淺析箱涵下穿鐵路頂進施工工藝

賈曉楠

摘 要：在我國鐵路交通行業，針對整個鐵路箱涵下穿鐵路施工過程中，提升箱涵下穿鐵路頂進施工質量，能夠確保提升整個鐵路的安全運營。基于陽安二線站前工程YAZQ-2標段施工，淺析了箱涵下穿鐵路頂進施工情況，優化了箱涵下穿鐵路頂進施工工藝。

關鍵詞：箱涵；下穿鐵路；頂進施工；施工工藝

中圖分類號：U449.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.138

在我國目前的鐵路箱涵下穿鐵路頂進施工中，進行箱涵頂進時，路堤常以填筑土為主，尤其是以砂性土為主時，頂進過程中極易引起大面積坍方。為此，需要優化頂進施工工藝方法，確保箱涵安全、順利頂進到位。優化設計鐵路頂進施工工藝，有助于提升整個鐵路箱涵下穿鐵路施工的質量，也能夠確保整個鐵路的安全運營，有著積極的意義。本文將對此作具體分析。

1 施工項目

工程施工材料參數如表1所示。

陽安二線站前工程YAZQ-2標段施工中，YAZQ-2標段為新建道路立交而設，與既有線路正交，設計為鋼筋混凝土箱形涵，總長24.1 m。其中，涵身頂進長度為11 m，現澆段為13 m。箱形涵孔徑為3.0 m×3.5 m，涵身頂板厚0.32 m，底板厚0.36 m，邊墻厚0.32 m，涵身統一采用C35鋼筋混凝土。線路加固采用D形施工便梁L=16 m，頂進施工采用16 m D形施工便梁架空，支點樁為直徑1.25 m、長8 m的人工挖孔樁。頂進工作坑設在線路右側。

涵洞施工前先進行道路改移，改移后，鄉村道路作為施工便道，涵洞施工所用材料、設備由便道進、出。DyK41+780（1～3.0 m）鋼筋混凝土箱形涵處地質情況：0～8 m粉質黏土，地基承載力為80 kPa。施工用水利用周邊地表水源，檢測合格后就近取水。施工便道由鄉村道路引入，通過改移后鄉村道路后進入施工現場。

2 箱涵下穿鐵路頂進施工技術

2.1 施工工藝流程

箱涵頂進工藝流程如圖1所示。

箱涵頂進施工前，先修建臨時通道，架設臨時用電及用水管線；選好泥漿處理場地，規劃臨時堆土場，以及施工配套設施安裝場地，開挖始發坑和接受坑，并進行護底、護壁。同時，還要根據鐵路工程箱涵頂進施工時所需的最大頂力優化設計箱涵頂進后背結構。在施工過程中，提升后背強度與剛度，確保箱涵頂進后背具備一定的變形量，能夠承受頂進箱涵時的最大頂力，確保提升施工工藝質量。

2.2 施工步驟

該頂進涵下穿既有陽安線和增建二線，涵身頂進長11 m，現澆段為13 m。為保證線路安全，涵身主體結構采用現場預制、線路架空、隨開挖隨頂進、現澆段現澆施工的方法。根據設計提供的圖紙，結合本工程的特點及現場實際情況，工作坑設在既有線右側，線路遷移完成后，先開挖支撐樁，開挖工作坑，施工滑板及后背墻，預制涵身，架空線路，吃土頂進，現澆涵節施工。具體步驟如下：①進行施工場地平整、地下管線遷改、材料準備、施工機具進場等準備工作；②要點線路加固，施工支撐樁，開挖工作坑，施工滑板及后背墻，做好潤滑隔離層；③預制11 m頂進節涵身；④D便梁架設，鐵路限速45 km/h；⑤涵身頂進；⑥頂進到位后，兩側回填土方，要點為拆除架空設備及恢復線路；⑦剩余現澆段涵身施工。

3 優化箱涵下穿鐵路頂進施工工藝

3.1 預制頂進施工中的箱身

在陽安二線站箱涵下穿鐵路施工中，針對箱涵下穿鐵路進行頂進施工時，需先預制箱身，可以在施工現場開挖好工作坑，然后再平整場地，針對箱身底板進行立模澆筑，并在箱涵頂板以及邊墻上澆筑混凝土，同時根據實際需求，養護箱涵混凝土。在施工中進行箱身預制時，為了保證滿足陽安二線站箱涵下穿鐵路工期需求，可以加入早強劑，使混凝土能夠在短時間內達到頂進施工工藝強度。同樣，在實際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，基于陽安二線站前工程YAZQ-2標段，箱涵的箱身設計強度要達到C30，底板、頂板混凝土強度分別達到設計強度的110%和105%，以確保在施工中可以頂進。

