談鐵路防護(hù)套管頂進(jìn)工程施工

惠 博

(山西三晉地方鐵路開發(fā)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030002)

談鐵路防護(hù)套管頂進(jìn)工程施工

惠 博

(山西三晉地方鐵路開發(fā)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030002)

以永固—臨汾天然氣輸氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處防護(hù)套管工程為例，系統(tǒng)地介紹了鐵路頂管施工過(guò)程，并著重對(duì)糾偏的預(yù)防與措施和沉降的觀測(cè)進(jìn)行了分析，為以后的工程施工起到指導(dǎo)作用。

工字鋼，頂鎬，鋼軌滑道，吊軌，木枕

1 工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

永固—臨汾天然氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處鋼筋混凝土防護(hù)套管工程，施工過(guò)程中鐵路不停運(yùn)，限速45 km/h行進(jìn)。設(shè)計(jì)要求頂管總長(zhǎng)60.9 m，防護(hù)套管中心線與鐵路中心線之間成90°夾角，軌底到管頂覆土高2 m

1.2地質(zhì)情況

1.2.1地形、地貌及氣象條件

穿越處地貌屬于臨汾東岸二級(jí)階地，地勢(shì)基本平坦。臨汾市區(qū)占據(jù)汾河谷地，呈現(xiàn)出明顯的溫帶大陸性季風(fēng)氣候特征，年平均降雨量為550 mm～600 mm，降雨集中分布在七、八、九三個(gè)月。年平均氣溫12.2 ℃，其中，七月份氣溫最高，月平均氣溫26.3 ℃，而一月氣溫最低，月平均氣溫4.4 ℃，極端最低氣溫-25.6 ℃，最高氣溫41.8 ℃，全年無(wú)霜期180 d～200 d，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北向，其次為西南風(fēng)。

1.2.2地基土巖性構(gòu)成與特征

根據(jù)鉆探揭露的地層及沉積旋回特征，綜合分析判斷：勘察深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地基土均勻，場(chǎng)地穩(wěn)定，主要為近期場(chǎng)地表面的雜填土及第四系更新統(tǒng)河流沖積、洪積層。管址場(chǎng)地的巖土構(gòu)成與工程特性如下：

第③層粉質(zhì)粘土：紅褐色，可塑，土質(zhì)均勻，無(wú)搖振反應(yīng)，稍微又光滑，干強(qiáng)度高，韌性中等，中壓縮性，該層地基承載力fak=160 kPa，該層未揭穿。

勘測(cè)期間實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位位于地面以下9.0 m，且場(chǎng)地地下水對(duì)鋼筋混凝土不具腐蝕性。

2 頂管施工方法及注意事項(xiàng)

工程的施工工序如下：測(cè)量放線→制作工作坑→現(xiàn)澆混凝土后背墻→安設(shè)導(dǎo)向軌→整體后背梁安設(shè)→線路加固→安裝頂鎬并進(jìn)行連接→按規(guī)范接通電源，并進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試工作→開始正常頂進(jìn)至頂進(jìn)管節(jié)就位→拆除線路加固→設(shè)置地面標(biāo)志樁→回填工作坑，撤場(chǎng)。

2.1工作坑布置

工程中設(shè)有工作坑一處，采用大開挖方式，機(jī)械開挖人工配合清底。工作坑長(zhǎng)7.1 m，寬度為6 m，上部1∶1放坡，下部由Ⅰ45c工字鋼圍擋，布置在線路西北側(cè)；基礎(chǔ)采用30 cm厚碎石墊層上澆筑30 cm厚C25混凝土。施工前首先對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行清理，開挖后在工作坑四角布置集水井各一個(gè)，并配備水泵4臺(tái)，隨時(shí)做好防汛準(zhǔn)備。如遇下雨要對(duì)基坑邊坡采用彩條布進(jìn)行覆蓋，加強(qiáng)對(duì)基坑邊坡觀測(cè)，保證基坑穩(wěn)定及安全[1]。

