既有線頂進(jìn)涵施工淺析

姜連東

（中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島266061）

1 工程概況

本標(biāo)段為集通線擴(kuò)能改造工程，設(shè)計(jì)近20余座頂進(jìn)涵,現(xiàn)在以已經(jīng)頂進(jìn)完成的K342+500處頂涵為例說明沙漠地下水豐富地區(qū)框架箱涵頂進(jìn)施工的一些注意事項(xiàng)。

K342+500頂涵軸線與既有線路交角為81°，為平行四邊形，涵洞凈寬×凈高為：7.0m×4.0m，箱體自重約600t，設(shè)計(jì)涵頂直接為道床，涵底在原地面以下6.1m，頂進(jìn)過程中采用D24m便梁架空線路，便梁支墩直徑變更后為1.5m，總長度為36m/4根(原設(shè)計(jì)直徑為1.25m，總長度共72m/4根，后因地下穩(wěn)定水位高，無法施作，而變更），頂程約22.78m，最大頂力為8547kN；施工期間列車限速45km/h，且頂進(jìn)及便梁支墩開挖作業(yè)在列車間隔中進(jìn)行。

2 工程地質(zhì)

地質(zhì)為細(xì)砂，地下穩(wěn)定水位高出涵底約2m，所以箱體預(yù)制、便梁支墩開挖以及頂進(jìn)時(shí)需要采取輕型井點(diǎn)降水措施。

3 頂進(jìn)涵施工過程中的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 箱體預(yù)制

預(yù)制時(shí)混凝土澆筑采用分次性澆筑，施工程序是：綁扎底板鋼筋→安裝底板模板→澆筑底板→綁扎側(cè)墻鋼筋→安裝側(cè)墻內(nèi)模→安裝外模→搭設(shè)滿堂支架（提前對(duì)鋼管支架支撐進(jìn)行受力檢算，對(duì)滑板地基進(jìn)行承載力檢算）→安裝頂板內(nèi)模→綁扎頂板鋼筋→澆筑側(cè)墻、頂板砼→養(yǎng)護(hù)→拆除滿堂支架→拆除模板→作涵身防水層及潤滑設(shè)施。

搭設(shè)鋼管支架支撐之前對(duì)其受力進(jìn)行檢算并對(duì)地基承載力進(jìn)項(xiàng)檢算，立柱和橫桿布置密度根據(jù)檢算設(shè)置。

為防止頂進(jìn)時(shí)出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，預(yù)制箱體時(shí)其底板前端1m范圍內(nèi)作1：10的船頭坡，用黃土坯制成船頭坡形，鋪上油毛氈，灌注混凝土后即成。具體見圖1。

圖1

3.2 便梁支墩挖孔樁施工

由于地下水位較高，有既有路肩開挖至6m時(shí)即見地下水，隨即采用提前布置的輕型井點(diǎn)降水（管長16m，3個(gè)為1組，每根樁布置2組），因樁孔四周細(xì)砂隨著列車震動(dòng)而塌落導(dǎo)致混凝土護(hù)壁無法支模，決定采用4～6mm的鋼護(hù)筒做護(hù)壁，施工效果較好。

3.3 應(yīng)力放散施工

由于此處線路為無縫線路，施工時(shí)道口監(jiān)測(cè)最高軌溫為45℃，設(shè)計(jì)鎖定軌溫為22℃，為防止頂進(jìn)過程中出現(xiàn)脹軌跑道問題，工務(wù)部門要求架便梁頂進(jìn)前先進(jìn)行應(yīng)力放散，將鎖定軌溫提升至計(jì)劃鎖定軌溫35℃，頂進(jìn)完成后恢復(fù)放散至原鎖定軌溫，具體拉伸放散量使用以下公式計(jì)算：

放散至計(jì)劃鎖定軌溫的放散量：放散量=0.0118×放散長度×(計(jì)劃鎖定軌溫-施工期間的實(shí)際軌溫)(作業(yè)軌溫必須在低于計(jì)劃鎖定軌溫的條件下方可進(jìn)行此項(xiàng)施工，單位mm)

放散回原設(shè)計(jì)鎖定軌溫的放散量：放散量=0.0118×放散長度×(原鎖定軌溫-施工期間的實(shí)際軌溫)(作業(yè)軌溫必須在低于原設(shè)計(jì)鎖定軌溫的條件下方可進(jìn)行此項(xiàng)施工，單位mm)

