鄭佳豪

（350322198609290011， 福建 福州 350005）

頂進(jìn)法在運(yùn)量大的營業(yè)線箱涵施工中的使用頻率較高，不但占地拆遷少，而且對(duì)過往線路不會(huì)造成過大的不利影響、施工耗時(shí)短。在既有線下開展箱涵頂進(jìn)，因路堤的主要構(gòu)成是砂性土，在施工期間極易導(dǎo)致垮塌，安全風(fēng)險(xiǎn)高，而常見的“扎頭”、“抬頭”現(xiàn)象又難以避免。為了解決這個(gè)難題，本文采用“便梁掏底和利用涵端刃角帶土頂進(jìn)”的方式，以使箱涵能夠完全頂進(jìn)到位并且無安全隱患。

1 工程概況

鷹廈鐵路改造中，大跨徑箱涵下穿既有鐵路，箱涵和線路斜交形成70度角。箱涵結(jié)構(gòu)尺寸:15×8m。正長30延米，分成長度為17m和13m的兩節(jié)。由于箱涵跨度大，且路堤的主要構(gòu)成為砂性土，密實(shí)度 不足，高10m屬高路堤，需要采取措施，確保施工期間路基平穩(wěn)。

2 施工難點(diǎn)

既有線路行車密集，需要在施工過程中對(duì)線路架空固定。在箱涵頂進(jìn)的時(shí)候，因?yàn)榫€路軌底到涵底的高度為10m，采用D24便梁來完成加固[1]，箱涵外側(cè)至便梁支點(diǎn)的間距僅為6m，無法符合相應(yīng)的1：1安全放坡標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)該支點(diǎn)所在的位置恰好為砂性土，會(huì)導(dǎo)致安全事故。所以，對(duì)于本工程而言，最大的難點(diǎn)就是如何確保在箱涵頂進(jìn)期間使便梁支點(diǎn)具有足夠的穩(wěn)定性。

3 施工措施

3.1 線路架空措施

用D24便梁工法加固線路[2]，頂進(jìn)過程中對(duì)過往車輛進(jìn)行限速為45km/h，以避免由于車速過快導(dǎo)致基坑土體倒塌，用人工挖孔灌注樁上設(shè)置枕木垛的方式加固便梁支點(diǎn)。便梁支點(diǎn)如下設(shè)置：

線路外側(cè)的支點(diǎn)設(shè)在路肩上，使用人工挖孔樁，長度及直徑分別為7m與1.5m（圖1）。

圖 1 線路外側(cè)便梁支點(diǎn)設(shè)置 (單位: m )

利用枕木垛和扣軌對(duì)線路中間支點(diǎn)加固。因?yàn)?2股鐵路線間距只有 4m,工作面小，人工挖孔樁無法施工，且行車密集，人員穿越鐵路施工極其危險(xiǎn)。擬采用3層枕木垛+2層扣軌橫向加固，這樣行車荷載傳遞到便梁上，而便梁的力傳遞到扣軌,扣軌具有一定的剛度和延度，火車通過時(shí)既保證了線路的穩(wěn)定又具有一定緩沖沖擊荷載的能力，扣軌橫穿線路兩頭搭在外側(cè)的挖孔樁頂面，最終把力傳遞到挖孔樁上。枕木垛質(zhì)量輕便于移運(yùn)，材料自身又具有足夠的強(qiáng)度抵抗壓應(yīng)力，3層枕木垛受壓面積經(jīng)過計(jì)算符合要求(圖2)。

圖 2 線路架空平面設(shè)置 (單位: m )

中間支點(diǎn)施工前，要對(duì)線路進(jìn)行整體加固，保證道床掏空后，整個(gè)線路軌面標(biāo)高依然符合既有標(biāo)準(zhǔn)，然后才能進(jìn)行中間支點(diǎn)開挖:縱、橫向扣軌分別選用43kg/m鋼軌雙層扣與單層扣。線路加固完善后，再將軌底下的填土和道砟挖除，挖到支點(diǎn)底高程（枕木垛底）后，打入3排長1.5m、直徑50mm鋼管樁，而后鋪上枕木垛3層，最后橫穿2層扣軌，橫穿時(shí)，需借助卷揚(yáng)機(jī)對(duì)鋼軌進(jìn)行拖拉到達(dá)指定的位置（每根鋼軌為12.5m，50kg/m），再扣成兩層扣軌。

