大跨度立交箱體下穿既有線頂進(jìn)施工隱患分析與控制

蔣祝坤（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司新長(zhǎng)工務(wù)段，江蘇 淮安 223005）

1 引言

頂進(jìn)立交箱體下穿既有鐵路是目前較為普遍的一種工程建造形式。大跨度箱體的頂進(jìn)施工存在著較大的安全及質(zhì)量隱患，控制好路基塌方、箱體頂進(jìn)方向及水平高低三項(xiàng)隱患對(duì)保障既有鐵路安全運(yùn)輸具有重要作用。引例為證，淮安市黃河風(fēng)光帶園路下穿新長(zhǎng)鐵路立交工程，箱體為1孔5×15m米鋼筋混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)，底板厚度1m，頂板厚度0.8m，側(cè)墻厚1m，箱長(zhǎng)15m，設(shè)計(jì)頂程32m；地質(zhì)自上而下均以粉砂土為主，搖振反應(yīng)迅速，土體穩(wěn)定性差。當(dāng)前一般采用的線路保護(hù)形式為D24型施工便梁作為頂進(jìn)主跨加固，由于立交箱體跨度大，頂程長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)自身重，在頂進(jìn)過(guò)程中箱體外緣距離便梁支承點(diǎn)較近，不具備放坡開挖拉槽條件，極易引起鐵路路基塌方，且結(jié)構(gòu)行進(jìn)的方向及水平偏差都會(huì)對(duì)施工造成極大的影響，為確保鐵路運(yùn)輸安全，合理控制成本，過(guò)程中充分分析隱患項(xiàng)點(diǎn)，制定對(duì)應(yīng)控制措施，最終確保施工順利完成。

2 隱患成因及分析

2.1 拉槽及頂進(jìn)過(guò)程導(dǎo)致路基塌方

本工程中頂進(jìn)孔跨線路加固采用架設(shè)D24型便梁，便梁支墩為鉆孔樁基礎(chǔ)結(jié)合蓋梁的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)計(jì)算，D24型便梁可用跨度值為21.62m（便梁全長(zhǎng)24.12m-兩側(cè)支墩搭設(shè)長(zhǎng)度合計(jì)2.5m=21.62m），箱體結(jié)構(gòu)凈寬17m，頂進(jìn)開挖時(shí)軌面以下開挖深度為9.1m，因此支墩蓋梁內(nèi)側(cè)不滿足放坡條件，考慮到土質(zhì)穩(wěn)定性差，整個(gè)蓋梁臨近箱體一側(cè)在頂進(jìn)過(guò)程中將完全暴露，開挖操作中亦可能發(fā)生超挖行為，影響蓋梁下既有路基穩(wěn)定，加之列車動(dòng)荷載等綜合作用，可能導(dǎo)致蓋梁下路基土體塌方，擾動(dòng)支墩背側(cè)線路穩(wěn)定，甚至引發(fā)蓋梁傾覆，繼而影響鐵路安全。

2.2 立交箱體頂進(jìn)過(guò)程中方向偏差

由于立交箱體體積大,開口箱兩側(cè)呈不均勻?qū)ΨQ，施工選用8組頂管并列，每組6節(jié)（8m+8m+8m+4m+2m+2m），管節(jié)接縫較多，每頂一鎬都需要作出調(diào)整，加大了箱體頂進(jìn)方向的控制難度，行進(jìn)過(guò)程中可能出現(xiàn)線性偏差，致使箱體擠碰蓋梁而影響蓋梁穩(wěn)定連帶便梁支墩乃至鋼軌方向產(chǎn)生偏差。

2.3 立交箱體頂進(jìn)過(guò)程發(fā)生“扎頭”

工程地點(diǎn)為黃淮海平原，地下水位較高。根據(jù)勘測(cè)的地質(zhì)報(bào)告顯示土體承載力較差。而大跨度箱體中鋼筋密度大，混凝土標(biāo)號(hào)高，依照設(shè)計(jì)圖紙測(cè)算，箱身重量為1900噸，如采用拉槽后直接切土頂進(jìn)的施工方案，就易產(chǎn)生箱體行進(jìn)前端“扎頭”現(xiàn)象，影響施工進(jìn)展及工程質(zhì)量。

3 隱患控制措施

3.1 路基塌方隱患控制

為防止頂進(jìn)拉槽時(shí)超挖作業(yè)影響蓋梁下路基土體穩(wěn)定以及頂進(jìn)過(guò)程中箱體偏移可能對(duì)蓋梁內(nèi)側(cè)土體產(chǎn)生的擠壓。在合理控制成本并能保證施工安全的前提下，確立了蓋梁底部施打高壓旋噴樁，并在主梁兩側(cè)分別配置一組D16型托梁進(jìn)行受力平衡的安全控制措施。如圖：

