简述既有线箱涵顶进施工技术关键

摘要： 铁路既有线顶进施工是在保证铁路行车不中断的前提下， 通过对既有线加固后，在既有线路基一侧开挖工作坑，浇筑滑板，在滑板面上设置隔离层，然后在滑板上预制钢筋混凝土框架及修筑后背，安装顶进设备，通过传力设备，借助与后背的反作用力把框架向前推进，当顶进一个顶程后，再增加顶铁，挖运出土一个顶程距离，继续进行下一个顶程施工，如此循环，直至箱涵顶进就位为止。

Abstract： Railway jacking construction is the premise to guarantee the railway is not interrupted， based on existing reinforced， under the existing line side of the base excavation pit， pouring skateboard， lubrication isolation layer on the slide surface， and then slides on the precast reinforced concrete frame and build back， mounting jacking equipment， through the force transmission equipment， with the help of and reaction to the frame back to move forward， the top into a top program， add top iron， dug unearthed a top distance， to continue the top construction process， under such a cycle， until the box culvert jacking in place.

关键词： 既有线顶进施工；铁路；施工技术；建筑设计

Key words： existing railway line jacking construction；railway；construction technology；architectural design

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）24-0097-03

0 引言

既有线箱涵顶进施工中的关键技术顶进施工是否顺利，经济效益是否能够实现，主要取决于工作坑的布局是否合理，围护是否经济有效；顶进后背设置是否牢靠，线路加固能否保证万无一失，顶进就位是否符合规范要求等关键技术的控制。

1 基坑开挖和围护

工作坑是预制箱涵和顶进涵身的工作场地。工作坑的前端接近既有线路，后端布置运土坡道及后背等。工作坑设有底板，底板上铺设隔离层，其上预制箱涵，因此顶进工作能否顺利与工作坑的布局合理与否关系很大。工作坑修建要开挖土方，并且需要设置支撑。深工作坑的结构复杂，施工工期长，耗费劳动力多，造价较高，靠近铁路侧的安全隐患增大，因此在顶进过程中力求长距离顶进，少挖工作坑，设置工作坑时应考虑位置、坑深及边坡、尺寸等要求。

2 后背设计及施工

2.1 后背设计 后背位于工作坑后部，是顶进施工时

千斤顶的支撑面，承受顶进时的水力。后背必须具有一定的刚度，压缩变形尽量小；具有足够的强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。因此，必须做到安全可靠、经济合理。

2.1.1 顶力计算

其计算公式如下：

P=K[N1+f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中：A——钢刃角正面积，m2；

R——钢刃角正面阻力，KN/m2；

f3——侧面摩阻系数；

E——结构侧面土压力，KN；

f2——箱身底板与基底上的摩擦因数，采用0.7～0.8；

N2——结构自重，KN；

f1——桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数，视顶上处理情况试验确定；

N1——桥涵顶上负荷重（包括线路加固材料重量），KN；

K——安全系数，取1.2；

P——最大顶力，KN。

2.1.2 后背墙设计 后背结构设计是在最大顶力确定后，其结构形式及尺寸主要取决于箱体的大小或后背土体的被动土压力。设计计算时，除可利用既有构筑物作为后背抗力外，一般都以后背土体的被动土压力作为箱体顶进时的抗力。根据后背承受顶力的范围：每米后背所需承受的最大顶力为：

F=P/L（KN/M）

2.2 后背墙施工采用浆砌片石后背的优点是就地取材，砌筑方便、稳定性强、无压缩变形。为减轻顶进时对后背的压力，可将滑板与后背连接，即用后背梁来连接，这样可增加后背的抗力。

3 线路加固和安全控制

3.1 线路加固 在桥涵的顶进施工中，为确保被顶进线路的行车安全和施工安全，必须在顶进作业之前对既有线路进行加固。铁路线路加固的方法有：吊轨加固法、横梁加固法、轨束梁加固法、工字钢束梁法等。

