崔文龍
(山西省漳河水利工程建設管理局,山西 長治 046000)
鐵路頂管施工設計要點分析
崔文龍
(山西省漳河水利工程建設管理局,山西 長治 046000)
在長距離輸水管道工程施工中,常要穿越鐵路、公路。頂管技術作為一種不開槽的施工方法,可以最大限度地減少對交通的影響。闡述了鐵路頂管施工設計要點,闡釋設計意圖,明確頂管施工過程的重點。規(guī)范施工,確保輸水管道和鐵路運行的安全。
輸水管道;鐵路頂管;設計要點
某長距離輸水管道工程需穿越太焦鐵路某段,穿越處供水管道采用DN 1600×12的Q235B螺旋焊鋼管,管道承壓3.0 MPa,管內輸水壓力為1.0 MPa,供水管道與太焦鐵路斜交,斜交角度為84°。
穿越處太焦鐵路為單線非電氣化鐵路,且為無縫線路,直線地段,鋼軌規(guī)格為60軌,Ⅱ型鋼筋混凝土枕,線路縱坡為12‰,坡長1380 m,該區(qū)間太焦鐵路圖定列車最高速度為85 km/h,每晝夜行車對數(shù)為24對。
設計荷載,鐵路中-活載;鐵路橋梁建筑限界按“橋限-2”;頂管混凝土抗?jié)B等級不小于P8;地震動峰值加速度系數(shù)0.1 g,按地震烈度7度設防。
護管涵主體采用DN 2600“F-B”型鋼承口式Ⅲ級C50鋼筋混凝土頂管,管壁厚23.5 cm,管節(jié)每節(jié)長度2.0 m,頂管總長度106 m,頂進總長度106 m。
鐵路段頂管先卸載后再頂進,頂進前挖除頂管頂路基土。路塹段頂管帶土平坡頂進,頂進到位后管內設細砂墊層,輸水管道從頂管內靠一側通過。
頂管中心線與太焦鐵路線斜交,斜交角度為84°,頂管與太焦鐵路軌底高程為3.63 m,頂管與其路肩高差為2.6 m。
護管采購成品管,技術標準采用《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》(JC/T 640-2010)。護管指標要求能達到裂縫荷載為235 kN/m;破壞荷載為353 kN/m;護管所能承受最大頂力12300 kN;施工中控制頂力不得超過上述數(shù)值。
護管涵管節(jié)間接口采用兩道橡膠圈封閉,內縫處理采用SGJL-851雙組份聚硫密封膠嵌縫,頂進完成后,為增強管節(jié)間接縫的抗?jié)B性能,在接縫處圓涵內側設置不小于50 cm寬的卷材防水層。
施工前應先挖深溝進一步探明光、電纜的位置、數(shù)量及埋深,按光、電纜徑路從橋位處兩側共開挖100 m,將受影響光、電纜抬至安全位置。橋位處光、電纜用槽鋼(內置碳素管)對扣防護后固定于架空鋼梁上,防護長度32 m,其余光、電纜采用混凝土槽防護,施工期間派專人巡回看護,確保光、電纜安全。
施工完成后,光、電纜按原路徑回埋,供水管頂砌電纜槽對光、電纜進行防護,電纜槽兩端采用防火、防鼠材料封堵。
線路架空前對鐵路進行應力放散和防爬鎖定,線路架空設備拆除后對線路進行應力回放,本處架空方式采用單線縱向連續(xù)架空,線路架空加固跨度為8+12+8 m,能滿足列車慢性45 km/h的要求。
架空縱梁采用單片(16+16)m等強度拼接Ⅰ100工字鋼作為縱抬梁,縱梁拼接強度不低于縱抬梁本身強度;普通橫抬梁采用鋼枕(間距60 cm),中跨支點處橫抬梁采用9扣60軌束梁作為橫抬梁,邊跨支點處橫抬梁采用7扣60軌束梁作為橫抬梁。
施工期間應派專人對線路加固設備進行監(jiān)護,每次過車后及時檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時解決,保證線路標高平面尺寸及各構件連接可靠。
護管涵兩側設置檢查井,檢查井采用C30混凝土,檢查井內徑為1.025 m×1.025m×1.5 m(長×寬×高),邊墻均為0.3 m,其邊墻預留輸水管道安裝孔,檢查井頂蓋采用鋼筋混凝土活動蓋板,其下安設爬梯。檢查井外墻設置聚氨脂防水層,檢查井蓋板與地面平,待沉井、頂管施工完成后采用現(xiàn)建筑法施工。施工完成后,對蓋板進行密封處理,蓋板與檢查井井壁間填入聚硫橡膠密縫膏進行封閉。
頂管頂進采用沉井法施工。沉井內徑為5 m×5 m,采用C30鋼筋混凝土結構,內部設置檢查梯,1號、2號沉井同時制作,并同時向鐵路側對頂頂管。
人工整平沉井預制地后,沿刃腳底面中心線鋪設碎石墊層,厚0.2 m,寬1.25 m。用人工機具夯實平整。在墊石碎層上填筑中粗砂墊層,厚0.1 m,用平板振搗夯實。沿刃腳四周澆筑C 20素混凝土墊層帶,厚0.8 m,寬度比刃腳兩側各寬0.2 m。預制沉井場地四周設置截水溝,四角設置積水坑。制作沉井,并在外壁上涂刷瀝青油,減少土體摩擦力以利于沉井下沉。沉井井壁上預留頂管洞口,沉井下沉前對洞口進行封閉。當?shù)谝还?jié)沉井混凝土達到設計強度100%,第二節(jié)沉井混凝土達到設計強度的70%時,沉井方可下沉。下沉過程中注意觀測基坑和附近建筑、高速公路、邊坡的變化情況,發(fā)現(xiàn)問題立即采取應急措施。作業(yè)中,防止雨水進入井內。沉井下沉后將沉井井壁與土體之間的縫隙用中粗砂回填。沉井下沉就位后,用C30混凝土封底,制作沉井地板,底板上部夯填土體、找平作為頂管頂進底盤。
