箱涵下穿既有鐵路干線施工技術

韓宜康 芮寧斌

箱涵下穿既有鐵路干線施工技術

韓宜康 芮寧斌

摘 要：下穿既有鐵路干線立交工程常采用預制箱涵整體頂進技術，其最大的優點是在保證鐵路線路安全運營的前提下，直接用頂進設備將在工作坑預制好的鋼筋混凝土箱涵頂入鐵路路基，形成下穿鐵路的立交工程。文章結合黃家圩路拓寬改造工程，主要研究了箱涵下穿鐵路干線立交工程施工方法和關鍵工序，并提出了有關施工工藝和措施建議。

關鍵詞:箱涵；下穿既有鐵路；施工技術

韓宜康：南京鐵道職業技術學院，講師，江蘇南京 210037

1　工程概況

黃家圩路拓寬改造工程位于京滬鐵路南京火車站西側咽喉區位置，工程全線長244.8 m，全部位于直線段。改造工程道路里程K1+112.61處與鐵路京滬線里程K1 150+155.21處相交，交角89.84°。工程采用預制箱涵下穿10股既有鐵路線，施工工藝復雜、涉鐵協調難度大，對施工中防污染、噪聲、振動等要求較高，文明施工及環境保護要求嚴格。工程場地孔隙潛水和孔隙微承壓水豐富。

2　主要施工方法

工程采用線上方架設D24型便梁加固，線路下方采用8 m+16 m+16 m+ 8 m 4跨箱涵整體頂進的施工方法進行，箱涵在頂進工作坑內預制而成。

2.1工作坑降水及開挖

本工程箱涵頂進工作坑基底位于淤泥質粉質黏土層，局部土層夾雜薄層粉砂，地質條件差，承載力低，地下含水量豐富。頂進工作坑開挖面積大，工作坑面積達到4 400 m2，根據工程地質及水文情況，頂進工作坑設計采用φ60 cm高壓旋噴樁作止水帷幕，工作坑范圍內布置管井，間距15 m，井深15 m，管井采用φ60 cm無砂混凝土管。

經過現場勘察，項目部決定將工作坑布置在京滬線南側，采用明挖現澆法施工，工作坑南北兩側采用單排φ1.8 m鉆孔樁進行支撐加固，工作坑東西兩側采用雙排φ1.5 m鉆孔樁圍護加固。工作坑圍護結構強度到達設計要求后進行土方開挖，開挖過程中邊開挖邊支護，頂進工作坑地表標高在12.6 m左右，坑底標高5.5 m，開挖深度約7.1 m，工作坑土方一般分3層進行開挖，第1層從原地面向下3 m，第2層從原地面向下5 m，第2層施工完成后視地下水位情況決定是否進行井點降水施工，最后進行第3層的土方開挖。

工作坑開挖采用小型挖機施工，當開挖至距離基底30 cm時，改為人工開挖。工作坑開挖時禁止超挖，當開挖超出設計高程時，回填級配石并分層夯實至設計標高，工作坑開挖時，工作坑邊1 m范圍內不得堆放棄土。工作坑靠近線路一側坡度設1:0.5邊坡，為保證邊坡的穩定性，采用在邊坡上打土釘掛網噴15 cm厚細石混凝土進行防護，并在工作坑周邊布置截水溝，防止降雨或地表水侵蝕邊坡。

2.2滑板、后背梁制作

工作坑分層開挖至設計標高，地基承載力經驗算符合設計要求后開始制作箱涵頂進滑板，滑板做法：先在地基上鋪設1層15 cm厚碎石墊層，然后再在墊層上鋪設1層60 cm厚C30混凝土面層。為了加大滑板的摩擦阻力，在滑板底部每隔3 m加設1道防爬錨梁，尺寸為30 cm×30 cm。為防止頂進過程中箱涵框架可能出現的扎頭現象，可將滑板結構制作成沿箱體頂進方向呈0.2%的縱坡結構，待滑板混凝土結構強度達到技術要求后，還需在滑板上設1層底板潤滑隔離層，以減小箱涵頂進時摩擦阻力。

