浅谈下穿铁路顶进施工技术
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作者: 何俊
【摘要】文章通过工程实例，详细介绍了下穿铁路顶进涵施工工艺、线路加固、无缝线路应力放散等施工技术，希望对下穿既有线工程施工提供一些参考。
【关键词】顶进涵；框架涵；线路加固；无缝线路应力放散；施工工艺
一、工程概况
本工程位于贵港市仙衣路，为污水管道工程，Φ1650mm污水管下穿黎湛铁路K49+970.33，采用1-3.0m×3.0m钢筋混凝土框架护管涵，护管涵与黎湛铁路正交，与在建南广铁路夹角为87°，交叉处南广铁路里程为ZDK53+608.5。护管涵采用中继间法顶进施工，下穿既有黎湛铁路的护管涵共6节，单节长度7.5m，采用中继间法顶进施工。下穿在建南广铁路的护管涵共5节，单节长度9m，采用明挖现浇法施工。护管涵施工完成后在涵内安装Ⅰ级钢筋砼污水管。护管涵顶进施工期间，铁路线路采用10m纵挑横抬梁+D24施工便梁+10m纵挑横抬梁进行加固，直径1.5m人工挖孔庄作便梁支墩。污水护管框架置于粉质粘土层上，设计要求涵底地基容许承载力必须大于等于150Kpa。
二、框架涵主体施工
1、框架涵施工工艺
由于工期较紧，框架施工安排平行及交叉施工，在进行挖孔桩施工时同时进行护管涵框架预制，挖孔桩施工12根桩全面同时开挖。
下穿黎湛铁路护管箱涵设计为1-3.0m顶进框架，采用中继间覆土顶进法施工。护管箱涵外至检查井的污水管采用顶管施工，在I1#及I2#检查井接既有污水管。工作坑设在湘黎湛铁路铁路的左侧，因地形条件允许，基坑采用放坡开挖，坡比为1：1，工作坑靠近铁路一侧的临时开挖边坡采用打钢轨桩及喷射混凝土进行防护，并在施工期间对路基及边坡的稳定进行监控，保证行车安全和施工安全。
下穿黎湛铁路每节护管箱涵长度为7.5米5节，8.7米1节，工6节，总长46.2m。同时在工作坑内进行流水作业预制。顶进施工时，先将位于轴线上的3节护管涵向前顶进，让出场地后，再将其它管节用千斤顶横移至轴线位置，继续向前顶进。根据顶力的大小，后背设置4台200T油顶，每个中继间设置4台200t油顶。根据设计及框架结构特点，护管涵框架框架浇注施工分两次，即框架底板及部分边墙、框架部分边墙及顶板。
2、工作坑开挖
工作坑两侧边坡，采用1：1坡度开挖。原地面与工作坑底高差8.3米，在距基底4米高处留设1米宽的平台，在开挖坡面采用喷C20混凝土防护，混凝土厚8cm。并用草袋进行堆码防护渡汛，以免雨季汛期造成路基滑塌影响铁路行车安全。工作坑土方开挖分层进行，同时人工配合刷坡，并及时进行路基边坡防护。
3、滑板及润滑保护层施工
为防止框架在顶进过程中底板随框架滑动，在底板下设置地锚梁，地锚梁按宽0.4m，深0.4m，每道间距3m设置。同时在框架两外侧0.2m处布置导向墩，按宽0.5m×0.5m，深1.0，间距3m布置。滑板施工前，在顺涵体中心线方向增加宽0.6m深0.8m的纵梁，间隔5m。为加强顶进后背力，在滑板靠近后背处预留不小于1.5米长钢筋，深入到后背范围，待顶进后背施工时，与其一起浇筑，使滑板与后背形成一体。为防止扎头现象，主体结构前端设1：10船头坡，长1500mm，高150mm。润滑隔离层采用石蜡、机油和塑料薄膜制作。为控制框架在顶入土之前的准确方向，在顶进前进方向沿滑板两边按设计要求设置P50钢轨导向墩，间距2.5m一个。
4、主体护管框架预制
护管涵框架主体工程为1-3.0m顶进框架涵，共6节采用分节预制，每两节同时进行，分三步流水施工。顶进采用中继间法顶进施工。