在1號沉井內由西向東頂進頂管,頂進長度40 m(鐵路段17.3 m卸載,鐵路段以外帶土頂進),頂管承插口正方。2號沉井由東向西頂進頂管,頂進長度26 m(帶土頂進),頂管承插口反放。頂進過程中,反復測量頂管中心線,及時調整偏差,對頂?shù)轿缓?,利用鐵路段頂管微調對頂產(chǎn)生的偏差,并將頂管承插口連接好。兩座沉井間頂管頂進到位后,及時夯填水泥改良土、埋管注漿加固路基和管壁土體注漿、恢復線路。
兩座沉井間頂管頂進最后一節(jié)時,頂管深入沉井內壁0.1 m,作為反向頂進的后背。挖除洞口處片石混凝土,分別在1號、2號沉井內布置頂進工作面,向鐵路外側頂進頂管,長度均為20 m(帶土頂進),及時對管壁土體注漿。供水管道從頂管最西側端部穿入頂管。
頂管施工完成后,現(xiàn)澆沉井頂板,預留檢查出入口。在沉井頂設置檢查井。檢查井和沉井外壁涂刷再生膠防水層,沉井頂設置TQF-1型防水層及C40纖維混凝土防護層。
輸水管道安裝后,由管道安裝單位對沉井出入口進行封閉處理,沉井與管道間設置兩道膨脹橡膠止水條封縫;并填入聚硫橡膠密縫膏進行封閉。
膨脹橡膠止水條安裝方式:頂管與沉井間止水條采用預留槽法安裝,頂管預制時在表面上留下能容膠條1/2的槽,再將膠條嵌入1/2槽內,管道安裝就位后澆注混凝土。
沉井封底后,拆除鐵路外側洞口磚砌體,挖開1 m寬土體,灌注片石混凝土,并對片石混凝土外部土體壓注水泥漿,注漿壓力不大于0.5 MPa。片石混凝土深入沉井內壁10 cm,前端墊5 cm厚木板,沉井底板上部夯填土體、找平作為頂管頂進底盤。頂管頂進后背采用P50鋼軌束,在木板前洞口位置水平放置P50扣軌,寬3.4 m。高3.4 m,再豎直放置P50三扣軌軌束,寬5 m,高6 m,作為后背。后背梁采用水平放置P50七扣軌,寬5 m,高1 m。
頂進采用人工挖土,頂管前設置鋼刃角,頂進時,采用帶土頂進,不得超挖。頂管放置在導軌前應檢查管道有無破損及裂紋。涵管安置到導軌上后,測量涵管中心線及涵管前后端管底高程,安裝合格后方能頂進。頂進時應晝夜三班不間斷施工,防止因中途停滯導致摩擦力增大,造成頂進困難。
3.8.1 鐵路路基防護樁
分別在頂管四角,鐵路兩側路塹坡腳處各設置3根C25鋼筋混凝土防護樁,防護樁采用樁徑1.0 m的挖孔樁,西側樁長8.5 m,東側樁長9.0 m。
3.8.2 鐵路線路范圍內路基處理
鐵路頂管先卸載后再頂進,頂進前挖除頂管頂路基土,頂管頂進就位后,軌底下回填道砟,路基土挖除部分分層夯填水泥改良土,水泥:改良土(重量比)比為1∶4,路基基床表層厚度為0.6 m。壓實標準為,地基系數(shù)K30≥100 MPa/m,壓實系數(shù)0.93,路基基床底層厚度為1.9 m;壓實系數(shù)為,地基系數(shù)K30≥100 MPa/m,壓實系數(shù)0.93;路基基床底層以下部位水泥改良土壓實標準為,地基系數(shù)K30≥100 MPa/m,壓實系數(shù)0.90。
水泥改良土夯填時埋設注漿管,夯填完成后對挖除部分路基注水泥粉煤灰漿液進行加固,注漿材料為水泥、粉煤灰混合漿液,水泥:粉煤灰(重量比)為1∶4,水∶灰為0.9,注漿壓力不大于0.5 MPa。
頂管頂進就位后,利用頂管自身預留注漿孔對鐵路段頂管下部1.0 m半環(huán)形范圍內土體注漿加固,注漿材料采用水泥漿液,注漿壓力不大于0.5 MPa。
3.8.3 鐵路段以外注漿處理
為保證頂進頂管處土體穩(wěn)定,不會因頂進擾動土體造成頂管不均勻沉降,頂管結束后應及時對涵管一周的縫隙壓注水泥漿液,使其密實堅固。注漿壓力不大于0.5 MPa,頂管與土體間的縫隙應填充飽滿,以相鄰上部注漿孔出漿為宜,第一次注漿完成后,24 h后再進行第二次注漿。
將施工中破壞的鐵路兩側漿砌片石排水溝修復,標準與既有標準相同,每側長度為15 m。
通過對鐵路頂管施工設計要點的分析,明確施工工序,做到規(guī)范施工,使鐵路頂管施工工藝更加成熟。
U175
C
1004-7042(2017)09-0018-02
崔文龍(1989-),男,2013年畢業(yè)于太原理工大學農業(yè)水利工程專業(yè),助理工程師。
2017-07-12;
2017-08-17