管道下穿铁路工程顶管施工探析

摘要：近年来，随着城市管道的建设，顶管施工越来越广泛应用。本文结合工程实例， 选择合适的顶进方案与铁路安全配合措施相结合，再加上线路监测，确保了铁路营运安全，施工也得以顺利完成。

关键词：下穿铁路 顶管施工 顶进

中图分类号：TD262

一、工程实例

下穿铁路顶管管道中心线与铁路斜交，交角为60°。护管距离电气化柱9.5米，护管距离立交桥边19米。护管为DN2000 钢筋砼管采用泥水平衡法顶进施工，护管总长120m，管节规格为：2000×200×2500（即内径为2000毫米；壁厚200毫米；管节长度为2500毫米，F型套环管接口；优等品）。护管顶离轨底最短距离为8米，工作井及接收井均处于铁路栏栅外，工作井壁内侧距离铁路栏栅50m，接收井壁内侧距离铁路栏栅38m。顶进时从东侧工作井起分别横穿Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线四股道。

二、顶进方案

根据地质条件选用合适的顶管机头，本地地质条件较好，所以选用普通泥水平衡机头，不带破碎功能，刀盘为十字架式，刀盘上焊有许多合金块，这就是切削土体的“牙齿”。

机械进场后进行机械组装，先施工导轨及后背，再凿洞口安装止水圈。开洞口在顶管前期最关键，要预防地下水压力过大将机头冲出及引发其它事故。顶管工作井处地下水位较低，洞口凿开时没有多少水流出，直接凿开装好止水圈。吊下机头，放好油顶架装好油顶。顶管采用4个200t的油顶同时顶进，可以根据顶进情况再增加油顶。顶管施工时，顶管掘进机大刀盘切削前方土体，将土体与水搅拌成泥浆，由排泥泵将残土经排泥管运走，后座主顶油泵和主顶千斤顶产生推力，推动管道向前推进。通过管节一节一节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井。

管道比较长时，顶进的阻力会较大。可以通过压入触变泥浆，在管周外壁形成泥浆套，从而降低顶进时的摩擦阻力。压浆与补浆使用触变泥浆是长距离顶管减少摩阻力的重要技术措施。顶进长度大于80m 时，合理使用触变泥浆，可保持土体稳定起到减阻和护壁的作用。顶管施工时，时刻观测顶管的位置偏差。如发现偏差较大时，要及时纠正，以防偏差继续增大。纠偏由激光经纬仪进行测量，激光经纬仪发出的激光束照射在位于钻掘系统内的光靶上。根据测得的偏斜数据，操纵液动纠偏系统，使掘进系统前部铰接的机头产生偏摆，从而实现铺管方向的调节。纠偏控制由纠偏千斤顶进行，掘进机共有纠偏千斤顶4 个，纠偏角度2.5°，能上下左右四个方向进行全方位纠偏。一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。

三、铁路安全配合措施

由于在顶进过程中线路可能会发生沉降，旅客列车运行速度比较快，货物列车比较重，在顶进施工时必须对列车进行限速，一般限速45km/h或60km/h，列车通过顶进地段时运行速度必须慢下来按限定的速度行进，通过顶进地段后再提升至原来的运行速度。铁路上有许多设备，有通信、信号、供电等设备，顶进前与设备管理部门签订好安全协议，要求设备管理部门在顶进过程中加强对设备的检查，做好应急准备。

四、顶管施工沉降监测

顶管施工时，必须对地表、铁路路肩、线路钢轨、铁路行车设备进行沉降监测。沉降监测目的：一是通过对监测信息的分析指导后续工程的施工，二是确保周围建筑物的稳定，特别是铁路及铁路设备的安全；三是为下一步施工提供决策依据。

在顶进方向的路面上设立沉降观察点，铁路地段每条钢轨都设立一组沉降观察点，非铁路地段每隔15m向距离设一组沉降观察点。沉降观察点是在管中心线及管中心线左右各3m处各设点，三点成一组，电气化柱等铁路设备上也设好观测点。

随着顶进开始，沉降工作也跟着进行，铁路外的监测采取水准仪测量和施工人员在地面检查相结合，肉眼观察地面有没有开裂和下沉，水准仪观测沉降。在铁路外的监测可以为铁路监测提供参考。当顶管机头到达铁路路基边坡底时就要开始进行铁路监测。铁路监测采用两种方式：一是专业线路工对线路进行检查，每过一趟车对线路进行目测，观察线路的水平和方向，利用轨距尺检察钢轨的轨距；二是技术人员利用水准仪对沉降观测点进行定期观测。施工监测24小时进行，将监测结果报告给施工管理人员，为下一步施工提供决策依据，根据监测情况看是否需要调整顶进速度和顶力。

五、线路沉降超标应对预案

为了避免顶管施工引起线路下沉进而影响铁路行车安全，造成重大安全事故，特制定线路线路沉降超标应对预案。

1、在施工前准备足够的道碴和河砂，搬运进线路堆码好。准备好捣固机、起道机等铁路抢修工具。施工现场必须备有足够的线路整修机械、扣轨钢梁、砂包及道碴，以便发生险情时及时进行处理。

2、当线路沉降超标影响到火车通行时，立即停止顶进。现场防护员立即设置停车防护牌严禁车辆通行，同时通知车站及有关部门，驻站防护员在信号楼办理封锁该股道手续，现场立即组织线路工检查该段线路状态。根据下沉的情况确定处理方案，当路基下沉造成轨道枕悬空时，砌砂包封堵补填道碴或采用护板防护，必要时应作扣轨防护。

3、集中人力进行抢险救灾。

4、抢险完成后继续监测，当地表沉降速度过大，加快监测频率，分析原因。必要时采用加强支撑和加固地层的措施保证施工安全。

六、结束语

由于管道下穿铁路本来就是一个难题，根据地质条件选用合理的泥水平衡顶进方法及顶管机头，保证挖掘面的稳定，最大限度的减少对土体的扰动，减少沉降量。铁路限速运行，在封锁没有列车运行的时候下穿线路，并对线路进行监测，下沉超标时及时进行整修。合适的顶进方法与铁路安全措施相结合，再加上线路监测，确保了铁路营运安全，施工也得以顺利完成。

参考文献：

[1] 佘彬泉，陈传灿.顶管施工技术[M].北京：人民交通出版社， 1998

[2] 王 进.铁路工程施工[M].北京：中国铁道出版社， 2002

[3]马保松.顶管施工技术及验收规范.北京.人民交通出版社，2007