既有線路箱形涵頂進(jìn)施工技術(shù)

原旭峰

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司,山西 太原 030032）

既有線路箱形涵頂進(jìn)施工技術(shù)

原旭峰

（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司,山西 太原 030032）

鐵路既有線路頂進(jìn)施工指的是在保證鐵路正常行車(chē)的基礎(chǔ)上對(duì)既有線路進(jìn)行加固后,在既有線路一側(cè)進(jìn)行工作坑的開(kāi)挖,再進(jìn)行滑板的澆筑作業(yè),并在滑板面上布置隔離層,然后在滑板上進(jìn)行鋼筋混凝土箱形涵的預(yù)制,最后將頂進(jìn)設(shè)備安裝好,利用后背的反作用力向前推進(jìn)框架,在頂進(jìn)一個(gè)進(jìn)程后,增加頂鐵,不斷重復(fù)上述步驟,直到箱涵頂進(jìn)順利就位。以實(shí)際工程為例,首先對(duì)既有線路箱形涵頂進(jìn)過(guò)程中線路加固措施進(jìn)行了探討,然后對(duì)箱形涵頂進(jìn)施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

箱形涵；頂進(jìn)施工；滑板制作

1 概述

K118+023 1-5.0 m鋼筋混凝土箱形涵為既有線路增加立交,與線路正交,頂進(jìn)施工。既有路基為人工碎石土及粉質(zhì)黏土,涵身設(shè)計(jì)長(zhǎng)9.0 m,寬5.0 m,高5.0 m,涵身為44 cm厚C35鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)本涵采用1-24 m便梁及4根直徑120 cm防護(hù)樁對(duì)既有線路進(jìn)行加固后架空頂進(jìn)的方案施工。

2 線路加固

（1）K118+023 1-5.0 m鋼筋混凝土箱形涵,線路加固采用4根樁徑1.2 m的C20鋼筋混凝土挖孔樁作為支點(diǎn),1孔D24型施工便梁架空線路, D24型便梁架設(shè)、拆卸和軌道應(yīng)力放散及鎖定需要封鎖二次線路[1]。

（2）施工前編制施工方案并報(bào)請(qǐng)相關(guān)單位審批,與工務(wù)、電務(wù)等有關(guān)設(shè)備管理部門(mén)簽訂安全協(xié)議及施工配合協(xié)議,與設(shè)備管理單位一起核對(duì)施工范圍內(nèi)是否存在對(duì)施工有影響的電線、電纜及電器設(shè)備,若需拆遷,聯(lián)系遷改單位進(jìn)行遷移。挖孔樁施工及頂進(jìn)施工前一個(gè)月向路局運(yùn)輸部門(mén)申報(bào)慢行計(jì)劃,經(jīng)審核批準(zhǔn)后方可施工。

3 頂進(jìn)施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 頂進(jìn)設(shè)施的選取

（1）頂進(jìn)施工時(shí)采用3臺(tái)100 t千斤頂,千斤頂?shù)牟贾靡韵潴w中心為軸對(duì)稱設(shè)置。為避免箱體承載不了重頂力的作用而壓碎,可于頂鎬和箱底板的連接處布設(shè)一塊厚20 mm承壓鋼板,承壓鋼板下端焊接鋼板托盤(pán),而千斤頂則安設(shè)于鋼板托盤(pán)上,這樣可以有效防止千斤頂和底板的直接接觸進(jìn)而引起刮板情況。

（2）傳力設(shè)備的選擇。

a.頂鐵。頂鐵的長(zhǎng)度有10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、30 cm、40 cm,由舊鋼軌和鋼板全面焊接而成,每臺(tái)千斤頂需預(yù)備2套各類規(guī)格的頂鐵,為補(bǔ)充頂鐵空隙,可預(yù)設(shè)一些0.5 cm、1 cm、2 cm、3 cm的鐵墊板。

b.頂柱。頂柱長(zhǎng)度有1 m、2 m、4 m,焊接材料和頂鐵相同,每臺(tái)千斤頂需配備和頂鐵數(shù)量一樣的頂柱,依次是6、10套。

c.固定橫梁。焊接材料為I55 a型鋼和鋼板條,頂柱間的固定橫梁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為5 m,間隔為3 m,所需總量是3套；后背橫梁數(shù)量是1套,長(zhǎng)度為6.4 m。