框架涵主体施工首先绑扎底板以及伸入底板的墙体竖向钢筋，绑扎完成安装周围模板并测量钢筋顶面标高，控制底板顶高程以及底板保护层厚度。底板混凝土浇筑完成，养护一定时间等混凝土达到一定强度，可以承受排架以及杆件模板的力后，进行墙体分布钢筋、墙体模板、洞内排架施工。完毕安装顶板模板，绑扎顶板钢筋安装涵体端头以及两侧外墙模板，浇筑墙身、顶板混凝土。
三、顶进后背施工
顶进后背采用P43钢轨桩后背，钢轨打入滑板面下2.3m，后背宽5.7m。顶进后背土方开挖在工作坑土方开挖完成后立即进行。顶进后背设置在距离框架后挑檐不小于2.5m的距离处，垂直于框架中心线设置，中间位于在中心线右侧设置4m的出土坡道。后背基础底开挖好，绑扎后背钢筋，滑板纵向钢筋伸入到后背与后背连为一体。钢筋绑扎完毕，根据技术施工放线，进行顶进后背模板安装，并对模板进行加固。混凝土浇筑时一次成型。顶进后背采用C25钢筋混凝土。
四、线路加固
线路加固采用2组D24施工便梁和3-3-3-3 P50钢轨扣轨对线路进行加固，施工便梁两端连接10m防塌方段采用工字钢纵挑横抬梁法加固线路，下部结构采用人工挖孔桩支墩，桩径为1.5m，桩长为18.1m，共计8根桩，线路加固末端采用枕木垛支承工字钢纵梁。工字钢线路加固采用3根I56c工字钢顺铁路方向纵抬作为纵梁，支点分别落在孔桩和枕木垛上，在线路轨枕间用I55b工字钢作为横抬梁，工字钢间距60cm，用U型螺栓把纵、横梁连成整体；工字钢加固段线路上采用4组P43轨1-2扣加固线路以保证方向，避免线路横向位移，为增加线路整体稳定性，在线路两侧横梁上扣5根P50轨束梁一束，确保行车安全和施工安全。
五、无缝线路应力放散
放散量（△l）的确定：△l=0.0118×L×（t1-t2） （mm）
其中：0.0118—钢轨的线膨胀系数
L—放散锁定长度
t1—设计锁定轨温（℃）
t2—原锁定轨温（℃）
原单元锁定轨温左股为35.4度、右股为35.7度，设计锁定轨温为45度，则理论放散量左股为192mm，右股为186mm。
锯轨量（△L）的确定：△L=△l±a （mm）
l—长轨节放散量（mm）
a—整治线路爬行时钢轨移动量，如移动方向与应力方向相反为正，反之为负。
施工方法及作业过程：施工方法：滚筒结合应力调整器拉伸放散法。基本作业程序：复紧放散地段前后100m线路→按规定设置慢行防护信号→慢行时隔二松一松开扣件→封锁后，设置停车信号防护→全面松开扣件、安装滚筒→撞击钢轨并安装拉伸器→钢轨拉伸到位后，隔一紧一上紧扣件→全面恢复线路→取消封锁或慢行防护→清理施工现场。
六、框架涵顶进
框架顶进采用200t卧式千斤油顶及高压泵控制台，传力柱采用自制的钢轨顶铁，根据框架重量拟采用6台4路以上的油泵控制台控制。
顶进挖土采用机械挖土，汽车运弃土的施工方法。为增加两侧土体的稳定，开挖面宽度小于框架外轮廓，两侧各预留不小于5cm的土层，让两侧钢刃角吃土前进。顶进过程中根据框架高程的变化随时调整吃土量。入土后，加快挖土出土速度，顶进挖土进尺控制在0.3m左右，使框架紧切开挖面，实行连续作业，保持箱体不断顶进。
按顶进长度随时更换或填补不同规格的顶铁，每隔4～8m顶铁设置一道横梁，使传力均匀及横向稳定，并在其上填土1～1.5m，并碾压，顶进时设专人看护，顶柱和后背上均不得站人，以防止顶柱弓起崩出或后背意外伤人。
在顶进过程中，及时掌握框架顶进的方向和高程，框架每前进一顶程，即对框架的轴线和高程进行观测，并详细做好记录，发现偏差及时采取措施进行调整，高低偏差主要采用底板前端吃土量多少来调整，方向纠偏主要靠增减一侧顶镐的顶力与调整前端箱体两侧吃土量来控制。
七、结语
该工程通过线路加固以及无缝线路应力放散等措施，保障了既有线的安全。并对框架涵以及顶进施工进行严密的控制，保证了工程的质量。工程完工后完全符合设计要求，并为顶进涵工程施工提供一定的参考。
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