物流廊道下穿銅九鐵路工程施工技術研究

羅飛躍（1.中電建安徽長九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

1 工程概況

1.1 工程簡介

長九（神山）灰巖礦項目位于安徽省池州市西南方向約37 km 處，隸屬池州市貴池區牌樓鎮青山村、神山村、濟公村。西北側毗鄰長江，直線距離約 12 km。長九（神山）灰巖礦物流廊道采用帶式輸送機方式輸送，沿線穿越楊公嶺山、銅九鐵路、東溪村、S 236 省道、牛頭山、石壟章村、南泉嶺山、姥山礦區和跨越馬料湖。下穿鐵路處位于殷匯站與唐田站區間，對應鐵路里程為銅九線 K 95＋590.3。

1.2 設計結構

長九（神山）灰巖礦物流廊道下穿銅九鐵路采用新建1 孔 7.5 m 鋼筋混凝土框架結構。廊道中心線與銅九鐵路斜交，交角為 25.052°，箱身正交長度為 19 m。箱頂位于銅九鐵路軌頂以下 1.18 m，箱身采用 C 40 鋼筋混凝土，抗滲等級 P 8。箱身頂板厚 0.50 m，邊墻厚 0.65 m，底板厚 0.65 m，結構凈高 4.5 m。設計結構及布置如圖 1 所示。

圖1 物流廊道下穿銅九鐵路平面結構布置

1.3 運輸條件

本工程施工范圍地處銅九線殷匯站與唐田站，對應鐵路里程為銅九線 K 95 ＋ 590.3，其標準為國鐵Ⅰ級，單線，直線地段，軌道 60 kg/m，無縫線路，混凝土枕，高路基，非電氣化。銅九鐵路列車運營速度為 160 km/h，列車 13 對，其中客車 7 對，貨車 6 對，天窗時段為 10:32 ～ 12:32。

本次施工分為營業線施工和鄰近營業線施工，具體內容如表 1 所示。

表1 項目施工項目內容及等級

2 施工方法

針對本工程的特點，箱涵采用整體頂入法施工方案。主要施工步驟如下。

（1）工作坑降水，施工工作坑后靠背鉆孔樁。

（2）工作坑開挖，制作滑板，預制箱身。

（3）銅九線進行應力放散。

（4）架設 D 16、D 24 型施工便梁，施工線路下條形支墩，頂進箱身。

（5）施工其他輔助工程項目。

2.1 施工準備

根據鐵路局相關文件規定，施工前須做好以下準備工作。

（1）編制本工程《施工組織設計》報請鐵路局設備管理單位評審、建設管理部門審核通過，并獲鐵路局營業線施工安全審批。同時，《開工報告》需經監理單位審批通過。施工期間駐站聯絡員在殷匯站駐站。

（2）提前與鐵路設備管理單位簽訂施工安全管理協議，相關負責人必須到現場進行管線位置的技術和安全交底。施工單位提前將施工計劃上報監理、設備管理單位審批，安全監督員到場后方可施工。

（3）將施工范圍內的管線和設備委托相應管理單位遷移到位，無須遷移的按照要求做好保護措施。

2.2 施工慢行

本工程便梁架設施工和使用期間需要慢行。慢行前需對施工區段線路進行應力放散，放散后辦理相關資料移交和責任段劃界。

（1）于施工前申請慢行，慢行限速為 45 km/h。限速范圍為銅九線 K 95 ＋ 540 至 K 95 ＋ 640（100 m）。

（2）計劃慢行時間共計 35 d。實施時以鐵路局最終批復為準。并做好施工慢行防護。

2.3 施工封鎖

（1）封鎖相關項目為應力放散、便梁支墩施工、抽穿鋼枕、軌道車配合裝卸便梁、便梁組裝及解體等。

（2）封鎖次數共 14 次。施工計劃提前一個月上報，以鐵路局最終批復為準。

（3）放行列車條件如下。① 施工作業期間限速 45 km/h。② 施工結束后，第一列限速 45 km/h，≥ 12 h。③ 施工結束后限速 60 km/h、80 km/h、120 km/h，均 ≥ 24 h，再恢復常速。

