鐵路既有線頂進涵施工關鍵技術

楊娟娟

中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西 太原 030000

1 引言

鐵路既有線頂進涵施工技術是在鐵路不中斷運營情況下，利用D型便梁將既有鐵路架空，之后將預制好的箱體頂推至既有線下方后回填，最終形成道路下穿條件的施工。該項施工即可減少施工對營業線運行干擾，又有較上跨鐵路橋較少投資及較小安全風險情況下完善城市道路網的優點，目前已廣泛用于市政工程施工。在次現狀下，本文簡要論述日照市現代路下穿兗石鐵路立交橋工程頂進涵施工技術。

2 工程概況

2.1 工程簡介

青連鐵路日照市現代路下穿越兗石鐵路通過，鐵路中心里程為兗石上行線K300+369.6，共2條線路，北側為下行正線，南側為上行正線，線間距為13.16 m，通過凈跨16米鐵路梁橋通過，橋下凈高2.1米。兗石線為電氣化Ⅰ級鐵路，正線為P60軌超長無縫線路，混凝土Ⅲ型軌枕。

日照市現代路下穿兗石鐵路立交橋采用新建（16+16）m框架立交設計為2個分離式鋼筋混凝土框架結構，道路中心線與兗石鐵路交點的鐵路里程為兗石上行線K300+369.6。立交下穿鐵路2股道，箱身中線與兗石鐵路上行線法線夾角為5.3°，箱身長24.16m（正交尺寸），采用頂進法施工，兩端外側與設計青連鐵路左、右線銜接。

2.2 地質情況

本場地地貌單元單一，為構造剝蝕陵地地貌，地勢起伏有一定的起伏。土層自上而下依次為雜填土、黏土、粉質粘土、中粗砂、全風化花崗巖、中風化花崗巖。

2.3 水文情況

地下水位埋深為0.3-1.7m；穩定地下水位埋深為0.4-2.1m。其地下水類型為潛水型，地下水主要靠大氣降水及地表徑流補給，并隨季節與氣候變化，水位有升降變化，正常年變幅在1.0m左右。

3 頂進涵技術研究

3.1 主要施工步驟

框架頂進施工時采用架設24m和16m施工便梁防護鐵路，頂進工作坑設在鐵路南側，頂進工作坑后背施工φ100cm鉆孔樁，頂進前方和兩側采用放坡開挖工作坑。主要施工步驟如下：

（1）施工南側工作坑布設降水井，開挖工作坑，制作滑板和后背；預制箱身。

（2）施工D16、D24便梁獨立支墩，同時搭設橋下八三式鋼塔 架。挖孔樁施工前，需對挖孔樁兩側路基全斷面進行注漿處理，沿線路方向寬度為挖孔樁兩側各3m。 施工A、B、C、D鋼筋混凝土便梁支墩、1-1'、2-2'挖孔樁。

（3）上下行線分別縱移兩孔D24施工便梁，拆除上下行線橋臺及基礎。對挖孔樁兩側路基全斷面進行注漿處理，沿線路方向寬度為挖孔樁兩側各3m。施工3-3'、4-4'、5-5'、6-6'共四組挖孔樁及鋼筋混凝土蓋梁。

（4）待挖孔樁及蓋梁達到設計強度后，增設2孔D24施工便梁，上、下線分別縱移3孔D24施工便梁至設計位置。拆除橋下八三式鋼塔架，頂進兗州方1孔16m箱體至設計位置。

（5）上、下線分別縱移3孔D24施工便梁至設計位置，使用素混凝土回填恢復箱體兗州方路基。拆除3-3'、4-4'樁及蓋梁，頂進日照方1孔16m箱體至設計位置。

（6）縱移2孔D24施工便梁至設計位置。拆除1-1'、2-2'樁及蓋梁，頂進日照方1孔8m箱體至設計位置。

（7）施工其它工程項目。

3.2 關鍵施工工序質量控制

3.2.1 施工前的準備工作

施工前，根據測量控制樁及施工圖提供坐標實地測量放樣，調查頂進涵施工位置既有設備情況（含接觸網支柱位置、光電纜設備、既有構筑物等）。根據現場情況合理布置場地，確定頂進工作坑、支點樁布置，確定接觸網線及光電纜設備遷改方案，現場做好“三通一平”工作。

