢横梁。导轨采用工字钢，为了防止在顶进钢管过程中导轨跟随一同前进，采取导轨与枕木连接，枕木起到锚梁的作用，同时使导轨与后背钢横梁焊接。
第三，基坑导轨准备结束一边钻孔一边采用千斤顶顶进。钢管进场，放置在长为12米的导轨上，经试验后由一台或两台顶镐进行顶进，顶进一节之后紧接着焊接钢管，焊接钢管的过程要严格控制焊接质量，连续顶进就位。钢管前端不封口，吃土顶进不对路基产生挤压，不会发生路基变形现象，能保证线路运行安全。钢管就位之后，向钢管内浇筑低标号大坍落度自密实混凝土，保证钢管内填充密实。桥体结构的有效长度为25.3米，钢管间隙10cm，所需直径为600mm的钢管数量约为35根。
第四，待所有钢管全部顶入后，在管头下做1.5m×2.0m混凝土梁封闭，管中浇筑C30碎石混凝土，顶进就位后低的钢管用钢筋网电焊连接浇筑混凝土，高的钢管采用切割机切除高出部分。
第五，所有的加固项目施工完毕之后，开始开挖顶进。
（3）对现状的纠偏措施
第一，顶桥前端全部开挖不吃土，使桥前端抗力为零，使其不产生向锐角侧的分力。桥体钝角外侧路基打设钢板桩护住路基，挖空预留出调整空间，同时在锐角一侧用顶铁和方木填实。增加锐角一侧顶镐顶力，利用顶力产生的扭矩，恢复框架桥中线位置。
第二，在桥体上到钢管排后，便不会再产生扎头现象，顺着钢管的方向慢慢抬起。
（4）施工特点
目前线路已经处于加固状态，以上几种措施对铁路路基不产生破坏，能起到继续稳固路基的作用，施工期间能够保证线路的运营安全，处理完毕后，顶进可以连续进行，中间不停顿，缩短施工时间，减少对线路的影响。
三、其他方案比选
第一，桥体前端浇筑横梁：此方案一直在路基底下施工，顶进施工不能连续，放坡太陡，滞水层出水快，易塌方，顶进时横梁易翻滚，对铁路路基影响较大，行车危险性高。
第二，路基底部采用高压旋喷桩加固：此方案施工操作困难，质量控制具有不可预见性，其次极易造成路基隆起，将严重影响线路的安全。
四、实施效果评价
第一，质量效果：实施以上方案后，桥体顶进的过程中对桥体的高程进行观测达到了预期的效果，并且顶进过程不吃土顶进，通过调节顶镐顶力以及对刃角土方的控制有效调整了轴线的偏移问题。桥体就位后高程及轴线偏位如表1所示。
第二，社会效益：该方案在顶进框构桥顶进施工的大幅纠偏中尚属首次应用，在绝对保证既有线行车安全的前提下按既定工期实现了框构桥顶进就位的质量，高程和轴线偏差均在规范允许范围内，实施效果并得到了业主、监理及相关单位的认可，对今后类似工程具有较强的实践借鉴意义。
参考文献：
1.赵明华,卢华峰,秦双乐.定向钻穿越施工控制方法[J].武汉工程大学学报,2009(5).
2.刘盛兵,向启贵,刘坤.水平定向钻穿越施工及其风险控制措施探讨[J].石油与天然气化工,2008(4).
3.权可进.高压旋喷桩处理软土路基方法探讨[J].山西交通科技,2003(2).
（作者单位：中铁十六局集团第二工程有限公司）