3 施工工序

3.1 工作坑開挖

（1）工作坑置于銅九線北側。工作坑底板為 C 25 鋼筋混凝土，底板厚 30 cm，內設φ20 mm ×φ12 mm 鋼筋網片，間排距為 ＠ 200 mm。底板及后背梁基底夯填 10 cm碎石。底板頂面設 0.2% 的上坡，底板下每隔 3 m 設一道防滑槽，防滑槽斷面尺寸為 50 cm × 50 cm。

（2）施工前，首先放樣定出工作坑各結構位置；其次，確認各種管線以及架空纜線遷移完畢，并在路肩上設置位移及沉降觀測點，做好動態監測，確保行車安全。

（3）填筑并壓實至設計基底標高，兩側邊坡坡度為1∶1.5。邊坡采用掛網噴細石混凝土進行防護。在填土坡腳設置排水溝，在后背梁兩側設置 1 m × 1 m 集水井各一座，以保證作業面不積水。

3.2 鉆孔灌注樁施工

3.2.1 概 況

本工程箱涵頂進基坑設置在銅九鐵路北側，采用單排φ1.2 m 鉆孔灌注樁支護；樁長 12 m、樁間距 1.4 m，總計8 根，采用 C 30 混凝土。

3.2.2 施工方法

（1）精確定位后拉出護樁，開始埋設鋼護筒，護筒內徑比樁徑大 20 cm，筒頂高出原地面 0.3 m。護筒頂面位置偏差 ≤ 5 cm，護筒傾斜度 ≤ 1%。

（2）護筒埋設完成后鉆機就位。開鉆時以慢速小沖程鉆進，待鉆頭鉆至護筒下 3 m，全部進入土層后，進行樁位復測，并進行樁位調整，再以正常鉆速鉆進。

（3）鋼筋籠根據樁長及現場作業條件，分節制作。鋼筋籠要垂直緩慢吊放，防止撞擊孔壁引起塌孔。鋼筋籠安裝完成后，安放φ280 mm 混凝土灌筑導管。導管底距孔底距離為 30 ～ 50 cm。

（4）清孔結束后立即灌注混凝土，其間隔時間須＜30 min。樁基混凝土必須一次性連續灌注完成，并確保在 3 h內澆完，以保證整根樁的均勻性和連續性。

3.3 后背梁及后背

后背梁尺寸為 3.0 m × 10.8 m，高 3.0 m。為 C 25 鋼筋混凝土，主筋為φ20 mm @10 mm，箍筋為φ12 mm @200 mm。滑床板鋼筋伸入后背梁連接成整體，并在連接段增加一層加強鋼筋。后背梁深入滑床板 100 cm。由于廊道與鐵路斜交，故將框架底板（靠近后背梁一端）做轉正塊，與箱體的頂進方向垂直，以更好地傳遞頂力。后背為 8 根12 m 長鉆孔樁及冠梁，冠梁頂部與后靠背頂齊平。

3.4 箱體預制

3.4.1 施工流程

施工流程為箱涵綁扎底板及墻身鋼筋 → 立模 → 澆筑混凝土 → 養護 → 搭設支架 → 立模板 → 綁扎墻身及頂板鋼筋 →立模 → 澆筑墻身混凝土 → 養護 → 拆模 → 箱頂防水層制作。

3.4.2 施工方法

（1）鋼筋全部在現場配料加工成型。保護層為 4 ～ 5 cm，采用同強度砂漿墊塊。

（2）箱涵墻身模板采用φ14 mm 圓鋼對拉，間距為 60 cm。模板面板采用 1.5 cm 厚竹膠板，楞條采用 5 cm × 7 cm 木條，間距 ≤ 35 cm。支承架采用鋼管扣件架聯結牢固，間距為 90 cm，步高為 120 cm，頂部采用木方縱橫梁作為頂模的支撐。框架中間設豎向 2 道、縱向 4 道水平鋼管撐，橫向 2 道、縱向 3 道剪刀撐。在排架外側設斜撐，斜撐與水平交角宜為 45°。

（3）箱涵混凝土為 C 40 P 8 混凝土，坍落度 160 ± 20 mm，采用地泵入倉澆筑；且分二次灌注，第一次灌至底板倒角上部 0.7 m 處，第二次灌注墻身及頂板。箱涵墻身澆筑混凝土時要從兩頭向中間放料，兩側對稱放料。灌注結束后4 ～ 6 h 內必須覆蓋養護，養護時間 ≥ 14 d。