3.2.2 滑板及后背墻施工

滑板為具有一定承載能力的鋼筋混凝土結構，它既是工作坑底板，又為箱涵前進提供滑移面，在箱涵頂進過程中提供承載和潤滑作用。因此，滑板施工前要嚴格控制地基承載力，確保滑板的承載能力。根據滑動摩擦力計算公式f=μN(μ為動摩擦因數)，在保證工程質量、安全、進度及投資的前提下，盡可能選擇動摩擦因數低的潤滑隔離層材料。

后背墻位于工作坑尾端，為箱涵頂進時千斤頂提供支撐面，須具有足夠的強度、剛度和穩定性以滿足最大頂力要求。

3.2.3 應力放散

線路應力放散采用滾筒放散法及拉伸器滾筒放散法進行放散，施工前提前和設備管理單位調查放散區段線路鎖定情況，制定放散方案。

滾筒放散法工藝流程：施工準備→拆扣件→墊滾筒→敲軌→測軌溫→鋼軌反彈→拆滾筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移觀測標記。

拉伸器滾筒放散法工藝流程：施工準備→拆扣件→墊滾筒→安裝撞軌器→安裝拉伸器預拉伸敲擊使鋼軌處于自由伸縮狀態→每隔100米設1個臨時觀測點標記→測軌溫計算各點拉伸量→拉伸并用撞軌器撞擊、觀測各點位移量→各點位移達到放散要求后拆滾筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移觀測標記。

3.2.4 線路加固

線路加固采用2孔D24便梁及1孔D16便梁，下設臨時混凝土支點及鉆孔樁支點相結合的方式，按照頂進施工步序的要求東西向移動便梁分節加固線路。既有線加固關鍵卡控點：(1)軌底至涵頂高程驗算；(2)便梁支墩及縱橫梁驗算；(3)D便梁進場卡控（設備工作性能、出廠合格證等）；(4) D便梁組裝卡控（含D便梁吊裝條件、組裝質量及線路恢復情況）；(5)線路恢復質量。

3.2.5 頂力計算

頂進施工前，需計算最大頂力，確定預制箱身與土體間的摩擦力及箱涵的兩邊土壓力，保證箱涵順利頂進。

根據《鐵路橋涵設計基本規范》，最大頂力計算如下：

式中：K-安全系數，取1.2；N1-箱涵頂上荷重，取0；f1-箱頂表面與箱涵上荷重摩阻系數，取0；N2-箱涵自重（kN）；f2-箱涵底與基底摩阻系數，取0.8; f3-側面摩阻系數，取0.8;R-鋼刃角正面阻力,砂黏土取550;A-鋼刃角正面積（m2），取0.13。

計算得知：每孔箱身設計頂力為30760kN,后背梁設計最大頂力為49907kN，頂進時在箱身布設320噸頂鎬12臺，最大頂程40.62m。

3.2.6 頂進

(1) 頂進施工

正式頂進前應全面檢查千斤頂功能有無異常，管路有無泄露，調整電接點壓力表和壓力繼電器的保安值，調整溢流閥的作用壓力。之后進行試頂工作，試頂一般以頂動框架為止，檢查頂力是否均勻，后背墻、滑板及箱體有無異常狀況。試頂無異常后，即可正式頂進。箱體前進后，回鎬使千斤頂復原，然后在空檔處填放頂鐵，以待下次開鎬，如此循環往復，直至箱體就位。

(2) 頂進檢測

頂進期間應加強檢測，檢測的主要內容有箱身中心線方向檢測、高程水平測量及頂力系統測量。箱身中心線和高程的接收靶固定于箱身前端，用厘米方格紙；頂力從油泵壓力表讀取，經計算獲得。

監測內容的報警值

①水平：每鎬偏差超過10mm,累計超過50mm;

②方向：每鎬偏差超過10mm,累計超過50mm;

③頂力達到設計最大頂力的80%時，在頂進過程中箱身在方向或高程上出現誤差時，應及時掌握后續發展趨勢，采取相應措施進行糾偏，以防超過報警值。大起大落的糾偏會使箱體處于不均勻的受力狀態，影響箱體施工質量。

3.2.7 線路恢復

箱體頂進就位后，應及時恢復線路，解除營業線限速。箱體與營業線間采用砼回填，及時拆除D型便梁及影響營業線的臨時支墩，補充線路道砟、撥正方向，按照路局營業線管理辦法階梯提速，達到設計要求。

4 結語

通過本實例，加強鐵路既有線頂進涵施工管理，強化過程控制，嚴格按照設計圖紙及已批復的施工方案施工，打造安全可控、質量達標的優質工程。