既有線路箱形涵頂進施工技術

原旭峰

（中鐵十二局集團第二工程有限公司,山西 太原 030032）

既有線路箱形涵頂進施工技術

原旭峰

（中鐵十二局集團第二工程有限公司,山西 太原 030032）

鐵路既有線路頂進施工指的是在保證鐵路正常行車的基礎上對既有線路進行加固后,在既有線路一側進行工作坑的開挖,再進行滑板的澆筑作業(yè),并在滑板面上布置隔離層,然后在滑板上進行鋼筋混凝土箱形涵的預制,最后將頂進設備安裝好,利用后背的反作用力向前推進框架,在頂進一個進程后,增加頂鐵,不斷重復上述步驟,直到箱涵頂進順利就位。以實際工程為例,首先對既有線路箱形涵頂進過程中線路加固措施進行了探討,然后對箱形涵頂進施工技術進行了探討。

箱形涵；頂進施工；滑板制作

1 概述

K118+023 1-5.0 m鋼筋混凝土箱形涵為既有線路增加立交,與線路正交,頂進施工。既有路基為人工碎石土及粉質黏土,涵身設計長9.0 m,寬5.0 m,高5.0 m,涵身為44 cm厚C35鋼筋混凝土結構。設計本涵采用1-24 m便梁及4根直徑120 cm防護樁對既有線路進行加固后架空頂進的方案施工。

2 線路加固

（1）K118+023 1-5.0 m鋼筋混凝土箱形涵,線路加固采用4根樁徑1.2 m的C20鋼筋混凝土挖孔樁作為支點,1孔D24型施工便梁架空線路, D24型便梁架設、拆卸和軌道應力放散及鎖定需要封鎖二次線路[1]。

（2）施工前編制施工方案并報請相關單位審批,與工務、電務等有關設備管理部門簽訂安全協議及施工配合協議,與設備管理單位一起核對施工范圍內是否存在對施工有影響的電線、電纜及電器設備,若需拆遷,聯系遷改單位進行遷移。挖孔樁施工及頂進施工前一個月向路局運輸部門申報慢行計劃,經審核批準后方可施工。

3 頂進施工技術要點

3.1 頂進設施的選取

（1）頂進施工時采用3臺100 t千斤頂,千斤頂的布置以箱體中心為軸對稱設置。為避免箱體承載不了重頂力的作用而壓碎,可于頂鎬和箱底板的連接處布設一塊厚20 mm承壓鋼板,承壓鋼板下端焊接鋼板托盤,而千斤頂則安設于鋼板托盤上,這樣可以有效防止千斤頂和底板的直接接觸進而引起刮板情況。

（2）傳力設備的選擇。

a.頂鐵。頂鐵的長度有10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、30 cm、40 cm,由舊鋼軌和鋼板全面焊接而成,每臺千斤頂需預備2套各類規(guī)格的頂鐵,為補充頂鐵空隙,可預設一些0.5 cm、1 cm、2 cm、3 cm的鐵墊板。

b.頂柱。頂柱長度有1 m、2 m、4 m,焊接材料和頂鐵相同,每臺千斤頂需配備和頂鐵數量一樣的頂柱,依次是6、10套。

c.固定橫梁。焊接材料為I55 a型鋼和鋼板條,頂柱間的固定橫梁設計長度為5 m,間隔為3 m,所需總量是3套；后背橫梁數量是1套,長度為6.4 m。

3.2 滑板和后背的制作

滑板和后背的制作材料是C30鋼筋混凝土[1]?；逯行木€應與框架涵中心線一致,并具有足夠的強度和穩(wěn)定性；后背主要作用是承載框架橋頂進的反作用力,屬于臨時結構體,可選用SMW工法樁結合鋼筋混凝土來形成后背梁。

