淺談頂進(jìn)涵施工

王濤

摘 要：本文介紹鐵路線下施工頂進(jìn)涵的作業(yè)程序及關(guān)鍵技術(shù)。在保證能夠安全運(yùn)行既有線的情況下，結(jié)合頂拉技術(shù)方式，在地基豎固的基礎(chǔ)上，路基就位以后頂進(jìn)涵洞箱體，然后進(jìn)行頂進(jìn)涵施工，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力。達(dá)到了施工期短、質(zhì)量高、效益好的效果。

關(guān)鍵詞：涵洞 頂進(jìn)涵 后背 頂進(jìn) 扎頭

現(xiàn)階段，改造鐵路既有線路的時(shí)候，新增道路穿越鐵道或者平交道口變?yōu)榱⒔豢蚣芎?，以便于盡可能降低既有線運(yùn)輸和行車中受到施工影響的概率，一般來(lái)說(shuō)上述框架涵主要應(yīng)用頂進(jìn)法。相比較其他種類來(lái)說(shuō)，頂進(jìn)方式施工技術(shù)建設(shè)周期短、成本小短、影響時(shí)間短等，但施工中會(huì)出現(xiàn)極大安全隱患。本文結(jié)合西康二線K57+242頂進(jìn)涵現(xiàn)場(chǎng)施工情況及工程實(shí)踐及有關(guān)技術(shù)理論，總結(jié)了頂進(jìn)涵施工的體會(huì)及關(guān)鍵技術(shù)及注意事項(xiàng)。

一、開挖預(yù)制基坑

框架預(yù)制和頂進(jìn)的場(chǎng)地就是工作坑，根據(jù)鐵路兩側(cè)場(chǎng)地大小、地形、土質(zhì)情況等確定工作坑的位置。臨近既有線邊坡的工作坑依據(jù)1：1.5進(jìn)行施工，依據(jù)土質(zhì)情況來(lái)確定工作坑兩側(cè)邊坡，一般土質(zhì)邊坡處于1：0.75～1：1.5范圍中。工作坑平面長(zhǎng)度=頂進(jìn)框構(gòu)長(zhǎng)+前端空頂長(zhǎng)度+頂鎬長(zhǎng)度+后背厚度+后背梁厚度+后端工作面。工作坑平面寬度=兩側(cè)工作面寬度+頂進(jìn)框構(gòu)全寬+排水溝寬度+兩側(cè)集水井。

二、后背設(shè)計(jì)以及施工

1.后背設(shè)計(jì)。工作坑后部就是后背位，頂進(jìn)施工過(guò)程中是的千斤頂支撐面，承受頂進(jìn)水平反力。后背需要擁有相應(yīng)剛度，盡可能降低壓縮變形：存在一定的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，不會(huì)由于過(guò)大的頂力大而出現(xiàn)坍塌的問(wèn)題。所以施工中需要確保經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。

2.頂力計(jì)算。后背墻截面尺寸設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要首先計(jì)算最大頂力，頂進(jìn)框架涵的時(shí)候最大頂力為從開始動(dòng)土、全部入土。頂力需要克服涵洞土壤以及主體摩擦阻力進(jìn)行操作，并且施工中預(yù)留富余，確?？梢皂樌┕ぁＳ?jì)算頂力的時(shí)候，依據(jù)頂土性質(zhì)、施工方法、地下水情況、框架涵長(zhǎng)度、框架涵外形等進(jìn)行確定，計(jì)算公式為：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

其中：最大頂力為P，KN；安全系數(shù)是K，取1.2；結(jié)構(gòu)自重是N2，KN；側(cè)面摩阻系數(shù)是f3，一般為0.05～0.2；橋涵頂上負(fù)荷重是N1，KN；依據(jù)處理視頂上潤(rùn)滑情況來(lái)確定頂上荷載以及橋涵頂面摩擦系數(shù)是 f1；基底和箱身底板摩擦因數(shù)是f2，一般為0.7～0.8；結(jié)構(gòu)側(cè)面土壓力是E，KN；鋼刃角正面阻力是R，KN/m2；側(cè)面摩阻系數(shù)是f3，一般為0.05～0.2；鋼刃角正面積是A，m2；

3.設(shè)計(jì)后背墻。確定最大頂力以后設(shè)計(jì)后背結(jié)構(gòu)，后背土體被動(dòng)土壓力以及箱體大小決定其結(jié)構(gòu)尺寸和形式。計(jì)算的過(guò)程中，后背抗力不僅需要既有筑物，一般來(lái)說(shuō)箱體頂進(jìn)過(guò)程中把后背土體被動(dòng)土壓力作為抗力。

4.后背墻施工。施工過(guò)程中應(yīng)用漿砌片石特點(diǎn)實(shí)際上就是可以就地取材，具備穩(wěn)定性強(qiáng)、方便砌筑、無(wú)壓縮變形的優(yōu)勢(shì)。為了能夠降低后背頂進(jìn)的壓力，可以適當(dāng)連接后背和滑板，也就是依據(jù)后背梁進(jìn)行連接，從而確保提高后背抗力。利用舊鋼軌設(shè)計(jì)滑板建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滑板能夠承擔(dān)相對(duì)比較大的拉力。施工中如果沒(méi)有足夠的后背抗力，滑板中可以進(jìn)行堆土壓重，滑板上堆土摩阻力可以抵抗部分梁上頂力。

