鐵路既有線下穿通道頂進(jìn)施工技術(shù)分析

聶乾磊

荊州市地方鐵路有限公司 湖北荊州 434000

隨著鐵路運行速度不斷提高，市政基礎(chǔ)建設(shè)數(shù)量的增加，鐵路平交叉道口數(shù)量逐漸被頂進(jìn)施工框架立交橋所取代。為了能夠使框架立交橋頂進(jìn)施工迅速準(zhǔn)確實現(xiàn)技術(shù)適用，提高經(jīng)濟(jì)效益和安全可靠水平，達(dá)到環(huán)保目的，本文根據(jù)具體案例分析施工各個環(huán)節(jié)，進(jìn)而總結(jié)施工經(jīng)驗，為后續(xù)施工起到借鑒作用。

1 頂進(jìn)施工法概述

頂進(jìn)法也被稱為頂管法，其是在非開挖情況下敷設(shè)地下管線的一種施工技術(shù)，并以頂管施工原理為基礎(chǔ)提出的一種頂進(jìn)技術(shù)，也就是在確保鐵路交通運行安全情況下，利用機(jī)械力將預(yù)制鋼筋混凝土框架橋頂入到鐵路路基中，形成鋼構(gòu)架。頂進(jìn)法施工一般在建設(shè)地下管線、下穿既有鐵路的框架橋中應(yīng)用，典型特征在于施工開挖時不會影響車輛運行，采用千斤頂力即可預(yù)制完成框架橋，使其頂入至路面地層中[1]。

作為地下結(jié)構(gòu)物施工重要方法之一，頂進(jìn)法按照工程地質(zhì)、施工技術(shù)、工期要求等可以分成頂入法、中繼間法、對頂法等類型，其適用體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）頂入法適用在橋梁下穿既有道路中，不受到角度、跨度、厚度等影響因素限制，只要加入足夠的頂力就能夠一次性將結(jié)構(gòu)物頂進(jìn)到位。最初是用于建設(shè)地下管道中的，其工序比較簡單，施工也比較便利，但是下穿鐵路修建框架橋施工時，一般在鐵路一側(cè)設(shè)置工作坑，且需要極大頂力才能夠進(jìn)行頂入施工。

（2）中繼間法適用在框架橋頂程過長、覆土過深等情況下，采用主體框架涵分段頂進(jìn)。對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，將其分為不同節(jié)段進(jìn)行預(yù)制，分段間設(shè)置的是是是中繼間千斤頂，前端作為后端頂進(jìn)后備梁，利用后端反作用力實現(xiàn)前端頂進(jìn)。

（3）對頂法適用在框架結(jié)構(gòu)廠、頂力大、工作坑有限等情況下，導(dǎo)致后背梁設(shè)置以及頂進(jìn)設(shè)備安裝難度提高哦，這種方法能夠降低后背反力以及頂力需求，但是兩側(cè)的框架對接要求更高，投資成本也比較多。該方法需要將箱涵分為2端框架，并在保證鐵路運行正常的情況下分別在鐵路兩側(cè)適當(dāng)部位開挖工作坑，并進(jìn)行滑板和后背梁的澆筑，通過反力使框架分別能夠頂入到路基土層中[2]。

（4）頂拉法適用在框架涵下穿既有鐵路線路、主體長、覆土厚度小等情況下，通常在中小型箱型框架修建時適用，能夠解決后背梁所需無法滿足這一問題。頂拉法應(yīng)用時，整體箱涵劃分成不同段的框架，無需修建固定的后背，應(yīng)用一定長度鋼筋連接不同段的框架，憑借中繼間施工采用若干段框架和土層、滑板摩阻力使用千斤頂來克服摩阻力，逐漸使框架結(jié)構(gòu)頂進(jìn)至設(shè)計位置[3]。

2 鐵路既有線下穿通道頂進(jìn)施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概述

市政通道下穿荊沙鐵路立交工程中，橋位部位有1股鐵路正線，1股工廠專用線，且位于南側(cè)，正線處于專用線和漢宜鐵路之間，鐵路交叉歷程為K71+295，下穿立交的框架中，長度為22m，采用抗?jié)B鋼筋混凝土，并進(jìn)行頂進(jìn)法，預(yù)留了框架是6mU型槽銜接。頂進(jìn)框架、預(yù)留框架結(jié)構(gòu)有相同的界面規(guī)格。