3.2 滑板和后背的制作

滑板和后背的制作材料是C30鋼筋混凝土[1]?；逯行木€應(yīng)與框架涵中心線一致,并具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；后背主要作用是承載框架橋頂進(jìn)的反作用力,屬于臨時(shí)結(jié)構(gòu)體,可選用SMW工法樁結(jié)合鋼筋混凝土來(lái)形成后背梁。

（1）滑板的結(jié)構(gòu)層從下到上依次為墊層、50 cm厚的鋼筋混凝土滑板、潤(rùn)滑層?；逑滦璨荚O(shè)規(guī)格為0.5 m×0.5 m×2 m的防滑槽,同時(shí)為增強(qiáng)滑板和地面的緊密度,需在滑板底部設(shè)計(jì)2道寬1.2 m的底梁；為保證箱涵正確頂進(jìn),滑板兩端需布設(shè)間距3～4 m的導(dǎo)向墩；為降低箱涵第一次啟動(dòng)產(chǎn)生的頂力作用,滑板上可布設(shè)“三油三氈”。

（2）后背梁需和工作坑滑板緊密連接起來(lái),盡可能承載框架橋頂進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的最大頂力,且設(shè)有相應(yīng)的安全儲(chǔ)備；每次頂進(jìn)過(guò)程中,要控制其變形[2]。后背梁可以均勻傳遞頂力給后背,防止了集中受力；為增強(qiáng)后背的承受力,提升滑板的抗拉力,可于工作坑底板和后背（寬1.5 m,高2.5 m）的連接位置布設(shè)加強(qiáng)鋼筋,以此來(lái)輔助后背承載,如圖1所示。

圖1 后背作用剖面圖

3.3 箱涵頂進(jìn)要點(diǎn)

箱涵頂進(jìn)施工如圖2所示,操作要點(diǎn)如下:

（1）頂進(jìn)施工時(shí)采用3臺(tái)100 t千斤頂,千斤頂正確安裝并調(diào)試到位后,對(duì)箱涵實(shí)施試頂,以進(jìn)一步檢查頂進(jìn)設(shè)備是否正常,頂力是否均勻,后背、滑板及箱體有無(wú)異狀,并使框構(gòu)與滑板分離。

圖2 箱涵頂進(jìn)作用圖

（2）采用小型挖掘機(jī)實(shí)施挖土作業(yè),通過(guò)人工將洞內(nèi)土方搬運(yùn)至自卸汽車(chē)上,并運(yùn)載出去。為確保既有線路安全,頂進(jìn)時(shí)采用少挖多頂?shù)姆椒?每次開(kāi)挖頂進(jìn)長(zhǎng)度控制在30～40 cm；當(dāng)土方挖進(jìn)至1個(gè)頂程時(shí),需馬上頂進(jìn)箱身,使箱身與開(kāi)挖面緊密接觸；土方掘進(jìn)時(shí)要嚴(yán)格把控切土量,為避免“扎頭”,開(kāi)挖底面需超過(guò)箱身底10 cm。

（3）箱身頂進(jìn)操作時(shí),控制軸線和橫梁的垂直性；頂鐵、傳力柱及千斤頂要保持在同一直線上；為確保受壓穩(wěn)定性,可通過(guò)螺栓將傳力柱和橫梁進(jìn)行固定；為保障橫向穩(wěn)定性,可布設(shè)間隔為8m的橫梁[2]。在頂進(jìn)長(zhǎng)度太大時(shí),為避免傳力柱的變形崩出,可在傳力柱上鋪設(shè)槽鋼,并放置壓重土袋；對(duì)于箱底板和后背梁接觸橫梁頂鐵之間的空隙,可選用薄板進(jìn)行楔緊,并用水泥砂漿進(jìn)行灌縫,使得全部頂鐵緊密楔合。