結(jié)合地質(zhì)參數(shù)檢算確定旋噴樁形式，樁徑0.6m、樁長(zhǎng)7m、水灰比1:1（P.O 42.5普通硅酸鹽水泥）。樁頂處于蓋梁底，樁心沿蓋梁縱向（與鐵路方向斜交）均布并延申至蓋梁兩端外側(cè)1m，每側(cè)為雙排，蓋梁邊覆蓋至雙排樁。采用“隔一打一“的跳打施工高壓旋噴樁，并使相鄰樁身連續(xù)，增加土體穩(wěn)定性和承載力。樁機(jī)在列車正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行作業(yè)，即架設(shè)便梁支護(hù)線路，旋噴樁施工仍應(yīng)在保證質(zhì)量的情況下盡快完成，過(guò)程中應(yīng)注意加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。強(qiáng)壓噴漿時(shí)，對(duì)土體產(chǎn)生較大擾動(dòng)，易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，對(duì)路基及便梁臨時(shí)支墩有一定的影響。整個(gè)施工過(guò)程，都需要對(duì)臨時(shí)支墩及基坑邊坡進(jìn)行狀態(tài)觀測(cè)。觀測(cè)頻率設(shè)定為2小時(shí)/次，若發(fā)現(xiàn)累計(jì)變化值超過(guò)10mm，或單次變化超過(guò)2mm，即停止旋噴樁施工并分析原因，同時(shí)做好線路檢查工作。

3.2 方向偏差隱患控制

加設(shè)導(dǎo)向槽，采用物理引導(dǎo)箱體行進(jìn)方向。導(dǎo)向槽是在箱體墻身外側(cè)設(shè)置的混凝土擋墻結(jié)構(gòu)，因墻中布有順涵向的橫向鋼筋，以及與滑床板連接在一起的豎向鋼筋，使得導(dǎo)向槽墻體與滑床板形成了一個(gè)L型結(jié)構(gòu)整體，極大的提高了墻身側(cè)限抗壓能力，可以有效的發(fā)揮出導(dǎo)向作用，以保證箱涵頂進(jìn)的線性。

由于立交箱體質(zhì)量大，頂進(jìn)時(shí)箱體與導(dǎo)向槽之間產(chǎn)生的摩擦阻力容易使導(dǎo)向槽被擠裂破壞。根據(jù)箱重及箱、槽接觸面情況測(cè)算設(shè)計(jì)導(dǎo)向槽幾何尺寸：長(zhǎng)度設(shè)置為頂程1/2（取16m）、導(dǎo)向槽墻身寬度為0.3m、高度0.3m。導(dǎo)向槽墻身內(nèi)縱向主筋為U型Ф25mm螺紋鋼，間距0.3m，與滑板主筋焊接，預(yù)埋至基坑滑床板內(nèi)，縱向筋為Ф20mm螺紋鋼，間距0.1m，與U型筋焊接。導(dǎo)向槽混凝土標(biāo)號(hào)為與箱體同標(biāo)號(hào)（采用C40），導(dǎo)向槽內(nèi)側(cè)與箱體預(yù)留2cm間隙，中間用泡沫板隔離。如圖：

3.3 頂進(jìn)“扎頭”隱患控制

為保證土體承載能力，頂進(jìn)拉槽前需在鐵路兩側(cè)做好降水工作，保證良好的降水效果，水位至少低于滑板以下0.5m。當(dāng)頂進(jìn)箱體進(jìn)入至拉槽區(qū)域時(shí)，承載面由鋼筋混凝土滑床板轉(zhuǎn)換為素土，箱體行進(jìn)前端容易產(chǎn)生向下的扎頭現(xiàn)象,為消除隱患造成的影響，根據(jù)實(shí)際具備的施工條件確定延長(zhǎng)滑板至路基坡腳處，并設(shè)置斜向“船頭坡”，坡率以2‰—3‰適宜，可確保箱體豎向切土角度。如圖：

滑床板接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)將原滑板中水平鋼筋鑿出，與新布設(shè)鋼筋進(jìn)行焊接，接長(zhǎng)滑板的鋼筋布置比照原滑床板，混凝土標(biāo)號(hào)不易低于C30，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采用回彈儀測(cè)定滑板接長(zhǎng)部分強(qiáng)度至少達(dá)到85%后方可進(jìn)行試頂。

4 隱患控制效果及體會(huì)

大跨度立交箱體下穿既有線頂進(jìn)施工中隱患主要來(lái)源于路基土體塌方及箱體行進(jìn)方向、高低幾個(gè)方面，綜合以上隱患整治效果分析，通過(guò)托梁保護(hù)線路、高壓旋噴樁加固路基、物理引導(dǎo)頂進(jìn)線性的控制措施可以有效控制上述三大隱患對(duì)既有鐵路的影響，保證工程質(zhì)量及運(yùn)輸安全，相關(guān)隱患控制措施具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。