箱涵下穿铁路顶进施工技术探讨

箱涵下穿铁路顶进施工技术探讨
作者：刘静涛
来源：《装饰装修天地》2017年第18期
摘要：在我国目前的箱涵下穿铁路顶进施工中，极易引起大面积坍方的路堤经常是以填筑土尤其以砂性土为主的。

鉴于此，本文以金温铁路温溪站内的K191+541涵洞为例对箱涵下穿铁路顶进施工技术进行探讨。

关键词：箱涵下穿；铁路顶进；施工技术
1 箱涵顶进技术概述
一般在地面交通要求不受影响和干扰的情况下，采用箱涵顶进技术进行施工操作。

最早运用箱涵顶进施工技术的是德国一个叫做奥芬堡的城市，当时该城市拥有许多条铁路线，他们运用箱涵顶进的方法，在铁路线下施工出高2.4m、宽2.5m的盒式钢筋混凝土人行通道。

随后这项技术在英国和美国得到较好的应用与发展。

而标志这项技术走向成熟的是上世纪70年代日本所研发多种工法的出现。

而我国受当时技术与经济条件的限制，直到1966年天津东风路地道的建成，才标志我国初步运用了这项技术。

但是这项技术在我国的发展是尤为迅速的，1970年上海建设的新华路铁路下立体， 1998年南京修建穿越古城墙的玄武湖水底隧道，都使用了箱涵顶进技术。

随着21世纪的到来，我国经济和科技水平不断提高，箱涵顶进技术也得到了很多的成功应用，比如2005年，上海中环线北虹路地道就运用了较为前沿的管幕·箱涵顶进方法。

2 工程项目设计概述
K191+541（2-5.0m×5.3m ）框架涵设计为交通涵，全长47.06横延米；底板厚0.66m，顶板厚0.54m，墙厚0.40m；与既有线正交，位于温溪站内1#道岔岔尾处，下穿车站Ⅰ道（站线、P43钢轨）和Ⅱ道（正线、P60钢轨），间距为5.0m；下穿既有线主框架长为24.0m，设计为顶进法施工，采用D型便梁加固既有线施工方法。

3 工程特点及难点
（1）下穿金温线，确保营业线运行安全成为主要难题，施工受行车干扰严重。

（2）线路左侧受房屋影响无施工作业面，右侧为山坡汇水点，无道路进入。

（3）该涵地处位置复杂，有铁路贯通线、信号机、道岔、信号电缆、铁路通信电缆及地方通信电缆处于该框架涵施工位置。

（4）支墩施工时，就需架设便梁，因此便梁来回架设次数较多，金温线行车密度大，要点封锁施工时间比较紧张，施工受行车干扰较大。

4 箱涵下穿铁路顶进施工方法
4.1 施工准备
施工之前首先要组织项目部及架子队有关技术人员全面熟悉核对设计文件，充分了解设计意图，核对相关资料，做好技术交底培训。

调查既有线路各种管线的位置，对可能影响施工的所有管线报请有关部门进行迁改保护，迁改保护完成后再组织施工。

4.2 便梁及挖孔桩施工
框架涵施工采用2组D24便梁架设加固线路、4组D16便梁进行卸载。

便梁支墩及挖孔桩施工使用D16便梁加固线路。

挖孔桩的操作的顺序是：架设便梁→场地平整→放线→定桩位→架设支架或电动基芦→准备潜水泵、鼓风机、照明设备等→跳桩开挖、边挖边抽水→每下挖100cm进行桩孔周壁的清理→校核桩孔的直径和垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁砼→拆模继续下挖，达到微风化一定深度后，由勘测设计单位验收→井面绑扎钢筋笼→验收钢筋笼→排除孔底积水、放入串筒，灌注桩基砼至设计顶标高。

4.3 滑板及后背施工
（1）滑板使用C20钢筋混凝土材料，下部为碎石垫层，后背梁以及滑板整体成型，根据设计的需要设置导向墩。

滑板应具有足够的刚度和稳定性，更需要有较高的平整度，以便在润滑隔离层的作用下，减少起动顶进阻力。

（2）后背是箱体中承受反作用力的重要设备，要有较高的强度、刚度和稳定性。

（3）润滑隔离层的铺设。

在滑板顶部设置润滑隔离层主要是避免滑板粘在预制箱桥箱体的地板上，并且能够降低顶部力的首次启动。

（4）工作坑底板施工控制。

工作坑的底板在浇筑混凝土时要做好抹面收浆，使得顶面平整。

（5）船头坡设置。

船头坡设置在箱体底部前端1m左右，在箱身前端底面用黄土胚按照1：10的坡度比例进行制作，铺上油毛毡，上面再用2cm厚100#水泥砂浆抹面，箱体灌注砼后即成。

4.4 箱涵预制
K191+541箱涵中心线与铁路中心线正交，箱涵主框架长为24m，在主框架箱身的前端设置钢刃脚，作用是在顶进过程中防止土方坍塌，保证行车安全。

箱身的预制顺序是：首先在工作坑的滑板上绑扎箱涵的底部及边墙下部钢筋，然后安装底部及边墙下部模板，浇筑混凝土，待混凝土养护时间达到要求的强度后，搭设脚手架，安装顶板模板，绑扎顶板钢筋并布设预埋件，安装外模，浇筑上部边墙及顶板混凝土，最后养护拆模，进行防水层施工。

