輸水管線下穿南同蒲鐵路施工技術(shù)簡(jiǎn)述

董曉兵

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

禹門口提水東擴(kuò)輸水管線下穿南同蒲線工程，穿越位置位于南同蒲線K554+744m處，與鐵路中心線夾角77°。輸水管線在此處與鐵路3股道相交，分別是南同蒲線上、下行及高曲聯(lián)絡(luò)線重車線。南同蒲線為雙線電氣化無(wú)縫線路，高曲聯(lián)絡(luò)線重車線為電氣化有縫線路。交叉處鐵路位于直線段，南同蒲上、下行線間距4.0 m，南同蒲下行線與高曲聯(lián)絡(luò)線重車線間距4.4 m。

該工程設(shè)計(jì)輸水管線為內(nèi)徑2.0 m、外徑2.3 m的PCCP管，設(shè)計(jì)防護(hù)管涵內(nèi)徑3.0 m，長(zhǎng)77.477 m，穿越處防護(hù)管涵頂部覆土厚度為15.14 m。頂管管型為Ф3000T12-S，接口為雙插式，接縫處采用鋼板內(nèi)漲圈加固接口，防護(hù)涵兩端設(shè)檢查井。

該工程穿越處路基填料為人工回填耕植土，厚度0.4~1.4 m，以下為低液限黏土，厚度大于14 m，地下水埋深大于10 m，具有Ⅱ級(jí)自重濕陷性，揭露濕陷土層厚度為4 m，濕陷土層下限深度約10 m，基礎(chǔ)以下濕陷土層厚度約為5~7 m。施工影響范圍在南同蒲線上下行K554+704~K554＋904 m及高曲聯(lián)絡(luò)線重車線K2+001~K2+101 m處。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

在南同蒲線下行及高曲聯(lián)絡(luò)線重車線外側(cè)預(yù)設(shè)工作坑，并對(duì)其按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行應(yīng)力放散、加固鎖定后，采用中繼間頂入法施工（頂進(jìn)管節(jié)共34節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)2.4 m），頂進(jìn)就位后拆除施工加固基礎(chǔ)，在管道兩端修建檢查井。

工作坑的布置、支護(hù)及開挖：擬定工作坑設(shè)于高曲聯(lián)絡(luò)線重車線東側(cè)，工作坑下口長(zhǎng)5.4 m、寬7.4 m，工作坑的開挖尺寸已充分考慮排水需要。在工作坑四周根據(jù)地形要求施打相應(yīng)長(zhǎng)度的鋼軌樁及舊枕木進(jìn)行擋土防護(hù)，同時(shí)采用人機(jī)配合開挖。

頂管后背：頂管后背為板樁式，由舊枕木、P40鋼軌樁、鋼筋混凝土分配梁及漿砌片石后背組成。在分配梁長(zhǎng)度范圍內(nèi)插打兩排長(zhǎng)7 m的鋼軌樁，按每米14根正倒布置，其后滿布舊枕木。制作鋼后背時(shí)，必須與頂進(jìn)軸線保持垂直，并在鋼后背和鋼筋混凝土分配梁之間進(jìn)行柔性處理。

工作坑內(nèi)滑板：工作坑挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)將基坑整平夯實(shí)，夯填0.4 m厚的灰土及0.2 m厚的碎石，再于其上設(shè)置C20鋼筋混凝土滑板，滑板上鋪枕木，枕木上設(shè)置導(dǎo)軌。導(dǎo)軌材料必須順直，安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制高程、內(nèi)距及中心線。導(dǎo)軌高程及內(nèi)距允許誤差為±2 mm，中心線允許誤差為3 mm，管節(jié)外徑距枕木面不得小于20 mm。

無(wú)縫線路應(yīng)力放散與鎖定：南同蒲上下行均為無(wú)縫線路，在接到施工封鎖命令后，點(diǎn)內(nèi)需對(duì)南同蒲上下行進(jìn)行應(yīng)力放散施工，并在加固段兩端各防爬鎖定74 m，每股道防爬鎖定長(zhǎng)度174 m，并在施工前在線路兩端備足石碴。

鐵路主線加固：為確保既有線的行車安全，按照工點(diǎn)地質(zhì)情況及既有線施工期間限速44 km/h的要求，采用經(jīng)設(shè)計(jì)院檢算確定的吊軌加縱橫梁加固法，南同蒲上下行及高曲聯(lián)絡(luò)線重車線均需加固24 m的線路。主要包括插入枕木、鋪設(shè)扣軌、穿入橫抬梁、鋪設(shè)縱梁等方面。插入枕木時(shí)，將加固范圍內(nèi)的原有混凝土枕全部換成長(zhǎng)3.4 m的木枕，其上鋪設(shè)絕緣墊板和鐵墊板，釘齊道釘。鋪設(shè)扣軌時(shí)，在主軌外側(cè)縱向扣上3-3組合型鋼軌，并用U型螺栓和扣板將扣軌與木枕聯(lián)結(jié)好。扣軌梁兩端必須加裝梭頭，梭頭應(yīng)與扣軌梁成一軸線，過(guò)渡坡度不陡于1∶3.4，并釘固牢固。穿入橫抬梁時(shí)，先扒掉穿入橫抬梁位置的道碴，每隔1根木枕穿入1根I44 a工字鋼橫抬梁，橫梁間距0.7 m，每?jī)傻拦ぷ咒摍M抬梁間設(shè)一道軌距拉桿以保持軌距。橫抬梁穿入與穿出端均擱置在線路外側(cè)的枕木垛上，伸出主軌外側(cè)不少于3 m。南同蒲上下行及曲高聯(lián)絡(luò)線中以南同蒲下行軌底標(biāo)高最低，穿入橫抬梁時(shí)以南同蒲下行線控制橫梁水平，在上行線和曲高聯(lián)絡(luò)線的枕木下分別加設(shè)不同高度的墊木進(jìn)行調(diào)整，頂進(jìn)過(guò)程中密切注意檢查墊木的情況，及時(shí)進(jìn)行糾正。鋪設(shè)縱梁時(shí)，順線路方向架設(shè)4組縱梁束（兩根I44 b工字鋼縱梁并排組成縱梁束），縱梁兩端用枕木垛作支撐點(diǎn)，與縱梁接觸點(diǎn)的枕木應(yīng)垂直線路方向，支撐點(diǎn)的面積不得小于1 m2；縱梁鋪設(shè)在橫抬梁兩端的頂面上，每組縱梁用U型螺栓和扣板與橫抬梁連成一體，使縱梁與橫梁形成穩(wěn)定的井字型抬梁，從而達(dá)到加強(qiáng)線路剛度與強(qiáng)度的目的。