后背采用雙排Ⅰ45c工字鋼。為保證千斤頂頂力均勻地傳遞到后背樁上，在后背墻與千斤頂之間設(shè)置C25鋼筋混凝土分配梁。后背梁的厚度為0.3 m，面積為H×B=1.6 m×4.0 m，待鋼筋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可頂進(jìn)。

鋼軌滑道采用P50鋼軌，釘有足夠的道釘，并安設(shè)防爬器[2]。相距40 cm鋪設(shè)一根木枕，木枕間用道碴填充。導(dǎo)軌為定向軌道，坡度為平坡。為加強(qiáng)導(dǎo)軌抗滑性，導(dǎo)軌后端伸入分配梁內(nèi)，與分配梁成為一體。

2.2線路加固

首先應(yīng)對(duì)線路進(jìn)行一次全面整修，使其幾何尺寸達(dá)到維修標(biāo)準(zhǔn)。然后采用縱橫型鋼和3-5-3扣軌加固線路。具體步驟如下：

1)在加固段的鋼軌下每隔四孔穿一根木枕，并將U型卡子放入枕木盒內(nèi)。

2)在未穿木枕的孔內(nèi)穿入橫向HM250×175H型鋼，型鋼兩端放在兩層高的枕木垛上，在作業(yè)時(shí)隔二孔穿一孔，并搗固密實(shí)。

3)安裝縱梁HM250×175H型鋼，其內(nèi)側(cè)距線路中心2 m，縱梁放在橫梁上，兩端放在兩層高的枕木垛上并支撐牢固。3-5-3扣軌與縱橫梁連接U型卡采用雙螺帽方式，扣軌端部做好保護(hù)。

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2.3頂進(jìn)作業(yè)

防護(hù)套管采用《京橋通-5002BSY-GJ06-96》鐵路頂管通用圖中管內(nèi)徑1 550 mm鋼承口柔性接口鋼筋混凝土鐵路防護(hù)套管。采用人工挖土頂進(jìn)施工，挖出土裝到土斗車?yán)?，再拉出管道，然后吊至地面裝車運(yùn)走，頂進(jìn)工藝流程如圖1所示。圓管頂進(jìn)速度取決于洞內(nèi)出土速度。套管所能承受最大頂力為6 100 kN，施工中控制頂力不得超過(guò)上述數(shù)值。防護(hù)套管管頂至鐵路軌底距離(套管埋深)為4.0 m。

2.3.1方向控制

圓管在底板上穿頂時(shí)，可由方向墩控制頂進(jìn)方向。當(dāng)圓管涵脫離底板后，通過(guò)調(diào)整兩側(cè)頂鎬布置，結(jié)合挖土來(lái)控制頂進(jìn)方向。圓管頂進(jìn)最重要的是第一節(jié)管的頂進(jìn)，第一節(jié)管頂?shù)暮?，后面的管子就容易把握好方向。在第一?jié)圓管的頂進(jìn)中，須隨時(shí)觀測(cè)其高度和平面位置，把握頂進(jìn)方向，注意頂進(jìn)速度及頂力。

2.3.2糾偏措施

該工程中，套管中心線與鐵路中心線夾角為90°，方向容易控制。圓管頂進(jìn)前要校正其方向，頂進(jìn)時(shí)，兩側(cè)均勻挖土，不允許超挖。若頂進(jìn)中方向發(fā)生偏差，要及時(shí)糾偏。發(fā)生偏差時(shí)，可采用偏頂糾正、挖土糾偏、后背頂鐵來(lái)調(diào)整等[3]。

糾偏的決策來(lái)源于測(cè)量數(shù)據(jù)，每頂一鎬必須進(jìn)行方向和標(biāo)高測(cè)量。在圓管中軸線前后設(shè)置方向觀測(cè)點(diǎn)，管頂設(shè)置標(biāo)高觀測(cè)點(diǎn)。在圓管頂進(jìn)過(guò)程中，用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀及全站儀測(cè)量管道的位置、標(biāo)高，并做好對(duì)應(yīng)的記錄。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要隨時(shí)檢查測(cè)量記錄，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪頂程與頂力關(guān)系曲線以及頂程與方向高差的關(guān)系曲線，用控制圖來(lái)控制圓管頂進(jìn)質(zhì)量。

