談鐵路防護套管頂進工程施工

惠 博

(山西三晉地方鐵路開發(fā)集團有限公司,山西 太原 030002)

談鐵路防護套管頂進工程施工

惠 博

(山西三晉地方鐵路開發(fā)集團有限公司,山西 太原 030002)

以永固—臨汾天然氣輸氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處防護套管工程為例，系統(tǒng)地介紹了鐵路頂管施工過程，并著重對糾偏的預防與措施和沉降的觀測進行了分析，為以后的工程施工起到指導作用。

工字鋼，頂鎬，鋼軌滑道，吊軌，木枕

1 工程概況

1.1工程簡介

永固—臨汾天然氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處鋼筋混凝土防護套管工程，施工過程中鐵路不停運，限速45 km/h行進。設計要求頂管總長60.9 m，防護套管中心線與鐵路中心線之間成90°夾角，軌底到管頂覆土高2 m

1.2地質(zhì)情況

1.2.1地形、地貌及氣象條件

穿越處地貌屬于臨汾東岸二級階地，地勢基本平坦。臨汾市區(qū)占據(jù)汾河谷地，呈現(xiàn)出明顯的溫帶大陸性季風氣候特征，年平均降雨量為550 mm～600 mm，降雨集中分布在七、八、九三個月。年平均氣溫12.2 ℃，其中，七月份氣溫最高，月平均氣溫26.3 ℃，而一月氣溫最低，月平均氣溫4.4 ℃，極端最低氣溫-25.6 ℃，最高氣溫41.8 ℃，全年無霜期180 d～200 d，常年主導風向為東北向，其次為西南風。

1.2.2地基土巖性構(gòu)成與特征

根據(jù)鉆探揭露的地層及沉積旋回特征，綜合分析判斷：勘察深度范圍內(nèi)，場地地基土均勻，場地穩(wěn)定，主要為近期場地表面的雜填土及第四系更新統(tǒng)河流沖積、洪積層。管址場地的巖土構(gòu)成與工程特性如下：

第③層粉質(zhì)粘土：紅褐色，可塑，土質(zhì)均勻，無搖振反應，稍微又光滑，干強度高，韌性中等，中壓縮性，該層地基承載力fak=160 kPa，該層未揭穿。

勘測期間實測穩(wěn)定水位位于地面以下9.0 m，且場地地下水對鋼筋混凝土不具腐蝕性。

2 頂管施工方法及注意事項

工程的施工工序如下：測量放線→制作工作坑→現(xiàn)澆混凝土后背墻→安設導向軌→整體后背梁安設→線路加固→安裝頂鎬并進行連接→按規(guī)范接通電源，并進行設備的調(diào)試工作→開始正常頂進至頂進管節(jié)就位→拆除線路加固→設置地面標志樁→回填工作坑，撤場。

2.1工作坑布置

工程中設有工作坑一處，采用大開挖方式，機械開挖人工配合清底。工作坑長7.1 m，寬度為6 m，上部1∶1放坡，下部由Ⅰ45c工字鋼圍擋，布置在線路西北側(cè)；基礎采用30 cm厚碎石墊層上澆筑30 cm厚C25混凝土。施工前首先對場地進行清理，開挖后在工作坑四角布置集水井各一個，并配備水泵4臺，隨時做好防汛準備。如遇下雨要對基坑邊坡采用彩條布進行覆蓋，加強對基坑邊坡觀測，保證基坑穩(wěn)定及安全[1]。

后背采用雙排Ⅰ45c工字鋼。為保證千斤頂頂力均勻地傳遞到后背樁上，在后背墻與千斤頂之間設置C25鋼筋混凝土分配梁。后背梁的厚度為0.3 m，面積為H×B=1.6 m×4.0 m，待鋼筋混凝土達到設計強度后方可頂進。

鋼軌滑道采用P50鋼軌，釘有足夠的道釘，并安設防爬器[2]。相距40 cm鋪設一根木枕，木枕間用道碴填充。導軌為定向軌道，坡度為平坡。為加強導軌抗滑性，導軌后端伸入分配梁內(nèi)，與分配梁成為一體。

2.2線路加固

首先應對線路進行一次全面整修，使其幾何尺寸達到維修標準。然后采用縱橫型鋼和3-5-3扣軌加固線路。具體步驟如下：

1)在加固段的鋼軌下每隔四孔穿一根木枕，并將U型卡子放入枕木盒內(nèi)。

2)在未穿木枕的孔內(nèi)穿入橫向HM250×175H型鋼，型鋼兩端放在兩層高的枕木垛上，在作業(yè)時隔二孔穿一孔，并搗固密實。

3)安裝縱梁HM250×175H型鋼，其內(nèi)側(cè)距線路中心2 m，縱梁放在橫梁上，兩端放在兩層高的枕木垛上并支撐牢固。3-5-3扣軌與縱橫梁連接U型卡采用雙螺帽方式，扣軌端部做好保護。

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2.3頂進作業(yè)

