淺析箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工工藝

賈曉楠

摘 要：在我國(guó)鐵路交通行業(yè)，針對(duì)整個(gè)鐵路箱涵下穿鐵路施工過程中，提升箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工質(zhì)量，能夠確保提升整個(gè)鐵路的安全運(yùn)營(yíng)?；陉柊捕€站前工程YAZQ-2標(biāo)段施工，淺析了箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工情況，優(yōu)化了箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工工藝。

關(guān)鍵詞：箱涵；下穿鐵路；頂進(jìn)施工；施工工藝

中圖分類號(hào)：U449.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.138

在我國(guó)目前的鐵路箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工中，進(jìn)行箱涵頂進(jìn)時(shí)，路堤常以填筑土為主，尤其是以砂性土為主時(shí)，頂進(jìn)過程中極易引起大面積坍方。為此，需要優(yōu)化頂進(jìn)施工工藝方法，確保箱涵安全、順利頂進(jìn)到位。優(yōu)化設(shè)計(jì)鐵路頂進(jìn)施工工藝，有助于提升整個(gè)鐵路箱涵下穿鐵路施工的質(zhì)量，也能夠確保整個(gè)鐵路的安全運(yùn)營(yíng)，有著積極的意義。本文將對(duì)此作具體分析。

1 施工項(xiàng)目

工程施工材料參數(shù)如表1所示。

陽安二線站前工程YAZQ-2標(biāo)段施工中，YAZQ-2標(biāo)段為新建道路立交而設(shè)，與既有線路正交，設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土箱形涵，總長(zhǎng)24.1 m。其中，涵身頂進(jìn)長(zhǎng)度為11 m，現(xiàn)澆段為13 m。箱形涵孔徑為3.0 m×3.5 m，涵身頂板厚0.32 m，底板厚0.36 m，邊墻厚0.32 m，涵身統(tǒng)一采用C35鋼筋混凝土。線路加固采用D形施工便梁L=16 m，頂進(jìn)施工采用16 m D形施工便梁架空，支點(diǎn)樁為直徑1.25 m、長(zhǎng)8 m的人工挖孔樁。頂進(jìn)工作坑設(shè)在線路右側(cè)。

涵洞施工前先進(jìn)行道路改移，改移后，鄉(xiāng)村道路作為施工便道，涵洞施工所用材料、設(shè)備由便道進(jìn)、出。DyK41+780（1～3.0 m）鋼筋混凝土箱形涵處地質(zhì)情況：0～8 m粉質(zhì)黏土，地基承載力為80 kPa。施工用水利用周邊地表水源，檢測(cè)合格后就近取水。施工便道由鄉(xiāng)村道路引入，通過改移后鄉(xiāng)村道路后進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。

2 箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工技術(shù)

2.1 施工工藝流程

箱涵頂進(jìn)工藝流程如圖1所示。

箱涵頂進(jìn)施工前，先修建臨時(shí)通道，架設(shè)臨時(shí)用電及用水管線；選好泥漿處理場(chǎng)地，規(guī)劃臨時(shí)堆土場(chǎng)，以及施工配套設(shè)施安裝場(chǎng)地，開挖始發(fā)坑和接受坑，并進(jìn)行護(hù)底、護(hù)壁。同時(shí)，還要根據(jù)鐵路工程箱涵頂進(jìn)施工時(shí)所需的最大頂力優(yōu)化設(shè)計(jì)箱涵頂進(jìn)后背結(jié)構(gòu)。在施工過程中，提升后背強(qiáng)度與剛度，確保箱涵頂進(jìn)后背具備一定的變形量，能夠承受頂進(jìn)箱涵時(shí)的最大頂力，確保提升施工工藝質(zhì)量。

2.2 施工步驟

該頂進(jìn)涵下穿既有陽安線和增建二線，涵身頂進(jìn)長(zhǎng)11 m，現(xiàn)澆段為13 m。為保證線路安全，涵身主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制、線路架空、隨開挖隨頂進(jìn)、現(xiàn)澆段現(xiàn)澆施工的方法。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的圖紙，結(jié)合本工程的特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，工作坑設(shè)在既有線右側(cè)，線路遷移完成后，先開挖支撐樁，開挖工作坑，施工滑板及后背墻，預(yù)制涵身，架空線路，吃土頂進(jìn)，現(xiàn)澆涵節(jié)施工。具體步驟如下：①進(jìn)行施工場(chǎng)地平整、地下管線遷改、材料準(zhǔn)備、施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)等準(zhǔn)備工作；②要點(diǎn)線路加固，施工支撐樁，開挖工作坑，施工滑板及后背墻，做好潤(rùn)滑隔離層；③預(yù)制11 m頂進(jìn)節(jié)涵身；④D便梁架設(shè)，鐵路限速45 km/h；⑤涵身頂進(jìn)；⑥頂進(jìn)到位后，兩側(cè)回填土方，要點(diǎn)為拆除架空設(shè)備及恢復(fù)線路；⑦剩余現(xiàn)澆段涵身施工。

3 優(yōu)化箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工工藝

3.1 預(yù)制頂進(jìn)施工中的箱身

在陽安二線站箱涵下穿鐵路施工中，針對(duì)箱涵下穿鐵路進(jìn)行頂進(jìn)施工時(shí)，需先預(yù)制箱身，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)開挖好工作坑，然后再平整場(chǎng)地，針對(duì)箱身底板進(jìn)行立模澆筑，并在箱涵頂板以及邊墻上澆筑混凝土，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求，養(yǎng)護(hù)箱涵混凝土。在施工中進(jìn)行箱身預(yù)制時(shí)，為了保證滿足陽安二線站箱涵下穿鐵路工期需求，可以加入早強(qiáng)劑，使混凝土能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到頂進(jìn)施工工藝強(qiáng)度。同樣，在實(shí)際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，基于陽安二線站前工程YAZQ-2標(biāo)段，箱涵的箱身設(shè)計(jì)強(qiáng)度要達(dá)到C30，底板、頂板混凝土強(qiáng)度分別達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的110%和105%，以確保在施工中可以頂進(jìn)。

