铁路既有线顶进涵施工关键技术

杨娟娟

中铁十二局集团第三工程有限公司 山西 太原 030000

1 引言

铁路既有线顶进涵施工技术是在铁路不中断运营情况下，利用D型便梁将既有铁路架空，之后将预制好的箱体顶推至既有线下方后回填，最终形成道路下穿条件的施工。该项施工即可减少施工对营业线运行干扰，又有较上跨铁路桥较少投资及较小安全风险情况下完善城市道路网的优点，目前已广泛用于市政工程施工。在次现状下，本文简要论述日照市现代路下穿兖石铁路立交桥工程顶进涵施工技术。

2 工程概况

2.1 工程简介

青连铁路日照市现代路下穿越兖石铁路通过，铁路中心里程为兖石上行线K300+369.6，共2条线路，北侧为下行正线，南侧为上行正线，线间距为13.16 m，通过净跨16米铁路梁桥通过，桥下净高2.1米。兖石线为电气化Ⅰ级铁路，正线为P60轨超长无缝线路，混凝土Ⅲ型轨枕。

日照市现代路下穿兖石铁路立交桥采用新建（16+16）m框架立交设计为2个分离式钢筋混凝土框架结构，道路中心线与兖石铁路交点的铁路里程为兖石上行线K300+369.6。立交下穿铁路2股道，箱身中线与兖石铁路上行线法线夹角为5.3°，箱身长24.16m（正交尺寸），采用顶进法施工，两端外侧与设计青连铁路左、右线衔接。

2.2 地质情况

本场地地貌单元单一，为构造剥蚀陵地地貌，地势起伏有一定的起伏。土层自上而下依次为杂填土、黏土、粉质粘土、中粗砂、全风化花岗岩、中风化花岗岩。

2.3 水文情况

地下水位埋深为0.3-1.7m；稳定地下水位埋深为0.4-2.1m。其地下水类型为潜水型，地下水主要靠大气降水及地表径流补给，并随季节与气候变化，水位有升降变化，正常年变幅在1.0m左右。

3 顶进涵技术研究

3.1 主要施工步骤

框架顶进施工时采用架设24m和16m施工便梁防护铁路，顶进工作坑设在铁路南侧，顶进工作坑后背施工φ100cm钻孔桩，顶进前方和两侧采用放坡开挖工作坑。主要施工步骤如下：

（1）施工南侧工作坑布设降水井，开挖工作坑，制作滑板和后背；预制箱身。

（2）施工D16、D24便梁独立支墩，同时搭设桥下八三式钢塔 架。挖孔桩施工前，需对挖孔桩两侧路基全断面进行注浆处理，沿线路方向宽度为挖孔桩两侧各3m。 施工A、B、C、D钢筋混凝土便梁支墩、1-1'、2-2'挖孔桩。

（3）上下行线分别纵移两孔D24施工便梁，拆除上下行线桥台及基础。对挖孔桩两侧路基全断面进行注浆处理，沿线路方向宽度为挖孔桩两侧各3m。施工3-3'、4-4'、5-5'、6-6'共四组挖孔桩及钢筋混凝土盖梁。

（4）待挖孔桩及盖梁达到设计强度后，增设2孔D24施工便梁，上、下线分别纵移3孔D24施工便梁至设计位置。拆除桥下八三式钢塔架，顶进兖州方1孔16m箱体至设计位置。

（5）上、下线分别纵移3孔D24施工便梁至设计位置，使用素混凝土回填恢复箱体兖州方路基。拆除3-3'、4-4'桩及盖梁，顶进日照方1孔16m箱体至设计位置。

（6）纵移2孔D24施工便梁至设计位置。拆除1-1'、2-2'桩及盖梁，顶进日照方1孔8m箱体至设计位置。

（7）施工其它工程项目。

3.2 关键施工工序质量控制

3.2.1 施工前的准备工作

施工前，根据测量控制桩及施工图提供坐标实地测量放样，调查顶进涵施工位置既有设备情况（含接触网支柱位置、光电缆设备、既有构筑物等）。根据现场情况合理布置场地，确定顶进工作坑、支点桩布置，确定接触网线及光电缆设备迁改方案，现场做好“三通一平”工作。

