王濤

摘 要：本文介紹鐵路線下施工頂進涵的作業(yè)程序及關(guān)鍵技術(shù)。在保證能夠安全運行既有線的情況下，結(jié)合頂拉技術(shù)方式，在地基豎固的基礎(chǔ)上，路基就位以后頂進涵洞箱體，然后進行頂進涵施工，節(jié)約了人力、物力、財力。達到了施工期短、質(zhì)量高、效益好的效果。

關(guān)鍵詞：涵洞 頂進涵 后背 頂進 扎頭

現(xiàn)階段，改造鐵路既有線路的時候，新增道路穿越鐵道或者平交道口變?yōu)榱⒔豢蚣芎?，以便于盡可能降低既有線運輸和行車中受到施工影響的概率，一般來說上述框架涵主要應用頂進法。相比較其他種類來說，頂進方式施工技術(shù)建設(shè)周期短、成本小短、影響時間短等，但施工中會出現(xiàn)極大安全隱患。本文結(jié)合西康二線K57+242頂進涵現(xiàn)場施工情況及工程實踐及有關(guān)技術(shù)理論，總結(jié)了頂進涵施工的體會及關(guān)鍵技術(shù)及注意事項。

一、開挖預制基坑

框架預制和頂進的場地就是工作坑，根據(jù)鐵路兩側(cè)場地大小、地形、土質(zhì)情況等確定工作坑的位置。臨近既有線邊坡的工作坑依據(jù)1：1.5進行施工，依據(jù)土質(zhì)情況來確定工作坑兩側(cè)邊坡，一般土質(zhì)邊坡處于1：0.75～1：1.5范圍中。工作坑平面長度=頂進框構(gòu)長+前端空頂長度+頂鎬長度+后背厚度+后背梁厚度+后端工作面。工作坑平面寬度=兩側(cè)工作面寬度+頂進框構(gòu)全寬+排水溝寬度+兩側(cè)集水井。

二、后背設(shè)計以及施工

1.后背設(shè)計。工作坑后部就是后背位，頂進施工過程中是的千斤頂支撐面，承受頂進水平反力。后背需要擁有相應剛度，盡可能降低壓縮變形：存在一定的穩(wěn)定性和強度，不會由于過大的頂力大而出現(xiàn)坍塌的問題。所以施工中需要確保經(jīng)濟合理、安全可靠。

2.頂力計算。后背墻截面尺寸設(shè)計的時候，需要首先計算最大頂力，頂進框架涵的時候最大頂力為從開始動土、全部入土。頂力需要克服涵洞土壤以及主體摩擦阻力進行操作，并且施工中預留富余，確?？梢皂樌┕ぁＳ嬎沩斄Φ臅r候，依據(jù)頂土性質(zhì)、施工方法、地下水情況、框架涵長度、框架涵外形等進行確定，計算公式為：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

其中：最大頂力為P，KN；安全系數(shù)是K，取1.2；結(jié)構(gòu)自重是N2，KN；側(cè)面摩阻系數(shù)是f3，一般為0.05～0.2；橋涵頂上負荷重是N1，KN；依據(jù)處理視頂上潤滑情況來確定頂上荷載以及橋涵頂面摩擦系數(shù)是 f1；基底和箱身底板摩擦因數(shù)是f2，一般為0.7～0.8；結(jié)構(gòu)側(cè)面土壓力是E，KN；鋼刃角正面阻力是R，KN/m2；側(cè)面摩阻系數(shù)是f3，一般為0.05～0.2；鋼刃角正面積是A，m2；

3.設(shè)計后背墻。確定最大頂力以后設(shè)計后背結(jié)構(gòu)，后背土體被動土壓力以及箱體大小決定其結(jié)構(gòu)尺寸和形式。計算的過程中，后背抗力不僅需要既有筑物，一般來說箱體頂進過程中把后背土體被動土壓力作為抗力。

4.后背墻施工。施工過程中應用漿砌片石特點實際上就是可以就地取材，具備穩(wěn)定性強、方便砌筑、無壓縮變形的優(yōu)勢。為了能夠降低后背頂進的壓力，可以適當連接后背和滑板，也就是依據(jù)后背梁進行連接，從而確保提高后背抗力。利用舊鋼軌設(shè)計滑板建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，滑板能夠承擔相對比較大的拉力。施工中如果沒有足夠的后背抗力，滑板中可以進行堆土壓重，滑板上堆土摩阻力可以抵抗部分梁上頂力。