3.2 线路加固的安全控制

①要全面检查加固结构的限界，扣件、螺栓不得高出轨面，横梁穿完后，在横梁上安装纵向工字钢，所有扣件要切实紧固。

②为防止损伤，待工字钢穿完后，要及时将其固定在横梁上，密切监护既有光缆、管道、信号设备。

③穿横梁：合理布置道床开槽间距，工字钢入槽后及时在轨底加木垫胶垫，安装扣轨与横梁扣件；捣固后开挖相邻一道，防止线路下沉，同时要控制间距不大于800mm，以确保加固体系的刚度。

④扣轨：每一扣轨束摆放完毕后要迅速组织安装扣板以防轨头翘起。为防止扣轨侵限，用一个封闭点将机走线43kg/m轨换为50kg/m轨加大轨高，同时在扣轨的端头安装木梭头。

⑤抽换枕木：严格按规定隔6抽1施工，新穿木枕捣实后方可抽换下一根木枕抽换完毕后，对线路全面检查

整道。

4 顶进作业

4.1 顶进施工程序

箱涵顶进施工程序：挖土运土开镐顶进换顶铁接长车道测量校正。

4.2 顶进设备的选择

顶进设备的规格、数量和型号，应根据框架尺寸和最大顶力确定，需要配置的千斤顶台数，按箱身起动推力的1.2～1.5倍配置，也可按计算的最大顶力配置，其公式：

n=P*R*K/T

式中：

T—每台千斤顶的额定推力（t）；

R—粘着系数；

p—箱涵自重和箱身上的附加重量（t）；

n—需用千斤顶台数。

4.3 顶进准备工作

①对于是否满足顶进作业的要求的情况，要详细检查线路加固和后背。

②安装施工现场的照明设施，作业面与地面线路值班人员之间的联络信号。

③安装测量设施。

④安装刃角。

⑤混凝土强度必须达到设计强度，组织有关人员检查验收涵身。

⑥安装顶进设备。安装就位及安装油路，包括高压油泵、千斤顶、顶铁、顶柱等。

4.4 顶进作业

当前方刃角处挖土完成一进尺长度后，开动高压油泵，使千斤顶受液压力而产生顶力，推动箱涵前进，通常每一冲程顶进约190mm～800mm。顶进过程中应注意以下事项：

①框架顶进时，方向和高程易出现偏差，为达到设计要求控制和控制偏差的方法，发现问题需及时纠正，在顶进过程中要采取措施加以控制。

②顶进中需做好记录，随时交接。

③为防顶柱弓起崩出或后背产生意外危及安全，顶进时，顶柱和后背严禁站人。

④顶进应在列车通过间隙进行，严禁在列车通过时

施工。

⑤如因某种原因而使顶进中断时，故障一旦解除，应立即继续操作，为防止箱涵在之后的顶进时阻力增大，也应间歇性地顶动涵身，以保证顶进的连续性。

⑥刃角一经切土，应暂停顶进。

⑦每次开镐前及交接班时都应检查油泵等液压系统有无故障，开始顶进是现场一切工作的中心环节。

5 具体案例

下面就以大唐韩城第二发电厂二期铁路专用线下穿侯西线K86+533.15处1-12m箱涵为例，简述施工关键。

大唐韩城第二发电厂二期铁路专用线下穿侯西线K86+533.15处1-12m箱涵位于侯西线下峪口至白村区间，本工程位于陕西韩城第二发电厂二期（2X600MW）工程专用线铁道下穿侯西铁路处，专用线与侯西铁路的交点里程为侯西线K86+533.15，专用线与侯西铁路的夹角为43°，结构按45°设计。立交处专用线大致为东西走向，为直线平坡，以路堑形式通过，两侧路堑边坡高约4～6m，下穿侯西铁路一股道，预留侯西二线一股道。该处侯西铁路位于下峪口至白村区间，为单线非电气化；铁路线路为无缝线路，位于半径为1000m缓和曲线及-6.1‰的下坡道上。主体结构采用C35钢筋砼，结构尺寸外轮廓宽度为14.8m，高度为10.3m，垂直于铁路长度16m；边墙厚度为1.4m，净宽为12m；顶板厚度0.95m，底板厚度为1.4m，净高为6.15m。在箱形立交顶面及侧面上部20cm铺设TQF-1（JS-18）型防水卷材，其上设钢筋网水泥砂浆防护层（厚度3cm）。立交桥上铁路铺设护轮轨。立交顶部出入口端头采用落水管将水排至桥下路基侧沟。