（4）準(zhǔn)確把握箱身頂進(jìn)的方向和高程。在頂進(jìn)工作中,必須樹(shù)立“預(yù)防為主,校正為輔”的思想,箱涵起動(dòng)后,開(kāi)始為不切土的空頂,此時(shí)必須控制好頂進(jìn)的方向,以免產(chǎn)生較大的偏差,造成糾正困難；箱涵沿正確方向入土后,是頂進(jìn)方向的定型階段,此時(shí)更要嚴(yán)格控制中線偏移和水平高差；頂進(jìn)過(guò)程中在頂進(jìn)后方布設(shè)觀測(cè)站,并設(shè)立頂進(jìn)觀測(cè)點(diǎn),準(zhǔn)確把控箱身頂進(jìn)過(guò)程的軸線、橫向、高程等,觀測(cè)站需配備1臺(tái)經(jīng)緯儀和1臺(tái)水平儀,并實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)值記錄,遇到偏差較大的問(wèn)題,需馬上進(jìn)行糾正。

a.方向“糾偏”。為避免箱身中心線在箱身頂進(jìn)入土前偏離既定方向,在底板兩側(cè)距預(yù)制涵體位置5～10 cm處設(shè)置混凝土導(dǎo)向墩,以便于導(dǎo)向；入土后可通過(guò)增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄?lái)調(diào)整方向；可采用在前端一側(cè)超挖一側(cè)欠挖的方式來(lái)調(diào)整方向；可在箱身前端增加橫向支撐來(lái)調(diào)整方向,一端支撐在涵身邊墻上,另一端支撐在開(kāi)挖面上,頂進(jìn)時(shí)迫使其向另一側(cè)調(diào)整。

b.箱身“抬頭”的糾正。挖土?xí)r開(kāi)挖面基底與箱涵底面平齊或適當(dāng)超挖,在頂進(jìn)過(guò)程中逐步調(diào)整,當(dāng)情況好轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)立即減少超挖量,避免造成“扎頭”。

c.箱身“扎頭”的糾正。為了防止頂進(jìn)中的扎頭現(xiàn)象,應(yīng)將滑板做成1%左右前高后低的仰坡形式；挖土?xí)r開(kāi)挖面基底應(yīng)高于箱涵底面10 cm,利用船頭坡將高出的土體壓入箱底,如箱底土體松軟時(shí),可采用換填卵石、碎石、打入短木樁等方法來(lái)增加地基承載力。

4 頂進(jìn)線路的監(jiān)控

頂進(jìn)涵施工過(guò)程中,對(duì)鐵路線路加固進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)至關(guān)重要,通過(guò)監(jiān)控量測(cè)可以了解施工時(shí)線路加固的效果,以及對(duì)列車(chē)運(yùn)行的影響,從而根據(jù)監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果,調(diào)整頂進(jìn)施工的施工工序及方法,確保列車(chē)運(yùn)營(yíng)安全及施工安全[3]。鐵路線路加固施工的監(jiān)測(cè)包括如下:

（1）支墩頂端沉降的監(jiān)控。作為施工便梁承載力基礎(chǔ)的支墩結(jié)構(gòu),其下沉量的控制直接關(guān)系到便梁和軌道的沉降。支墩施工過(guò)程中,可在便梁支撐點(diǎn)的周?chē)荚O(shè)沉降測(cè)量水準(zhǔn)點(diǎn),以及在超出鐵路線路實(shí)施加固的影響范圍布設(shè)基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn),進(jìn)行兩級(jí)聯(lián)測(cè)。監(jiān)控頻率控制在白天列車(chē)過(guò)后即測(cè)量,晚上不得低于1次。