3.4.3 防水層工程

防水層主要材料為箱頂滿鋪 Ⅱ 型 N 類無復合層氯化聚乙烯防水卷材 ＋ 粘貼用聚氨酯防水涂料 ＋ 6 cm 厚聚丙烯纖維 C 40 細石混凝土。

（1）箱頂基層處理。箱頂基面應清理干凈至墻角下口 15 cm（封邊），保持平整度和清潔干燥。

（2）防水涂料。① 防水涂料主劑甲、乙組分配置稱量誤差為 ± 2 %，混合液體攪拌時間為 3 ～ 5 min，必須保證攪拌均勻。控制好一次拌和量，配置好的防水涂料應在 20 min內用完。② 涂料涂刷時確保厚度均勻，≥ 1.5 mm，用量 ≥1.8 kg/m2。涂刷可分 1 ～ 2 次進行。③ 防水卷材在橋面鋪設至墻角下 15 cm，并順上坡方向逐幅鋪設。先從兩側開始鋪設，搭接時使兩側幅卷材位于下方，其他幅卷材依次鋪設于上方，中間幅卷材鋪設在最上面，最終將防水卷材鋪成沿橋面縱向中心線向兩側進行搭接，其搭接寬度為橫向 ≥ 8 cm、縱向 ≥ 10 cm。④ 防水卷材粘貼完畢后，必須同時對其周邊進行封邊涂刷，封邊時涂刷防水材料的寬度 ≥ 8 cm。⑤ 待聚氨酯涂料不粘手后順箱頂由低到高平攤鋪設，用木槌或滾桿壓緊擠出空氣，使卷材緊貼基層粘牢，防止起鼓。

（3）保護層。① 澆注混凝土保護層時，不得碰傷防水層。保護層最高點為 10 cm。② 橋面保護層澆筑時設置相應的斷縫，待混凝土強度達到設計強度的 50 % 以上時，采取聚氨酯防水涂料將斷縫填實。養護期為 15 d。

3.5 應力放散

3.5.1 施工方法

采用部分切割改成普通線路法。即當采用部分切割改成普通線路進行施工作業時，其普通線路長度應 ≥ 100 m 且有五軌六縫及以上的臨時普通線路。施工地點應位于普通線路中部。

3.5.2 施工程序

（1）準備工作。① 測量軌條軌溫。② 對應力放散地段的軌枕上、軌底下多余道碴進行清理。③ 檢查是否有失效扣件，并進行接頭螺栓涂油處理，施工地段兩端線路鎖定100 m，完成新軌導線鉆眼。

（2）基本作業。① 施工前對作業地段兩端各 50 m 線路進行扣件擰緊，鎖定線路。② 慢行時間直線段隔二松一，扣件螺栓涂油。③ 施工封鎖階段松開其余扣件螺栓，撥出舊軌，鏟下粘在軌底上的膠墊，并將其擺正在承軌槽上。失效的膠墊應于更換，再撥入新軌。調整各連接軌縫均勻，且滿足當地最高溫時段鋼軌膨脹長度。上連接零件，每隔一根軌枕緊里外口軌枕的扣件，先保證開通線路。④ 開通前檢查線路，達到放行條件向施工負責人匯報。施工負責人確認線路具備開通條件后，及時與駐站聯絡員取得聯系，相關人員及機具做好下道接車準備，開通線路。⑤ 開通后整理與回收材料，并上齊扣件。撥正方向，改正軌距。更換和修理失效零部件。回收舊料，清理場地。⑥ 更新無縫線路技術資料，埋設臨時觀測樁，建立臨時位移觀測臺賬及高溫巡查記錄表。

3.6 線路加固

3.6.1 加固方法

（1）本次線路加固采用一孔 D 24 型施工便梁按甲式、高位架設。即便梁軌底至梁底距離為 375 mm，線路中線至縱梁中心線b=c= 2 230 mm。便梁支墩采用條形基礎 ＋鋼筋混凝土支墩，混凝土標號 C 30。

（2）便梁支墩施工時，需架設施工便梁。待支墩施工結束，回填到位后，方可拆除便梁。

（3）D 型便梁架設到位后，必須設置便梁限位裝置，限位裝置與便梁之間采用枕木和柞木板剎緊。在便梁橫向設置限位，便梁限位裝置采用 P 50 鋼軌，提前預埋在支墩混凝土中。