3 沉降觀測(cè)

為了了解基坑開挖和圓管頂進(jìn)中對(duì)周圍環(huán)境以及鐵路線路的影響，確?；又車晚斶M(jìn)區(qū)域鐵路線路的安全性，要隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

3.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

1)水平位移和垂直位移監(jiān)測(cè)：每隔2 m布置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，且每邊不小于3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，關(guān)鍵部位適當(dāng)加密。

3)水位監(jiān)測(cè)：沿基坑周邊頂管軸線每隔20 m布置水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在基坑中央和周邊拐角處布置水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在線間不影響行車安全的位置布置頂管軸線水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.2現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)巡

1)施工工況：工作坑開挖后，要嚴(yán)格分析土質(zhì)情況與設(shè)計(jì)院的勘查報(bào)告有無(wú)差異；基坑開挖長(zhǎng)度、寬度、深度是否與設(shè)計(jì)要求一致；基坑積水排放狀況是否正常；基坑周圍地面堆載情況是否符合施工要求。

2)基坑周邊環(huán)境：地下管道有無(wú)破損、泄漏、高危等情況；周邊建筑物有無(wú)明顯裂縫；鐵路線路周圍有無(wú)國(guó)防電纜、同軸電纜等；周邊道路有無(wú)裂縫、下沉等。

3)監(jiān)測(cè)設(shè)施：基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)是否完好；有無(wú)影響觀測(cè)工作的臨時(shí)堆砌物；測(cè)量?jī)x器是否校核以及保護(hù)情況。

3.3監(jiān)測(cè)頻率

基坑監(jiān)測(cè)工作貫穿于整個(gè)工程施工的全過(guò)程?；娱_挖前應(yīng)進(jìn)行3次觀測(cè)，觀測(cè)值的平均值作為初始值；基坑開挖前期兩天觀測(cè)一次；基坑開挖至底板澆筑完成，每天觀測(cè)一次；頂進(jìn)期間每天觀測(cè)一次，重點(diǎn)觀測(cè)頂進(jìn)區(qū)域，可適當(dāng)增加臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)。若基坑、周圍環(huán)境發(fā)生變形時(shí)，加密觀測(cè)。

3.4監(jiān)測(cè)要求

水平位移監(jiān)測(cè)精度要求1.5 mm，垂直位移監(jiān)測(cè)精度要求0.3 mm，地下水位監(jiān)測(cè)精度要求±1 cm。

支撐頂水平位移和垂直位移速率不超過(guò)3 mm/d或累計(jì)不超過(guò)50 mm；地表沉降速率不超過(guò)30 mm/d或累計(jì)不超過(guò)30 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

頂管工程不對(duì)現(xiàn)有的交通進(jìn)行阻斷，在鐵路施工中運(yùn)用越來(lái)越多。該文以永固—臨汾天然氣輸氣管道穿越南同蒲鐵路K633+737處防護(hù)套管工程為例，系統(tǒng)地介紹了鐵路頂管施工過(guò)程，并著重對(duì)糾偏的預(yù)防與措施和沉降的觀測(cè)進(jìn)行了分析，體現(xiàn)了機(jī)器與人工之間合理的配合。為以后的工程施工起到指導(dǎo)作用。

[1] CECS 246：2008，給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 劉國(guó)彬，王衛(wèi)東．基坑工程手冊(cè)[M].第2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 余彬泉，陳傳燦.頂管施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

Discussiononjackingconstructionofprotectivesleeveforrailway

HuiBo

(ShanxiSanjinLocalRailwayDevelopmentGroupCo.,Ltd,Taiyuan030002,China)

Based on the protective sleeve jacking construction through the South Tongpu railway K633+737 in the Yonggu-Linfen natural gas pipeline project, the paper systematically introduces the jacking process. Emphatically analyzed the prevention measuresand rectification of jacking direction, which play a guiding role for the future construction.

I-section beam, jack, rail slideway, overhead rail, wooden sleeper

1009-6825(2017)29-0149-03

2017-08-07

惠 博(1993- )，男，助理工程師

TU941

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