鐵路運營線下隧道施工中的箱涵頂進施工技術

章舒展

杭州市市政公用建設開發有限公司，浙江 杭州 310000

1 工程概況

某鐵路立交橋使用到鋼筋混凝土頂進式箱涵框架結構，該鐵路為營業線既有普通鐵路，設計時速120km/h，運行速度80km/h，線路設計形式為單線一股道，無縫線路，非電氣化區段，鋼軌型號為P60軌，軌枕采用普通砼枕，橋處位于直線段，線路慢行期間，施工地段限速45km/h。頂進框架與線路斜交角度為60°，框架頂程11.5m。框架尺寸為高7.5m、寬11.94m、長8m。箱涵頂進施工的順利開展以便梁施工成型且挖孔樁基礎加固到位為基本前提［1］，后背墻選用的是鋼筋混凝土，以鋼模為材料組織預制作業，拌合站根據施工需求生產適量性能良好的混凝土，通過起重機澆筑入模。箱涵施工全流程中，主要包含預制和正式頂進兩個環節，且需要完成架空作業后方可開展頂進作業。

2 線路加固

本項目采用D24型施工便梁進行線路加固，數量為1組。吊裝便梁、穿抽鋼枕和移梁時，須在封鎖點內進行。主要進行條形基礎、架設便梁及箱涵頂進的施工。

箱涵頂進到位以后，為了防止箱涵兩側路基蹋方，在箱涵兩側路基邊坡采用槽鋼樁支護，支護長度為5m，樁間距為1.0m。在樁的頂部設置冠梁將樁連成整體，以防發生側移。

3 預制箱涵施工階段

3.1 工作坑施工

根據箱涵施工要求合理設置工作坑，保證在承受荷載能力方面具有較好的表現，若現場為松軟土質，要求其承載力至少達到150MPa。為避免不均勻沉降現象，需填入適量的級配砂石，并沿頂進方向修筑仰坡。工作坑施工期間應配套高效的排水設施，例如修筑排水溝、集水坑。

3.2 滑板和潤滑層施工

頂進工作坑滑床板均采用C25鋼筋砼，厚度0.50m，下設地錨梁，地錨梁深0.5m（滑床板底面向下），寬0.5m，兩側設導向墩，頂面應用M10砂漿抹平，厚度2cm。

正式澆筑混凝土前，首先進行整平作業。待工作坑基底整修平整后，澆筑20cm厚碎石墊層，隨后綁扎鋼筋并支立模板。滑板及錨梁混凝土按設計圖紙要求完成澆筑。攤平后采用平板震動器搗固，直到表面出現泛漿方可停止。澆筑到頂面標高后，需保證混凝土表面抹壓處于密實平整的狀態，待初凝前再進行二次抹光。后靠背混凝土與滑床板混凝土澆筑應遵循不間斷的原則，使其連為一個整體，此外，與滑床板連接處需增設加強鋼筋，目的是為了與后靠背外側的鉆孔樁共同承受頂力。澆筑作業完成后應采取相關養護措施，以保證混凝土施工質量。

滑床板作為框架預制的基礎場地，對控制頂進框架原始姿態有著至關重要的作用，同時也對框架在頂進初期的高低、方向等起到控制性作用，因此，制作過程中，必須合理設置滑床板坡度（本項目擬設坡度2‰）和嚴格控制滑床板平整度［2］。為了減少頂進時框架與滑床板間的摩擦力，在滑床板頂面上設置潤滑隔離層。具體施工為：將滑床板表面清理干凈，保證其處于干燥狀態。用噴壺噴灑一層黃油，將石蠟加熱，溫度以150℃為宜，并向其中摻入10%～20%廢機油，兩者攪拌均勻后即可噴灑，噴灑厚度控制在3mm，靜置一段時間待石蠟凝固后灑一層滑石粉（厚度1mm），最后再在其上鋪設兩層油毛氈，油毛氈接縫處壓茬0.2m，接縫應沿頂進方向，避免頂進過程中發生擁推的問題，油毛氈每邊應比箱體寬0.15m。需要注意的是，在進行焊接或者綁扎作業時，不能破壞潤滑層。

