鐵路既有線頂進涵施工關(guān)鍵技術(shù)

楊娟娟

中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西 太原 030000

1 引言

鐵路既有線頂進涵施工技術(shù)是在鐵路不中斷運營情況下，利用D型便梁將既有鐵路架空，之后將預(yù)制好的箱體頂推至既有線下方后回填，最終形成道路下穿條件的施工。該項施工即可減少施工對營業(yè)線運行干擾，又有較上跨鐵路橋較少投資及較小安全風(fēng)險情況下完善城市道路網(wǎng)的優(yōu)點，目前已廣泛用于市政工程施工。在次現(xiàn)狀下，本文簡要論述日照市現(xiàn)代路下穿兗石鐵路立交橋工程頂進涵施工技術(shù)。

2 工程概況

2.1 工程簡介

青連鐵路日照市現(xiàn)代路下穿越兗石鐵路通過，鐵路中心里程為兗石上行線K300+369.6，共2條線路，北側(cè)為下行正線，南側(cè)為上行正線，線間距為13.16 m，通過凈跨16米鐵路梁橋通過，橋下凈高2.1米。兗石線為電氣化Ⅰ級鐵路，正線為P60軌超長無縫線路，混凝土Ⅲ型軌枕。

日照市現(xiàn)代路下穿兗石鐵路立交橋采用新建（16+16）m框架立交設(shè)計為2個分離式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，道路中心線與兗石鐵路交點的鐵路里程為兗石上行線K300+369.6。立交下穿鐵路2股道，箱身中線與兗石鐵路上行線法線夾角為5.3°，箱身長24.16m（正交尺寸），采用頂進法施工，兩端外側(cè)與設(shè)計青連鐵路左、右線銜接。

2.2 地質(zhì)情況

本場地地貌單元單一，為構(gòu)造剝蝕陵地地貌，地勢起伏有一定的起伏。土層自上而下依次為雜填土、黏土、粉質(zhì)粘土、中粗砂、全風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。

2.3 水文情況

地下水位埋深為0.3-1.7m；穩(wěn)定地下水位埋深為0.4-2.1m。其地下水類型為潛水型，地下水主要靠大氣降水及地表徑流補給，并隨季節(jié)與氣候變化，水位有升降變化，正常年變幅在1.0m左右。

3 頂進涵技術(shù)研究

3.1 主要施工步驟

框架頂進施工時采用架設(shè)24m和16m施工便梁防護鐵路，頂進工作坑設(shè)在鐵路南側(cè)，頂進工作坑后背施工φ100cm鉆孔樁，頂進前方和兩側(cè)采用放坡開挖工作坑。主要施工步驟如下：

（1）施工南側(cè)工作坑布設(shè)降水井，開挖工作坑，制作滑板和后背；預(yù)制箱身。

（2）施工D16、D24便梁獨立支墩，同時搭設(shè)橋下八三式鋼塔 架。挖孔樁施工前，需對挖孔樁兩側(cè)路基全斷面進行注漿處理，沿線路方向?qū)挾葹橥诳讟秲蓚?cè)各3m。 施工A、B、C、D鋼筋混凝土便梁支墩、1-1'、2-2'挖孔樁。

（3）上下行線分別縱移兩孔D24施工便梁，拆除上下行線橋臺及基礎(chǔ)。對挖孔樁兩側(cè)路基全斷面進行注漿處理，沿線路方向?qū)挾葹橥诳讟秲蓚?cè)各3m。施工3-3'、4-4'、5-5'、6-6'共四組挖孔樁及鋼筋混凝土蓋梁。

（4）待挖孔樁及蓋梁達到設(shè)計強度后，增設(shè)2孔D24施工便梁，上、下線分別縱移3孔D24施工便梁至設(shè)計位置。拆除橋下八三式鋼塔架，頂進兗州方1孔16m箱體至設(shè)計位置。

（5）上、下線分別縱移3孔D24施工便梁至設(shè)計位置，使用素混凝土回填恢復(fù)箱體兗州方路基。拆除3-3'、4-4'樁及蓋梁，頂進日照方1孔16m箱體至設(shè)計位置。

（6）縱移2孔D24施工便梁至設(shè)計位置。拆除1-1'、2-2'樁及蓋梁，頂進日照方1孔8m箱體至設(shè)計位置。

（7）施工其它工程項目。

3.2 關(guān)鍵施工工序質(zhì)量控制

3.2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

施工前，根據(jù)測量控制樁及施工圖提供坐標(biāo)實地測量放樣，調(diào)查頂進涵施工位置既有設(shè)備情況（含接觸網(wǎng)支柱位置、光電纜設(shè)備、既有構(gòu)筑物等）。根據(jù)現(xiàn)場情況合理布置場地，確定頂進工作坑、支點樁布置，確定接觸網(wǎng)線及光電纜設(shè)備遷改方案，現(xiàn)場做好“三通一平”工作。