三、挖便梁支墩

1.施工準(zhǔn)備。

1.1測(cè)量放樣。由測(cè)量員首先對(duì)各樁位進(jìn)行精確測(cè)量放樣、定位并做好護(hù)樁。

1.2施工防護(hù)。施工設(shè)計(jì)過(guò)程中需要依據(jù)圖紙來(lái)封鎖混凝土。為了避免孔口坍塌以及孔內(nèi)進(jìn)入土、石、雜物等傷及操作人員，在地勢(shì)平緩的時(shí)候，一般需要超出地面30cm作為的孔口護(hù)壁高，陡坡施工中，一般高出地面50cm，此外也應(yīng)該安裝鼓風(fēng)機(jī)、潛水泵、照明設(shè)備等。

四、架便梁

在批復(fù)封鎖計(jì)劃以及施工慢行以后，可以對(duì)便梁架設(shè)線路進(jìn)行封鎖。依據(jù)挖孔樁灌注砼支承墩來(lái)當(dāng)做便梁兩端的支點(diǎn)。頂進(jìn)過(guò)程中需要及時(shí)清除涵頂內(nèi)部道碴以及填土，確保完全架空線路?；静僮鞑襟E為：第一步：按設(shè)計(jì)方案，在路肩上定出支承墩的位置，用人工挖孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，灌筑砼支承墩。第二步：安裝橫梁。本工程用D24m軍便梁架空線路，橫梁37根，根據(jù)縱梁長(zhǎng)度及橫梁間距調(diào)整既有砼枕，按照隔六抽一原則，抽出多余砼枕，穿入橫梁。為防止軌道短路，每次需在兩股鋼軌中的1股下面墊上大塊絕緣橡膠板或雜木板，再塞入一根橫梁，完后對(duì)線路全面檢查整道。第三步：縱梁就位。吊裝縱梁前嚴(yán)格控制支承墩頂高度，鋪設(shè)枕木垛、雜木板、橡膠墊板調(diào)整縱梁底標(biāo)高，若高度不合適，則縱梁與橫梁將無(wú)法連接?？v梁就位后，首先將縱梁與鋼枕按定型圖紙連接，再用便梁配套的專用鋼軌扣件將橫梁同鋼軌連接固定，將縱橫梁連接螺栓及斜桿等附件全部裝設(shè)牢固，而后詳細(xì)檢查線路軌距，水平、高低、軌向，對(duì)超標(biāo)處應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

五、頂進(jìn)

1.頂進(jìn)施工程序?？蚣芎斶M(jìn)施工程序：挖土、運(yùn)土、開鎬、頂進(jìn) 、換頂鐵 、測(cè)量校正

2.頂進(jìn)設(shè)備的選擇。依據(jù)最大頂力和框架尺寸來(lái)確定頂進(jìn)設(shè)備數(shù)量、型號(hào)以及規(guī)格，依據(jù)1.2～1.5倍箱身起動(dòng)推力配置千斤頂臺(tái)數(shù)，也可以依據(jù)最大頂力配置方式進(jìn)行計(jì)算，公式為：n=P*R*K/T，其中，千斤頂臺(tái)數(shù)為n；箱身附加重量和自重為p；粘著系數(shù)為R；千斤頂額定推力為T。

3.頂進(jìn)準(zhǔn)備工作。第一，頂進(jìn)設(shè)備的安裝，主要有千斤頂、頂柱、高壓油泵、頂鐵等。第二，組織相關(guān)人員及時(shí)驗(yàn)收檢查涵身，需要具備滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度需求的混凝土強(qiáng)度。第三，測(cè)量安裝設(shè)備。第四，地面線路和作業(yè)線路之間操作人員聯(lián)絡(luò)信號(hào)和照明設(shè)備的安裝。第五，檢查是否具備滿足頂進(jìn)需求的后背和加固線路情況。

4.頂進(jìn)作業(yè)。由于本工程為大開挖式頂進(jìn)，需將基礎(chǔ)進(jìn)行三七灰土換填處理和基礎(chǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可頂進(jìn)。頂進(jìn)過(guò)程中由軟弱地基進(jìn)入剛性地基，防止扎頭就顯的尤為重要。