2.2 施工技術(shù)

2.2.1 確定工作坑

工作坑位置的選擇需要考慮到場地、地形、地質(zhì)、管線、建筑物、技術(shù)難以度、地質(zhì)條件、成本等因素。

從鐵路中心到工作坑后背，其最小距離為35m，在鐵路東側(cè)，從東到西進(jìn)行頂進(jìn)，場地大小需要符合要求，場地周邊比較寬敞，吊車和砼泵車等設(shè)備作業(yè)，按照地質(zhì)勘察報告進(jìn)行地基處理，以便頂進(jìn)后背受力，使后背在頂進(jìn)反作用下能夠安全、穩(wěn)定，從高至低進(jìn)行頂進(jìn)，以便控制頂進(jìn)框架高程[4]。在鐵路西側(cè)，從西到東進(jìn)行頂進(jìn)，場地符合要求，周邊并無吊車等相關(guān)的施工作業(yè)條件，西側(cè)地質(zhì)與商品住宅樓相近，后背頂進(jìn)在受力，后方土體被壓縮，影響了住宅安全穩(wěn)定。

工作坑兩邊和頂進(jìn)后背使用直徑為100cm的鉆孔樁，樁頂設(shè)置的冠梁1.2×1.0m，外部為直徑70cm的雙頭攪拌樁，實行垂直開挖，鄰近鐵路設(shè)置了3排直徑為60cm高壓旋噴樁構(gòu)成了封頭支護(hù)，在基坑外的平行線風(fēng)向封頭樁延伸了10m，坑底使用直徑為60cm的高壓旋噴樁實行加固處理，布置形狀為梅花形，彼此間隔為2.4m?；又性O(shè)置的是多點分布的深井降水。

2.2.2 基坑開挖

根據(jù)機(jī)械挖土效率，在一定范圍內(nèi)確?；油饪v向呈現(xiàn)布不均勻沉降現(xiàn)象，每段施工范圍控制在20m上下，厚度每層控制范圍在2-3m內(nèi)。用挖掘機(jī)對工作坑進(jìn)行挖掘，實行分層分?jǐn)?。工作坑的深度?m，土方開挖分成3層，鄰近鐵路進(jìn)行放坡開挖，坡度為1:1.5，并設(shè)置了寬平臺，并采用混凝土進(jìn)行護(hù)坡，使線路能夠穩(wěn)定[5]。工作坑中配置了集水井。開挖時需要加大力度監(jiān)控基坑，若是變形過大需要即可停止施工，并保證安全。

2.2.3 滑板和后備施工

工作坑滑板為C25鋼筋混凝土，厚度為25cm，可以提高其抗滑能力，在前端設(shè)置了抗滑梁，尺寸為0.5×1.3m，后背梁也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為1.2×2m?；逯行木€與框架橋中心線是一致的，滑板長度前端相較于箱身要長一些，后端連接了后背。為了避免滑板和預(yù)制框架底板混凝土處于粘連狀態(tài)，并降低摩阻力以及頂力，需要將3mm厚石蠟滑石粉機(jī)油層涂抹在滑板上，潤滑隔離層采用的是塑料薄膜?；迤秸群蛣偠葘ο渖眄斶M(jìn)有著直接影響，澆筑后需要進(jìn)行頂面抹面收漿，并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，頂面平整度在±3范圍內(nèi)[6]。

2.2.4 箱體預(yù)制

在滑板上進(jìn)行分離式框架預(yù)制時，對底板、側(cè)墻、頂板分成2次進(jìn)行混凝土澆筑，施工縫位于側(cè)墻底側(cè)角部位，施工縫部位設(shè)置了鋼板止水帶，墻身模板為定型小鋼模，頂板為竹膠板，內(nèi)外鋼楞為48×3.5鋼管，圓鋼作為對拉螺桿材料，頂板承重支架按照75×75m間距進(jìn)行搭設(shè)，箱體外側(cè)采用聚氨酯防水涂料起到防水作用。