說明：①放散長度為便梁兩端各200m，一端鋸軌，此涵大里程K343+500為緩沖區(qū)，為避免鋸軌、插入短軌焊接等工序，決定放散段落為K342+300-K343+500，共1200m。

3.4 D梁架設(shè)施工

由于集通公司規(guī)定非軌道電路區(qū)段架、拆D梁分別只給120分鐘，時(shí)間比較緊，采用挖掘機(jī)配合扒碴、回碴，節(jié)省了時(shí)間，按點(diǎn)完成架、拆D梁施工。

封鎖點(diǎn)內(nèi)主要工作內(nèi)容為：①按670mm間距提前打標(biāo)記，給點(diǎn)后調(diào)整軌枕間距；②插入橫梁并抽出多余的軌枕；③使用吊車將便梁的兩片縱梁吊放到線路兩側(cè)的便梁支墩上，按照組裝圖連接縱橫梁；④經(jīng)工務(wù)段、監(jiān)理單位、施工單位檢查線路確認(rèn)達(dá)到開通條件后限速開通線路并開始頂進(jìn)作業(yè)。

3.5 頂進(jìn)

3.5.1 滑板

滑板修筑前在其下部地基上夯填15cm厚的碎石層。滑板采用C20鋼筋砼灌筑，厚20cm。在滑板內(nèi)平設(shè)一層Φ12鋼筋網(wǎng)片，縱橫間距20cm，鋼筋錨入后背長度大于1m。為增加抗滑力和承受頂力的能力，滑板下每3.0米設(shè)地錨梁一道，與滑板一同澆灌。為控制頂進(jìn)方向，底板兩側(cè)設(shè)導(dǎo)向支墩,于底板制作前用C20混凝土澆筑成。

底板面用M10砂漿抹平,厚度不大于2cm，再在其上涂刷1～2mm厚的機(jī)油，滑石粉或噴涂2cm厚的石蠟，表面光潔平滑，框構(gòu)底板澆筑前鋪塑料布一層以減少頂進(jìn)摩阻力。

為防止頂進(jìn)過程中箱體“扎頭”,滑板沿頂進(jìn)方向設(shè)5‰上坡。

原設(shè)計(jì)后背為土后背，由于上方有架空線，無法打設(shè)鋼軌樁，后變更為鋼筋混凝土后背，后背填土改為砌倒梯型漿砌片石。

3.5.2 頂進(jìn)

1）頂進(jìn)方法

由于地質(zhì)為細(xì)砂，兩側(cè)既有路基細(xì)砂頂進(jìn)時(shí)自然放坡，基本不吃土，所以基本不存在頂進(jìn)過程中的預(yù)偏心問題，且采用24m便梁，現(xiàn)場(chǎng)放坡未對(duì)便梁支墩產(chǎn)生影響。

采用“斜交斜頂”的方法頂進(jìn)，在地板施工時(shí)增加補(bǔ)角以方便千斤頂設(shè)置(見圖2)。

圖2

2）降水方法

從工作坑開挖到頂進(jìn)完畢，地下水位必須降至箱涵底以下0.5m-1.0m，線路兩側(cè)均布置井點(diǎn)管，將水至100米以外，防止回灌(設(shè)置見圖3)。

圖3

井點(diǎn)管安裝程序：井點(diǎn)放線定位→安裝高位水泵→鑿孔安裝埋設(shè)井點(diǎn)管→布置安裝總管→井點(diǎn)管與總管連接→安裝抽水設(shè)備→試抽與檢查→正式投入降水程序。

采用套管水槍對(duì)準(zhǔn)井點(diǎn)位置，啟動(dòng)高壓水泵，水壓控制在O.4～0.8MPa，在水槍高壓水射流沖擊下垂直下沉套管，并不斷地升降套管與水槍。套管落距在1000mm之內(nèi)，在射水與套管沖切作用下，大約在20～25min時(shí)間之內(nèi)，井點(diǎn)管可下沉8m左右，沖擊孔的成孔直徑應(yīng)達(dá)到300～350mm，保證管壁與井點(diǎn)管之間有一定間隙，以便于填充砂石。

將直徑15～30mm的膠管插入井點(diǎn)管底部進(jìn)行注水清洗，直到流出清水為止，并逐根清洗，避免出現(xiàn)“死井”。

3）位移觀測(cè)樁設(shè)置：

由于頂進(jìn)過程中需要掏空線路，所以在頂進(jìn)過程中分別在便梁上、路肩上、線路上以及支墩上設(shè)置位移觀測(cè)樁，每天定時(shí)觀測(cè)，列車通過隨即檢查，具體觀測(cè)樁布置見右圖4：