3.6.2 便梁架設拆除施工流程及抽換鋼枕作業要求

（1）編制并上報道封鎖計劃 → 計劃得到批準 → 全面落實封鎖前的準備工作 → 封鎖前（拆除前）到主管車站進行封鎖登記 → 接到主管車站運行調度命令后，軌道車進入施工點 → 軌道車吊梁 → 吊梁就位 → 檢查線路 → 軌道車駛離區間 → 撤銷封鎖登記。

（2）安裝橫梁的位置應與軌枕位置一致，利用天窗點時間，由縱梁兩端向中心排列抽換。

（3）逐段清理原鐵路道碴，安裝斜桿和所有聯結系統。安裝過程中，聯結板 S 4 及牛腿上φ23 mm 孔里均應安裝滿螺栓，彈簧墊圈也必須保證安裝。

（4）在施工便梁拆除之前，必須重新對便梁安裝范圍內的線路進行道碴補充和搗實，并在上一個封鎖點內將便梁配件與主梁分離。主梁拆除后，利用封鎖時間抽去鋼枕并補充道碴。

3.7 箱涵頂進

3.7.1 頂進工藝流程

箱涵頂進工藝流程如圖 2 所示。

圖2 箱涵頂進施工工藝流程圖

3.7.2 頂力計算及油頂布置

由橋規得頂力計算公式（1），19 m 箱涵自重計算公式如式（2）所示。

根據最大頂力Pmax=806 t來配置安裝，共準備 200 t 千斤頂 6 臺，備用 4 臺，每只千斤頂最大頂力為 806/6 = 134 t＜ 200 × 0.7＝140 t（千斤頂效率按 70% 計）。

3.7.3 頂進挖土為了滿足頂進出土需要，頂進前應開槽挖土，打通出土通道，根據機械回轉的空間要求確定開槽寬度，開槽寬度控制在 3.5 m，開槽后土面應距涵底設計標高 2 m 以上。頂進過程采取邊挖邊頂，將箱身切入土體再挖土，確保支墩安全距離，減少線路恢復時回填量。

3.7.4 安放頂桿

頂桿采用鋼筋混凝土圓柱頂桿，吊機安裝，人工對位。頂桿必須保持與箱體軸線順直一致，并與箱涵受力面垂直，做到平、順、直。

3.7.5 整體頂進

（1）線路加固完畢、箱體強度達到設計要求后即可進行頂進作業。

（2）采取邊開挖邊頂進方法進行整體頂進，并通過控制兩側頂力和超挖或少挖土等方法控制箱體離開滑板時的方向。頂進過程中使用經緯儀和水準儀測量箱涵的方向和高程。

（3）頂進過程中要嚴格做到“一鎬一測”，發現偏差時及時調整，確保方向和高低偏差在允許誤差范圍。

（4）頂進作業要隨時注意頂桿、頂鎬、后背、油泵壓力及方向、高程等變化，如發現問題應立即停止頂進，待找出原因并處理好后方可繼續頂進。頂進時如發現線路變形等影響行車安全情況，應立即啟動應急預案，及時整修恢復線路，確保列車安全暢通。

4 結 語

（1）施工前在廊道中心線兩側各 50 m 范圍內，鐵路路肩上每隔 10 m 設置一個位移沉降觀測樁。

（2）施工期間，做好光、電纜等臨時過渡、防護、看護，確保鐵路通信的安全。

（3）施工時需加強基坑排水措施，頂進時精心施工，嚴格控制，盡量減少箱身就位時的誤差。

（4）箱身采用頂入法施工，線路加固采用 D 16、D 24型施工便梁，并對鐵路運輸車輛限速 45 km/h。

（5）為確保便梁條形支墩受力狀況良好，盡量減少對便梁條形支墩周圍土體的擾動，箱身頂進必須安裝鋼刃腳。頂進過程中為減少箱涵與滑板的摩擦力，應在滑板面上涂抹石蠟或鋪灑滑石粉。

（6）在箱頂設置便梁支座時，應將該支座對應頂板與底板間用剛性支撐撐緊。

（7）箱身設計使用年限級別為一級，設計使用年限為100 a。為滿足結構耐久性要求，施工時混凝土材料的選用、配合比及施工養護等工藝，應遵照 TB 10005—2010《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》辦理。