箱涵下穿既有铁路干线施工技术

韩宜康 芮宁斌

箱涵下穿既有铁路干线施工技术

韩宜康 芮宁斌

摘 要：下穿既有铁路干线立交工程常采用预制箱涵整体顶进技术，其最大的优点是在保证铁路线路安全运营的前提下，直接用顶进设备将在工作坑预制好的钢筋混凝土箱涵顶入铁路路基，形成下穿铁路的立交工程。文章结合黄家圩路拓宽改造工程，主要研究了箱涵下穿铁路干线立交工程施工方法和关键工序，并提出了有关施工工艺和措施建议。

关键词:箱涵；下穿既有铁路；施工技术

韩宜康：南京铁道职业技术学院，讲师，江苏南京 210037

1　工程概况

黄家圩路拓宽改造工程位于京沪铁路南京火车站西侧咽喉区位置，工程全线长244.8 m，全部位于直线段。改造工程道路里程K1+112.61处与铁路京沪线里程K1 150+155.21处相交，交角89.84°。工程采用预制箱涵下穿10股既有铁路线，施工工艺复杂、涉铁协调难度大，对施工中防污染、噪声、振动等要求较高，文明施工及环境保护要求严格。工程场地孔隙潜水和孔隙微承压水丰富。

2　主要施工方法

工程采用线上方架设D24型便梁加固，线路下方采用8 m+16 m+16 m+ 8 m 4跨箱涵整体顶进的施工方法进行，箱涵在顶进工作坑内预制而成。

2.1工作坑降水及开挖

本工程箱涵顶进工作坑基底位于淤泥质粉质黏土层，局部土层夹杂薄层粉砂，地质条件差，承载力低，地下含水量丰富。顶进工作坑开挖面积大，工作坑面积达到4 400 m2，根据工程地质及水文情况，顶进工作坑设计采用φ60 cm高压旋喷桩作止水帷幕，工作坑范围内布置管井，间距15 m，井深15 m，管井采用φ60 cm无砂混凝土管。

经过现场勘察，项目部决定将工作坑布置在京沪线南侧，采用明挖现浇法施工，工作坑南北两侧采用单排φ1.8 m钻孔桩进行支撑加固，工作坑东西两侧采用双排φ1.5 m钻孔桩围护加固。工作坑围护结构强度到达设计要求后进行土方开挖，开挖过程中边开挖边支护，顶进工作坑地表标高在12.6 m左右，坑底标高5.5 m，开挖深度约7.1 m，工作坑土方一般分3层进行开挖，第1层从原地面向下3 m，第2层从原地面向下5 m，第2层施工完成后视地下水位情况决定是否进行井点降水施工，最后进行第3层的土方开挖。

工作坑开挖采用小型挖机施工，当开挖至距离基底30 cm时，改为人工开挖。工作坑开挖时禁止超挖，当开挖超出设计高程时，回填级配石并分层夯实至设计标高，工作坑开挖时，工作坑边1 m范围内不得堆放弃土。工作坑靠近线路一侧坡度设1:0.5边坡，为保证边坡的稳定性，采用在边坡上打土钉挂网喷15 cm厚细石混凝土进行防护，并在工作坑周边布置截水沟，防止降雨或地表水侵蚀边坡。

2.2滑板、后背梁制作

工作坑分层开挖至设计标高，地基承载力经验算符合设计要求后开始制作箱涵顶进滑板，滑板做法：先在地基上铺设1层15 cm厚碎石垫层，然后再在垫层上铺设1层60 cm厚C30混凝土面层。为了加大滑板的摩擦阻力，在滑板底部每隔3 m加设1道防爬锚梁，尺寸为30 cm×30 cm。为防止顶进过程中箱涵框架可能出现的扎头现象，可将滑板结构制作成沿箱体顶进方向呈0.2%的纵坡结构，待滑板混凝土结构强度达到技术要求后，还需在滑板上设1层底板润滑隔离层，以减小箱涵顶进时摩擦阻力。

后背梁虽然只是临时结构，但其对顶进施工成败影响极大，后背梁必须设置牢固可靠。由于工程所在地位于交通流量繁忙的火车站地区，施工场地狭窄，故项目部决定采用钢筋混凝土后背墙，其最大的优点是结构整体性好，安全稳定性高，后背墙的结构尺寸根据地质条件和最大顶力确定。后背墙的施工程序是，后背墙工作坑在钻孔灌注支撑围护下，墙体采用C30钢筋混凝土整体连续浇注，预制的后背墙的强度和刚度需满足设计要求，确保后背墙在最大顶力作用下，墙体不发生大的位移、变形和破碎。

2.3箱涵主体预制

箱涵主体采用在工作坑内现浇预制完成，为保证箱涵顺利顶进到位，箱身混凝土强度需保证顶进时箱身不发生大的变形或破碎。同时，箱身的防水要求高，所以箱身设计按照混凝土等级不低于C40、抗渗等级按不低于S8设计。箱体预制前，先进行工作坑基底承载力验算，如不符合要求需对地基进行加固，箱涵框架预制时先进行箱身放线定位，位置不能发生偏移。箱身预制施工主要注意事项如下：

(1）钢筋绑扎前进行技术交底，严格按照设计图纸进行；

(2）箱体模板采用标准竹胶板制作，拼装时应做到拼缝严密、一致，模板表面清洁无异物；

(3）箱体混凝土浇注分2次进行，第1次浇注箱身底板及下部边墙，待底板混凝土达到设计强度，对施工缝位置进行凿毛处理且冲洗干净后，开始浇注剩余边墙及顶板，底板和顶板混凝土浇注时应分块分层进行，每层厚度控制在30～50 cm，并用振捣器振捣均匀；

