護(hù)管涵穿越既有線施工方法

趙海波

摘要：為保證既有線鐵路的行車安全，石油管線在穿越既有鐵路時(shí)必須按規(guī)定設(shè)置防護(hù)涵。防護(hù)涵管一般埋設(shè)很深，給施工帶來(lái)很大困難。為保證既有線列車正常運(yùn)行，必須對(duì)采用頂進(jìn)的方法對(duì)防護(hù)涵管進(jìn)行施工。新疆美匯特石化產(chǎn)品有限公司輸油管線在蘭新線K1594+620公里處穿越蘭新正線，與線路夾角90度，管道最淺位置埋深（距原地面）為2.66m，距軌底深度為4.6m。穿越處設(shè)置護(hù)管涵，護(hù)管涵為鋼筋混凝土圓管，內(nèi)徑1.75m，壁厚17.5cm。蘭新鐵路線路為P60kg/m無(wú)縫軌道，行車密度非常大，護(hù)管涵只能采用頂進(jìn)法進(jìn)行施工。頂進(jìn)施工前對(duì)既有線路進(jìn)行防護(hù)處理，即對(duì)線路進(jìn)行無(wú)縫線路應(yīng)力放散，采用架設(shè)3-5-3扣軌梁防護(hù)線路。本文結(jié)合此工程實(shí)例，介紹護(hù)管涵穿越既有線的施工工藝流程、施工方法、糾偏措施及安全防護(hù)措施等。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫線路應(yīng)力放散；線路加固；涵管頂進(jìn)；安全

中圖分類號(hào)：U231.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674―3024（2016）07―53―03

前言

本護(hù)管涵為新疆美匯特石化產(chǎn)品有限公司輸油管線穿越蘭新線而設(shè)，位于蘭新線K1594+620公里處。護(hù)管涵全長(zhǎng)36m，采用頂進(jìn)法，頂進(jìn)方向與線路交角為90°，自南向北頂進(jìn)。護(hù)管涵為鋼筋混凝土圓管，內(nèi)徑1.75m，壁厚17.5cm，每節(jié)3.0m。兩側(cè)設(shè)置檢查井，檢查井設(shè)蓋板，南側(cè)設(shè)置通風(fēng)管。本涵址范圍內(nèi)主要地層為第四系全新統(tǒng)人工填筑土、上更新統(tǒng)至全新統(tǒng)洪積細(xì)圓礫土。土色灰色，顆粒不均，灰?guī)r砂巖為主。

1 工藝流程

施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備（包括場(chǎng)地平整、測(cè)量放線、材料機(jī)具準(zhǔn)備等）—工作坑施工（基坑開挖、頂進(jìn)滑道及后背墻制作）—線路防護(hù)（包括無(wú)縫線路應(yīng)力放散、線路扣軌加固）一涵管頂進(jìn)—檢查井施工。

2 總體施工方案

根據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，頂進(jìn)護(hù)管涵的基坑設(shè)在蘭新線南側(cè)，以2%坡度上坡由南向北頂進(jìn)。頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)既有線路應(yīng)力放散后采用3-5-3扣軌梁加固，扣軌長(zhǎng)度12.5米，采用P50軌，施工期間蘭新線上下行限速45 Km/h。曲線外側(cè)路肩上設(shè)置拉軌樁，將扣軌與拉軌樁連接，與鋼軌接觸部位用絕緣墊墊護(hù)，以保證絕緣。

2.1 施工準(zhǔn)備

（1） 平整場(chǎng)地。

（2） 放線、定位及高程。根據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)及施工圖紙，用全站儀對(duì)涵管的位置進(jìn)行放線工作，由技術(shù)人員通過(guò)打木樁、撒灰線放出中心線及工作坑的開挖邊界，做好地面標(biāo)高，確定開挖深度。

（3） 材料機(jī)具。準(zhǔn)備基坑開挖時(shí)防護(hù)的槽鋼，線路加固的鋼軌及扣件，頂鎬等。

2.2 工作坑施工

2.2.1 基坑開挖

（1） 本基坑深3.6米，為確保鐵路行車安全，開挖前采用人工在工作坑四周先挖“井”字形探坑，探坑深不小于1.75m（或按設(shè)備單位的要求） ，確保工作坑范圍沒(méi)有光纜、電纜及各種設(shè)備后，采用機(jī)械開挖。工作坑上坡角距下行線路中心線8.6m。

