例析铁路既有线顶进涵施工技术及质量控制

例析铁路既有线顶进涵施工技术及质量控制
1. 概述
宁西铁路西安至合肥段增建二线工程（武汉局管段）站前工程NXZQ-3标段，施工里程为K727+200～K800+400，全长73.2km，包括路基、桥涵（不含铁路梁预制及架设，含公跨铁梁板预制及架设）、轨道（不含区间铺轨）、其他运营生产设备及建筑物，大臨及过渡工程。

管段内涵洞工程共计376座，其中顶进涵（或新建+顶进涵）共51座。

标段中的K788+620顶进涵采用顶进法施工穿越既有线，如图1所示。

图1 K788+620钢筋混凝土框架箱涵的平面图和立面图
顶进法施工主要是利用一定的机械设备和传力配套装置组成顶进动力系统，在保证既有线行车安全的条件下，将已经预制好的箱涵主体用动力推进设备顶推的方法顶进既有铁路线路的一种施工工艺，其优点主要在不改变既有线路位置和不中断既有线行车的情况下进行施工，但由于受到气候因素的影响，顶进法施工在实际施工过程中需要综合多种因素。

2.顶进涵施工的工艺流程
采用顶进法施工主要有10个施工工序：首先要开挖工作坑，然后要排除工作坑的的地表水，降低地下水位，紧接着是设置滑板润滑隔离层，这三道工序完成以后下一步是预制顶进箱涵并安装刃脚和修建后背，紧接着是安装推进动力设备并加固线路，最后进行试推进和正式推进。

以上前八个步骤是准备工序，后两个步骤是正式推进工序。

标段中的K788+620顶进涵采用的是一次顶入的方法，首先在宁西铁路一侧挖好工作坑，然后按照施工流程逐步进行施工，最后用千斤顶顶推箱涵并一次顶推到位，施工过程中要同时将箱涵中的土方挖出。

为了确保施工安全及铁路行车安全，在顶进作业开始前，要采用D24型便梁架空线路，同时要限制车速在45km/h以内。

顶进作业完成后，需要立即修建出入口翼墙，这一步工序完成以后才能拆除架空便梁并回复既有线路的正常行车。

3顶进施工关键工序施工控制要点
3.1滑板润滑隔离层的设置
在宁西铁路K788+620处一侧挖好顶进工作坑后，下一步的工作就是设置滑板润滑隔离层。

首先需要夯实工作坑的基底，然后在基底上铺C15规格的混凝土，厚度为20cn以形成垫层，紧接着在底板长度方向上每隔一米布置一道铁丝，然后用150℃左右的石蜡和15%的机油混合溶液均匀地浇洒在混凝土垫层上，每完成一格都要用木板刮平整，等到石蜡完全融化以后在上面均匀地洒一层滑石粉，再铺上一层塑料纸，将塑料纸的接茬口朝着箱涵顶进方向，接茬长度为0.2m。

全部完成以后，拆除铁丝并将槽痕整平。

设置滑板润滑隔离层是为了避免预制箱涵与混凝土垫层粘连在一起，一旦粘连将会增进推进过程中的阻力，影响顶进工序。

3.2既有线路的加固
在施行顶进作业前需要对既有线路进行加固，以保障行车安全与施工安全。

在K788+620顶进涵施工过程中采用的是D24型便梁架空线路，同时用人工挖孔桩支墩加固既有线路。

既有线路的加固施工过程通常是首先在既有线路两侧修建临时支墩，安装便梁，并确保便梁能够承载列车，施工过程中要限制既有线路列车速度，待完成线下结构作业以后再拆除便梁，然后恢复线路的正常运行。

在开挖挖孔桩前需要安排具有资质的防护人员对线路进行防护，另外，要明确箱涵的中心线位置，并以此来确定挖孔桩位置，根据测算挖孔桩中心线设置在道床坡角处时对既有线道床影响会比较小。

施工过程中通常是采取跳跃式交叉开挖的方式进行施工，用人工提取的方式将挖出的土方送至弃土场堆存。

为了维护桩位四周的道床稳定，需要在枕木外侧搭设枕小垛。

在整个施工过程中必须要限制列车的行驶速度，为了防止施工人员和机械设备进行铁路界限以内，还需要安排防护人员在施工两端位置进行安全防护。

当挖孔桩施工完成并达到设计强度以后，下一步工作便是安装D24便梁。

在安装D24便梁的过程中需要首先将一片纵梁安装到预定位置，然后将另外一片纵梁的位置高出枕木0.2m，将纵梁紧固以后，安装牛腿及联结板，然后再安装横梁，横梁的安装位置必须和枕木一致，安装横梁前需要适当调整枕木间距。

