頂進施工技術要點在鐵路橋涵中的應用

歐陽懷龍

(江西贛榕地方鐵路開發建設有限公司，江西 南昌 330000)

框架涵是鐵路工程中必要的結構，一般用于排洪、人行、車輛通行等。它們在鐵路建設中起著關鍵作用，為列車運營提供穩定和安全的支撐。隨著經濟社會的發展和城市道路的擴張，城市道路穿越鐵路的需求也日益增多。頂進施工技術作為鐵路橋涵施工的重要組成部分，在保障鐵路施工質量和提升行車安全方面具有重要的意義。

1 頂進施工技術在鐵路橋涵工程中的重要性

1.1 提高工程的施工效率

頂進施工技術在鐵路橋涵工程中的重要性之一是提高工程的施工效率。以往傳統的拆除線路現澆框架橋的工藝，不僅需要停運線路，而且現澆結構過程耗時長且影響線路運營。相比之下，頂進施工技術可以通過架空既有鐵路，確保一定的覆土條件下施工，避免了中斷鐵路交通，且縮短了施工周期[1]。

1.2 降低工程經濟成本

傳統的拆除現澆施工技術往往需要更多的資源投入，包括人力、材料和設備等。而采用頂進施工技術可以利用已有的橋涵或隧道作為基礎，減少了大規模施工所需的成本和資源消耗。

1.3 提升鐵路橋涵的穩定性和安全性

通過合理設計和控制，頂進施工技術能夠確保原有結構不受到破壞，并與新結構形成整體。這樣可以有效地增強整個鐵路橋涵系統的穩定性，使其能夠承受列車荷載、水流沖擊等外部力量而不發生倒塌或損壞。

1.4 保護環境和資源

傳統的拆除現澆施工工藝需要大量土地占用和資源消耗，對周圍環境造成較大影響。而采用頂進施工技術可以最大限度地利用已有的橋涵或隧道作為基礎，避免了新建結構所需的土地占用。此外，頂進施工技術還能夠減少材料和資源的浪費。通過合理設計和控制，可以降低施工過程中材料的使用量，并且有效利用現有結構進行覆土施工或興建涵洞等操作。

2 頂進施工技術原理

2.1 頂進結構

頂進結構是鐵路橋涵工程中用于頂推預制橋涵結構的專門設備。它通常由液壓缸、后背結構和導向裝置等組成。在施工過程中，設備通過液壓缸產生的推力將預制好的橋涵結構從一個端點逐漸推進到另一個端點。后背結構提供穩定的支反力，確保待頂進結構不會下沉或傾斜；導向裝置則控制推進方向，使其沿著設計軌道正確移動。頂進結構具有結構簡單、操作靈活、可靠性高等特點，能夠實現連續推進，并且可以根據需要進行調整和控制。通過使用頂進結構，可以減少對周圍土體結構的擾動，提高施工效率，并確保橋涵建設質量和安全性[2]。

2.2 支撐與導向

支撐與導向是鐵路橋涵工程中頂進施工技術的重要組成部分。在進行頂進施工時，需要對待推進的橋涵結構進行支撐和導向，以確保其沿著設計軌道正確移動。支撐系統通常由鋼筋混凝土底板和帽梁等結構來提供穩定的支持力。這些支撐結構必須能夠承受預制橋涵結構的重量，并將其傳遞到地基上，以防止下沉或傾斜。導向系統通過設置導軌、引導墩等裝置來控制推進方向。它們起到了引導作用，使得待推動部件能夠按照設計軌跡移動，并避免偏離目標位置。同時，在實際施工過程中，還需要根據具體情況調整和控制支撐與導向系統。例如，在不同地質條件下可能需要調整基礎墊層或增加輔助設備來應對變化。

2.3 推力傳遞

在頂進施工過程中，需要將推力從頂進后背傳遞到待推動的橋涵結構上。通常使用液壓缸作為主要推力源。液壓缸通過受控的油液流動，在其內部產生高壓力，從而實現對待推動部件的推力傳遞。這種方式具有調節靈活、反應迅速等優點。為了確保推力能夠有效地傳遞到待推動部件上，還需要設置傳力桿或傳力塊等結構來連接液壓缸和橋涵結構，并將推力傳遞給它們。這些連接裝置必須具備足夠的強度和剛性，以承受并傳遞大量的推力。在實際操作中，根據不同情況可能采用單個或多個液壓缸進行協同作業，以提供足夠的推力，并確保均勻分布于待推動部件上。