3.2 計算施工中的適宜頂力

在箱涵下穿鐵路頂進施工中，需要計算出箱涵的頂進阻力，可以根據施工中配備的千斤頂、頂桿等因素條件，計算箱涵頂進施工的總阻力。計算公式為：單節箱涵的總重×最大的摩阻系數=（194 m3×2.5 t/m3）×1.5=728 t。

在實際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，基于陽安二線站前工程YAZQ-2標段施工，由于在箱涵頂進時采用16 m低便梁架空的線路施工方式，可以邊開挖、邊進行頂進施工，因此可以忽略頂上與兩側土的壓力，施工過程中的頂力主要是箱涵與底部土產生的摩擦力，最大頂力可按下式計算：

式（1）中：K為安全系數，取1.2；N為涵身自重，按涵身18 m計算；f為摩擦系數，取0.8.

式（2）中：n為千斤頂效率系數；T為有效頂力，取2 000 kN。

代入數據得：N=P/nT=2臺。

施工中采用兩臺200T千斤頂，因此完全滿足施工要求。

3.3 優化控制頂進方向

基于陽安二線站前工程YAZQ-2標段施工中，箱涵頂進方向主要通過液壓頂頂力來控制，當發現偏左時，左側頂力減少，再配合左側刃角欠挖土，右側刃角超挖土來控制方向。在實際施工中，需注意以下3點：①在箱涵下穿鐵路頂進施工中，由于箱涵頂力力矩的不同，在兩側土的壓力作用下，箱涵容易產生逆時針的旋轉，從而會影響到頂進施工的質量。因此在實際施工過程中，需要控制好箱涵頂進方向，結合施工箱涵實際，糾偏頂力和箱涵布置位置，保證箱涵就位。②在施工過程中，可以通過增減一側千斤頂的頂力，也就是通過開、關一側千斤頂的閥門，調整箱涵頂進防線。實際中，如果箱涵頂進向左偏，則可以關閉、減少右側千斤的頂力；如果箱涵頂進向右偏側，則反之操作。③在實際的鐵路箱涵下穿鐵路施工中，也可以前端左右兩側刃腳前超挖一側刃腳，以此來調整箱涵頂進方向。在鐵路頂進施工中，如果箱涵前端向右偏，可以超挖右側刃腳前20～50 cm，使左側刃腳吃土保持20 cm，從而達到調整頂進方向的目的，對頂進施工進行糾偏。

3.4 合理調整頂進施工中箱涵的高程

在鐵路箱涵頂進過程中，需要調整箱涵高程，從而防止因糾偏而引起的箱涵非正常變形。在施工中，需注意以下3點：①在頂進施工中，如果箱涵兩側的挖土不夠寬，則容易造成箱身抬頭。因而，可在箱涵兩側適當多挖，把箱涵開挖面與箱底面持平。如果施工中箱身的抬頭量較大，可以在底板前超挖20～30 cm，調整頂進施工中箱涵的高程，避免造成箱身扎頭，提升頂進施工質量。②在調整施工中箱涵頂進高程中，也可以適當增加箱涵抬頭的力矩，增加箱涵頂進刃腳的阻力，使箱涵的刃腳在頂進過程中多吃土，并確保底板前不可超挖施工，從而逐步調整箱涵頂進高程。③在鐵路箱涵下穿鐵路吃土頂進施工中，需開挖的面的基底在箱身底面的8～10 cm范圍內。如果頂進施工中基底的土壤松軟，就可以邊換鋪混凝土碎塊20～30 cm厚，邊灌注素的混凝土加固地基，增加頂進施工中地基的承載力，以調整箱涵施工高程，避免扎頭。

4 結論

通過以上分析，在實際進行鐵路箱涵下穿鐵路施工中，優化設計施工工藝，進行箱涵下穿鐵路頂進施工，不僅可以保證施工安全，還可以通過對頂力的精確計算，降低頂進過程中發生安全質量事故的危害，提升箱涵下穿鐵路頂進施工工藝和施工質量，使鐵路箱涵下穿鐵路施工工程安全驗收，發揮積極的研究應用價值。因此，可以在實踐中推廣應用該鐵路頂進施工工藝。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