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下穿营业线铁路的框架涵顶进施工方案研究

汉东

【摘要】目前，新建的市政道路与营业线铁路相互交叉的地段，多采用下穿式框架涵与铁路进行立体交叉。在营业线铁路下修建框架涵，既要保证框架涵的工程质量，又要保证营业线铁路运输安全、施工过程的安全等。所以，下穿营业线铁路的框架涵施工方案就要综合考虑施工工艺的可行性和施工过程的安全性[1]。本文基于宁西铁路增建二线K31+700（中心里程）的框架涵顶进施工，对下穿营业线铁路的框架涵顶进施工方案进行了研究，同时对施工过程中的注意事项进行了描述。
【关键词】营业线铁路;框架涵;顶进;最大顶力;安全措施
U44
A
1671-3362（2020）08-0040-02
1.工程概况
宁西铁路增建二线K31+700设计有一条城镇道路下穿此处。该道路原来是经宁西铁路既有里程K31+800处的一座1～2m的盖板涵通过，因为通行能力不足，在宁西复线设计时，将该盖板涵保留的同时，在距离该涵洞中心里程100m的地段设计了一座1孔7m（净宽）×5.5m（净高）的框架涵，共15.5延米。
2.施工方案
该框架涵施工时采用顶进施工的方案，总体施工顺序为：施工准备→既有铁路设备迁改、线路加固→框架桥工作坑开挖、主体预制→框架桥顶进→线路恢复→附属设施施工[2]。
2.1顶进设备的配备方案
理论设计最大顶力计算公式：
其中：
P—最大顶力;
K—安全系数;
G1 —框架涵自重;
G2 —线路加固体系的重量;
f1 、f2、f3 —摩擦系数。
边墙土的侧压力：
λ—土壤容重;
φ—土壤内摩擦角;
L —框架涵沿轴线的长度;
F—单位面积吃土阻力;
A—吃土面积;
H—框架涵地面到顶面的高度。
本工程使用D便梁架空线路顶进施工，顶进时边开挖边顶进，不考虑刃角吃土阻力和框架顶部的摩阻力。所以，F =0，G2=0， 安全系数取K=1.2， 框架涵重G1=505t。
根据设计图纸确定顶进的地质情况为粉质黏土层f1=f2=f3=0.8、λ=1.85、
φ=220。框架涵沿轴线长度L15.5m、
框架涵H=6.3m。
由以上计算可得：E=258.9t，P=
980.2t。所以该框架顶进中间孔时，需要至少981t的顶力。根据此，需要采用配备5台最大顶力200t的油压顶。5台油压顶配备100米顶铁，配备2台75kW的柴油发电机。
2.2工作坑施工方案
框架涵的工作坑设在铁路上行方向左侧。工作坑靠近铁路一侧采用喷射C20混凝土护坡，其他三面采用φ1.25m钻孔桩防护，土方采用机械开挖，机械开挖预留30cm人工清底。为保证工作坑施工环境及靠近铁路一侧边坡稳定，在工作坑周围设置φ35cm降水井进行降水，基坑四周设置排水沟，并在四角设集水井，将坑内积水用水泵排出坑外20m的水沟里。
2.3滑板施工方案
基坑平整完后夯实基底，然后人工在基地相隔2m挖出40cm深的滑板的纵横抗滑地锚梁槽。地锚梁槽开挖完成后安装滑板钢筋并浇筑滑板混凝土，待混凝土达到一定强度后在滑板顶面铺润滑隔离层（在滑板上预制框架涵，该隔离层的作用是分割滑板和框架涵接触面，同时减少顶进时的摩擦力）。
2.4后背梁施工方案
后背梁的作用是提供千斤顶的支撑力，千斤尾部支撑在后背梁上，千斤顶顶部顶住框架涵涵身。本项目框架涵为孔径为7m， 15.6延米长。后背梁长度施工设计为8m（长）×1m（宽）×1m（高），用C25钢筋混凝土浇筑，后背梁背面紧贴工作坑远离营业线铁路的坑边。
2.5框架身施工方案