六、涵體頂進(jìn)抬（扎）頭現(xiàn)象的原因

頂進(jìn)法施工過(guò)程中一般都是箱涵作為涵體，涵體和底板與屬于整體。涵體在頂進(jìn)的時(shí)候由于類似的下方土質(zhì)容易出現(xiàn)涵體微傾的現(xiàn)象，隨之出現(xiàn)抬（扎）頭問(wèn)題。沒(méi)有建立合理的措施或者頂程長(zhǎng)可能導(dǎo)致出現(xiàn)發(fā)生抬（扎）頭的問(wèn)題。如果不能及時(shí)處理發(fā)生抬（扎）頭問(wèn)題到就有可能影響正常使用。施工中即便出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)頂程，也能夠調(diào)整涵體形態(tài)提供長(zhǎng)時(shí)間距離，因此依據(jù)合理方式來(lái)進(jìn)行施工以便于滿足頂進(jìn)涵體的規(guī)范要求?；诖诵枰侠矸治隹赡艹霈F(xiàn)上述問(wèn)題的區(qū)域，進(jìn)行預(yù)防處理，確保不會(huì)出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象?？梢詮囊韵聨追矫娣治?，第一，依據(jù)施工處土質(zhì)來(lái)對(duì)抬扎頭現(xiàn)象進(jìn)行合理分析。施工的時(shí)候需要注重開挖土質(zhì)變化以及地質(zhì)報(bào)告。如果某個(gè)斷面出現(xiàn)很差距的土質(zhì)，涵體會(huì)由于不均勻受力出現(xiàn)抬扎頭問(wèn)題；如果施工過(guò)程中出現(xiàn)砂質(zhì)土的時(shí)候，十分容易形成抬扎頭現(xiàn)象，此時(shí)需要依據(jù)合理措施盡心施工，盡可能降低難度。第二，涵體在滑板剛下滑和上行的時(shí)候，因?yàn)槌霈F(xiàn)會(huì)形成抬頭問(wèn)題；當(dāng)下滑1/3 涵體的時(shí)候，由于遷移重心涵體出現(xiàn)抬頭變緩的問(wèn)題；當(dāng)2/3 下滑涵體以后，在土上承載涵體重心，由于前后地質(zhì)出現(xiàn)極大差距導(dǎo)致出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象。抬扎出現(xiàn)的時(shí)候存在一定限度，施工中如果超過(guò)抬扎限度促使出現(xiàn)不正常的涵體，依據(jù)合理措施來(lái)調(diào)整涵體狀態(tài)。所以施工的時(shí)候，應(yīng)該需要勤分析和測(cè)量，了解涵體的實(shí)際狀態(tài)，預(yù)測(cè)以后狀態(tài)。如通出現(xiàn)加劇或者超過(guò)抬頭現(xiàn)象的時(shí)候，合理降低挖土地面標(biāo)高和涵體吃土量；若出現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢(shì)，應(yīng)該繼續(xù)觀察，趨勢(shì)變緩，表面屬于正常明涵體。

七、處理抬（扎）頭現(xiàn)象的措施

5m以下涵洞頂進(jìn)孔徑的時(shí)候，一般依據(jù)改善土質(zhì)、提高吃土量的方式來(lái)處理扎頭現(xiàn)象，此外往涵底塞廢棄混凝土的方式也能調(diào)整施工狀態(tài)；涵體如果出現(xiàn)抬頭問(wèn)題依據(jù)降低吃土量、加載、挖短橫溝方式調(diào)整。頂進(jìn)大跨度涵體的時(shí)候依據(jù)混凝土帶來(lái)對(duì)扎頭現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整。扎頭現(xiàn)象的時(shí)候如果涵體還存在一定距離，一般來(lái)說(shuō)都是依據(jù)混凝土薄帶方式進(jìn)行調(diào)整；如果操作距離比較短的時(shí)候依據(jù)打混凝土通帶方式進(jìn)行調(diào)整?；炷帘Ь邆?0cm厚度的混凝土帶?；旧现饕呛^兩邊進(jìn)行設(shè)置，利用碎石換填中間部位。在混凝土薄帶中安置兩根短軌來(lái)達(dá)到有效降低涵底和混凝土帶的摩擦，避免施工中出現(xiàn)一起移動(dòng)混凝土帶和涵體的現(xiàn)象。依據(jù)施工實(shí)際情況，利用增加錨固墩的方式來(lái)結(jié)合土和加強(qiáng)帶。頂進(jìn)施工中如果土質(zhì)出現(xiàn)變化，可以及時(shí)調(diào)整混凝土帶大小以及厚度。當(dāng)出現(xiàn)比較惡劣地質(zhì)條件的時(shí)候，依據(jù)施工設(shè)計(jì)需求來(lái)改變涵體地質(zhì)，以便于充分滿足實(shí)際條件，在頂進(jìn)最后幾頂?shù)臅r(shí)候合理應(yīng)用千斤頂，然后利用木枕有效支撐涵體，并且在再往木枕架和涵體中設(shè)置鐵板，最后繼續(xù)進(jìn)行頂進(jìn)。分別在邊墻、涵尾、中心設(shè)置三個(gè)基坑。對(duì)鋼筋混凝土進(jìn)行分別澆筑，在邊墻下方安置兩個(gè)千斤頂，基坑附近放置木枕和鐵板進(jìn)行支撐。

八、結(jié)語(yǔ)

頂進(jìn)法已成為鐵路既有線平改立、增加公路下穿式立交通道一種主要的施工工藝，并被逐步推廣應(yīng)用。在施工中要注意施工工序，在施工過(guò)程中加強(qiáng)頂進(jìn)的過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制。

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