2.4 線路架空

頂進施工為減少施工過程對既有鐵路行車的影響，其中采用的線路架空結構是該工藝實施的必要保障。目前常規線路架空工藝一般采用D型鋼便梁對既有鐵路進行加固，目前既有線頂進施工常規采用的D型便梁有D16和D24兩種型號，再輔以橫向工字鋼或軌束組成橫抬縱挑的加固體系，為確保既有線路安全行車提供了重要保障。便梁基礎根據地質情況，選擇鋼筋混凝土挖孔樁或鋼筋混凝土支墩，同時為確保樁基的穩定性，宜設置帽梁連接橫向樁基頂部。

3 頂進施工技術在鐵路橋涵工程中的應用要點

3.1 施工前準備

3.1.1 現場勘察

在頂進施工之前，進行詳細的現場勘察是必不可少的。這一步驟的目的是為了全面了解施工區域的地形地貌特征、土層結構和地質特點，同時根據相關的設計資料進行實地放樣。

首先，現場勘察需要對地勢高低進行準確測量，并記錄下各個位置的海拔高度。這有助于確定施工過程中可能遇到的起伏情況以及是否需要進行填筑或挖掘。其次，勘察人員還需注意觀察坡度情況，包括水平坡度和縱向坡度[3]。水平坡度影響著施工設備和材料運輸等因素，而縱向坡度則會影響涉水深度、排水設計等。此外，在現場勘察中要重點關注土壤類型和地質特點。通過采集樣本并進行實驗室測試分析，可以獲得土壤物理性質(如密度、含水量)以及力學性質(如抗剪強度)，從而更好地評估土壤穩定性和承載能力。最后，在現場勘察過程中應注意記錄和收集數據，包括地形圖、剖面圖、土壤樣本等。這些信息對于制定合理的施工方案和進行土方開挖量計算具有重要意義。

3.1.2 施工組織設計

根據現場勘察的結果和設計要求制定詳細的施工方案。方案應包括工作坑開挖、后背墻和滑板施工、框架預制以及頂進施工階段控制等內容。施工設計應仔細考慮施工現場的實際情況、環境因素和工程要求，并保證與設計圖紙的一致性。

3.1.3 鐵路光電纜遷改防護處理

鐵路橋涵上可能存在光電纜等設備，對它們進行遷改或防護工作至關重要。光電纜處理可以通過實施切割遷改或保護措施來確保施工的順利進行，根據纜線的埋深選擇防護方案同時不影響現有鐵路的通行。在處理過程中，應嚴格按照規范要求操作，并確保與鐵路設備管理部門進行充分溝通，使得處理結果符合相關法規和安全要求。

3.2 工作坑開挖

3.2.1 地形地貌分析

在進行工作坑開挖之前，需根據設計資料進行詳細的勘察和地形地貌分析。這些分析可提供施工區域的地勢高低、地面形態和周邊環境特征等信息。根據分析結果選擇合適的工作坑位置，避免不利地形對施工造成干擾。此外，在施工現場內外設置標識和警示牌，確保施工現場安全。

3.2.2 土質分析

確定施工場地前，設計單位需對施工場地進行初勘以及詳勘，通過現場采樣了解土壤的物理和力學性質，如密度、含水量、抗剪強度等。對地質情況的分析有利于更好的開展下一步工作，并確保施工過程中避免因土質問題而產生的安全風險。如遇到不良地質情況，通過采取地質加固等一些列措施保障地基穩固，從而更好的保障施工質量。

3.2.3 降水排水措施

工作坑開挖過程中，降水和排水是重要的考慮因素。根據地形地貌和地下水文條件，需要設計合理的降水排水系統來確保施工順利進行。為防止水位上升對施工造成困擾，在挖掘過程中需要采取相應措施。一種常見的方法是設置抽水泵，通過抽取工作坑或降水井內部積聚的匯水來維持較低的水位。這樣可以有效避免積水對施工帶來的不利影響。此外，還可以采用防水墻、水平槽或溝渠等方式進行排水。

3.3 后背墻和滑板施工

后背墻和滑板是頂進施工技術中的重要部分，對鐵路橋涵頂進過程的穩定性和安全性起著至關重要的作用。在施工過程中，需要特別注意以下關鍵要點。

首先，后背墻施工采用的常見方法有片石擠漿法和鋼筋混凝土墻。片石擠漿法是將篩選好的小塊石子填充在墻體腔內，并采用漿液注入的方式，通過擠壓使石子成型，形成穩定的墻壁結構。而鋼筋混凝土墻則是通過混凝土與預埋鋼筋的固結來形成墻體結構，能夠提供良好的抗震和抗水壓能力[4]。

其次，滑板施工是指在頂進施工中所使用的滑動支座。根據具體情況，滑板可以與后背梁連成整體或分離兩種形式。在滑板的制作過程中，需注意滑板的穩定性和接觸面與地基之間的處理。為提高穩固性，可以設置防滑設施，如涂層或嵌入錨槽等，以確保施工過程中的安全性。

