張博涵 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司新長(zhǎng)工務(wù)段

1 引言

某城市風(fēng)光帶路下穿鐵路立交工程，箱涵孔徑為1孔15m×15m立交涵，底板為厚度為1m，頂板厚度為0.8m，箱體壁厚為1m，箱體長(zhǎng)為15m，蓋梁基礎(chǔ)距離箱體1.3m，框架涵頂程32m。土質(zhì)自上而下均為粉砂土為主，土體承載力較弱。由于箱體跨度大，頂程長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)自身重，在箱體的頂進(jìn)的過(guò)程中結(jié)構(gòu)橫向、豎向的偏差都會(huì)對(duì)列車(chē)運(yùn)行以及后續(xù)的施工造成極大的影響，為確保施工過(guò)程中列車(chē)正常運(yùn)行，合理控制施工成本，在施工前充分分析施工難點(diǎn)安全隱患，制定相關(guān)加固方案，確實(shí)施工穩(wěn)定進(jìn)行。

2 頂進(jìn)過(guò)程中框架涵可能發(fā)生的位移偏差和安全風(fēng)險(xiǎn)隱患

2.1 箱體頂進(jìn)和頂進(jìn)拉槽可能構(gòu)成的安全隱患

（1）頂進(jìn)拉槽時(shí)，挖機(jī)放坡超挖，觸動(dòng)蓋梁底基礎(chǔ)，影響蓋梁底既有土體的受力情況，列車(chē)通過(guò)作業(yè)地點(diǎn)時(shí)，豎向壓力再相對(duì)增加，容易使蓋梁傾覆，導(dǎo)致便梁整體傾斜，繼而影響線路穩(wěn)定。

（2）由于框架涵箱體體積大，蓋梁基礎(chǔ)橫向距離箱身距離較近，開(kāi)口箱兩側(cè)的不均勻?qū)ΨQ，加大了在頂進(jìn)過(guò)程中方向的控制難度。箱體頂程超過(guò)32m，頂管管節(jié)為6節(jié)（8m+8m+8m+4m+2m+2m），管節(jié)接縫處較多，增大箱體頂進(jìn)方向的控制難度，難以調(diào)整框架涵方向，稍有不慎，就會(huì)使框架涵在頂進(jìn)過(guò)程中擠碰到蓋梁，造成蓋梁偏移，連帶便梁支墩乃至鋼軌方向都產(chǎn)生偏差，影響列車(chē)正常運(yùn)行。

2.2 框架涵頂進(jìn)過(guò)程產(chǎn)生“扎頭”

（3）本段施工地點(diǎn)為黃淮海平原地帶，施工地點(diǎn)南100m為黃河故道，地下水位較高。根據(jù)設(shè)計(jì)提供的地質(zhì)報(bào)告，施工地點(diǎn)主要以粉砂土為主，土體承載力較差，遇雨水天氣容易塌方。由于箱體跨度大，鋼筋密度大，混凝土標(biāo)號(hào)高，根據(jù)施工圖紙計(jì)算，框架涵重量為1900t，如采取直接拉槽帶土頂進(jìn)的方案，會(huì)增加框架涵“扎頭”風(fēng)險(xiǎn)。

