既有線頂進涵施工淺析

姜連東

（中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島266061）

1 工程概況

本標段為集通線擴能改造工程，設計近20余座頂進涵,現(xiàn)在以已經(jīng)頂進完成的K342+500處頂涵為例說明沙漠地下水豐富地區(qū)框架箱涵頂進施工的一些注意事項。

K342+500頂涵軸線與既有線路交角為81°，為平行四邊形，涵洞凈寬×凈高為：7.0m×4.0m，箱體自重約600t，設計涵頂直接為道床，涵底在原地面以下6.1m，頂進過程中采用D24m便梁架空線路，便梁支墩直徑變更后為1.5m，總長度為36m/4根(原設計直徑為1.25m，總長度共72m/4根，后因地下穩(wěn)定水位高，無法施作，而變更），頂程約22.78m，最大頂力為8547kN；施工期間列車限速45km/h，且頂進及便梁支墩開挖作業(yè)在列車間隔中進行。

2 工程地質(zhì)

地質(zhì)為細砂，地下穩(wěn)定水位高出涵底約2m，所以箱體預制、便梁支墩開挖以及頂進時需要采取輕型井點降水措施。

3 頂進涵施工過程中的關(guān)鍵點

3.1 箱體預制

預制時混凝土澆筑采用分次性澆筑，施工程序是：綁扎底板鋼筋→安裝底板模板→澆筑底板→綁扎側(cè)墻鋼筋→安裝側(cè)墻內(nèi)模→安裝外?！钤O滿堂支架（提前對鋼管支架支撐進行受力檢算，對滑板地基進行承載力檢算）→安裝頂板內(nèi)?！壴敯邃摻睢鷿仓?cè)墻、頂板砼→養(yǎng)護→拆除滿堂支架→拆除模板→作涵身防水層及潤滑設施。

搭設鋼管支架支撐之前對其受力進行檢算并對地基承載力進項檢算，立柱和橫桿布置密度根據(jù)檢算設置。

為防止頂進時出現(xiàn)“扎頭”現(xiàn)象，預制箱體時其底板前端1m范圍內(nèi)作1：10的船頭坡，用黃土坯制成船頭坡形，鋪上油毛氈，灌注混凝土后即成。具體見圖1。

圖1

3.2 便梁支墩挖孔樁施工

由于地下水位較高，有既有路肩開挖至6m時即見地下水，隨即采用提前布置的輕型井點降水（管長16m，3個為1組，每根樁布置2組），因樁孔四周細砂隨著列車震動而塌落導致混凝土護壁無法支模，決定采用4～6mm的鋼護筒做護壁，施工效果較好。

3.3 應力放散施工

由于此處線路為無縫線路，施工時道口監(jiān)測最高軌溫為45℃，設計鎖定軌溫為22℃，為防止頂進過程中出現(xiàn)脹軌跑道問題，工務部門要求架便梁頂進前先進行應力放散，將鎖定軌溫提升至計劃鎖定軌溫35℃，頂進完成后恢復放散至原鎖定軌溫，具體拉伸放散量使用以下公式計算：

放散至計劃鎖定軌溫的放散量：放散量=0.0118×放散長度×(計劃鎖定軌溫-施工期間的實際軌溫)(作業(yè)軌溫必須在低于計劃鎖定軌溫的條件下方可進行此項施工，單位mm)

放散回原設計鎖定軌溫的放散量：放散量=0.0118×放散長度×(原鎖定軌溫-施工期間的實際軌溫)(作業(yè)軌溫必須在低于原設計鎖定軌溫的條件下方可進行此項施工，單位mm)

說明：①放散長度為便梁兩端各200m，一端鋸軌，此涵大里程K343+500為緩沖區(qū)，為避免鋸軌、插入短軌焊接等工序，決定放散段落為K342+300-K343+500，共1200m。

3.4 D梁架設施工

由于集通公司規(guī)定非軌道電路區(qū)段架、拆D梁分別只給120分鐘，時間比較緊，采用挖掘機配合扒碴、回碴，節(jié)省了時間，按點完成架、拆D梁施工。

封鎖點內(nèi)主要工作內(nèi)容為：①按670mm間距提前打標記，給點后調(diào)整軌枕間距；②插入橫梁并抽出多余的軌枕；③使用吊車將便梁的兩片縱梁吊放到線路兩側(cè)的便梁支墩上，按照組裝圖連接縱橫梁；④經(jīng)工務段、監(jiān)理單位、施工單位檢查線路確認達到開通條件后限速開通線路并開始頂進作業(yè)。

3.5 頂進

3.5.1 滑板

滑板修筑前在其下部地基上夯填15cm厚的碎石層?；宀捎肅20鋼筋砼灌筑，厚20cm。在滑板內(nèi)平設一層Φ12鋼筋網(wǎng)片，縱橫間距20cm，鋼筋錨入后背長度大于1m。為增加抗滑力和承受頂力的能力，滑板下每3.0米設地錨梁一道，與滑板一同澆灌。為控制頂進方向，底板兩側(cè)設導向支墩,于底板制作前用C20混凝土澆筑成。

底板面用M10砂漿抹平,厚度不大于2cm，再在其上涂刷1～2mm厚的機油，滑石粉或噴涂2cm厚的石蠟，表面光潔平滑，框構(gòu)底板澆筑前鋪塑料布一層以減少頂進摩阻力。