在后背墻和滑板的施工中，還需注意以下幾點：首先，要使用符合規定要求的材料，并注重施工質量的控制。其次，施工人員應遵守相關施工規范，確保施工程序步驟正確、施工設備完好。尤其是在鋼筋混凝土墻的澆筑過程中，需采取適當的振搗措施，保證混凝土的均勻密實。

3.4 框架預制施工

框架預制施工包括橋涵結構的預制和頂進鋼刃角安裝過程，關鍵要點如下。

首先，在橋涵滑板上進行防潤滑處理，可設置潤滑隔離層以減少滑板與其他結構物間的摩擦力。同時，在刃角安裝后應對其表面進行防潤滑處理，確保頂進施工過程的順利。

其次，混凝土的施工控制是關鍵。選擇低熱低收縮水泥可以減少混凝土內部的溫度變化，有利于控制混凝土的質量。在攪拌、振搗和澆筑等施工環節，需要嚴格遵守相應的操作要點，以保證混凝土的均勻性和強度。

另外，在完成框架橋涵和刃角的施工后，要對結構的外部進行潤滑處理。此外，橋涵框架的前端底部設計成船頭狀可以避免出現頂進下沉的情況，提高頂進系統的穩定性。

3.5 頂進施工控制

頂進施工控制是鐵路橋涵工程中的關鍵環節，它涉及到機械化挖土和運土工作以及頂鐵的安裝與調整。在施工過程中，盡量使用機械設備代替人力進行挖土和運土工作，這樣可以確保挖掘深度符合規定要求，并減少勞動強度，提高工作效率。同時，在頂進施工過程中，嚴格按照規定的頂進長度來安裝和調整頂鐵。根據現場土質狀況和施工計劃確定挖掘的深度，并嚴禁超過規定深度進行挖掘。在第一階段，當滑板空頂至刃角接觸路基邊坡時需要停止頂進；而在第二階段，則需根據頂鎬的長度確定每次推進的距離。每個頂進周期結束后，根據需要重新安裝新的頂鐵，并按照這個程序循環重復直到整個頂進工程完成。通過有效地控制每個階段的施工質量和推進速度，能夠確保整體施工質量并使得項目按計劃進行[5]。

4 鐵路橋涵頂進施工過程中注意事項

在鐵路橋涵的頂進施工過程中，有一些關鍵的注意事項需要特別注意，以確保施工質量和安全。

4.1 防止頂偏

在鐵路橋涵頂進施工過程中，防止頂偏是非常重要的。為此，在設計和施工階段都需要采取相應措施來確保橋涵頂進的穩定性。首先，在設計階段，設計人員應充分考慮頂進底板基礎的承載能力和穩定性。其次，在施工過程中，施工人員必須嚴格按照設計要求進行操作。避免出現過量挖土、偏挖等情況對頂進方向造成不利影響。

4.2 安全防護

在鐵路橋涵的頂進施工過程中，需要注意施工區域的安全防護。施工現場應設立明顯的警示標志，并采取適當的安全措施，如設置圍欄、警示燈等，以確保施工場地的安全性。施工人員還應佩戴個人防護用具，如安全帽、防護眼鏡、手套等，以預防傷害事故的發生。

4.3 線路施工

鐵路頂進施工過程中，線路施工是必不可少的一部分。在進行線路施工時，必須確保施工人員的安全。施工人員應遵守安全規章制度，不得在鐵軌上行走。同時，必須定期對線路進行檢查和養護，確保線路穩定、平整，避免產生脫軌或其他安全隱患。

4.4 施工進度控制

施工進度控制是鐵路橋涵頂進施工過程中的重要事項。它包括合理安排施工計劃，確保頂進施工的推進速度和質量。通過細化任務、分配資源、設定里程碑等方式，對施工進度進行有效管理和監控。同時，根據實際情況調整施工進度，并及時處理可能出現的問題，如材料供應延遲或設備故障等。通過嚴格控制施工進度，能夠提高效率、減少延誤，并確保項目按計劃進行，最終實現順利完成鐵路橋涵建設目標。

5 結語

綜上所述，頂進施工技術在鐵路橋涵中具有重要的應用前景和意義。通過深入研究鐵路工程，能夠了解到該技術在提高工程質量、加快工期和確保施工安全等方面的關鍵作用。為推動鐵路橋涵施工的發展，需要不斷完善施工技術，加強施工準備、質量控制和安全防護等。只有這樣，才能實現更高效、更安全、更可持續的鐵路橋涵建設。