3 框架涵頂進(jìn)安全加固辦法

3.1 便梁支墩(蓋梁)加固

為有效保障挖機(jī)拉槽時(shí)超挖改變?cè)猩w梁下基礎(chǔ)土體穩(wěn)定和箱體頂進(jìn)過(guò)程中涵洞偏移可能對(duì)蓋梁產(chǎn)生的擠碰。在合理控制施工成本，加快施工進(jìn)度的基礎(chǔ)上，確定蓋梁底部增加高壓旋噴樁施工工藝。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)地基承載力試驗(yàn)，確定為7m長(zhǎng)的高壓旋噴樁，水灰比為1：1，普通硅酸鹽42.5水泥，水泥漿比重為1.49，漿液噴射壓力＞15MPa，提升速度0.15m/min～0.25m/min。樁頂位于蓋梁底端，樁心位于蓋梁縱向兩側(cè)，每側(cè)為雙排，蓋梁邊覆蓋到雙排樁中心，并延申至蓋梁外兩側(cè)1米處。鉆機(jī)安防需垂直，旋噴管的允許偏差不大于15%，鉆孔位置的偏差不大于50mm，施工時(shí)采用跳打施工，使相鄰樁身連續(xù)，增加土體穩(wěn)定和承載力，相鄰兩樁施工時(shí)間間隔不小于48h。

由于樁機(jī)施工時(shí)是在列車(chē)正常運(yùn)行狀態(tài)下施工，即在便梁架設(shè)之后拉槽內(nèi)施工，樁機(jī)施工要求在保證質(zhì)量的情況下盡快結(jié)束，施工過(guò)程中要求樁機(jī)注意幾點(diǎn)：（1）列車(chē)通過(guò)時(shí)禁止注漿。樁機(jī)噴漿時(shí)，對(duì)土體產(chǎn)生巨大震動(dòng)，列車(chē)通過(guò)時(shí)增加便梁臨時(shí)支墩的豎向荷載，可能會(huì)影響線路路基穩(wěn)定。樁機(jī)作業(yè)時(shí)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)員，提前通知樁機(jī)操作人員，確保來(lái)車(chē)時(shí)停止作業(yè)。（2）樁機(jī)施工時(shí)加強(qiáng)沉降觀測(cè)。高壓旋噴樁施工時(shí)，噴出漿液與土體融合到一起，會(huì)使土體產(chǎn)生一定的膨脹，影響便梁臨時(shí)支墩穩(wěn)定。在施工前、施工中、施工后，都要定時(shí)對(duì)便梁臨時(shí)支墩及基坑邊坡進(jìn)行沉降觀測(cè)。便梁支墩觀測(cè)：觀測(cè)頻率4小時(shí)/次，累計(jì)沉降量超過(guò)10mm，或者單次超過(guò)2mm，停止施工，檢查原因。路基沉降觀測(cè)：觀測(cè)頻率4小時(shí)/次，累計(jì)變化超過(guò)10mm，或者單次超過(guò)4mm，停止施工，分析原因。線路檢查按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.2 在箱體兩側(cè)增加導(dǎo)向槽

導(dǎo)向槽在箱體兩側(cè)各設(shè)置鋼筋混凝土擋墻，作用是在箱體頂進(jìn)初始階段，箱體在通過(guò)油頂傳遞過(guò)來(lái)的推力，在導(dǎo)槽內(nèi)沿導(dǎo)槽控制方向內(nèi)向前移動(dòng)，防止箱體移動(dòng)中過(guò)大偏移，有效降低箱體頂進(jìn)初期的過(guò)度偏差。由于箱體重量大，頂進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的底板摩擦力和兩導(dǎo)槽之間的摩擦力，容易使導(dǎo)向槽擠碎破壞。

根據(jù)箱體尺寸和箱體重量計(jì)算，確定導(dǎo)向槽長(zhǎng)度為16m，導(dǎo)向槽寬度為0.3m，高度為0.3m。導(dǎo)向槽縱向主筋為U型Ф 25螺紋鋼，間距0.3m，鋼筋兩腿與基坑滑板主筋焊接，預(yù)埋在基坑滑板上，縱向筋為Ф20鋼筋，間距10cm，與U型筋焊接。導(dǎo)向槽混凝土標(biāo)號(hào)為C40（或與箱體同標(biāo)號(hào)），在滑板澆筑凝固后開(kāi)始扎進(jìn)立模作業(yè)。導(dǎo)向槽內(nèi)側(cè)與箱體預(yù)留2cm，中間用木模板隔離，頂進(jìn)前取出，導(dǎo)向槽混凝土達(dá)到箱體混凝土強(qiáng)度后允許頂進(jìn)，頂進(jìn)期間注意觀察箱體與導(dǎo)向槽的擠壓情況，根據(jù)觀測(cè)，通過(guò)對(duì)油頂?shù)目刂撇扇〈胧?duì)箱體進(jìn)行的糾偏。