后背梁雖然只是臨時結構，但其對頂進施工成敗影響極大，后背梁必須設置牢固可靠。由于工程所在地位于交通流量繁忙的火車站地區，施工場地狹窄，故項目部決定采用鋼筋混凝土后背墻，其最大的優點是結構整體性好，安全穩定性高，后背墻的結構尺寸根據地質條件和最大頂力確定。后背墻的施工程序是，后背墻工作坑在鉆孔灌注支撐圍護下，墻體采用C30鋼筋混凝土整體連續澆注，預制的后背墻的強度和剛度需滿足設計要求，確保后背墻在最大頂力作用下，墻體不發生大的位移、變形和破碎。

2.3箱涵主體預制

箱涵主體采用在工作坑內現澆預制完成，為保證箱涵順利頂進到位，箱身混凝土強度需保證頂進時箱身不發生大的變形或破碎。同時，箱身的防水要求高，所以箱身設計按照混凝土等級不低于C40、抗滲等級按不低于S8設計。箱體預制前，先進行工作坑基底承載力驗算，如不符合要求需對地基進行加固，箱涵框架預制時先進行箱身放線定位，位置不能發生偏移。箱身預制施工主要注意事項如下：

(1）鋼筋綁扎前進行技術交底，嚴格按照設計圖紙進行；

(2）箱體模板采用標準竹膠板制作，拼裝時應做到拼縫嚴密、一致，模板表面清潔無異物；

(3）箱體混凝土澆注分2次進行，第1次澆注箱身底板及下部邊墻，待底板混凝土達到設計強度，對施工縫位置進行鑿毛處理且沖洗干凈后，開始澆注剩余邊墻及頂板，底板和頂板混凝土澆注時應分塊分層進行，每層厚度控制在30～50 cm，并用振搗器振搗均勻；

(4）箱涵主體結構預制完成后還需進行防水層施工，箱頂防水層采用滿鋪TQF-I型防水層及6 cm厚C40細石聚丙烯纖維網混凝土保護層，防水層表面再設M20水泥砂漿排水坡以利于排水，箱體兩側邊墻的防水采用滿涂2層聚氨酯防水涂料。2.4 便梁架設

既有鐵路線路加固采用D24型便梁加固，便梁架設時應按規定辦理線路封鎖要點和限速慢行手續。架設D24型便梁必須采用25 t以上吊機，待便梁支撐達到設計強度后才能吊放便梁。起吊時兩端平衡起吊，起吊點和支撐點應與設計一致，避免便梁縱向變形起拱。縱梁安裝完畢后開始安裝橫梁，橫梁安裝前應預先按設計要求調整軌枕間距，騰出橫梁空間，然后按照“隔六抽一”技術要求進行橫梁抽換，抽換軌枕、安放橫梁時應由縱梁兩端向中心對稱順序進行。為防止軌道電路短路，安放橫梁時需先在鋼軌下墊大塊絕緣橡膠板，安放橫梁時應按照設計位置安放并用扣件固定。D24型便梁組裝完成后，需檢查并修整線路，保證線路的軌距、水平和方向。D24型便梁安裝平面圖見圖1。

圖1　D24型便梁組裝平面圖 （單位：mm）

2.5箱涵頂進

箱涵頂進工作坑內的后背梁建成并達到規范強度后，即可以開始安裝液壓頂進設備。設備安裝完畢后必須進行設備調試，設備調試的目的主要是檢查液壓元件是否按設計圖紙安裝，油路管道有無泄漏現象，傳力設備能否正常傳力，溢流閥能否正常開啟與關閉。所有設備檢查完畢后還要進行1次空頂，以便測定起動推力，空頂的同時應同步檢查后背梁結構有無變形或破損等情況。

經計算，頂進中孔時采用2套頂進設備，每套設備各配置8臺320 t千斤頂；頂進東西側邊孔時采用縱橫向交替方法，在3個后背梁處均設置1套頂進設備，縱向各配備8臺320 t千斤頂，橫向配備4臺320 t千斤頂。