（1）滑板的結構層從下到上依次為墊層、50 cm厚的鋼筋混凝土滑板、潤滑層。滑板下需布設規(guī)格為0.5 m×0.5 m×2 m的防滑槽,同時為增強滑板和地面的緊密度,需在滑板底部設計2道寬1.2 m的底梁；為保證箱涵正確頂進,滑板兩端需布設間距3～4 m的導向墩；為降低箱涵第一次啟動產生的頂力作用,滑板上可布設“三油三氈”。

（2）后背梁需和工作坑滑板緊密連接起來,盡可能承載框架橋頂進時產生的最大頂力,且設有相應的安全儲備；每次頂進過程中,要控制其變形[2]。后背梁可以均勻傳遞頂力給后背,防止了集中受力；為增強后背的承受力,提升滑板的抗拉力,可于工作坑底板和后背（寬1.5 m,高2.5 m）的連接位置布設加強鋼筋,以此來輔助后背承載,如圖1所示。

圖1 后背作用剖面圖

3.3 箱涵頂進要點

箱涵頂進施工如圖2所示,操作要點如下:

（1）頂進施工時采用3臺100 t千斤頂,千斤頂正確安裝并調試到位后,對箱涵實施試頂,以進一步檢查頂進設備是否正常,頂力是否均勻,后背、滑板及箱體有無異狀,并使框構與滑板分離。

圖2 箱涵頂進作用圖

（2）采用小型挖掘機實施挖土作業(yè),通過人工將洞內土方搬運至自卸汽車上,并運載出去。為確保既有線路安全,頂進時采用少挖多頂的方法,每次開挖頂進長度控制在30～40 cm；當土方挖進至1個頂程時,需馬上頂進箱身,使箱身與開挖面緊密接觸；土方掘進時要嚴格把控切土量,為避免“扎頭”,開挖底面需超過箱身底10 cm。

（3）箱身頂進操作時,控制軸線和橫梁的垂直性；頂鐵、傳力柱及千斤頂要保持在同一直線上；為確保受壓穩(wěn)定性,可通過螺栓將傳力柱和橫梁進行固定；為保障橫向穩(wěn)定性,可布設間隔為8m的橫梁[2]。在頂進長度太大時,為避免傳力柱的變形崩出,可在傳力柱上鋪設槽鋼,并放置壓重土袋；對于箱底板和后背梁接觸橫梁頂鐵之間的空隙,可選用薄板進行楔緊,并用水泥砂漿進行灌縫,使得全部頂鐵緊密楔合。

（4）準確把握箱身頂進的方向和高程。在頂進工作中,必須樹立“預防為主,校正為輔”的思想,箱涵起動后,開始為不切土的空頂,此時必須控制好頂進的方向,以免產生較大的偏差,造成糾正困難；箱涵沿正確方向入土后,是頂進方向的定型階段,此時更要嚴格控制中線偏移和水平高差；頂進過程中在頂進后方布設觀測站,并設立頂進觀測點,準確把控箱身頂進過程的軸線、橫向、高程等,觀測站需配備1臺經緯儀和1臺水平儀,并實時進行數值記錄,遇到偏差較大的問題,需馬上進行糾正。

a.方向“糾偏”。為避免箱身中心線在箱身頂進入土前偏離既定方向,在底板兩側距預制涵體位置5～10 cm處設置混凝土導向墩,以便于導向；入土后可通過增減一側千斤頂的頂力來調整方向；可采用在前端一側超挖一側欠挖的方式來調整方向；可在箱身前端增加橫向支撐來調整方向,一端支撐在涵身邊墻上,另一端支撐在開挖面上,頂進時迫使其向另一側調整。

b.箱身“抬頭”的糾正。挖土時開挖面基底與箱涵底面平齊或適當超挖,在頂進過程中逐步調整,當情況好轉時,應立即減少超挖量,避免造成“扎頭”。

c.箱身“扎頭”的糾正。為了防止頂進中的扎頭現象,應將滑板做成1%左右前高后低的仰坡形式；挖土時開挖面基底應高于箱涵底面10 cm,利用船頭坡將高出的土體壓入箱底,如箱底土體松軟時,可采用換填卵石、碎石、打入短木樁等方法來增加地基承載力。