為防止頂進過程中箱體“扎頭”,滑板沿頂進方向設5‰上坡。

原設計后背為土后背，由于上方有架空線，無法打設鋼軌樁，后變更為鋼筋混凝土后背，后背填土改為砌倒梯型漿砌片石。

3.5.2 頂進

1）頂進方法

由于地質(zhì)為細砂，兩側(cè)既有路基細砂頂進時自然放坡，基本不吃土，所以基本不存在頂進過程中的預偏心問題，且采用24m便梁，現(xiàn)場放坡未對便梁支墩產(chǎn)生影響。

采用“斜交斜頂”的方法頂進，在地板施工時增加補角以方便千斤頂設置(見圖2)。

圖2

2）降水方法

從工作坑開挖到頂進完畢，地下水位必須降至箱涵底以下0.5m-1.0m，線路兩側(cè)均布置井點管，將水至100米以外，防止回灌(設置見圖3)。

圖3

井點管安裝程序：井點放線定位→安裝高位水泵→鑿孔安裝埋設井點管→布置安裝總管→井點管與總管連接→安裝抽水設備→試抽與檢查→正式投入降水程序。

采用套管水槍對準井點位置，啟動高壓水泵，水壓控制在O.4～0.8MPa，在水槍高壓水射流沖擊下垂直下沉套管，并不斷地升降套管與水槍。套管落距在1000mm之內(nèi)，在射水與套管沖切作用下，大約在20～25min時間之內(nèi)，井點管可下沉8m左右，沖擊孔的成孔直徑應達到300～350mm，保證管壁與井點管之間有一定間隙，以便于填充砂石。

將直徑15～30mm的膠管插入井點管底部進行注水清洗，直到流出清水為止，并逐根清洗，避免出現(xiàn)“死井”。

3）位移觀測樁設置：

由于頂進過程中需要掏空線路，所以在頂進過程中分別在便梁上、路肩上、線路上以及支墩上設置位移觀測樁，每天定時觀測，列車通過隨即檢查，具體觀測樁布置見右圖4：

圖4

主要檢測項目：①支墩變形；②便梁縱橫向位移；③線路軌道幾何尺寸監(jiān)測（路基沉降或位移）。

4）具體操作：

第一個階段為空頂，頂進程序為：

圖5

第二個階段為吃土頂進，前方挖土完成一個頂程后，即開動高壓油泵，使頂鎬產(chǎn)生頂力，通過傳力設備，借助于后背的反作用力把框架涵向前推進，待推進一個頂程后，在空擋處放頂鐵，挖運出一個頂程距離，以待下次開頂，如此循環(huán)進行，直到整個框架涵頂進就位為止。

圖6

涵身沿正確方向入土后，至涵身入土1/2長度前，是頂進孔道定型階段，此時要嚴格控制中線偏移和水平高差，經(jīng)常觀測，及時進行糾偏調(diào)整。

安放頂鐵、頂柱要做到三個一致，即軸線一致、長短搭配一致、位置一致。為減少頂柱自由長度和增加穩(wěn)定性，在頂柱適當位置設橫梁一道。每行頂柱間用方木頂緊。

為確保既有線線安全，頂進時采用少挖多頂?shù)姆椒?，每次使用裝載機開挖長度控制在1～2m。

經(jīng)過頂進過程中6個千斤頂?shù)捻斄刂葡潴w軸線的偏移量，最終頂進完成，涵洞中線偏差不超過10cm，高程偏差不超過0.5%頂程的規(guī)范規(guī)定。

3.6 D梁拆除施工

便梁拆除作業(yè)是在便梁范圍鋼軌下補充道碴（初步夯實）后，按照架梁作業(yè)順序反向進行，其中支墩上的支座板在拆移縱梁時一并拆除。在縱梁移走后，及時采用6抽1法進行橫梁與砼軌枕的抽換。在抽換時將混凝土軌枕位置同時調(diào)整完畢。

D型便梁拆除施工順序：回填道碴→解除便梁縱、橫梁連接件→移除縱梁→抽換小橫梁→補充道碴→整道、恢復線路。

小機養(yǎng)護最好采用小機群內(nèi)燃搗固機，養(yǎng)護線路時必須注意杜絕出現(xiàn)道床不密實、三角坑、反超高、接頭錯牙、軌距超限等易造成列車脫軌的問題。

3.7 伸縮縫防水的保證措施

由于此涵地下水位較高，一旦伸縮縫防水處理不當，出現(xiàn)透水將很難處理，甚至失去通行作用，所以設計采用遇水膨脹橡膠條、低發(fā)泡聚乙烯閉孔泡沫板、普通橡膠止水帶、鋼邊橡膠止水帶、雙組份聚硫密封膏多重防水措施，箱體端部止水帶必須在預制時安裝到位，保證防水效果，如圖7。

圖7

3.8 安全保證措施

①頂進作業(yè)在40小時左右完成，期間必須保證“一車一檢”制度，每過一列車檢查線路幾何尺寸、加固便梁連接件，設備管理單位和施工單位專人全程盯控。

②糾偏及突發(fā)事件預案必須提前制定，提前備足應急材料，如碎石、木枕、千斤頂油管、抽水泵、發(fā)電機等。

③備足工字鋼，以便后背出現(xiàn)位移時及時加固。

④由于頂進過程中對既有路基擾動較大，必須嚴格觀測既有線路狀態(tài)。

4 結(jié)束語

雖然此頂進涵已施工完成，為后續(xù)施工積累了一定的施工經(jīng)驗，但對其他每座頂進涵均需根據(jù)不同地質(zhì)、不同的地下水位狀況制定專項方案，確保均能安全高效的完成。

［1］TZ203-2008客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].

［2］TB/T2098-2007無縫線路鋪設及養(yǎng)護維修方法[S].