3.2.2 滑板及后背墻施工

滑板為具有一定承載能力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它既是工作坑底板，又為箱涵前進提供滑移面，在箱涵頂進過程中提供承載和潤滑作用。因此，滑板施工前要嚴(yán)格控制地基承載力，確保滑板的承載能力。根據(jù)滑動摩擦力計算公式f=μN(μ為動摩擦因數(shù))，在保證工程質(zhì)量、安全、進度及投資的前提下，盡可能選擇動摩擦因數(shù)低的潤滑隔離層材料。

后背墻位于工作坑尾端，為箱涵頂進時千斤頂提供支撐面，須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性以滿足最大頂力要求。

3.2.3 應(yīng)力放散

線路應(yīng)力放散采用滾筒放散法及拉伸器滾筒放散法進行放散，施工前提前和設(shè)備管理單位調(diào)查放散區(qū)段線路鎖定情況，制定放散方案。

滾筒放散法工藝流程：施工準(zhǔn)備→拆扣件→墊滾筒→敲軌→測軌溫→鋼軌反彈→拆滾筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移觀測標(biāo)記。

拉伸器滾筒放散法工藝流程：施工準(zhǔn)備→拆扣件→墊滾筒→安裝撞軌器→安裝拉伸器預(yù)拉伸敲擊使鋼軌處于自由伸縮狀態(tài)→每隔100米設(shè)1個臨時觀測點標(biāo)記→測軌溫計算各點拉伸量→拉伸并用撞軌器撞擊、觀測各點位移量→各點位移達到放散要求后拆滾筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移觀測標(biāo)記。

3.2.4 線路加固

線路加固采用2孔D24便梁及1孔D16便梁，下設(shè)臨時混凝土支點及鉆孔樁支點相結(jié)合的方式，按照頂進施工步序的要求東西向移動便梁分節(jié)加固線路。既有線加固關(guān)鍵卡控點：(1)軌底至涵頂高程驗算；(2)便梁支墩及縱橫梁驗算；(3)D便梁進場卡控（設(shè)備工作性能、出廠合格證等）；(4) D便梁組裝卡控（含D便梁吊裝條件、組裝質(zhì)量及線路恢復(fù)情況）；(5)線路恢復(fù)質(zhì)量。

3.2.5 頂力計算

頂進施工前，需計算最大頂力，確定預(yù)制箱身與土體間的摩擦力及箱涵的兩邊土壓力，保證箱涵順利頂進。

根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》，最大頂力計算如下：

式中：K-安全系數(shù)，取1.2；N1-箱涵頂上荷重，取0；f1-箱頂表面與箱涵上荷重摩阻系數(shù)，取0；N2-箱涵自重（kN）；f2-箱涵底與基底摩阻系數(shù)，取0.8; f3-側(cè)面摩阻系數(shù)，取0.8;R-鋼刃角正面阻力,砂黏土取550;A-鋼刃角正面積（m2），取0.13。

計算得知：每孔箱身設(shè)計頂力為30760kN,后背梁設(shè)計最大頂力為49907kN，頂進時在箱身布設(shè)320噸頂鎬12臺，最大頂程40.62m。

3.2.6 頂進

(1) 頂進施工

正式頂進前應(yīng)全面檢查千斤頂功能有無異常，管路有無泄露，調(diào)整電接點壓力表和壓力繼電器的保安值，調(diào)整溢流閥的作用壓力。之后進行試頂工作，試頂一般以頂動框架為止，檢查頂力是否均勻，后背墻、滑板及箱體有無異常狀況。試頂無異常后，即可正式頂進。箱體前進后，回鎬使千斤頂復(fù)原，然后在空檔處填放頂鐵，以待下次開鎬，如此循環(huán)往復(fù)，直至箱體就位。

(2) 頂進檢測

頂進期間應(yīng)加強檢測，檢測的主要內(nèi)容有箱身中心線方向檢測、高程水平測量及頂力系統(tǒng)測量。箱身中心線和高程的接收靶固定于箱身前端，用厘米方格紙；頂力從油泵壓力表讀取，經(jīng)計算獲得。

監(jiān)測內(nèi)容的報警值

①水平：每鎬偏差超過10mm,累計超過50mm;

②方向：每鎬偏差超過10mm,累計超過50mm;

③頂力達到設(shè)計最大頂力的80%時，在頂進過程中箱身在方向或高程上出現(xiàn)誤差時，應(yīng)及時掌握后續(xù)發(fā)展趨勢，采取相應(yīng)措施進行糾偏，以防超過報警值。大起大落的糾偏會使箱體處于不均勻的受力狀態(tài)，影響箱體施工質(zhì)量。

3.2.7 線路恢復(fù)

箱體頂進就位后，應(yīng)及時恢復(fù)線路，解除營業(yè)線限速。箱體與營業(yè)線間采用砼回填，及時拆除D型便梁及影響營業(yè)線的臨時支墩，補充線路道砟、撥正方向，按照路局營業(yè)線管理辦法階梯提速，達到設(shè)計要求。

4 結(jié)語

通過本實例，加強鐵路既有線頂進涵施工管理，強化過程控制，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙及已批復(fù)的施工方案施工，打造安全可控、質(zhì)量達標(biāo)的優(yōu)質(zhì)工程。