（2） 開挖方式采用挖掘機(jī)與人工相結(jié)合的形式進(jìn)行，工作坑大小應(yīng)按設(shè)計(jì)尺寸和標(biāo)高。工作坑要求坑底密實(shí)、平整，并有足夠承載力。

（3） 挖出的土方及時(shí)清走，臨時(shí)堆放應(yīng)距坑邊1.5米以外，堆放高度控制在1.5米以內(nèi)。

（4） 工作坑施工完畢后，立即搭設(shè)圍擋，設(shè)置警示標(biāo)志，防止物體及人員掉落。

2.2.2 頂進(jìn)滑道及后背墻制作

（1）基坑開挖到達(dá)設(shè)計(jì)要求夯實(shí)后，再進(jìn)行涵管滑道施工。根據(jù)施工放線，每隔2m平行鋪設(shè)舊枕木，然后澆筑20厘米C15混凝土，枕木略高于混凝土面。

（2）在枕木上平行放置兩根P50舊鋼軌，間距1.0m。用道釘固定在枕木，再用軌距拉桿固定兩根鋼軌，放置涵管在頂進(jìn)過(guò)程中滑道發(fā)生偏離，影響頂進(jìn)效果。

（3）在遠(yuǎn)離頂進(jìn)一端的基坑邊制作后混凝土背墻，寬2.2m，厚1.0m，高2.5m（深入基坑底1.0m，外露1.5m）。

2.3 線路加固

2.3.1無(wú)縫線路應(yīng)力放散

為行車安全，扣軌施工前必須在既有線路上設(shè)置安全緩沖區(qū)，即在扣軌中心位置兩側(cè)切割兩對(duì)12.5m無(wú)縫軌進(jìn)行應(yīng)力放散。線路封閉后，按提前測(cè)量好的位置進(jìn)行切割，同時(shí)松開扣件，切割完畢，撥出長(zhǎng)鋼軌，運(yùn)至線路以外，更換普通鋼軌，聯(lián)接扣件，達(dá)到應(yīng)力。軌縫設(shè)置10 mm，10.9級(jí)螺栓接頭扭力達(dá)到900～1100N·m，扣件扭力達(dá)到80～150 N·m。軌距誤差+4，-2mm，變化率不大于1‰；水平誤差不大于4mm。鋼軌擋板，擋板座頂嚴(yán)、密靠、壓緊、不密貼（縫隙大于2mm）的數(shù)量不超過(guò)6%（連續(xù)檢查100頭）且無(wú)連續(xù)失敗；彈條扣件的彈條中部前端下顎應(yīng)靠貼軌距擋板（離縫不大于1mm）或螺栓扭矩為120～150KN？m。Ⅲ型扣件為11～13.2KN，膠墊無(wú)缺損，歪斜量不大于5mm者不超過(guò)8% 。螺栓涂油。緩沖區(qū)鋼軌接頭：軌頂面及內(nèi)側(cè)面要求平齊，誤差不得超過(guò)1mm。施工完成拆除扣軌后，在對(duì)線路進(jìn)行無(wú)縫化處理。

2.3.2 線路加固

為防止涵管頂進(jìn)過(guò)程中發(fā)生局部塌方，確保施工過(guò)程中的行車安全及施工安全，在涵管頂進(jìn)前，必須對(duì)線路進(jìn)行加固處理。本次加固線路采用3-5-3扣軌梁形式，即在線路中心制作5扣鋼軌束軌道外側(cè)分別制作3扣鋼軌束作為縱梁，每空混凝土枕木間穿插普通木岔枕160ⅹ240ⅹ3500mm作為橫梁和線路聯(lián)接形成整體。

線路加固施工步驟：

（1）埋設(shè)立軌 在辦理完相關(guān)安全施工手續(xù)后，在既有路肩開挖立軌基坑（深度不小于1.0m），然后埋設(shè)立軌，基礎(chǔ)用C15混凝土澆筑，立軌在扣軌梁施工完畢后與既有線路軌底安裝軌距拉桿，防止軌道橫移。

（2）扒碴上木枕 封鎖命令下達(dá)后，立刻組織施工作業(yè)人員扒除枕木盒內(nèi)的道碴，然后進(jìn)行穿插木枕作業(yè)。穿插后對(duì)線路進(jìn)行全面檢查，必須符合軌道施工的有關(guān)要求。