三、挖便梁支墩

1.施工準備。

1.1測量放樣。由測量員首先對各樁位進行精確測量放樣、定位并做好護樁。

1.2施工防護。施工設(shè)計過程中需要依據(jù)圖紙來封鎖混凝土。為了避免孔口坍塌以及孔內(nèi)進入土、石、雜物等傷及操作人員，在地勢平緩的時候，一般需要超出地面30cm作為的孔口護壁高，陡坡施工中，一般高出地面50cm，此外也應該安裝鼓風機、潛水泵、照明設(shè)備等。

四、架便梁

在批復封鎖計劃以及施工慢行以后，可以對便梁架設(shè)線路進行封鎖。依據(jù)挖孔樁灌注砼支承墩來當做便梁兩端的支點。頂進過程中需要及時清除涵頂內(nèi)部道碴以及填土，確保完全架空線路。基本操作步驟為：第一步：按設(shè)計方案，在路肩上定出支承墩的位置，用人工挖孔到設(shè)計標高后，灌筑砼支承墩。第二步：安裝橫梁。本工程用D24m軍便梁架空線路，橫梁37根，根據(jù)縱梁長度及橫梁間距調(diào)整既有砼枕，按照隔六抽一原則，抽出多余砼枕，穿入橫梁。為防止軌道短路，每次需在兩股鋼軌中的1股下面墊上大塊絕緣橡膠板或雜木板，再塞入一根橫梁，完后對線路全面檢查整道。第三步：縱梁就位。吊裝縱梁前嚴格控制支承墩頂高度，鋪設(shè)枕木垛、雜木板、橡膠墊板調(diào)整縱梁底標高，若高度不合適，則縱梁與橫梁將無法連接?？v梁就位后，首先將縱梁與鋼枕按定型圖紙連接，再用便梁配套的專用鋼軌扣件將橫梁同鋼軌連接固定，將縱橫梁連接螺栓及斜桿等附件全部裝設(shè)牢固，而后詳細檢查線路軌距，水平、高低、軌向，對超標處應及時進行調(diào)整。

五、頂進

1.頂進施工程序?？蚣芎斶M施工程序：挖土、運土、開鎬、頂進 、換頂鐵 、測量校正

2.頂進設(shè)備的選擇。依據(jù)最大頂力和框架尺寸來確定頂進設(shè)備數(shù)量、型號以及規(guī)格，依據(jù)1.2～1.5倍箱身起動推力配置千斤頂臺數(shù)，也可以依據(jù)最大頂力配置方式進行計算，公式為：n=P*R*K/T，其中，千斤頂臺數(shù)為n；箱身附加重量和自重為p；粘著系數(shù)為R；千斤頂額定推力為T。

3.頂進準備工作。第一，頂進設(shè)備的安裝，主要有千斤頂、頂柱、高壓油泵、頂鐵等。第二，組織相關(guān)人員及時驗收檢查涵身，需要具備滿足設(shè)計強度需求的混凝土強度。第三，測量安裝設(shè)備。第四，地面線路和作業(yè)線路之間操作人員聯(lián)絡(luò)信號和照明設(shè)備的安裝。第五，檢查是否具備滿足頂進需求的后背和加固線路情況。

4.頂進作業(yè)。由于本工程為大開挖式頂進，需將基礎(chǔ)進行三七灰土換填處理和基礎(chǔ)混凝土達到設(shè)計強度后方可頂進。頂進過程中由軟弱地基進入剛性地基，防止扎頭就顯的尤為重要。

