鐵路既有線頂進(jìn)涵施工技術(shù)與安全質(zhì)量控制

馮佳薈

福建福鐵地方鐵路開發(fā)有限公司，福建 福州 350013

1 鐵路既有線頂進(jìn)涵施工技術(shù)

1.1 基坑開挖與圍護(hù)技術(shù)

首先，基坑開挖時必須以施工圖紙為參照，在現(xiàn)場測量標(biāo)記箱涵標(biāo)高、設(shè)計里程與分布位置，確定基坑開挖范圍，設(shè)置截水溝、集水井等排水設(shè)施。其次，組合采取機(jī)械開挖與人工開挖方式，分層開挖基坑土體，使用自卸車將挖掘渣土運輸至指定位置，禁止將渣土堆置在基坑側(cè)壁周邊區(qū)域，避免基坑側(cè)壁承受過大上部荷載，引發(fā)坍塌事故。在基坑開挖過程中，定期對基坑開挖深度與底部標(biāo)高進(jìn)行測量，根據(jù)兩側(cè)基坑邊坡的地質(zhì)條件確定邊坡坡比，如將沿鐵路既有線一側(cè)的土質(zhì)基坑邊坡坡比控制在1∶1.5以下。最后，檢查驗收基坑開挖質(zhì)量，對超挖欠挖部位進(jìn)行回填夯實與補(bǔ)挖處理，要求坑底平整度與壓實度達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)，對坑底進(jìn)行整平清底處理。

在基坑圍護(hù)環(huán)節(jié)，綜合分析現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)、土方挖填規(guī)劃、現(xiàn)場平面布局等因素，選擇合理的基坑圍護(hù)技術(shù)手段。例如，可選擇采取鋼板樁支護(hù)技術(shù)，在基坑開挖部位中打入型鋼鋼板樁，鋼板樁作為一種連續(xù)緊密的擋土擋水鋼結(jié)構(gòu)體，可以通過聯(lián)動裝置將不同規(guī)格尺寸的型鋼件組合拼裝成特定造型結(jié)構(gòu)的鋼板樁，采取單獨打入法或屏風(fēng)式打入法，對鋼板樁打入位置與方向角度進(jìn)行測量校正。采取連接件法開展封閉合攏施工，在基坑回填環(huán)節(jié)拔除打入的鋼板樁。

1.2 滑板及后背施工技術(shù)

首先，在應(yīng)用滑板施工技術(shù)時，使用強(qiáng)度等級不低于C30的鋼筋混凝土澆筑滑板，嚴(yán)格控制滑板的規(guī)格尺寸與混凝土觀感質(zhì)量，要求一次澆筑制成滑板，滑板前后端長度分別超過箱涵0.5m與2.0m，且滑板兩側(cè)稍寬于箱涵。考慮到后續(xù)涵洞頂進(jìn)施工期間容易出現(xiàn)滑板滑動開裂問題，沿垂直箱涵頂進(jìn)方向與橫向頂進(jìn)方向分別設(shè)置若干道壓梁扣件以及地錨梁。同時，施工人員在滑板頂面部位設(shè)置潤滑隔離層，起到預(yù)防箱涵底板和墊層黏結(jié)與形成額外頂進(jìn)阻力的作用，可選擇在滑板頂面均勻涂刷經(jīng)過預(yù)熱處理的機(jī)油，依次設(shè)置摻油層、滑石粉層與塑料布層，使用噴烤燈與木板等工具對各層進(jìn)行壓實刮平處理。

其次，在應(yīng)用后背施工技術(shù)時，分別開展后背樁與后背墻施工，使用強(qiáng)度等級在C30及以上的鋼筋混凝土樁作為后背樁，使用漿砌片石作為后背墻，根據(jù)施工情況選擇后背墻埋置方式，如填筑式后背墻或埋入式后背墻。同時，考慮到后背結(jié)構(gòu)在頂進(jìn)涵施工中起到支撐與承受水平反力的作用，對后背結(jié)構(gòu)的剛度與承載能力有著嚴(yán)格要求，為了避免出現(xiàn)后背結(jié)構(gòu)塌陷、冒頂?shù)荣|(zhì)量問題，在施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)結(jié)合已掌握的工程信息，開展后背結(jié)構(gòu)受力分析與極限頂力計算作業(yè)，確定安全系數(shù)取值，在計算公式中導(dǎo)入頂進(jìn)涵負(fù)荷、荷載摩擦因數(shù)、基底和底板摩擦因數(shù)、結(jié)構(gòu)自重等參數(shù)，獲取頂進(jìn)涵最大頂力值，基于計算結(jié)果對后背施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，如更換后背埋置形式。