加入横梁需要对准主梁的联结板，定位后上好扣件，垫好橡胶轨垫。

抽换横梁时，需要从纵梁两端向中心位置排列抽换，如果施工地点是长钢轨，需要在横梁上安装挡砟板并进一步捣固道床，以保障长钢轨的横向稳定。

横梁安装完成以后，紧接着是将垫高的一片纵梁落到位，然后将横梁与纵梁联结起来。

最后扒掉道砟，安装斜杆以及所有的联结系统。

3.3顶进过程中的纠偏方法
在顶进箱涵的过程中，每一节箱涵均受到顶推力及竖向荷载的共同作用，而箱涵前端和后端的地基反作用力并不相同，这就造成了箱涵前端和后端的不同沉降，因此，在顶进的过程中可能会出现扎头现象，并可能会出现竖向转动。

为了避免这种现象的出现，就需要在顶进箱涵的过程中进行纠偏。

首先，在箱涵顶进施工的范围内不能有积水出现，要尽可能的保持土体的强度及稳定性，尽量避免在雨水多的季节施工。

在推动箱涵的过程中，最开始往往是不切土的空顶，此时需要严格控制箱涵的顶进方向，避免产生偏差。

当箱涵沿着正确方向推进到一半长度时，此时是顶进孔道的定型阶段，需要不断纠偏，调整箱涵水平，严格控制箱涵中线的偏移，缩小箱涵水平高差。

通常情况下采取的纠偏方法是通过控制两侧挖土量来保持两侧的阻力一致，并且需要不断调整顶镐的位置及工作台数，通过不断调整两侧顶力来进行纠偏。

另外，在顶进箱涵的过程中，尽量要多顶少挖，将开挖顶长度控制在30cm至40cm之间。

顶柱和顶铁的搭配及位置需要保持一致，可以按照隔4m顶柱长的位置设置一道横梁，以减少顶柱的自由长度，同时用方木顶紧每一行顶柱，在顶柱上再填一层50cm至100cm厚的土层并压实，以保持其稳定性。

4.施工工序质量控制要点
在顶进涵施工的过程中，必须要严格控制施工工序质量，通常是根据PDCA 的循环控制原理来进行有效控制，以保证工程质量，按照预期完成工作计划。

PDCA循环控制原来也即为全面质量管理，包括质量计划（P）、实施（D）、检查（C）和处置（A）4个步骤。

在施工前，通常要按照测量精度标准测量出箱涵平面位置，并用“十”字桩标出。

在工作坑外要修建沟渠，以防止积水水流入工作坑内，并且要在工作坑底部四周设置排水井和排水渠，及时排出坑内积水。

由于工作坑的最前端靠近既有铁路线，工作坑又是施工的主要场所，因此工作坑的后端要设置运土坡道并要修建后背。

后背是临时建筑物，主要作用是用作顶进施工
时千斤顶的施工面，因此必须要具有一定的强度、刚度及稳定性，保障安全可靠的同时还要易于拆除。

要根据地质条件来设计边坡的坡度，并根据箱涵确定好工作坑的开挖尺寸。

要尽量避免雨季施工，如果无法避开，需要在雨季加固线路路基。

工作坑底板的尺寸要以大于箱涵平面尺寸0.6m为宜。

预制箱涵的过程中要将用钢材制成的刃脚安设在箱身的前端，并将刃脚与箱身用螺栓固紧，保持刃脚的水平。

在顶进过程中，要将千斤顶对称布置在箱涵中心线两侧，同时要在箱涵底板尾端与顶镐接触处安装一块承载压力的钢板，并在钢板低端焊接托盘，这样就可以避免箱涵底板因为直接承受压力而破碎，同时也可以避免千斤顶直接接触箱涵底板而导致箱涵表面出现刮痕。

施工过程中要配备与作业数量相同的千斤顶备用，同时要根据实际情况配备各种规格的顶铁、顶柱以及横梁等传力设备。

在顶进作业正式开始前，要先进行试顶进作业，以检查设备是否处在安好状态，检查各项准备工作中是否存在纰漏，同时要使框构与滑板分离。

只有明确顶进作业没有问题时才可以进行正式顶进，在顶进的过程中，要同镐复原千斤顶，并将顶铁填放在空处，如此往复直至箱涵达到预定位置。

顶进作业完成后，要及时拆除线路加固设备，并且要找平轨面，补充好道砟，并进行科学养护。

5结束语
在进行铁路既有线顶进涵施工作业前，必须要根据实际情况制定详细并切实可行的施工方案。

施工人员要服从组织安排，严格按照施工操作规程进行施工，要保障每一道工序都能够高质量的完成。

在顶进涵的施工过程中进行PDCA循的全面质量管理是非常重要的，要着重强调工程施工过程中的技术难点，管理好施工文件，并严格按照质量标准及技术要求进行施工验收。

參考文献
[1]TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S]
[2]TB 10203-2002铁路桥涵施工规范[S]
[3]朱标.下穿既有铁路立交桥施工时的线路加固设计[J].路基工程，2005（3）：69-71。