箱涵頂進前需對箱涵主體結構混凝土強度、線路加固情況、后背梁尺寸、現場照明、液壓系統、防水層等進行驗收，頂進設備和頂鐵的選擇需綜合考慮箱涵自重、各部位尺寸及頂進長度等因素后選用。箱身開始頂進前先架設D24型施工便梁加固線路，頂進時首先頂進兩邊孔箱涵，待兩邊箱涵就位后，架設D24型施工便梁于邊孔箱身上，再頂進2中孔箱涵。箱涵正式頂進前應先進行試頂試驗，確定各項影響箱涵頂進的施工參數，試頂試驗結束后開始正式頂進，箱身每前進一頂程后，切換油路使千斤頂的活塞回復到原位，如此往復頂進，直至箱身頂進至設計位置為止。

箱涵開始頂進后，觀測人員應每天定時對箱涵軸線、高程進行觀測，挖土工作根據量測結果及時調整。對于箱身發生的左右方向的偏差，主要靠采用增加或減少一側頂力方式來控制；對于箱身抬頭現象，采用適當超挖方式調整；高程應控制在規范允許的偏差范圍內。

箱涵在線路下方頂進時，采用小型反鏟挖機挖土，每次開挖進尺0.6 m。開挖出土采用小中大3種型號挖機傳遞出土，箱涵每前進一個頂程，挖一個頂程工作面，確保箱身切土順利。箱涵底板部位土方開挖時，注意預留20 cm不開挖，以防止箱涵框架頂進時出現“扎頭”現象。箱涵頂進示意圖見圖2。

圖2　箱涵頂進縱斷面示意圖 （單位：m）

2.6線路恢復

箱體頂進就位后，立即進行箱身頂部、箱身兩側和三角區的回填。箱身頂部采用原有道砟填充并搗固，箱身兩側采用砂礫石回填，三角區回填按永久段和臨時段分2類進行，永久段三角區采用地泵灌注素混凝土，臨時段三角區采用級配碎石夯填。施工便梁在線路補充道砟并搗實后才能拆除，之后恢復線路。施工結束一段時間內線路仍需辦理慢性，并按照45、60、80、120 km/h逐步過渡到常速。

3　結束語

既有線路下修筑橋涵，最常用的施工方法是頂進法，實際工程表明其確實是效果最好的方法，并能盡量少地影響鐵路運營。施工過程中線路加固是關鍵，相比較傳統的工字鋼等加固形式而言，D24型便梁組裝方便，加固性能更加可靠。箱涵頂進過程中要隨時量測，發現方向、高程偏離設計位置時應及時糾正，保證箱涵頂進方向、標高。本工程竣工驗收時，頂進箱涵中線與設計中線最大偏差、高程最大偏差均較好地控制在設計及規范的范圍內。

參考文獻

[1] 李小林. 下穿鐵路斜交箱涵頂進施工技術[J]. 上海鐵道科技，2009(3).

[2] 王盛祖. 既有線下穿箱涵頂進施工技術[J]. 石家莊鐵道大學學報，2011(1).

[3] 龔宏華. 頂進框架橋沉井后背墻設計與施工[J]. 鐵道建筑，2010(7):24-25.

[4] 張群勝. 鐵路既有線橋涵基礎及頂進施工關鍵技術方法分析[J].鐵道工程學報, 2008(3).

責任編輯 朱開明

Construction Technology of Box Culvert Passing beneath Existing Railway Main Line

Han Yikang, Rui Ningbin

Abstract:The project of underpass the existing railway often use prefabricated box culvert jacking technology, and its biggest advantage is that the safe operation of the railway line is ensured. The jacking equipment will be in use for direct jacking of reinforced concrete box culvert prefabricated in the work pit into railway subgrade, forming a crossing under railway line. The paper takes the widening reconstruction project of Huangjiaxu road as a case study, mainly studies the construction method and key process of box culvert under passing railway main line, and puts forward some suggestions on the construction technology and measures.

Keywords:box culvert, passing beneath existing railway, construction technology

收稿日期2014-07-24

中圖分類號：U449