（3）鋪設(shè)吊軌 木枕穿插完畢后，鋪設(shè)吊軌，組裝形式按3-5-3設(shè)置（下附圖）。吊軌用鋼軌為50kg/m軌。

（4）聯(lián)接螺栓 吊軌與其下的普通岔軌采用Φ22-U型螺栓與箍板聯(lián)結(jié)在一起。

（5）線路的整修 扣軌施工完畢后，回填道碴，枕木盒、枕木頭道碴飽滿，扣軌最高處應(yīng)低于軌頂面20-30mm，頂面寬：3.5m，碴肩堆高：0.15m，邊坡坡度：1：1.75，線路整修完畢安全員檢查施工點(diǎn)堆放材料、機(jī)具是否侵線、施工負(fù)責(zé)人與設(shè)備單位管理人員共同檢查線路，確認(rèn)達(dá)到放行條件再申請(qǐng)開通線路。

2.4 涵管頂進(jìn)

膨潤(rùn)土泥漿攪拌時(shí)間必須大于30分鐘，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢璧哪酀{抽入儲(chǔ)漿箱進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間大于6小時(shí)，再通過(guò)液壓注漿泵壓入關(guān)內(nèi)，在膨潤(rùn)土泥漿壓入以前，儲(chǔ)漿箱內(nèi)發(fā)酵的泥漿再一次攪拌，以減少壓漿管道的阻力。注漿管采用SYB50/50-2型注漿泵，注漿量為建筑空隙的6—8倍Q-80L/min，注漿壓力大于地下水壓力，P=1.5Mpa。

2.4.3 糾偏措施

（1）涵管頭上翹 ①在涵管底部適當(dāng)超挖；②在涵管兩側(cè)適當(dāng)超挖。

（2）涵管頭下翹 ①涵管吃土頂進(jìn)；②在涵管前段加設(shè)枕木；③如土質(zhì)松軟時(shí)，可適當(dāng)換填砂夾石增加地基承載力。

（3）涵管左右偏離 ①增加單側(cè)頂鎬行程；②在發(fā)生偏離的一側(cè)欠挖另一側(cè)適當(dāng)超挖。③在發(fā)生偏離的一側(cè)加墊枕木。

2.4.1 涵管頂進(jìn)

（1）施工準(zhǔn)備 頂進(jìn)前施工人員、吊車司機(jī)及頂鎬油泵操作人員就位，涵管及弧形鐵由吊車吊放在之前安裝好的滑道上，頂進(jìn)設(shè)備機(jī)具如發(fā)電機(jī)、頂鎬、油泵、前橫梁、頂鐵、泥漿泵等現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試完成，并由技術(shù)人員復(fù)核涵管高程及軸線等情況正常后，即可進(jìn)行涵管頂進(jìn)作業(yè)。

（2）開挖頂進(jìn) 頂進(jìn)挖土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格按照烏魯木齊鐵路局要求施工，即：管前挖土長(zhǎng)度，在鐵路道床下不宜超越管端以外10cm，在道床以外部分不宜超過(guò)30cm，并應(yīng)隨挖隨頂；管節(jié)周圍上部允許超挖1.5cm，下部135°范圍內(nèi)不得超挖。開挖出的土方從涵管內(nèi)由人工用獨(dú)輪車運(yùn)至基坑，再用吊車吊至基坑外。頂進(jìn)過(guò)程中，技術(shù)人員全程監(jiān)測(cè)涵管的標(biāo)高及軸線偏離情況，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工人員開挖作業(yè)，控制涵管頂進(jìn)的偏移量。

（3）頂進(jìn) 在土方開完完成后，檢查開挖的輪廓尺寸及頂鎬頂鐵的順直度，確認(rèn)正常后，撤出管內(nèi)開挖人員，再開動(dòng)油鎬進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)。頂進(jìn)到位后，停止頂進(jìn)。在頂鎬行程達(dá)不到頂進(jìn)要求時(shí)，頂鎬回油，加設(shè)頂鐵以加大行程。新加設(shè)的頂鐵必須與原頂鐵在同一軸線上。頂進(jìn)時(shí)應(yīng)晝夜施工，隨挖隨頂，有列車通過(guò)時(shí)，應(yīng)立即停止頂進(jìn)作業(yè)。頂進(jìn)過(guò)程中，嚴(yán)格配合鐵路人員監(jiān)護(hù)施工，聽從路局監(jiān)護(hù)人員的意見，并及時(shí)解決提出的問(wèn)題。