3.2 計(jì)算施工中的適宜頂力

在箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工中，需要計(jì)算出箱涵的頂進(jìn)阻力，可以根據(jù)施工中配備的千斤頂、頂桿等因素條件，計(jì)算箱涵頂進(jìn)施工的總阻力。計(jì)算公式為：?jiǎn)喂?jié)箱涵的總重×最大的摩阻系數(shù)=（194 m3×2.5 t/m3）×1.5=728 t。

在實(shí)際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，基于陽安二線站前工程YAZQ-2標(biāo)段施工，由于在箱涵頂進(jìn)時(shí)采用16 m低便梁架空的線路施工方式，可以邊開挖、邊進(jìn)行頂進(jìn)施工，因此可以忽略頂上與兩側(cè)土的壓力，施工過程中的頂力主要是箱涵與底部土產(chǎn)生的摩擦力，最大頂力可按下式計(jì)算：

式（1）中：K為安全系數(shù)，取1.2；N為涵身自重，按涵身18 m計(jì)算；f為摩擦系數(shù)，取0.8.

式（2）中：n為千斤頂效率系數(shù)；T為有效頂力，取2 000 kN。

代入數(shù)據(jù)得：N=P/nT=2臺(tái)。

施工中采用兩臺(tái)200T千斤頂，因此完全滿足施工要求。

3.3 優(yōu)化控制頂進(jìn)方向

基于陽安二線站前工程YAZQ-2標(biāo)段施工中，箱涵頂進(jìn)方向主要通過液壓頂頂力來控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏左時(shí)，左側(cè)頂力減少，再配合左側(cè)刃角欠挖土，右側(cè)刃角超挖土來控制方向。在實(shí)際施工中，需注意以下3點(diǎn)：①在箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工中，由于箱涵頂力力矩的不同，在兩側(cè)土的壓力作用下，箱涵容易產(chǎn)生逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，從而會(huì)影響到頂進(jìn)施工的質(zhì)量。因此在實(shí)際施工過程中，需要控制好箱涵頂進(jìn)方向，結(jié)合施工箱涵實(shí)際，糾偏頂力和箱涵布置位置，保證箱涵就位。②在施工過程中，可以通過增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄?，也就是通過開、關(guān)一側(cè)千斤頂?shù)拈y門，調(diào)整箱涵頂進(jìn)防線。實(shí)際中，如果箱涵頂進(jìn)向左偏，則可以關(guān)閉、減少右側(cè)千斤的頂力；如果箱涵頂進(jìn)向右偏側(cè)，則反之操作。③在實(shí)際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，也可以前端左右兩側(cè)刃腳前超挖一側(cè)刃腳，以此來調(diào)整箱涵頂進(jìn)方向。在鐵路頂進(jìn)施工中，如果箱涵前端向右偏，可以超挖右側(cè)刃腳前20～50 cm，使左側(cè)刃腳吃土保持20 cm，從而達(dá)到調(diào)整頂進(jìn)方向的目的，對(duì)頂進(jìn)施工進(jìn)行糾偏。

3.4 合理調(diào)整頂進(jìn)施工中箱涵的高程

在鐵路箱涵頂進(jìn)過程中，需要調(diào)整箱涵高程，從而防止因糾偏而引起的箱涵非正常變形。在施工中，需注意以下3點(diǎn)：①在頂進(jìn)施工中，如果箱涵兩側(cè)的挖土不夠?qū)?，則容易造成箱身抬頭。因而，可在箱涵兩側(cè)適當(dāng)多挖，把箱涵開挖面與箱底面持平。如果施工中箱身的抬頭量較大，可以在底板前超挖20～30 cm，調(diào)整頂進(jìn)施工中箱涵的高程，避免造成箱身扎頭，提升頂進(jìn)施工質(zhì)量。②在調(diào)整施工中箱涵頂進(jìn)高程中，也可以適當(dāng)增加箱涵抬頭的力矩，增加箱涵頂進(jìn)刃腳的阻力，使箱涵的刃腳在頂進(jìn)過程中多吃土，并確保底板前不可超挖施工，從而逐步調(diào)整箱涵頂進(jìn)高程。③在鐵路箱涵下穿鐵路吃土頂進(jìn)施工中，需開挖的面的基底在箱身底面的8～10 cm范圍內(nèi)。如果頂進(jìn)施工中基底的土壤松軟，就可以邊換鋪混凝土碎塊20～30 cm厚，邊灌注素的混凝土加固地基，增加頂進(jìn)施工中地基的承載力，以調(diào)整箱涵施工高程，避免扎頭。

4 結(jié)論

通過以上分析，在實(shí)際進(jìn)行鐵路箱涵下穿鐵路施工中，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工工藝，進(jìn)行箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工，不僅可以保證施工安全，還可以通過對(duì)頂力的精確計(jì)算，降低頂進(jìn)過程中發(fā)生安全質(zhì)量事故的危害，提升箱涵下穿鐵路頂進(jìn)施工工藝和施工質(zhì)量，使鐵路箱涵下穿鐵路施工工程安全驗(yàn)收，發(fā)揮積極的研究應(yīng)用價(jià)值。因此，可以在實(shí)踐中推廣應(yīng)用該鐵路頂進(jìn)施工工藝。

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〔編輯：劉曉芳〕