六、涵體頂進抬（扎）頭現(xiàn)象的原因

頂進法施工過程中一般都是箱涵作為涵體，涵體和底板與屬于整體。涵體在頂進的時候由于類似的下方土質(zhì)容易出現(xiàn)涵體微傾的現(xiàn)象，隨之出現(xiàn)抬（扎）頭問題。沒有建立合理的措施或者頂程長可能導致出現(xiàn)發(fā)生抬（扎）頭的問題。如果不能及時處理發(fā)生抬（扎）頭問題到就有可能影響正常使用。施工中即便出現(xiàn)過長頂程，也能夠調(diào)整涵體形態(tài)提供長時間距離，因此依據(jù)合理方式來進行施工以便于滿足頂進涵體的規(guī)范要求?；诖诵枰侠矸治隹赡艹霈F(xiàn)上述問題的區(qū)域，進行預防處理，確保不會出現(xiàn)超標現(xiàn)象?？梢詮囊韵聨追矫娣治?，第一，依據(jù)施工處土質(zhì)來對抬扎頭現(xiàn)象進行合理分析。施工的時候需要注重開挖土質(zhì)變化以及地質(zhì)報告。如果某個斷面出現(xiàn)很差距的土質(zhì)，涵體會由于不均勻受力出現(xiàn)抬扎頭問題；如果施工過程中出現(xiàn)砂質(zhì)土的時候，十分容易形成抬扎頭現(xiàn)象，此時需要依據(jù)合理措施盡心施工，盡可能降低難度。第二，涵體在滑板剛下滑和上行的時候，因為出現(xiàn)會形成抬頭問題；當下滑1/3 涵體的時候，由于遷移重心涵體出現(xiàn)抬頭變緩的問題；當2/3 下滑涵體以后，在土上承載涵體重心，由于前后地質(zhì)出現(xiàn)極大差距導致出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象。抬扎出現(xiàn)的時候存在一定限度，施工中如果超過抬扎限度促使出現(xiàn)不正常的涵體，依據(jù)合理措施來調(diào)整涵體狀態(tài)。所以施工的時候，應該需要勤分析和測量，了解涵體的實際狀態(tài)，預測以后狀態(tài)。如通出現(xiàn)加劇或者超過抬頭現(xiàn)象的時候，合理降低挖土地面標高和涵體吃土量；若出現(xiàn)穩(wěn)定的趨勢，應該繼續(xù)觀察，趨勢變緩，表面屬于正常明涵體。

七、處理抬（扎）頭現(xiàn)象的措施

5m以下涵洞頂進孔徑的時候，一般依據(jù)改善土質(zhì)、提高吃土量的方式來處理扎頭現(xiàn)象，此外往涵底塞廢棄混凝土的方式也能調(diào)整施工狀態(tài)；涵體如果出現(xiàn)抬頭問題依據(jù)降低吃土量、加載、挖短橫溝方式調(diào)整。頂進大跨度涵體的時候依據(jù)混凝土帶來對扎頭現(xiàn)象進行調(diào)整。扎頭現(xiàn)象的時候如果涵體還存在一定距離，一般來說都是依據(jù)混凝土薄帶方式進行調(diào)整；如果操作距離比較短的時候依據(jù)打混凝土通帶方式進行調(diào)整。混凝土薄帶具備50cm厚度的混凝土帶。基本上主要是涵頭兩邊進行設(shè)置，利用碎石換填中間部位。在混凝土薄帶中安置兩根短軌來達到有效降低涵底和混凝土帶的摩擦，避免施工中出現(xiàn)一起移動混凝土帶和涵體的現(xiàn)象。依據(jù)施工實際情況，利用增加錨固墩的方式來結(jié)合土和加強帶。頂進施工中如果土質(zhì)出現(xiàn)變化，可以及時調(diào)整混凝土帶大小以及厚度。當出現(xiàn)比較惡劣地質(zhì)條件的時候，依據(jù)施工設(shè)計需求來改變涵體地質(zhì)，以便于充分滿足實際條件，在頂進最后幾頂?shù)臅r候合理應用千斤頂，然后利用木枕有效支撐涵體，并且在再往木枕架和涵體中設(shè)置鐵板，最后繼續(xù)進行頂進。分別在邊墻、涵尾、中心設(shè)置三個基坑。對鋼筋混凝土進行分別澆筑，在邊墻下方安置兩個千斤頂，基坑附近放置木枕和鐵板進行支撐。

八、結(jié)語

頂進法已成為鐵路既有線平改立、增加公路下穿式立交通道一種主要的施工工藝，并被逐步推廣應用。在施工中要注意施工工序，在施工過程中加強頂進的過程監(jiān)測和控制。

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