談平改立箱涵頂進施工技術

王觀海 馬榮珍

(西安鐵路局勘測設計所，陜西西安 710054)

0 引言

我國很多鐵路線因修建時間較早，未能全面考慮當地交通發展，導致很多遺留問題。而隨著鐵路部門列車提速及線路封閉方案的實施，鐵路封閉與當地群眾出行難的矛盾日趨激烈。

而在既有鐵路線上修建平改立箱涵既能有效的解決當地群眾出行難的問題，又能實現鐵路部門封閉線路的要求。

本文結合陽安路線K102+425新建1-4.0 m鋼筋混凝土箱涵工程實例，針對平改立箱涵頂進施工中的后背設計、既有線路架空、箱涵扎頭等方面，談一些體會，以供類似工程參考與借鑒。

1 工程概況

陽安線K102+425位于史寨—褒河區間，該段線路位于直線上。線路兩側為村莊及農田，當地群眾經常穿越鐵路，存在安全隱患。為適應目前列車提速及線路封閉的要求，需對該處進行改造。

經現場勘測后，根據現場實際情況，決定在陽安線K102+425處修建1-4.0箱涵。箱涵主體采用C35鋼筋混凝土，凈寬4.0 m，凈高5.0 m，箱涵長度為10.0 m。箱涵采用頂進法施工，頂進工作坑設置在線路左側，以0.5%的坡度上坡頂進。

2 箱涵頂進后背設計

2.1 頂進后背形式

箱涵頂進后背一般采用漿砌片石后背墻與鋼筋混凝土后背樁配合的方式。常用的后背形式有埋入式、半埋式及填筑式3種，可根據施工現場情況靈活選用。本工程采用的是埋入式后背，其構造圖見圖1。

圖1 埋入式后背墻構造圖（單位：cm）

2.2 后背頂力計算

箱涵頂進后背頂力計算是決定工程施工成敗的關鍵因素之一，計算公式如下:

其中，P為最大頂力，kN;K為安全系數，取1.2;N1為箱涵頂荷載(含線路加固設施)，kN;N2為結構自重，kN;f1為箱涵頂面與頂上荷載摩擦系數，取值由頂上潤滑處理情況試驗確定;f2為箱涵底板與基底摩擦系數，一般取值范圍0.7～0.8;f3為箱涵側面摩阻系數;E為結構側面土壓力，kN;R為鋼刃腳正面阻力，kN/m2;A為鋼刃腳正面積，m2。

3 線路加固及安全控制

3.1 線路加固

鐵路線路加固的常用方法有:吊軌梁加固法、橫抬梁加固法、軌束梁加固法、工字鋼束梁法和D形便梁加固法。

本工程采用的是橫抬梁加固線路，具體架空方案為:采用直徑120 cm的C25鋼筋混凝土挖孔樁為支墩，每側1片16 m長100號特種工字鋼做縱梁，20號鋼枕做橫梁，架空線路。挖孔樁樁底標高低于結構底板不小于1.0 m。頂進施工時，列車慢行45 km/h。

3.2 安全控制

1)抽換枕木。嚴格按規定隔6抽1施工，新穿木枕搗實后方可抽換下一根。木枕抽換完畢后，對線路全面檢查整道。

2)穿橫梁。合理布置道床開槽間距，工字鋼入槽后及時在軌底加木墊、膠墊，安裝扣軌與橫梁扣件;搗固后開挖相鄰一道，防止線路下沉，同時要控制間距不大于800 mm，以確保加固體系的剛度。

3)既有設備監護。在穿橫梁的過程中，密切監護既有光纜、管道、信號設備，防止損傷，待工字鋼穿完后，及時將其固定在橫梁上。

4)架設縱梁。橫梁穿完后，在橫梁上安裝縱向100號特種工字鋼。要全面檢查加固結構的限界，扣件、螺栓不得高出軌面，所有扣件要切實緊固。

5)橫、縱梁連接。100號工字鋼縱梁與橫抬梁之間須采用U形卡箍固定，為防止頂進時線路橫移，施工時須在頂力相反方向用鋼纜及地垅將線路拉緊。

4 箱涵扎頭預防及處理措施

4.1 預防措施

1)核對地質情況。在施工過程中，要核對設計單位提供的頂進箱涵地點的地質資料，并檢測框架箱涵滑床板下地基承載力是否滿足設計要求。若地質與設計不符或承載力達不到設計要求，由設計單位變更設計，以免滑床板在箱涵頂進重心移出端部時造成滑床板斷裂、箱體前傾、扎頭。

2)合理設計滑床板仰坡和箱涵船頭坡。在框架箱涵預制時預留滑床板仰坡，以防框架箱涵在頂進出滑床板時因地質的變化，土質承載力降低造成扎頭。根據經驗滑床板仰坡一般取0.5%左右，主要視土質情況而定，土質密實且開挖得當，取0.5%左右即可;土質松軟、含水量大，坡度應略微放大，一般以0.8%為宜。船頭坡一般采用1∶10的坡度。

3)做好施工降水。如遇地質松軟、地下水位高的情況，必須提出降低地下水的方法和措施。切實有效的降水措施必須貫穿始終，不可在降水問題上麻痹。如果降水不能降至底板以下0.5 m～1.0 m，則帶水頂進會造成路基塌方和箱涵扎頭。

4)其他。工作面禁止超挖、適當加長滑床板長度等措施亦可避免扎頭現象的發生。

4.2 處理措施

4.2.1 改善土質

頂進施工中出現扎頭后，一般可通過增大吃土量、改善土質(換填碎、片石)、向框架底塞廢棄混凝土枕等方法將其調整到正常狀態。

4.2.2 提高基底承載力

基底可通過壓漿或高壓旋噴樁處理;對一些稍松軟土質亦可打入木樁、鋼軌樁，以提高基底承載力，從而達到抑制“扎頭”的目的。

4.2.3 澆筑混凝土仰坡渡板

在底板前挖除部分軟土，澆筑“混凝土仰坡渡板”，通過渡板來逐漸調整，可有效防止扎頭現象的產生。

5 結語

箱涵頂進法施工因其工期短、對線路影響小等特點，在鐵路既有線平改立領域得到廣泛應用。本文結合陽安鐵路K102+425處修建1-4.0箱涵工程實例，總結平改立箱涵頂進施工中的后背設計、既有線路架空、箱涵扎頭等方面一些成功經驗，為相關工程提供參考與借鑒。

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［2］尹智偉.框架箱涵頂進施工中扎頭的原因及控制措施［J］.建材與裝飾，2011，12(5)：147-148.

［3］劉長輝.鐵路地道箱涵頂進工程中降排水施工［J］.橋梁隧道，2009，3(4)：165-166.

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