3.3 后背墻施工

箱涵頂進施工期間，后背墻的作用在于承受荷載，該部分的承受能力直接關乎箱涵的整體質量，因此需根據合理的方法完成后背墻的施工作業。后背墻的基本尺寸要求為寬102m、高5m，澆筑所用材料為C25鋼筋混凝土，為保證后背墻的穩定性，要求其埋地深度應超過3m，并在結構后方布設8根Φ1m的橫梁。

3.4 預制箱涵制作

潤滑層施工到位后，可進入到箱涵預制環節，首先應測量放樣，再按照先底部（底模板安裝、鋼筋綁扎及澆筑）、后墻體（墻模板安裝、鋼筋綁扎及澆筑）、最后頂部（內側頂模安裝、鋼筋綁扎及澆筑）的順序有序施工，此后采取養護措施并設置防水層。

3.5 挖土作業

箱涵頂進期間挖土作業以人工挖土方式為主，且分為多層依次推進，箱涵內部布設木制平臺。根據工期要求以及工作人員的作業進度，按照1～1.5人/m的標準配備適量高素質施工人員，單次挖掘進度以30～40cm為宜，不可出現超挖現象。挖土期間需及時整平坡度，且要滿足坡度在1：0.8以內的要求。避免完全挖除的情況，即箱涵底部應保留5～10cm的土層，以免在頂進期間出現扎底的情況。挖土過程中的擾動性較強，需在無列車通行的時段組織此項工作，若有列車通行時必須及時暫停。

3.6 箱涵頂進施工

箱涵頂進施工前需做好準備工作，即全面檢查箱涵結構，將實際結果與施工圖對比分析，核對箱涵的位置和高程。鐵路工程箱涵頂進的工作量較大，應組織試頂作業，其目的在于檢驗頂進設備的工作狀態，分析頂進力與設計要求的差值并檢查預先設置的滑板、后背墻等結構是否存在異常之處。千斤頂采用4臺320t液壓泵，油泵應逐步加壓，隨著頂力的提高，當其達到設計要求的30%，50%，70%，90%時，分別要給予適當的間隔時間，各自至少應達到20min，40min，50min，60min。期間檢查滑板和后背墻的質量情況。箱涵頂進前必須由專業部門檢查線路加固效果，若無誤方可正式頂進；施工期間應由專員檢查頂進設備運行狀況以及現場施工情況，完整記錄各項信息，為質量評價提供依據。若前部挖土量到達一個頂程，此時即可啟動油泵，千斤頂提供的頂推力在經由傳導設備后將進一步到達待施工區段，使箱涵在頂推作用下到達指定區域。箱涵就位后，利用千斤頂復位，再根據工程進度計劃組織下一次的頂進作業，按照上述方法有序頂進，直至將所有箱涵均頂進到位為止。

4 頂進線路監控

4.1 支墩頂端沉降監控

支墩頂端下沉量的出現將同時對便梁和軌道的穩定性造成影響，使其出現不同程度的沉降現象。對此，將沉降測量水準點置于便梁支撐點周邊，以便在支墩施工期間做好觀測作業。考慮兩個測量時段，白天每通行一趟列車后均測量1次，夜間則至少達到1次，條件允許時可多次測量。

4.2 施工便梁移動監控

便梁支撐在支墩上，其受力條件復雜，移動方式具體有兩種：順向移動及側向移動。監控點布置：在便梁端部及中部兩處布設一定的水平移動監測點；監測頻率：日間1次/2h，夜間適當延長間隔時間，為1次/4h。

4.3 便梁連接牢固度監控

人工定期檢查各連接件，根據實際情況采取相適應的緊固措施，將施工期間產生的各項信息完整記錄，以便分析連接件的具體表現。列車每通行一次后均組織監測，若存在異常狀況，則及時采取處理措施。

5 結束語

箱涵頂進施工難度較大，內外部因素均會對其造成影響，施工期間需注重對箱涵方向的檢測與調整，編制科學的箱涵洞口止水方案，以可行的方式降低阻力，從而有效避免箱涵扎頭等異常狀況。案例工程中，箱涵頂進施工發生于既有鐵路線路之上，需兼顧箱涵自身頂進質量以及既有鐵路的正常運營要求，因此必須形成行之有效的專項施工方案，推動工程的順利開展。