3.2.2 滑板及后背墙施工

滑板为具有一定承载能力的钢筋混凝土结构，它既是工作坑底板，又为箱涵前进提供滑移面，在箱涵顶进过程中提供承载和润滑作用。因此，滑板施工前要严格控制地基承载力，确保滑板的承载能力。根据滑动摩擦力计算公式f=μN(μ为动摩擦因数)，在保证工程质量、安全、进度及投资的前提下，尽可能选择动摩擦因数低的润滑隔离层材料。

后背墙位于工作坑尾端，为箱涵顶进时千斤顶提供支撑面，须具有足够的强度、刚度和稳定性以满足最大顶力要求。

3.2.3 应力放散

线路应力放散采用滚筒放散法及拉伸器滚筒放散法进行放散，施工前提前和设备管理单位调查放散区段线路锁定情况，制定放散方案。

滚筒放散法工艺流程：施工准备→拆扣件→垫滚筒→敲轨→测轨温→钢轨反弹→拆滚筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移观测标记。

拉伸器滚筒放散法工艺流程：施工准备→拆扣件→垫滚筒→安装撞轨器→安装拉伸器预拉伸敲击使钢轨处于自由伸缩状态→每隔100米设1个临时观测点标记→测轨温计算各点拉伸量→拉伸并用撞轨器撞击、观测各点位移量→各点位移达到放散要求后拆滚筒→上扣件（隔二上一）→上完所有扣件→作位移观测标记。

3.2.4 线路加固

线路加固采用2孔D24便梁及1孔D16便梁，下设临时混凝土支点及钻孔桩支点相结合的方式，按照顶进施工步序的要求东西向移动便梁分节加固线路。既有线加固关键卡控点：(1)轨底至涵顶高程验算；(2)便梁支墩及纵横梁验算；(3)D便梁进场卡控（设备工作性能、出厂合格证等）；(4) D便梁组装卡控（含D便梁吊装条件、组装质量及线路恢复情况）；(5)线路恢复质量。

3.2.5 顶力计算

顶进施工前，需计算最大顶力，确定预制箱身与土体间的摩擦力及箱涵的两边土压力，保证箱涵顺利顶进。

根据《铁路桥涵设计基本规范》，最大顶力计算如下：

式中：K-安全系数，取1.2；N1-箱涵顶上荷重，取0；f1-箱顶表面与箱涵上荷重摩阻系数，取0；N2-箱涵自重（kN）；f2-箱涵底与基底摩阻系数，取0.8; f3-侧面摩阻系数，取0.8;R-钢刃角正面阻力,砂黏土取550;A-钢刃角正面积（m2），取0.13。

计算得知：每孔箱身设计顶力为30760kN,后背梁设计最大顶力为49907kN，顶进时在箱身布设320吨顶镐12台，最大顶程40.62m。

3.2.6 顶进

(1) 顶进施工

正式顶进前应全面检查千斤顶功能有无异常，管路有无泄露，调整电接点压力表和压力继电器的保安值，调整溢流阀的作用压力。之后进行试顶工作，试顶一般以顶动框架为止，检查顶力是否均匀，后背墙、滑板及箱体有无异常状况。试顶无异常后，即可正式顶进。箱体前进后，回镐使千斤顶复原，然后在空档处填放顶铁，以待下次开镐，如此循环往复，直至箱体就位。

(2) 顶进检测

顶进期间应加强检测，检测的主要内容有箱身中心线方向检测、高程水平测量及顶力系统测量。箱身中心线和高程的接收靶固定于箱身前端，用厘米方格纸；顶力从油泵压力表读取，经计算获得。

监测内容的报警值

①水平：每镐偏差超过10mm,累计超过50mm;

②方向：每镐偏差超过10mm,累计超过50mm;

③顶力达到设计最大顶力的80%时，在顶进过程中箱身在方向或高程上出现误差时，应及时掌握后续发展趋势，采取相应措施进行纠偏，以防超过报警值。大起大落的纠偏会使箱体处于不均匀的受力状态，影响箱体施工质量。

3.2.7 线路恢复

箱体顶进就位后，应及时恢复线路，解除营业线限速。箱体与营业线间采用砼回填，及时拆除D型便梁及影响营业线的临时支墩，补充线路道砟、拨正方向，按照路局营业线管理办法阶梯提速，达到设计要求。

4 结语

通过本实例，加强铁路既有线顶进涵施工管理，强化过程控制，严格按照设计图纸及已批复的施工方案施工，打造安全可控、质量达标的优质工程。