下穿營業線鐵路的框架涵頂進施工方案研究

漢東

【摘要】目前，新建的市政道路與營業線鐵路相互交叉的地段，多采用下穿式框架涵與鐵路進行立體交叉。在營業線鐵路下修建框架涵，既要保證框架涵的工程質量，又要保證營業線鐵路運輸安全、施工過程的安全等。所以，下穿營業線鐵路的框架涵施工方案就要綜合考慮施工工藝的可行性和施工過程的安全性[1]。本文基于寧西鐵路增建二線K31+700（中心里程）的框架涵頂進施工，對下穿營業線鐵路的框架涵頂進施工方案進行了研究，同時對施工過程中的注意事項進行了描述。

【關鍵詞】營業線鐵路;框架涵;頂進;最大頂力;安全措施

【中圖分類號】U44

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2020）08-0040-02

1.工程概況

寧西鐵路增建二線K31+700設計有一條城鎮道路下穿此處。該道路原來是經寧西鐵路既有里程K31+800處的一座1～2m的蓋板涵通過，因為通行能力不足，在寧西復線設計時，將該蓋板涵保留的同時，在距離該涵洞中心里程100m的地段設計了一座1孔7m（凈寬）×5.5m（凈高）的框架涵，共15.5延米。

2.施工方案

該框架涵施工時采用頂進施工的方案，總體施工順序為：施工準備→既有鐵路設備遷改、線路加固→框架橋工作坑開挖、主體預制→框架橋頂進→線路恢復→附屬設施施工[2]。

2.1頂進設備的配備方案

理論設計最大頂力計算公式：

其中：

P—最大頂力;

K—安全系數;

G1 —框架涵自重;

G2 —線路加固體系的重量;

f1 、f2、f3 —摩擦系數。

邊墻土的側壓力：

λ—土壤容重;

φ—土壤內摩擦角;

L —框架涵沿軸線的長度;

F—單位面積吃土阻力;

A—吃土面積;

H—框架涵地面到頂面的高度。

本工程使用D便梁架空線路頂進施工，頂進時邊開挖邊頂進，不考慮刃角吃土阻力和框架頂部的摩阻力。所以，F =0，G2=0， 安全系數取K=1.2， 框架涵重G1=505t。

根據設計圖紙確定頂進的地質情況為粉質黏土層f1=f2=f3=0.8、λ=1.85、

φ=220。框架涵沿軸線長度L=15.5m、

框架涵H=6.3m。

由以上計算可得：E=258.9t，P=

980.2t。所以該框架頂進中間孔時，需要至少981t的頂力。根據此，需要采用配備5臺最大頂力200t的油壓頂。5臺油壓頂配備100米頂鐵，配備2臺75kW的柴油發電機。

2.2工作坑施工方案

框架涵的工作坑設在鐵路上行方向左側。工作坑靠近鐵路一側采用噴射C20混凝土護坡，其他三面采用φ1.25m鉆孔樁防護，土方采用機械開挖，機械開挖預留30cm人工清底。為保證工作坑施工環境及靠近鐵路一側邊坡穩定，在工作坑周圍設置φ35cm降水井進行降水，基坑四周設置排水溝，并在四角設集水井，將坑內積水用水泵排出坑外20m的水溝里。

2.3滑板施工方案

基坑平整完后夯實基底，然后人工在基地相隔2m挖出40cm深的滑板的縱橫抗滑地錨梁槽。地錨梁槽開挖完成后安裝滑板鋼筋并澆筑滑板混凝土，待混凝土達到一定強度后在滑板頂面鋪潤滑隔離層（在滑板上預制框架涵，該隔離層的作用是分割滑板和框架涵接觸面，同時減少頂進時的摩擦力）。

2.4后背梁施工方案

后背梁的作用是提供千斤頂的支撐力，千斤尾部支撐在后背梁上，千斤頂頂部頂住框架涵涵身。本項目框架涵為孔徑為7m， 15.6延米長。后背梁長度施工設計為8m（長）×1m（寬）×1m（高），用C25鋼筋混凝土澆筑，后背梁背面緊貼工作坑遠離營業線鐵路的坑邊。