（2）施工便梁移動(dòng)的監(jiān)控。因便梁施工僅簡(jiǎn)單支撐于便梁支墩上,故對(duì)于施工便梁的移動(dòng),包括側(cè)向及順向移動(dòng)需增強(qiáng)監(jiān)測(cè),水平移動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)立在便梁端部和中部。監(jiān)測(cè)頻率為白天1次/2 h,晚上1次/4 h。

（3）便梁連接牢固度的監(jiān)控。監(jiān)控方式主要采用人工定期手動(dòng)借助扳手對(duì)所有連接件進(jìn)行緊固處理,并實(shí)時(shí)記錄連接件緊固程度的監(jiān)測(cè)情況。監(jiān)測(cè)頻率為列車(chē)通過(guò)后即進(jìn)行檢測(cè),遇到問(wèn)題馬上解決。

（4）線路加固影響范圍內(nèi)的地表沉降。沿鐵路線路方向地表每5 m設(shè)1個(gè)點(diǎn),共計(jì)20 m。線路加固影響范圍內(nèi)的地表沉降觀測(cè)頻次:正常情況1次/d,特殊情況2～4次/d。

（5）線路加固影響范圍內(nèi)軌距、水平、超高。對(duì)架空后影響范圍內(nèi)（即施工地點(diǎn)前后50 m）的線路狀況進(jìn)行檢查,主要檢查每趟列車(chē)通過(guò)后的線路軌距、水平、方向和軌面的變化,扣件螺栓、絕緣板等是否松動(dòng)。檢查頻次為每天檢查軌距、水平、超高各一次,自線路架空至線路恢復(fù)后結(jié)束。

沉降監(jiān)控時(shí),若支墩頂沉降不超過(guò)5 mm,可不做任何處理；若沉降超過(guò)5 mm,則需通過(guò)增加支墩墊木來(lái)提高便梁和軌頂標(biāo)高,并填充道碴。若支墩頂沉降猛然增加,需馬上停止施工,適當(dāng)修整便梁標(biāo)高,并認(rèn)真總結(jié)、分析造成原因,及時(shí)調(diào)整施工方案,后繼續(xù)開(kāi)挖施工。便梁水平位移若超過(guò)5 mm,需馬上調(diào)整便梁的水平位置[3]。實(shí)時(shí)監(jiān)控便梁連接件的牢固度,一旦松動(dòng)應(yīng)即刻進(jìn)行緊固處理。線路加固施工的影響范圍內(nèi)地表的沉降,在軌道沉降超過(guò)5 mm時(shí)需馬上進(jìn)行填充道碴,以此增高便梁,并完善頂進(jìn)施工方案,提升頂進(jìn)施工技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,該既有線路箱形涵頂進(jìn)施工從制作滑板到頂進(jìn)就位一共持續(xù)了50 d,其中頂進(jìn)作業(yè)耗時(shí)7 d,箱身結(jié)構(gòu)在頂進(jìn)時(shí)沒(méi)有產(chǎn)生擠裂、破損現(xiàn)象?？蚣芫臀缓蟾叱陶`差在10 mm內(nèi),中線誤差在30 mm內(nèi),施工效果良好,具有一定的借鑒參考價(jià)值。

[1]成永旭.高速公路下穿橋頂進(jìn)施工[J].山西建筑,2004,30(5): 103-104.

[2]高國(guó)新.跨既有路預(yù)應(yīng)力橋梁施工[J].山西建筑,2004,30(7): 109-111.

[3]蔣永翔.鐵路框架涵頂進(jìn)施工技術(shù)[J].建筑施工,2013,35(8): 71-72.

U449.5

B

1009-7716（2017）07-0172-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.052

2017-03-17

原旭峰（1985-）,男,山西太原人,工程師,從事鐵路施工技術(shù)方面的工作。