防護套管采用《京橋通-5002BSY-GJ06-96》鐵路頂管通用圖中管內(nèi)徑1 550 mm鋼承口柔性接口鋼筋混凝土鐵路防護套管。采用人工挖土頂進施工，挖出土裝到土斗車里，再拉出管道，然后吊至地面裝車運走，頂進工藝流程如圖1所示。圓管頂進速度取決于洞內(nèi)出土速度。套管所能承受最大頂力為6 100 kN，施工中控制頂力不得超過上述數(shù)值。防護套管管頂至鐵路軌底距離(套管埋深)為4.0 m。

2.3.1方向控制

圓管在底板上穿頂時，可由方向墩控制頂進方向。當圓管涵脫離底板后，通過調(diào)整兩側(cè)頂鎬布置，結(jié)合挖土來控制頂進方向。圓管頂進最重要的是第一節(jié)管的頂進，第一節(jié)管頂?shù)暮?，后面的管子就容易把握好方向。在第一?jié)圓管的頂進中，須隨時觀測其高度和平面位置，把握頂進方向，注意頂進速度及頂力。

2.3.2糾偏措施

該工程中，套管中心線與鐵路中心線夾角為90°，方向容易控制。圓管頂進前要校正其方向，頂進時，兩側(cè)均勻挖土，不允許超挖。若頂進中方向發(fā)生偏差，要及時糾偏。發(fā)生偏差時，可采用偏頂糾正、挖土糾偏、后背頂鐵來調(diào)整等[3]。

糾偏的決策來源于測量數(shù)據(jù)，每頂一鎬必須進行方向和標高測量。在圓管中軸線前后設置方向觀測點，管頂設置標高觀測點。在圓管頂進過程中，用經(jīng)緯儀、水準儀及全站儀測量管道的位置、標高，并做好對應的記錄。現(xiàn)場技術(shù)人員要隨時檢查測量記錄，根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪頂程與頂力關(guān)系曲線以及頂程與方向高差的關(guān)系曲線，用控制圖來控制圓管頂進質(zhì)量。

3 沉降觀測

為了了解基坑開挖和圓管頂進中對周圍環(huán)境以及鐵路線路的影響，確保基坑周圍和頂進區(qū)域鐵路線路的安全性，要隨時進行動態(tài)監(jiān)測。

3.1監(jiān)測點的布置

1)水平位移和垂直位移監(jiān)測：每隔2 m布置沉降監(jiān)測點，且每邊不小于3個監(jiān)測點，關(guān)鍵部位適當加密。

3)水位監(jiān)測：沿基坑周邊頂管軸線每隔20 m布置水位監(jiān)測點；在基坑中央和周邊拐角處布置水位監(jiān)測點；在線間不影響行車安全的位置布置頂管軸線水位監(jiān)測點。

3.2現(xiàn)場目測巡

1)施工工況：工作坑開挖后，要嚴格分析土質(zhì)情況與設計院的勘查報告有無差異；基坑開挖長度、寬度、深度是否與設計要求一致；基坑積水排放狀況是否正常；基坑周圍地面堆載情況是否符合施工要求。

2)基坑周邊環(huán)境：地下管道有無破損、泄漏、高危等情況；周邊建筑物有無明顯裂縫；鐵路線路周圍有無國防電纜、同軸電纜等；周邊道路有無裂縫、下沉等。

3)監(jiān)測設施：基準點、觀測點是否完好；有無影響觀測工作的臨時堆砌物；測量儀器是否校核以及保護情況。

3.3監(jiān)測頻率

基坑監(jiān)測工作貫穿于整個工程施工的全過程?；娱_挖前應進行3次觀測，觀測值的平均值作為初始值；基坑開挖前期兩天觀測一次；基坑開挖至底板澆筑完成，每天觀測一次；頂進期間每天觀測一次，重點觀測頂進區(qū)域，可適當增加臨時觀測點。若基坑、周圍環(huán)境發(fā)生變形時，加密觀測。

3.4監(jiān)測要求

水平位移監(jiān)測精度要求1.5 mm，垂直位移監(jiān)測精度要求0.3 mm，地下水位監(jiān)測精度要求±1 cm。

支撐頂水平位移和垂直位移速率不超過3 mm/d或累計不超過50 mm；地表沉降速率不超過30 mm/d或累計不超過30 mm。

4 結(jié)語

頂管工程不對現(xiàn)有的交通進行阻斷，在鐵路施工中運用越來越多。該文以永固—臨汾天然氣輸氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處防護套管工程為例，系統(tǒng)地介紹了鐵路頂管施工過程，并著重對糾偏的預防與措施和沉降的觀測進行了分析，體現(xiàn)了機器與人工之間合理的配合。為以后的工程施工起到指導作用。

[1] CECS 246：2008，給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 劉國彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊[M].第2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 余彬泉，陳傳燦.頂管施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

Discussiononjackingconstructionofprotectivesleeveforrailway

HuiBo

(ShanxiSanjinLocalRailwayDevelopmentGroupCo.,Ltd,Taiyuan030002,China)

Based on the protective sleeve jacking construction through the South Tongpu railway K633+737 in the Yonggu-Linfen natural gas pipeline project, the paper systematically introduces the jacking process. Emphatically analyzed the prevention measuresand rectification of jacking direction, which play a guiding role for the future construction.

I-section beam, jack, rail slideway, overhead rail, wooden sleeper

1009-6825(2017)29-0149-03

2017-08-07

惠 博(1993- )，男，助理工程師

TU941

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