如果有雙孔箱涵頂進(jìn)時(shí)，可以先頂進(jìn)較小的副涵再根據(jù)主涵的中線要重新調(diào)整便梁的位置，使便梁一端支點(diǎn)搭在已經(jīng)就位的副涵邊墻上面，同時(shí)人工挖孔樁基上搭著另一端的線路外側(cè)支點(diǎn)。

3.2 箱涵頂進(jìn)方案。

由于列車通過振動(dòng)大極易使土體坍塌，頂進(jìn)過程中挖土作業(yè)要利用列車行車間隙時(shí)間，在頂進(jìn)同時(shí)借助小挖機(jī)于箱涵里開挖土面，單個(gè)循環(huán)進(jìn)尺依據(jù)土質(zhì)的狀況而確定，在0.3～0.5m之間。要做到“頂進(jìn)不行車，行車不頂進(jìn)”，一旦有列車通過，則洞內(nèi)工作者需要撤出，至少距離路基面1m之上，禁止繼續(xù)施工。

箱涵頂進(jìn)期間，在箱涵與兩股道的中間支點(diǎn)相接近的時(shí)候安全風(fēng)險(xiǎn)最高，導(dǎo)致土體坍塌，因?yàn)榇藭r(shí)一股線路完全臨空，整個(gè)路基斷面一半被掏空。為了解決這個(gè)問題，本工程采用“便梁掏底和利用涵端刃角帶土頂進(jìn)”的方式完成箱涵頂進(jìn)。

“便梁掏底”具體指的是在箱涵頂進(jìn)至線路底下前，先借助人力對(duì)路基及道床進(jìn)行挖掘，從而使線路底下得以連通并且處于架空狀態(tài)，此范圍應(yīng)當(dāng)在軌底之下3m，長度為和便梁支點(diǎn)間隔3m位置起，依據(jù) 1∶1的比例向下放坡，這樣做又2個(gè)好處：

第一，將頂進(jìn)期間產(chǎn)生“抬頭”現(xiàn)象的幾率降至最低。涵頂部的摩阻力和覆蓋的土層的存在及厚度有直接關(guān)系，因?yàn)槿绻临|(zhì)一般，開挖會(huì)使土體不規(guī)則脫落無法形成天然土拱，特別是開挖至線路下部,由于通過的列車振動(dòng)強(qiáng)烈,箱涵頂部的覆土容易坍塌，出現(xiàn)冒頂,因此在有覆土的情況下, 摩阻力的變大不單單局限于頂部，同時(shí)邊墻上也會(huì)伴隨側(cè)面土壓力的提升而變大，進(jìn)而出現(xiàn)“抬頭”現(xiàn)象。為解決此問題,通常箱涵的頂進(jìn)基本上都是在完成頂端覆土的挖除之后進(jìn)行的，且能有效防止安全風(fēng)險(xiǎn)。但如果箱涵的上部覆土層太厚，如需要全部挖去則應(yīng)控制好前進(jìn)方向不可超挖,同時(shí)應(yīng)隨時(shí)與駐站防護(hù)員保持聯(lián)絡(luò),在該施工區(qū)域列車通過前適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)進(jìn)行一次頂進(jìn),同時(shí)可于基底之下適度的超挖，以防止出現(xiàn)“抬頭”現(xiàn)象。

第二，在行車過程中，便梁負(fù)載受力，對(duì)線路有預(yù)壓作用，使其支點(diǎn)沉降穩(wěn)定。一旦箱涵頂進(jìn)穿過線路底下，則便梁的沉降已經(jīng)穩(wěn)定，支點(diǎn)的牢固性也得以檢驗(yàn)，對(duì)線路有利。