（4）頂進(jìn)完成后注漿 在頂進(jìn)完成后立即注入水泥漿，填實(shí)涵管頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)既有路基所產(chǎn)生的空隙影響行車安全。

2.4.2 頂進(jìn)過(guò)程中注漿

在頂進(jìn)過(guò)程中，為減少頂進(jìn)阻力，防止管道受力變形而采用觸變泥漿。觸變泥漿的主要成分為膨潤(rùn)土、純堿、CMC（粉末化學(xué)漿糊）。在注漿時(shí)嚴(yán)格注漿壓力不大于0.3Mpa，并測(cè)量監(jiān)控線路的標(biāo)高，防止鋼軌拱起。注漿與頂進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，貫穿于整個(gè)頂進(jìn)過(guò)程。配合比如下：

2.5 檢查井施工

涵管頂進(jìn)及注漿完成后，再進(jìn)行兩側(cè)檢查井施工。檢查井內(nèi)徑尺寸為1.5m×4.5m，厚0.3m，鋼筋混凝土現(xiàn)澆。上加5塊1.0m寬鋼筋混凝土蓋板。南側(cè)檢查井設(shè)置通風(fēng)管道。

3 安全技術(shù)措施

3.1 架設(shè)扣軌梁

施工前應(yīng)明確分配各班組任務(wù)，確保封閉施工過(guò)程中的各工序銜接，并進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)地演練。嚴(yán)防機(jī)具、材料侵限，機(jī)具材料放置在鋼軌頭外側(cè)2.5米以外，人員在道上作業(yè)聽到防護(hù)號(hào)后，立即撤離線路，防止事故發(fā)生。

3.2 涵管頂進(jìn)作業(yè)

在頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，必須遵守鐵道部、路局有關(guān)規(guī)定。做到“四不頂”，即列車通過(guò)時(shí)不頂，線路出現(xiàn)異常情況時(shí)不頂，圓涵方向、水平偏差過(guò)大時(shí)不頂、機(jī)械設(shè)備存在安全隱患時(shí)不頂。待消除隱患后，方可繼續(xù)頂進(jìn)。頂進(jìn)過(guò)程中，頂柱上及高壓油管附近不得站人。

3.3 注漿作業(yè)

注漿過(guò)程中，必須設(shè)專人對(duì)管內(nèi)注漿過(guò)程檢測(cè)，避免注漿量過(guò)大產(chǎn)生管節(jié)錯(cuò)臺(tái)。頂進(jìn)就位后注漿設(shè)專人觀測(cè)線路變化，保證線路幾何尺寸不發(fā)生變化。設(shè)專人觀測(cè)注漿壓力表，保證注漿壓力不得超過(guò)0.3Mpa。

3.4 臨近既有線安全防護(hù)措施

施工前應(yīng)與鐵路局各部門簽訂施工安全協(xié)議。施工時(shí)對(duì)既有線實(shí)行限速及線路封鎖時(shí)，在紅山口車站設(shè)置駐站防護(hù)員，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專職防護(hù)員，駐站聯(lián)絡(luò)員及時(shí)通報(bào)列車的運(yùn)行情況并及時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)絡(luò)員聯(lián)系、通報(bào)，有列車通過(guò)時(shí)，必須停止開挖作業(yè)，列車通過(guò)后再恢復(fù)作業(yè)。嚴(yán)格監(jiān)控線路狀況，如有意外立即向上級(jí)報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

新疆美匯特石化產(chǎn)品有限公司輸油管線穿越蘭新線K1594+620 1-1.75m護(hù)管涵頂進(jìn)工程。2012年4月22日-5月30日，僅用38天就完成從無(wú)縫線路應(yīng)力放散、架設(shè)扣軌梁、護(hù)管涵頂進(jìn)、拆除扣軌梁、檢查井制作的所有施工。施工中科學(xué)組織，精細(xì)施工，保證了施工質(zhì)量，制定了嚴(yán)密的安全保證措施，確保了既有線的行車安全。受到了業(yè)主及監(jiān)理的一致好評(píng)。同時(shí)也積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)，為后期在烏魯木齊卡子灣公安小區(qū)自來(lái)水管道穿越烏魯木齊東站線路的護(hù)管涵工程提供了良好的施工經(jīng)驗(yàn)。

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