1.3 應(yīng)力放散技術(shù)

根據(jù)施工情況，選擇采取拉伸器滾筒放散或滾筒放散方法，放散鐵路既有線路中的殘余應(yīng)力。以拉伸器滾筒放散技術(shù)為例，使用撞軌器與拉伸器持續(xù)敲擊鐵路鋼軌，逐漸將鐵路鋼軌切換至自由身鎖狀態(tài)，觀測各點位實時拉伸量，待拉伸量全部達(dá)標(biāo)后，安裝拆解的配件，拆除滾筒，完成應(yīng)力放散作業(yè)。

1.4 既有線路加固技術(shù)

結(jié)合施工情況合理選擇線路加固技術(shù)手段，常見技術(shù)包括軌束梁加固法、吊軌加固法、D便梁架空加固法以及工字鋼加固法。不同加固技術(shù)的適用條件存在差異性，如低高度便梁加固法適用于分布富水性地層與地基承載性能較差的鐵路工程中。例如，在某鐵路工程中，采取D便梁架空線路加固技術(shù)，分別使用1孔D16便梁和2孔D24便梁，采取鉆孔樁與下設(shè)混凝土支點結(jié)合方式安裝便梁與支墩，按順序依次控制便梁節(jié)點沿東西方向進(jìn)行頂進(jìn)處理，并做好軌底涵頂高程驗算、D便梁組裝卡控、便梁支墩和縱橫梁驗算工作，判斷線路加固質(zhì)量與恢復(fù)質(zhì)量是否滿足施工要求。

1.5 頂進(jìn)施工技術(shù)

提前將千斤頂?shù)仍O(shè)備安裝就位，檢查設(shè)備裝置使用是否正常，更換存在質(zhì)量缺陷與隱性故障的設(shè)備，以及重復(fù)檢查滑板與后背墻等部位的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。確定一切無誤后，開展頂進(jìn)施工，在箱涵頂進(jìn)過程中使用回鎬裝置復(fù)原千斤頂設(shè)備，施工人員在空檔部位放置頂鐵，重復(fù)上述操作步驟，直至箱涵頂進(jìn)至設(shè)計位置，盡可能連續(xù)性完成既有線頂進(jìn)涵施工作業(yè)。同時，在箱涵頂進(jìn)施工期間，在箱身中設(shè)置接收靶與檢查裝置，持續(xù)對箱身頂進(jìn)方向角度與回鎬水平方向偏差值進(jìn)行測量，采取相應(yīng)糾偏措施，將頂進(jìn)誤差值控制在允許范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)箱身不均勻受力問題，如將單鎬水平偏差與總體累計偏差值分別控制在10mm與50mm以下。

2 鐵路既有線線路恢復(fù)

待箱涵頂進(jìn)至設(shè)計位置后，使用混凝土對箱涵以及鐵路營業(yè)線的間隔部位進(jìn)行回填處理，拆除設(shè)置的支墩等臨時性加固裝置，對軌道面進(jìn)行測量校準(zhǔn)，糾正鐵路軌道方向角度，修補(bǔ)頂進(jìn)涵施工期間受施工擾動而破損的軌道設(shè)施，加固松動鐵路軌道，按規(guī)定階梯提高營業(yè)線速度，直至最終完全解除營業(yè)線限速。

3 鐵路既有線頂進(jìn)涵施工的安全質(zhì)量控制措施

3.1 做好施工前期準(zhǔn)備工作

為了順利開展既有線頂進(jìn)涵施工活動，避免在施工期間出現(xiàn)突發(fā)狀況，應(yīng)在正式施工前做好前期準(zhǔn)備工作。首先，將工程場地硬化整平，清除分布的障礙物，對場地凹凸不平部位進(jìn)行回填夯實處理，做好場地平面布局規(guī)劃工作，劃定基坑工作面、施工道路等功能區(qū)域的邊界范圍，在基坑區(qū)域內(nèi)設(shè)置排水設(shè)施。其次，開展圖紙會審與技術(shù)交底工作，核查施工圖紙是否存在缺項漏項與標(biāo)記信息模糊的問題，對缺漏項部位進(jìn)行補(bǔ)充標(biāo)記，根據(jù)專家論證意見對既有線頂進(jìn)涵施工方案加以優(yōu)化調(diào)整，如在箱涵中設(shè)置隔離層、額外采取底板加固措施。同時，引入三級技術(shù)交底機(jī)制，要求全體施工人員正確領(lǐng)會施工意圖，明確施工順序，掌握全部的操作要點。最后，檢查材料設(shè)備質(zhì)量，開展設(shè)備調(diào)試試驗，以頂進(jìn)設(shè)備準(zhǔn)備為例，對千斤頂?shù)仍O(shè)備的功能使用情況、管路密封性能、溢流閥壓力進(jìn)行調(diào)試檢查，觀察設(shè)備裝置在調(diào)試運行期間的運行工況，確定設(shè)備性能質(zhì)量滿足施工要求后再進(jìn)入頂進(jìn)施工環(huán)節(jié)。