涵端刃角帶土頂進(jìn)具體指的是使刃角先進(jìn)入土體[3]，入土約為40～50cm，而后再開始挖土，如此路基就不易出現(xiàn)坍塌。先用挖機(jī)對(duì)箱涵前面的土開挖，使其成為圓弧形，同時(shí)最大程度刷坡，因?yàn)橐坏╅_挖長度超標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致大范圍的坍塌，禁止超挖，長度保持在1～2m之間。在頂進(jìn)期間，使刃角插進(jìn)到砂性土中，這樣有個(gè)相對(duì)安全的空間，能有效擋土，同時(shí)提供朝向上方的反力，箱涵在垂直方向存在向上抬的分力，能夠避免扎頭[4]。在箱涵預(yù)制之后便可開始制作鋼筋混凝土刃角。刃角為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，一旦箱涵頂進(jìn)至設(shè)計(jì)位置之后便需拆除。澆筑所用混凝土強(qiáng)度需要低于箱涵一級(jí)，從而使得后期的拆除方便，不會(huì)對(duì)邊墻造成損壞。預(yù)制箱涵時(shí)，先于端頭預(yù)埋刃角鋼筋，在制作期間需要把預(yù)埋鋼筋和刃角鋼筋進(jìn)行接連。鋼筋混凝土刃角結(jié)構(gòu)尺寸:頂部長度為3m，根部及端部的厚度分別為0.5m和0.3m，高度為7m。

圖3 鋼筋混凝土刃角和鋼刃腳示意

該路基的土質(zhì)較為疏松，地基強(qiáng)度小，直接頂進(jìn)箱涵則會(huì)始終處于扎頭狀態(tài)，為了解決這個(gè)問題，選擇將鋼刃腳裝于箱涵前端，如此有效抑制扎頭的發(fā)展，又能壓實(shí)前方地基，縮短頂進(jìn)工期。鋼刃腳對(duì)比鋼筋混凝土刃角，重量輕不會(huì)使結(jié)構(gòu)增重且重心前移，加工快，由底板、肋板、角鋼支架組成，設(shè)立于底板前端兩側(cè)墻之間，角鋼支架的距離為0.5m，用錨固螺栓與底板混凝土加以接連，成為一個(gè)整體，肋板和底板，角鋼支架和肋板進(jìn)行焊接，而后于箱涵底板中插進(jìn)鋼刃腳的底板，箱涵鋼刃腳長2m，頂進(jìn)期間向地基里壓進(jìn)鋼刃腳下的三角形土體，大部分地基都得以被夯牢。頂進(jìn)中土體由于反力進(jìn)入鋼板上部，便于后期清槽工作。

4 箱涵方向與高低的控制

液壓泵頂力在控制箱涵頂進(jìn)方向時(shí)起主要作用[5]，一旦出現(xiàn)左側(cè)偏后，則應(yīng)當(dāng)適度降低左半邊底板吃土，使該阻力變小，同時(shí)輔以左側(cè)刃角超挖土和右側(cè)刃角欠挖土來對(duì)方向加以控制。在對(duì)高低加以調(diào)節(jié)的時(shí)候需要超挖土體或者是帶土頂進(jìn)。5cm是邊墻吃土量的底限。另外，兩邊墻外端絕對(duì)不可挖空。

頂進(jìn)應(yīng)遵循“勤測(cè)、勤糾、少挖、慢頂”的準(zhǔn)則，每完一頂程，都應(yīng)及時(shí)觀測(cè)軸線高程，倘若發(fā)現(xiàn)問題需要盡早糾錯(cuò)，再持續(xù)頂進(jìn)。頂級(jí)到位后中線偏差為12cm，高低偏差為+9cm，符合要求。

5 結(jié)論

(1)便梁掏底的運(yùn)用使便梁支點(diǎn)預(yù)沉降穩(wěn)定，有助于后期工作開展及安全性。

(2)將樁基運(yùn)用于線路外側(cè)的便梁支點(diǎn)中，在橫向選用扣軌+枕木垛，保證線路的牢固。若將樁基用于中間支點(diǎn)，將會(huì)更有效。

(3)鋼筋混凝土刃角在砂土當(dāng)中頂進(jìn)，阻力小，擋土效果好，保證支點(diǎn)穩(wěn)定。

(4)將鋼刃腳裝于箱涵端頭，能夠有效減緩扎頭。