3.3 拉槽時(shí)設(shè)置滑板船頭坡

頂進(jìn)前在鐵路路基兩側(cè)各增設(shè)四口管井，降水，降水深度保持達(dá)到滑板下至少0.5m，方可開(kāi)始拉槽。當(dāng)箱體頂進(jìn)移動(dòng)進(jìn)入拉槽區(qū)域過(guò)程中，箱體由在鋼筋混凝土滑板上移動(dòng)到素土上，支撐箱體土體承載力發(fā)生變化，箱體容易產(chǎn)生栽頭。向鐵路路基方向延長(zhǎng)滑板14m到路基坡腳，設(shè)置一個(gè)延長(zhǎng)滑板的過(guò)渡區(qū)域，延長(zhǎng)滑板的終點(diǎn)高程比起點(diǎn)相對(duì)高程高出3cm，即“船頭坡”，有利于箱體進(jìn)入延長(zhǎng)滑板保持昂頭的角度，減少箱體栽頭概率。

延長(zhǎng)滑板前，觀測(cè)降水井的降水深度，當(dāng)降水深度降至滑板土層下0.5m時(shí)，可以開(kāi)挖。將滑板原有水平鋼筋鑿出，延長(zhǎng)滑板的鋼筋焊接至原滑板鋼筋上。鋼筋縱筋采用Ф18螺紋鋼，橫筋采用Ф18螺紋鋼，間距為20cm，混凝土為C30混凝土，強(qiáng)度達(dá)到85%才能進(jìn)行試頂。延長(zhǎng)滑板同樣設(shè)置導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽U型鋼筋與延長(zhǎng)滑板鋼筋焊接，一起澆筑，待混凝土凝固達(dá)到強(qiáng)度再對(duì)導(dǎo)向槽上部鋼筋綁扎立模，再次澆筑，延長(zhǎng)導(dǎo)向槽內(nèi)側(cè)與箱體預(yù)留3cm。

為保證列車(chē)正常運(yùn)行，降水井開(kāi)始抽水后，定期對(duì)降水井出水狀況和路基坡腳沉降進(jìn)行觀測(cè)。

（1）主要觀察管井水質(zhì)、出水量。管井降水時(shí)，井內(nèi)水質(zhì)應(yīng)清澈，無(wú)砂礫，水量應(yīng)充足，若發(fā)現(xiàn)出水水質(zhì)有泥沙或降水井下沉，應(yīng)立即停止抽水，分析原因。

（2）開(kāi)始打井前，應(yīng)對(duì)路基坡腳進(jìn)行沉降觀測(cè)，路基沉降觀測(cè)：觀測(cè)頻率4小時(shí)/次，累計(jì)變化超過(guò)10mm，或者單次超過(guò)4mm，停止施工，分析原因。線路檢查按有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著城市的發(fā)展，新建道路不斷延伸，既有鐵路經(jīng)常阻礙鐵路往往會(huì)影響城市的規(guī)劃、發(fā)展，因而下穿鐵路立交項(xiàng)目不斷增多。其中，大跨度箱體在既有營(yíng)業(yè)線鐵路下穿頂進(jìn)施工中，是施工中難度最大，安全風(fēng)險(xiǎn)最高的環(huán)節(jié)之一，通過(guò)以上合理的施工加固方案，加強(qiáng)安全風(fēng)險(xiǎn)研判控制，定時(shí)對(duì)相關(guān)設(shè)備的觀測(cè)，菜區(qū)對(duì)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)控制管理，是保證列車(chē)安全運(yùn)行，保證施工安全的重要措施。