2.5框架身施工方案

框架橋采用頂進法施工，工作坑設在鐵路右側，由右向左頂進。鋼筋在綜合加工廠集中制作，人工現場綁扎，框架橋主體內模采用碗扣式鋼管支架支撐、I16型工字型鋼縱梁、方木橫梁支撐體系和大塊鋼模，外模采用桁架式大塊鋼模，所用混凝土均使用商品混凝土，用混凝土運輸罐車運輸至現場，泵送入模，人工搗固密實，灑水養護。

2.6營業線鐵路加固施工方案

在框架涵身混凝土澆筑完成后，要在線路兩側開挖支墩樁，樁身開挖采用人工挖孔樁，樁徑1.25m，開挖深度為10.5m，線路兩側共設置4根支墩樁，同一側的支墩樁中心相距15m。

待支墩樁混凝土強度到20MP時，用兩臺50t吊車進行D型便梁架設，線路兩側各架設1片16m提前備好的D型便梁。D型便梁安裝完成后，安裝縱梁，縱梁用I100a工字鋼通長鋪設于鋼軌下，縱梁兩頭與橫向的D型便梁采用高強螺栓連接，縱梁每間隔一個枕木孔安裝一片，共安裝28根縱梁。

2.7頂進設備安裝、調試

安裝頂進設備之前，先試驗液壓系統的每個部件，待都達標后再做安裝。并以箱體中心線為軸對頂鎬做布置，確保正頂質量，同時準確計算最大扭矩，再以結果做頂鎬布置，以保斜頂質量。此外應設置三角形底板來對千斤頂及不對稱千斤頂布置做支撐，以防斜頂期間出現箱體轉動。做完頂鎬、油泵、油箱、管路和配套設備等整個液壓系統安裝之后，要做相應的調試，確保系統能良好運轉。并檢查傳力裝置，保障頂進作用高效優質開展。

2.8試頂與頂進

開頂前進行試頂，試頂頂力約為頂橋結構自重的0.4～0.8倍，使頂鎬同步逐漸加壓，每次升壓后穩定10分鐘，并對設備、滑板、后背梁及箱體進行檢查。

箱體起動后，控制好其頂進方向，在滑板上空頂。當框架前刃腳接觸路基邊坡時，開始挖土運土，當刃腳前方挖土寬度達60～70cm時即開動油泵，使頂鎬推動箱體前進。待頂鎬頂完一個行程回鎬后，在空擋處安放一個不同規格的頂鐵，等待下次開頂，如此反復直至箱體就位。

2.9挖土、運土

采用小型機械挖土、運土，人工開挖底刃腳。挖土時，每次掘進深度視土質情況及有關要求而定，進尺約為20～50cm，遇軟塑性土層時，保持刃腳切入土層內10cm以上。同時，挖土與測量工作緊密配合，根據箱體偏差情況及時改變挖土方法。

3.施工注意事項

（1）施工前，要制定施工計劃，報請鐵路管理單位取得批準，辦好各項手續，要制定有效的安全措施，切實保證行車及人身安全。

（2）頂進盡量避免在雨季施工，若在雨季施工時，開工前一定要與鐵路管理單位有關部門辦好手續，施工前要加強安全措施，防止基坑和路基坍塌，并做好防洪準備，嚴禁基坑浸入雨水中浸泡。

（3）框架頂進前，應完成各種鐵路設備、管線等的加固防護、改移工作。

（4）框架涵主體排架鋼筋需接長時，接頭要用閃光對焊，并須進行縱向打磨加工。

（5）框架涵主體澆筑混凝土前，應檢查預埋件是否齊全。

（6）框架橋主體混凝土達到設計強度100%，防水層及保護層按設計鋪設好，并經試頂后方可進行頂進施工。

（7）頂進前必須完成各種防護設施的施工，頂進時控制好頂力和頂進方向，在頂進過程中做好監測工作防止框架橋“扎頭”、“抬頭”和中線偏移。

（8）頂進施工時，采取適當措施防止線路橫移。基坑開挖后進行驗槽，頂進過程中，發現地質情況與設計不符，及時和設計單位聯系。

（9）頂進到位后，框架兩側注漿時，先在路基以外地表進行注漿試驗，確定地表注漿壓力和注漿率。注漿施工過程中加強監測，橋區范圍內注漿加固后地表隆起不大于4mm。

參考文獻

[1]譚波.既有線頂進涵施工技術[J].企業技術開發，2011（21）.

[2]霍連祥.既有線頂進涵線路加固方法淺析[J].科技資訊，2011.

（作者單位：中鐵二十一局集團第五工程有限公司）