3.2 頂進(jìn)糾偏控制

在既有線頂進(jìn)涵施工期間，受到現(xiàn)場地質(zhì)條件、各節(jié)箱受頂推力差異性等因素影響，會產(chǎn)生不等的頂進(jìn)偏差，如果頂進(jìn)偏差超過允許范圍，容易由此引發(fā)箱涵豎向轉(zhuǎn)動、前后端沉降不一致、箱涵扎頭傾向等問題。因此，為了避免在鐵路既有線頂進(jìn)涵施工期間產(chǎn)生過大偏差，需要采取多項頂進(jìn)糾偏控制措施。例如，提前做好現(xiàn)場降排水施工，保持基坑內(nèi)部土體干燥狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場氣候條件調(diào)整工序計劃。在箱涵頂進(jìn)過程中持續(xù)對單鎬水平值等參數(shù)進(jìn)行測量，對比量測值與額定值，提前采取糾偏措施，避免實際誤差超過允許范圍。調(diào)整箱涵兩側(cè)基坑開挖深度，變更頂鎬工作臺數(shù)與分布位置，或是同時配置多套液壓系統(tǒng)，起到調(diào)整箱體兩側(cè)頂進(jìn)阻力與糾偏力矩的作用。額外設(shè)置頂鐵與頂柱，使二者軸線與長短保持一致，在頂柱上設(shè)置若干道橫梁，使用方木將各行頂柱頂緊，在上方回填土層進(jìn)行壓實固定。

3.3 關(guān)鍵工序質(zhì)量控制與突發(fā)狀況處理

在鐵路既有線頂進(jìn)涵施工期間，重點控制頂進(jìn)、基坑開挖等關(guān)鍵工序環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，組建專職的管理小組負(fù)責(zé)開展現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)與安全質(zhì)量隱患巡查工作，及時制止違章操作等不規(guī)范行為，向施工班組反饋存在的質(zhì)量問題，要求其在約定時間內(nèi)進(jìn)行返工處理，以及監(jiān)督既有線頂進(jìn)涵施工方案與配套安全質(zhì)量管理計劃的落實。同時，在既有線頂進(jìn)涵施工期間出現(xiàn)突發(fā)狀況時，應(yīng)及時上報已形成的質(zhì)量安全隱患，以便采取相應(yīng)的處理措施，必要情況下組織人員設(shè)備退場。待問題得到解決，或是異常現(xiàn)象解除修正后，再恢復(fù)鐵路既有線頂進(jìn)涵施工。例如，在基坑開挖環(huán)節(jié)，當(dāng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形量過大，以及支護(hù)作用存在失效風(fēng)險時，應(yīng)對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

3.4 構(gòu)建實時智能監(jiān)測系統(tǒng)

為了解決傳統(tǒng)施工安全質(zhì)量管理模式中的信息傳輸滯后、現(xiàn)場觀測精度不足的問題，需及時發(fā)現(xiàn)與解決施工期間的安全質(zhì)量隱患，企業(yè)應(yīng)運用信息傳感與人工智能技術(shù)，構(gòu)建實時智能監(jiān)測系統(tǒng)，在現(xiàn)場布置若干數(shù)量的傳感器與自動化采集儀，在施工期間持續(xù)監(jiān)測支墩便梁體系振動加速度、鐵路列車駛過時的荷載值、軌道平順值、便梁支護(hù)結(jié)構(gòu)變形量等要素，將量測值與警戒值進(jìn)行對比分析，檢測到量測值超限情況時，系統(tǒng)自動發(fā)送報警信號。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了建設(shè)安全可控、質(zhì)量達(dá)標(biāo)的優(yōu)質(zhì)鐵路工程，預(yù)防和減少施工質(zhì)量問題的出現(xiàn)，施工單位應(yīng)貫徹安全生產(chǎn)理念，工程參建人員必須詳細(xì)了解既有線頂進(jìn)涵施工技術(shù)，掌握全部的技術(shù)操作要點，落實上述安全質(zhì)量控制措施，構(gòu)建完善的既有線頂進(jìn)涵技術(shù)應(yīng)用體系與現(xiàn)代化施工安全質(zhì)量管理體系。