4 頂進線路的監(jiān)控

頂進涵施工過程中,對鐵路線路加固進行監(jiān)控量測至關重要,通過監(jiān)控量測可以了解施工時線路加固的效果,以及對列車運行的影響,從而根據監(jiān)控量測的結果,調整頂進施工的施工工序及方法,確保列車運營安全及施工安全[3]。鐵路線路加固施工的監(jiān)測包括如下:

（1）支墩頂端沉降的監(jiān)控。作為施工便梁承載力基礎的支墩結構,其下沉量的控制直接關系到便梁和軌道的沉降。支墩施工過程中,可在便梁支撐點的周圍布設沉降測量水準點,以及在超出鐵路線路實施加固的影響范圍布設基準水準點,進行兩級聯測。監(jiān)控頻率控制在白天列車過后即測量,晚上不得低于1次。

（2）施工便梁移動的監(jiān)控。因便梁施工僅簡單支撐于便梁支墩上,故對于施工便梁的移動,包括側向及順向移動需增強監(jiān)測,水平移動監(jiān)測點設立在便梁端部和中部。監(jiān)測頻率為白天1次/2 h,晚上1次/4 h。

（3）便梁連接牢固度的監(jiān)控。監(jiān)控方式主要采用人工定期手動借助扳手對所有連接件進行緊固處理,并實時記錄連接件緊固程度的監(jiān)測情況。監(jiān)測頻率為列車通過后即進行檢測,遇到問題馬上解決。

（4）線路加固影響范圍內的地表沉降。沿鐵路線路方向地表每5 m設1個點,共計20 m。線路加固影響范圍內的地表沉降觀測頻次:正常情況1次/d,特殊情況2～4次/d。

（5）線路加固影響范圍內軌距、水平、超高。對架空后影響范圍內（即施工地點前后50 m）的線路狀況進行檢查,主要檢查每趟列車通過后的線路軌距、水平、方向和軌面的變化,扣件螺栓、絕緣板等是否松動。檢查頻次為每天檢查軌距、水平、超高各一次,自線路架空至線路恢復后結束。

沉降監(jiān)控時,若支墩頂沉降不超過5 mm,可不做任何處理；若沉降超過5 mm,則需通過增加支墩墊木來提高便梁和軌頂標高,并填充道碴。若支墩頂沉降猛然增加,需馬上停止施工,適當修整便梁標高,并認真總結、分析造成原因,及時調整施工方案,后繼續(xù)開挖施工。便梁水平位移若超過5 mm,需馬上調整便梁的水平位置[3]。實時監(jiān)控便梁連接件的牢固度,一旦松動應即刻進行緊固處理。線路加固施工的影響范圍內地表的沉降,在軌道沉降超過5 mm時需馬上進行填充道碴,以此增高便梁,并完善頂進施工方案,提升頂進施工技術。

5 結語

綜上所述,該既有線路箱形涵頂進施工從制作滑板到頂進就位一共持續(xù)了50 d,其中頂進作業(yè)耗時7 d,箱身結構在頂進時沒有產生擠裂、破損現象。框架就位后高程誤差在10 mm內,中線誤差在30 mm內,施工效果良好,具有一定的借鑒參考價值。

[1]成永旭.高速公路下穿橋頂進施工[J].山西建筑,2004,30(5): 103-104.

[2]高國新.跨既有路預應力橋梁施工[J].山西建筑,2004,30(7): 109-111.

[3]蔣永翔.鐵路框架涵頂進施工技術[J].建筑施工,2013,35(8): 71-72.

U449.5

B

1009-7716（2017）07-0172-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.052

2017-03-17

原旭峰（1985-）,男,山西太原人,工程師,從事鐵路施工技術方面的工作。