框架桥采用顶进法施工，工作坑设在铁路右侧，由右向左顶进。钢筋在综合加工厂集中制作，人工现场绑扎，框架桥主体内模采用碗扣式钢管支架支撑、I16型工字型钢纵梁、方木横梁支撑体系和大块钢模，外模采用桁架式大块钢模，所用混凝土均使用商品混凝土，用混凝土运输罐车运输至现场，泵送入模，人工捣固密实，洒水养护。
2.6营业线铁路加固施工方案
在框架涵身混凝土浇筑完成后，要在线路两侧开挖支墩桩，桩身开挖采用人工挖孔桩，桩径1.25m，开挖深度为10.5m，线路两侧共设置4根支墩桩，同一侧的支墩桩中心相距15m。
待支墩桩混凝土强度到20MP时，用两台50t吊车进行D型便梁架设，线路两侧各架设1片16m提前备好的D型便梁。D型便梁安装完成后，安装纵梁，纵梁用I100a工字钢通長铺设于钢轨下，纵梁两头与横向的D型便梁采用高强螺栓连接，纵梁每间隔一个枕木孔安装一片，共安装28根纵梁。
2.7顶进设备安装、调试
安装顶进设备之前，先试验液压系统的每个部件，待都达标后再做安装。并以箱体中心线为轴对顶镐做布置，确保正顶质量，同时准确计算最大扭矩，再以结果做顶镐布置，以保斜顶质量。此外应设置三角形底板来对千斤顶及不对称千斤顶布置做支撑，以防斜顶期间出现箱体转动。做完顶镐、油泵、油箱、管路和配套设备等整个液压系统安装之后，要做相应的调试，确保系统能良好运转。并检查传力装置，保障顶进作用高效优质开展
2.8试顶与顶进
开顶前进行试顶，试顶顶力约为顶桥结构自重的0.4～0.8倍，使顶镐同步逐渐加压，每次升压后稳定10分钟，并对设备、滑板、后背梁及箱体进行检查。
箱体起动后，控制好其顶进方向，在滑板上空顶。当框架前刃脚接触路基边坡时，开始挖土运土，当刃脚前方挖土宽度达60～70cm时即开动油泵，使顶镐推动箱体前进。待顶镐顶完一个行程回镐后，在空挡处安放一个不同规格的顶铁，等待下次开顶，如此反复直至箱体就位。
2.9挖土、运土
采用小型机械挖土、运土，人工开挖底刃脚。挖土时，每次掘进深度视土质情况及有关要求而定，进尺约为20～50cm，遇软塑性土层时，保持刃脚切入土层内10cm以上同时，挖土与测量工作紧密配合，根据箱体偏差情况及时改变挖土方法。
3.施工注意事项
（1）施工前，要制定施工计划，报请铁路管理单位取得批准，办好各项手续，要制定有效的安全措施，切实保证行车及人身安全。
（2）顶进尽量避免在雨季施工，若在雨季施工时，开工前一定要与铁路管理单位有关部门办好手续，施工前要加强安全措施，防止基坑和路基坍塌，并做好防洪准备，严禁基坑浸入雨水中浸泡。
（3）框架顶进前，应完成各种铁路设备、管线等的加固防护、改移工作。
（4）框架涵主体排架钢筋需接长时，接头要用闪光对焊，并须进行纵向打磨加工。
（5）框架涵主体浇筑混凝土前，应检查预埋件是否齐全。
（6）框架桥主体混凝土达到设计强度100%，防水层及保护层按设计铺设好，并经试顶后方可进行顶进施工。
（7）顶进前必须完成各种防护设施的施工，顶进时控制好顶力和顶进方向，在顶进过程中做好监测工作防止框架桥“扎头”、“抬头”和中线偏移。
（8）顶进施工时，采取适当措施防止线路横移。基坑开挖后进行验槽，顶进过程中，发现地质情况与设计不符，及时和设计单位联系。
（9）顶进到位后，框架两侧注浆时，先在路基以外地表进行注浆试验，确定地表注浆压力和注浆率。注浆施工过程中加强监测，桥区范围内注浆加固后地表隆起不大于4mm。
参考文献
[1]谭波.既有线顶进涵施工技术[J].企业技术开发，2011（21）.
[2]霍连祥.既有线顶进涵线路加固方法浅析[J].科技资讯，2011.
（作者单位：中铁二十一局集团第五工程有限公司）

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