施工方案及技术要求如下：

立交桥顶进期间，采用I100工字钢、45#工字钢作为纵梁，与钢枕组成架空体系对线路进行架空，100#工字钢接头采用51#工字钢进行横抬，架空支点采用钢筋砼挖

孔桩。

由于注浆设计位置位于架空地段内，立交桥顶进就位后，在架空地段内对路基进行注浆加固，架空地段注浆利用慢行条件下列车间隙时间进行。

立交桥顶进就位后，在保证路基稳定的前提下拆除架空、恢复线路，最后进行桥面栏杆安装等附属工程。

立交桥北侧距离立交桥边缘9.3m处有一台区间信号机，为了保证立交顶进期间该设备安全，在信号机靠近开挖一侧开挖两根？准1.0m抗滑桩，抗滑桩间距1.7m，伸入立交结构地板以下深度为地板以上长度一半。

具体施工顺序如下：

孔桩开挖及浇注线路架空顶进立交桥就位就位路基压浆拆除架空、恢复线路出入口挡墙浇注、安装栏杆等附属工程。

①线路架空。线路架空期间，装、卸100#工字梁在天窗点内进行，其他作业项目在慢行45km/h条件下利用列车间隔时间进行。

线路架空计划采用2孔16m工字钢梁连续架空，两端采用45#工字钢进行续架，16m工字钢接头采用专用接头板联接，并采用51#工字钢进行横抬，横抬梁前端支点设在枕木垛或混凝土孔桩上，后端支点设在立交主体顶板上，挖孔桩均采用C20砼灌筑。架空纵梁支点采用？准1.2m、？准1.5m挖孔桩。

线路架空注意事项：

1）架空设备必须拧紧每个高强螺栓，各联接件必须按要求联接紧固。

2）挖孔桩桩底必须做放大脚，孔径及深度必须严格按架空方案要求的尺寸进行施工。

3）线路架空安装钢枕时，钢轨下采用绝缘胶垫进行防护，防止搭铁顶回信号。

②架空支墩施工。

由于该区间（下峪口-白村）列车运行最高速度不超过85km/h，根据西铁工函【2010】878号文件规定，挖孔桩期间列车不限速。

架空支墩均为？准120cm、？准100cm挖孔桩。孔桩深度及直径见架空图，砼标号为C20。

挖孔桩期间必须设好驻站防护及现场防护。

孔桩开挖采用人工开挖，按照架空图的要求放好线后再进行开挖。采用砼挡墙支护或采用大于孔桩一个规格的钢筋混凝土井圈进行支护。挖孔桩护壁采用砼井圈，其厚度为10cm，每节高度20cm，砼井圈随着开挖依次下沉，每下沉一节，在上面加一节，混凝土井圈下放深度据土质情况而定。

在开挖孔桩的同时进行钢筋的制作，孔桩挖至设计标高后，人工进行下放，或者将单根钢筋下放孔内，人员在孔内进行绑扎。

③灌注C20砼孔桩。灌注砼采用机械灌注、人工捣固的施工方法，砼采用商品砼，在已挖好的孔桩附近铁路路基边坡下支立一台地泵，用砼罐车将搅拌站拌制好的砼送至工地，经地泵送至孔内。每灌注0.5米厚度时，进行振捣一次。地泵泵管穿越线路时采用绝缘橡胶垫或套管进行防护，防止顶回信号。