圖4

主要檢測(cè)項(xiàng)目：①支墩變形；②便梁縱橫向位移；③線路軌道幾何尺寸監(jiān)測(cè)（路基沉降或位移）。

4）具體操作：

第一個(gè)階段為空頂，頂進(jìn)程序?yàn)椋?/p>

圖5

第二個(gè)階段為吃土頂進(jìn)，前方挖土完成一個(gè)頂程后，即開動(dòng)高壓油泵，使頂鎬產(chǎn)生頂力，通過傳力設(shè)備，借助于后背的反作用力把框架涵向前推進(jìn)，待推進(jìn)一個(gè)頂程后，在空擋處放頂鐵，挖運(yùn)出一個(gè)頂程距離，以待下次開頂，如此循環(huán)進(jìn)行，直到整個(gè)框架涵頂進(jìn)就位為止。

圖6

涵身沿正確方向入土后，至涵身入土1/2長度前，是頂進(jìn)孔道定型階段，此時(shí)要嚴(yán)格控制中線偏移和水平高差，經(jīng)常觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。

安放頂鐵、頂柱要做到三個(gè)一致，即軸線一致、長短搭配一致、位置一致。為減少頂柱自由長度和增加穩(wěn)定性，在頂柱適當(dāng)位置設(shè)橫梁一道。每行頂柱間用方木頂緊。

為確保既有線線安全，頂進(jìn)時(shí)采用少挖多頂?shù)姆椒ǎ看问褂醚b載機(jī)開挖長度控制在1～2m。

經(jīng)過頂進(jìn)過程中6個(gè)千斤頂?shù)捻斄刂葡潴w軸線的偏移量，最終頂進(jìn)完成，涵洞中線偏差不超過10cm，高程偏差不超過0.5%頂程的規(guī)范規(guī)定。

3.6 D梁拆除施工

便梁拆除作業(yè)是在便梁范圍鋼軌下補(bǔ)充道碴（初步夯實(shí)）后，按照架梁作業(yè)順序反向進(jìn)行，其中支墩上的支座板在拆移縱梁時(shí)一并拆除。在縱梁移走后，及時(shí)采用6抽1法進(jìn)行橫梁與砼軌枕的抽換。在抽換時(shí)將混凝土軌枕位置同時(shí)調(diào)整完畢。

D型便梁拆除施工順序：回填道碴→解除便梁縱、橫梁連接件→移除縱梁→抽換小橫梁→補(bǔ)充道碴→整道、恢復(fù)線路。

小機(jī)養(yǎng)護(hù)最好采用小機(jī)群內(nèi)燃搗固機(jī)，養(yǎng)護(hù)線路時(shí)必須注意杜絕出現(xiàn)道床不密實(shí)、三角坑、反超高、接頭錯(cuò)牙、軌距超限等易造成列車脫軌的問題。

3.7 伸縮縫防水的保證措施

由于此涵地下水位較高，一旦伸縮縫防水處理不當(dāng)，出現(xiàn)透水將很難處理，甚至失去通行作用，所以設(shè)計(jì)采用遇水膨脹橡膠條、低發(fā)泡聚乙烯閉孔泡沫板、普通橡膠止水帶、鋼邊橡膠止水帶、雙組份聚硫密封膏多重防水措施，箱體端部止水帶必須在預(yù)制時(shí)安裝到位，保證防水效果，如圖7。

圖7

3.8 安全保證措施

①頂進(jìn)作業(yè)在40小時(shí)左右完成，期間必須保證“一車一檢”制度，每過一列車檢查線路幾何尺寸、加固便梁連接件，設(shè)備管理單位和施工單位專人全程盯控。

②糾偏及突發(fā)事件預(yù)案必須提前制定，提前備足應(yīng)急材料，如碎石、木枕、千斤頂油管、抽水泵、發(fā)電機(jī)等。

③備足工字鋼，以便后背出現(xiàn)位移時(shí)及時(shí)加固。

④由于頂進(jìn)過程中對(duì)既有路基擾動(dòng)較大，必須嚴(yán)格觀測(cè)既有線路狀態(tài)。

4 結(jié)束語

雖然此頂進(jìn)涵已施工完成，為后續(xù)施工積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)其他每座頂進(jìn)涵均需根據(jù)不同地質(zhì)、不同的地下水位狀況制定專項(xiàng)方案，確保均能安全高效的完成。

［1］TZ203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].

［2］TB/T2098-2007無縫線路鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修方法[S].