5 箱涵顶进施工
5.1 顶进准备
首先要进行顶力计算，确定最大顶力，然后计算顶镐数量。

更换传力设备（顶铁或顶柱）是根据每次千斤顶的顶程来确定的。

顶进过程中，顶铁和顶柱横向配置I40工字钢连接，每4m设一道横梁，防止传力设备偏心受力后上拱弹起和横向移动。

5.2 设备安装调试及试顶
试顶进必须等混凝土达到设计强度，然后安装并调试顶进设备，安装测量仪器，待仪器稳妥后方可进行试顶。

（1）顶进设备的安装调试：顶进之前首先要对顶进设备（液压元件、千斤顶、管路等）进行检查，然后对电接点的压力表以及压力继电器的保安值、溢流阀的作用压力进行调整，最后检查后背的变化，后背变化通过加大压力推动箱身的办法来进行。

（2）试顶：试顶时先将油泵开启，等油压升高一定数值（一般为5-10MPa）时，停止油泵工作，对箱体中线，水平、纵向位移、后背及底板进行观察，发现异常，采取措施进行处理；当千斤顶活塞开始伸出，顶柱、顶铁压紧后立即停止顶进，详细检查各个部位，没有异常，再开启油泵，直到箱身起动；试顶完成后要进行全面检查，无异常后方可进行正式顶进。

5.3 顶进作业
为了确保既有铁路线的安全，采用全断面切土顶进作业，在顶进过程中，严格按相关规范要求施工；为了加快顶进速度，拆除既有的盖板涵和挖方都采用人工与机械相配合的方式，拆除既有盖板涵与挖土的进度要根据土质和千斤顶的行程来确定。

为了保证安全，每挖、拆一个顶程距离，就要立即对箱身进行顶进，使箱身紧贴开挖面。

开挖时必须做到四不挖土，而且挖土要按照要求循序渐进，严禁将底部掏空挖“神仙”土。

开挖的底部标高根据箱身抬头、扎头的情况来确定。

安放的顶铁或传力柱方向与后背梁要垂直，即与顶进涵涵身的中心轴线方向一致，顶铁或顶柱更换或填补是在每完成一个循环都要进行的，而且要更换或填补不同的规格。

横向联系梁设置的目的是为了保证传力柱的稳定，而且每隔4米设置一道。

传力柱的受力情况在顶进过程中要时刻观察，以免崩垫伤人。

箱身顶进行程太大时的处理措施是用槽钢桩横铺在传力柱顶上，将所有的顶铁楔紧，顶铁松紧程度应相同。

5.4 顶进测量
为确保箱身顶进的方向和高程，顶进前必须在顶进的后方设置观测点，布置观测基准桩，观测点距后背要保持一定距离，以免后背变形而影响观测结果。

在顶进时，每顶进一个顶程，都要观测箱身的轴线以及高程，并做好记录，发现出现偏差时，通知相关人员采取措施，进行纠正。

5.5 施工控制及纠偏
使用已预制好的箱身、中间加滚杆作导向墩进行控制空顶阶段发生的方向偏差，为了使顶进所挖的土孔与箱身方向一致，在箱身入土后，要保证挖土断面准确无误。

（1）箱身方向纠偏方法：①开动偏移一侧的高压油泵、关闭或者减少非偏移一侧的千斤顶来进行调整。

②可根据偏差的大小，在加换顶铁时调整后背的顶铁或顶柱。

③对偏移一侧的土进行超挖，另一侧少挖或不挖。

④利用一端支撑在箱身边墙上，另一端支在开挖面上的横向支撑来调整。

（2）纠正箱身“抬头”的方法：纠正箱身“抬头”主要是通过控制超挖量大小来解决。

“抬头”量不大时将前方开挖面挖至与箱底面持平或稍作超挖；若“抬头”量较大，则需多超挖一些，然后在顶进过程中逐步进行调整。

（3）纠正箱身“扎头”的方法：①挖土进行顶进时，开挖面基底要保持在底面以上，然后用船头坡将高出的土壤压至箱涵底部，若基底土壤松软，可采用卵石或者混凝土碎块进行换铺，以此来纠正“扎头”。

②通过改变箱身前端土壤的受力状态，增加箱身后端的平衡来达到纠正“扎头”的目的，但应注意增加的重量要逐步卸载，否则会出现"抬头"现象。

③将箱身底板前端的土方欠挖，利用箱身前端底板设置的“船头坡”，造成一个上坡的趋向来纠正“扎头”。

④接长滑板，使箱体在预定的行进轨道上正常前进是纠正“扎头”最可靠的方法。

5.6 顶进注意事项
箱身在空顶时，应特别注意箱身的轴线方向。

进行换班交接时，要对千斤顶、顶铁、顶柱和平台等设备，经过检查确保设备良好。

为保证安全，严禁在列车通过时进行顶进作业，洞内施工人员与防护员采用对讲机与洞外进行联系。

6 结束语
综上所述，在实际进行箱涵下穿铁路施工时，优化施工工艺方法，不仅可以保证施工进度，还可以通过对顶力的精确计算，大大降低顶进过程中发生安全质量事故的概率，提高箱涵下穿铁路顶进施工的工艺水平，发挥积极的研究应用价值。

因此，可以在实际应用中大力推广应用箱涵下穿铁路施工技术。

参考文献：
[1] 程海维.铁路箱涵顶进施工技术探讨[J].内蒙古公路与运输，2013（5）.
[2] 耿秀明.箱涵下穿铁路顶进施工技术分析[J].建筑工程技术与设计，2015（8）.
[3] 李传奇.铁路箱涵顶进施工技术探讨[J].城市建设理论研究，2014（15）.
[4]郭扬衡.箱涵下穿铁路顶进施工技术的探索[J].城市建筑，2014（12）.。