④搭枕木垛。砼桩灌注完后，及时搭设枕木垛。

在开挖过程中若遇地下水或地质不良的地层，则在孔内采取降水措施，或少挖勤支护的施工方法。

⑤立交桥顶进。

为保证立交桥按设计准确就位，保证设计用途，特制定以下质量措施：

立交桥自重均为3420t，顶程31.71m，顶进时总顶力5230t，需配置320T油压千斤顶26台。千斤顶均放置在钢板托盘上，随桥身顶进前进而移动。

要准确掌握立交桥顶进的方向和高程，应在顶进的后方设置观测站，及时观测。其方法如下：

1）观测站的设置，应离后背一定距离，以免后背变形而影响观测仪器的稳定。观测站设经纬仪及水平仪各一台，用于顶进中的高程测量和方向偏差的观测。

2）在顶进过程中，桥身每前进一顶程，即应对桥身的轴线和高程进行观测。并要详细做好记录，如发现偏差应及时通知顶进指挥人员采取措施，纠正偏差。

3）施测过程对水准基点及标尺等要经常检查，核对位置如有变位或过大误差时要及时校正。应使其位置能保证通视，否则应调整观测站的位置。

桥身左右偏差时的纠正措施：

1）用增加一侧千斤顶的顶力来调整。如向右偏时，则增大右侧的千斤顶油量。

2）用后背顶铁来调整。在加换顶铁时，根据偏差情况，在一侧传力柱多加设一块钢板。

3）在导向墩与涵身之间加垫木来调整。向哪边偏，哪边就加垫木。

桥身“扎头”的纠正：

1）如土质松软时，为加固地基，增加承载力，可用换填20-30cm厚的卵石或片石等方法。

2）吃土顶进：挖土时，利用船头坡将高出的土壤压入涵底来纠正“扎头”，开挖面基底保持在桥身底面以上8-10cm。

桥身“抬头”的纠正方法：

1）在桥底适当超挖，使其下降。

2）两侧挖土不够宽，易成“抬头”现象，可在涵两侧适当超挖。

⑥出入口挡土墙的施工及桥面栏杆。

设计出入口挡土墙为C20混凝土，采用商品混凝土浇注，挡墙模型采用600×1500mm钢模，堵头板竹胶板配合方木制作，模型加固采用WDJ型多功能脚手杆，脚手架搭设按0.9×0.9m布置，杆件垂直于边墙正交布置，横杆竖直方向间距0.6m，模板的缝隙应严密不漏浆，模扳及支撑必须要有足够的强度、刚度和稳定性。

⑦路基注浆加固。

立交桥顶进完成，回填两侧塌方部分，并对两侧过渡段进行压浆处理。线路架空期间，架空地段内路基注浆利用列车间隙时间进行，架空设备拆除后路基注浆必须在天窗点内进行。

1）布孔：布孔是压浆工作的开始，严格布置孔位，注浆孔位置及间距严格按照设计进行。

2）钻孔：钻孔前应与电务、通信等设备管理单位联系，以确定地下光、电缆等埋置位置、深度及走向，同时派专人加以看管和保护，防止钻孔和注浆过程中破坏电缆设备。路肩钻孔注浆时，料具和设备堆放不得侵限。

3）制浆：采用水泥浆液，其配合比按照设计要求进行，水泥标号为PC32.5。

4）注浆：注浆时要保证施工质量，控制好注浆压力，防止线路路基面隆起。注浆顺序应由外往内，先，后中间进行，即先注路基两则，再进行两线间注浆。

a、注浆时先上后下灌注，先注直孔再注斜孔。b、注浆深度：立交桥与路基连接范围内，注浆深度为立交桥地面，以设计坡度向两侧过渡。c、注浆孔位和倾斜度可根据现场情况适当调整，设计注浆范围内的土体均要注浆加固。

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