铁路顶进框架涵施工过程控制

王 朋

摘要:本文结合实践,重点介绍新建铁路与既有铁路线并行时框架涵的顶进施工过程控制,以达到保质保量、安全快速完成施工任务,以供参考和借鉴。

关键词:顶进框架涵;施工过程;控制

中图分类号:U455.462文献标识码:B文章编号:1009-8631(2009)12-0069-02

前言

顶进涵是在地基坚固的前提下,把涵洞的箱体顶入路基就位,起到了节约了人力、物力、财力,以达到了施工期短、安全质量高、效益好的效果,一直被广泛应用于铁路、公路建设工程的复线建设和改扩建。

本文主要结合新建榆横铁路线与既有铁路线神延铁路并行段的顶进涵施工,以本人的施工经验,对整个施工过程控制进行分析、研究,提出独特的见解。

一、施工前的准备工作

榆横铁路K245+320箱型涵位于既有神延铁路线右侧,两条线路线间距为5.30m,与既有线正交。本箱型涵为立交而设,为将来穿越管线预留。该涵洞横向净宽为5m,设计为伸入既有线路基2m,考虑到既有线路基安全和行车安全,避免开挖基坑对既有线路基的扰动,该箱形涵采用顶进法施工。

(一)开工前的审批程序

由于是既有线施工的特殊性,开工前必须编制详尽的施工方案及施工进度计划,报铁路运输主管部门审批。施工前必须与有关部门联系,双方到现场勘察,订立书面协议,协议中应明确施工方案、防护措施、封锁要点各步骤中的责任单位以及竣工验收手续等,经上级部门批准后方可施工。

(二)既有线路的加固

1、依据 “灵活自主”的原则并结合实际情况,采用单孔顶进,既有线加固措施采用24mD型施工便梁加固,加固期间,对既有线路进行要点封闭处理,开通后限速45km/h行驶;24mD型施工便梁加固线路辅以Φ100cm挖孔桩做临时支撑点。施工时,为防止箱形桥两侧的路基边坡发生塌方, 在两侧路肩路基四角及边坡做防护桩,防护桩数量、桩长、配筋及混凝土标号根据应力检算结果确定。顶进一侧进行刷坡,并打钢管、挡板进行防护。

2、根据人工挖孔桩开挖土质情况,决定是否有必要采取压浆措施,如需压浆,顶进前在箱形涵顶进影响范围(箱形涵及两侧支撑桩范围内)采取水平打管注浆固化的措施,能有效防止顶进过程中发生大面积塌方现象。

(三)地下(上)管线保护措施

一般情况下,既有铁路线两侧管线布置比较密集,施工前,先对施工区域及其周围的地下管线、会同其产权、维护单位共同确认地下管线的位置走向,并规定需要施工防护的范围,需要拆迁的地下管线,及时与产权单位签订拆迁协议,并尽早拆迁。需保留的地下管线,与产权单位商定加固防护方案,采取切实可行的措施,保证施工中正常使用及以后的使用维护。

(四)劳动力配置和材料准备

1、根据框架涵的工期要求、工程规模、工程特点等情况,合理配置劳动力,保证各工序的人员齐全;上岗前,认真学习有关既有线施工安全规则和安全技术操作规程,提高全员安全生产意识,做到预防为主,防治结合,责任到人。

2、施工所用材料由技术人员提出材料供应计划,各项材料必须按材料供应计划时间供应,保证施工的正常需要;同时,顶进施工所需要的各种设备、机具要提前进场,进行设备检修和维护,确保顶进施工万无一失。

二、顶进涵的施工程序

(一)开挖工作坑

1、工作坑是预制和顶进框架的工作场地,工作坑的位置,根据铁路两侧地形、场地大小及土质情况全面考虑,工作坑开挖的尺寸,工作坑底板尺寸按下式确定:

(1)长度=前端空顶长度+顶进框构长+顶镐长度+后背桩厚度+后背墙厚度+后端工作面宽度

(2)宽度=顶进框构全宽+两侧工作面宽度+两侧集水井和排水沟宽度。

2、工作坑四周还要留有排水沟和集水井位置,以满足施工期间排水的需要。

3、工作抗开挖好后,应检查承载力是否满足顶进涵的要求,以防不均匀下沉,底面还应结合滑板制造,做成沿顶进方向头高尾低的仰坡,以便在顶进出现“扎头”时调整到预期位置。

(二)修筑底板及设置润滑层

1、滑板主要是预制框架时的底板,同时在框架顶进时起导向作用。一般情况下,砼滑板铺筑前,坑底铺垫10cm厚碎石,滑板用C15砼灌注并在滑板内安放钢筋网,滑板厚度不小于20cm,滑板每隔3～4m设置一道地锚梁,与底板一同浇注。

2、底板施工高程控制采用直径16mm钢筋头埋入基坑内,分成2×2m方格网,在浇注混凝土时按点找平,以控制底板面高程。

3、在预制框构之前,再铺一层塑料布,以防止框构与底板粘连,减少启动阻力。

(三)修筑后备

1、后背主要是承受顶进时的水平顶力之反力的临时结构物,它是保证顶进工作顺利进行的重要设施,直接关系着顶进质量。

2、后背组成为后背梁、后背浆砌片石及后背填土三部分,后背梁通常为C20钢筋砼,在挖好工作坑后与滑板一起施工。

3、为使千斤顶顶力通过后背梁均匀传至后背上,在后背梁与后背之间浇注C20号豆石砼垫层,厚150mm,并在豆砼与背之间垫两层油毛毡,以便顶进就位后拔桩;后背填土根据后背尺寸设计,尽量利用工作坑后侧边坡的原状土,不足部分借土填筑。