頂進(jìn)作業(yè)：為減小頂進(jìn)阻力，涵管表面應(yīng)涂潤(rùn)滑隔離層，此隔離層表面涂有石蠟或黃油。在頂進(jìn)過(guò)程中，激光經(jīng)緯儀始終進(jìn)行跟蹤測(cè)量，隨時(shí)根據(jù)激光點(diǎn)進(jìn)行糾偏。頂進(jìn)第1節(jié)管時(shí)，每頂進(jìn)0.2～0.3 m即對(duì)中心線和高程測(cè)量一次，頂進(jìn)正常時(shí)，每頂進(jìn)0.4～0.5 m測(cè)量一次，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整。糾偏時(shí)，先糾高程偏差、后糾左右偏差，并做好糾偏記錄。頂進(jìn)挖土?xí)r，在鐵路道床下不宜超越管端以外10 cm，在道床以外部分不得超過(guò)30 cm，并隨挖隨頂。管節(jié)周圍上部允許超挖1.4 cm，下部134°圓弧范圍內(nèi)不得超挖，不擾動(dòng)原狀土。頂進(jìn)作業(yè)與挖運(yùn)土方工作應(yīng)循環(huán)交替進(jìn)行，列車通過(guò)時(shí)應(yīng)停止挖土與頂進(jìn)。套管每前進(jìn)一頂程，補(bǔ)放頂鐵時(shí)，都應(yīng)使頂鐵與頂力軸線保持一致，并與橫鐵垂直，做到平、順、直。頂進(jìn)過(guò)程中要設(shè)專人檢查線路，觀察鋼軌位移，測(cè)量軌溫，注意路基裂紋及扣軌情況，觀察枕木下墊木的狀態(tài)，并隨時(shí)注意觀察傳力柱、橫梁、頂鎬、后背的變化和發(fā)展情況。頂進(jìn)過(guò)程中的開挖、開頂、停頂必須由施工負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)，挖土?xí)r應(yīng)自上而下進(jìn)行，嚴(yán)禁欠挖、超挖。采用中繼間頂入法分段頂入時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)分段長(zhǎng)度以設(shè)計(jì)控制頂力控制，分段銜接處設(shè)鋼板防護(hù)。

3 施工難點(diǎn)及處理方法

施工時(shí)，當(dāng)頂進(jìn)到第5根管道時(shí)，管口前面出現(xiàn)沙層，且隨著直徑為3 m的管口大量下滑和沙層的下滑，鐵路基礎(chǔ)也會(huì)下沉，頂進(jìn)工作不能繼續(xù)進(jìn)行。經(jīng)過(guò)對(duì)路面的觀測(cè)及專業(yè)技術(shù)鑒定，路面發(fā)生了很大變化，為此決定對(duì)鐵路基礎(chǔ)進(jìn)行石子回填，以補(bǔ)充沙層下滑留下的空間，隨著回填量的加大，路面恢復(fù)正常，頂進(jìn)工作繼續(xù)進(jìn)行。

由于管道上部覆土厚度為15.14 m，加上火車的震動(dòng)壓力較大，容易使沙層下滑，單純靠人工回填石子不能滿足鐵路的正常運(yùn)行。經(jīng)研究，采用水泥灌漿的辦法凝結(jié)沙層，在頂進(jìn)部位正上方造孔，深度12 m，東西方向孔距2.5 m，南北方向孔距3 m，共造孔90多個(gè)，使用高噴灌漿法注入水泥漿。經(jīng)過(guò)15 d的施工，長(zhǎng)77.477 m的頂管施工下穿南同蒲鐵路順利完成。

4 結(jié)語(yǔ)

在禹門口提水東擴(kuò)工程輸水管線穿越南同蒲線施工過(guò)程中，雖在頂管作業(yè)、管道的直徑和穿越長(zhǎng)度等方面難度較大，但由于各項(xiàng)技術(shù)環(huán)節(jié)考慮充分、全面，各項(xiàng)技術(shù)、施工措施得當(dāng)，管理到位，對(duì)按時(shí)完成穿越南同蒲線起到了很好效果，為工程的順利推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。