2.2.5 線路加固

以18.1×3.6×2.7尺寸的鋼筋混凝土作為條形支墩，并利用高壓旋噴樁密排對地基進(jìn)行加固，采用D24型便梁進(jìn)行防護(hù)，使鐵路能夠正常運行。施工過程中，線路限速慢性，標(biāo)準(zhǔn)為45km/h速度。梁架設(shè)置完成之后，需要設(shè)置便梁的橫向、縱向限位以及接地線、沉降觀測點等，施工時做好觀測工作和記錄工作，并配置專門的巡查和養(yǎng)護(hù)團(tuán)隊，對各種配件及時作業(yè)，加大力度巡查、養(yǎng)護(hù)便梁面及其兩邊責(zé)任區(qū)的線路配件，尤其是需要加大力度養(yǎng)護(hù)線橋結(jié)合部線路，將吊空板、超限消除掉，避免出現(xiàn)晃車現(xiàn)象[7]。

2.2.6 便梁架設(shè)和縱移

按照線路加固和框架頂進(jìn)施工情況，D24便梁6孔進(jìn)場，為便梁倒用，并對其進(jìn)行架拆，縱移為D24便梁24孔。在便梁進(jìn)場、撤場時，使用軌道車進(jìn)行吊裝、卸載，施工要在封鎖點范圍內(nèi)開展，并嚴(yán)格控制鄰近線路的封鎖時間。使用小臺車托梁、人力對便梁縱移，將卷揚機(jī)托梁工藝取代掉，使便梁中的主梁可以采用橫梁連接，并將小臺車放置在便梁，采用鋼軌推行，并人力配合，使橫梁縱移到達(dá)預(yù)定位置。在限定線路封鎖時間范圍內(nèi)，高效施工，使?fàn)I業(yè)線施工作業(yè)和行車安全得到保證。

在此過程中，需要驗算線路加固方案，D24鋼便梁是一種定型鋼架結(jié)構(gòu)，經(jīng)過了專家驗算。但是，基礎(chǔ)穩(wěn)固作為確保D型施工便梁架空穩(wěn)定條件，設(shè)置的臨時支墩需要與設(shè)計要求相符。路基擋土孔樁需要符合要求，使路基穩(wěn)定。主要計算鐵路擋土孔樁、支墩孔樁受力情況。

2.2.7 框架頂進(jìn)

4孔分離式頂進(jìn)框架達(dá)到22m長，其穿過了鐵路正線兩股道，1股專用線，頂進(jìn)路程為43.2m，實行單向、多孔頂進(jìn)、頂入進(jìn)行施工，并與預(yù)留框架實現(xiàn)對接，其對應(yīng)頂進(jìn)的精度有著更高要求?？蚣茼斶M(jìn)為D24型便梁對線路進(jìn)行加固，并采用挖機(jī)進(jìn)行開挖，將臥式千斤頂安裝在箱體后方進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。在頂進(jìn)作業(yè)時，采用千斤頂頂推，進(jìn)而使預(yù)制框架進(jìn)行前進(jìn)，各頂程范圍處于0.5-1m范圍內(nèi)，框架前進(jìn)之后回復(fù)千斤頂活塞，頂鐵填塞在空擋部位，進(jìn)而推動下次開頂，如此循環(huán)。為了能夠使頂鐵受壓穩(wěn)定，橫隔梁設(shè)置距離為4m，頂柱采用的是預(yù)應(yīng)力管樁。

框架頂進(jìn)時需要持續(xù)不間斷進(jìn)行操作，并實時監(jiān)控方向控制，在頂進(jìn)時，測量人員要全程監(jiān)測，將方向監(jiān)測信息及時反饋給作業(yè)人員，及時糾正偏差，整理頂進(jìn)記錄。

2.2.8 恢復(fù)線路

框架頂進(jìn)在就位之后，及時采用C20素混凝土回填箱身兩邊和路基三角區(qū)，進(jìn)而解體便梁，撤場吊裝，復(fù)位鋼枕和軌枕，并進(jìn)行回填、搗固，同時根據(jù)規(guī)定實現(xiàn)階梯性提速，使線路恢復(fù)，并保證車輛運行安全。

3 結(jié)語

綜上所述，框架橋頂進(jìn)施工技術(shù)可以保證既有鐵路車輛運行正常，且該技術(shù)的應(yīng)用施工影響范圍較小，作業(yè)時間比較短，被廣泛應(yīng)用在鐵路下穿線路施工中。本文就該下穿鐵路立交工程為案例，分析下穿鐵路頂進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用情況，以便為其他工程施工提供參考。