(四)预制框架

1、为使框架身、滑板及顶进涵位的中心线一致,预制框架前要做好测量定线工作。

2、框构预制的施工程序:安装底板模板─绑扎底板钢筋─灌筑底板砼─养护─安装侧墙内模─绑扎侧墙钢筋─安装外模─灌筑侧墙砼─养护─安装顶板内模─绑扎顶板钢筋─灌筑顶板砼─养护─拆模─作箱身防水层及润滑设施。

3、模板与支护:框构外模采用组合钢模板,内模采用大面积钢模板;外侧模板用方木和钢管支撑,内模用碗扣式满堂脚手架支撑。

4、钢筋:所有主筋必须按要求采用闪光对焊,并且将接头进行纵向打磨加工。

5、砼灌筑:涵身砼分三个阶段施工,先灌筑箱身底板,当底板强度达到设计强度的70%后,再绑扎上部钢筋,灌筑两侧边墙至约3/4高度,最后再灌筑上部剩余边墙及顶板。

(五)顶进作业

1、顶进前的准备工作:安设和调式顶进设备,箱身和后背建成后即可安装顶进设备;将各种传力设备和液压系统油管电路按设计说明书安装联结好,检查无误后开动千斤顶空顶进退一次进行调试,发现问题应及时检修。

2、试顶作业:试顶的顶力不能过大,一般应为涵身自重0.8～1.2倍,开始启动时不能突然增大到此数值,应使顶镐逐渐加压,每升压一次要稳定10分钟,并由专人对滑板、后背和顶进设备进行检查。如一切正常,方可加压进行正常顶进。在加压过程中如油表值突然下降,表示框架与滑板脱离,框架开始向前移动,直至刃角吃土后试顶结束。试顶时,油泵应逐渐加压,油泵升压大小及间隔时间按下表:

3、顶进过程:在滑板上空顶,当框架前刃角接触路基边坡时,开始挖土运土,当刃脚前方挖土宽度达到60～70cm(根据顶镐行程长度而定)即可开动油泵,使顶镐推动框架前进,待顶镐顶完一个行程,再安放一个不同规格的顶铁等待下次开顶,如此反复直至框架就位。

4、测量观测:每次顶进都进行中线和高程测量,中线随时观测,水平高程每顶一镐一测,将测量结果及时通知顶进施工负责人,作到及时调整,从而控制箱形涵顶进的水平、方向。

5、顶进挖运土:洞内挖土采用人工方法,分上下两层进行,即要框构内设置挖土中间平台;每次挖掘进尺控制在30-40cm,严禁超挖。

(六)顶进完毕后工作

顶进完毕,拆除顶进设备,上道碴,更换轨枕,安装线上其它设施,拆除钢便梁、横梁及其加固部件,恢复线路正常通行。

三、顶进过程中的注意事项

(一)顶进施工质量控制措施

1、以规范、标准、设计文件为依据,对施工过程中的钢筋加工绑扎、模板制作安装、混凝土作业、测量、试验、框架顶进等主要工序随时进行质量检查,发现问题及时解决,以确保顶进质量。

2、在框构主体后方设置观测站,使用经纬仪和水准仪,观测框构顶进时的中线和高程,每顶一镐测量一次左右方向偏差,并做好记录,以便及时纠正偏差,保证顶进顺利进行。

3、主体在空顶过程中,利用支墩控制顶进方向,发生偏移时在主体底板外侧设置一台千斤顶,校正方向。

4、偏高时,在底板前端超挖,略低于底板,逐渐调整。

5、挖土工作必须根据观测结果,选择挖土合理方式。

6、安放顶铁时必须保持顶铁与轴线顺直一致,并且与横梁垂直;顶铁要放平、直、顺,做到各顶铁长度一致,间距一致。

7、顶进过程中,每顶一次镐,必须进行一次观测,对方向和高程的偏差要做到及时发现,及时处理,防止扩大。

8、当方向发生偏差,可调整两侧顶力,进行调整。

(二)确保既有线安全的技术保证措施

1、搞好线路加固方案,加强施工安全控制,填报“既有线施工审批表”报监理、业主主管部门审批。

2、必须按照既有铁路线主管部门批复的施工组织设计施工,不得擅自变更施工方案,随意扩大施工范围。

3、严格遵照铁道部《铁路行车线上施工技术安全规则》的有关规定执行。

4、严格执行施工申报审批制度,施工进点后立即与设备管理单位签定施工安全协议书,精心组织施工,减少对既有线行车的影响,确保行车安全。

四、结束语

本文通过理论和实践的结合,对框架涵顶进施工过程的控制进行了系统的分析和研究,在实践中的应用效果也是比较好的,对以后类似于该框架涵的施工、质量及施工安全管理、控制具有一定的指导意义,以供同行参考和借鉴。

参考文献:

[1]《铁路技术管理规程》.

[2]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB-10415-2003).

[3]《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002).

[4]《铁路施工安全规范》(TB10401—2003).

作者简介:王朋,现就职于陕西省铁路投资集团有限公司。