(4）箱涵主体结构预制完成后还需进行防水层施工，箱顶防水层采用满铺TQF-I型防水层及6 cm厚C40细石聚丙烯纤维网混凝土保护层，防水层表面再设M20水泥砂浆排水坡以利于排水，箱体两侧边墙的防水采用满涂2层聚氨酯防水涂料。2.4 便梁架设

既有铁路线路加固采用D24型便梁加固，便梁架设时应按规定办理线路封锁要点和限速慢行手续。架设D24型便梁必须采用25 t以上吊机，待便梁支撑达到设计强度后才能吊放便梁。起吊时两端平衡起吊，起吊点和支撑点应与设计一致，避免便梁纵向变形起拱。纵梁安装完毕后开始安装横梁，横梁安装前应预先按设计要求调整轨枕间距，腾出横梁空间，然后按照“隔六抽一”技术要求进行横梁抽换，抽换轨枕、安放横梁时应由纵梁两端向中心对称顺序进行。为防止轨道电路短路，安放横梁时需先在钢轨下垫大块绝缘橡胶板，安放横梁时应按照设计位置安放并用扣件固定。D24型便梁组装完成后，需检查并修整线路，保证线路的轨距、水平和方向。D24型便梁安装平面图见图1。

图1　D24型便梁组装平面图 （单位：mm）

2.5箱涵顶进

箱涵顶进工作坑内的后背梁建成并达到规范强度后，即可以开始安装液压顶进设备。设备安装完毕后必须进行设备调试，设备调试的目的主要是检查液压元件是否按设计图纸安装，油路管道有无泄漏现象，传力设备能否正常传力，溢流阀能否正常开启与关闭。所有设备检查完毕后还要进行1次空顶，以便测定起动推力，空顶的同时应同步检查后背梁结构有无变形或破损等情况。

经计算，顶进中孔时采用2套顶进设备，每套设备各配置8台320 t千斤顶；顶进东西侧边孔时采用纵横向交替方法，在3个后背梁处均设置1套顶进设备，纵向各配备8台320 t千斤顶，横向配备4台320 t千斤顶。

箱涵顶进前需对箱涵主体结构混凝土强度、线路加固情况、后背梁尺寸、现场照明、液压系统、防水层等进行验收，顶进设备和顶铁的选择需综合考虑箱涵自重、各部位尺寸及顶进长度等因素后选用。箱身开始顶进前先架设D24型施工便梁加固线路，顶进时首先顶进两边孔箱涵，待两边箱涵就位后，架设D24型施工便梁于边孔箱身上，再顶进2中孔箱涵。箱涵正式顶进前应先进行试顶试验，确定各项影响箱涵顶进的施工参数，试顶试验结束后开始正式顶进，箱身每前进一顶程后，切换油路使千斤顶的活塞回复到原位，如此往复顶进，直至箱身顶进至设计位置为止。

箱涵开始顶进后，观测人员应每天定时对箱涵轴线、高程进行观测，挖土工作根据量测结果及时调整。对于箱身发生的左右方向的偏差，主要靠采用增加或减少一侧顶力方式来控制；对于箱身抬头现象，采用适当超挖方式调整；高程应控制在规范允许的偏差范围内。

箱涵在线路下方顶进时，采用小型反铲挖机挖土，每次开挖进尺0.6 m。开挖出土采用小中大3种型号挖机传递出土，箱涵每前进一个顶程，挖一个顶程工作面，确保箱身切土顺利。箱涵底板部位土方开挖时，注意预留20 cm不开挖，以防止箱涵框架顶进时出现“扎头”现象。箱涵顶进示意图见图2。

图2　箱涵顶进纵断面示意图 （单位：m）

2.6线路恢复

箱体顶进就位后，立即进行箱身顶部、箱身两侧和三角区的回填。箱身顶部采用原有道砟填充并捣固，箱身两侧采用砂砾石回填，三角区回填按永久段和临时段分2类进行，永久段三角区采用地泵灌注素混凝土，临时段三角区采用级配碎石夯填。施工便梁在线路补充道砟并捣实后才能拆除，之后恢复线路。施工结束一段时间内线路仍需办理慢性，并按照45、60、80、120 km/h逐步过渡到常速。

3　结束语

既有线路下修筑桥涵，最常用的施工方法是顶进法，实际工程表明其确实是效果最好的方法，并能尽量少地影响铁路运营。施工过程中线路加固是关键，相比较传统的工字钢等加固形式而言，D24型便梁组装方便，加固性能更加可靠。箱涵顶进过程中要随时量测，发现方向、高程偏离设计位置时应及时纠正，保证箱涵顶进方向、标高。本工程竣工验收时，顶进箱涵中线与设计中线最大偏差、高程最大偏差均较好地控制在设计及规范的范围内。

参考文献

[1] 李小林. 下穿铁路斜交箱涵顶进施工技术[J]. 上海铁道科技，2009(3).

[2] 王盛祖. 既有线下穿箱涵顶进施工技术[J]. 石家庄铁道大学学报，2011(1).

[3] 龚宏华. 顶进框架桥沉井后背墙设计与施工[J]. 铁道建筑，2010(7):24-25.

[4] 张群胜. 铁路既有线桥涵基础及顶进施工关键技术方法分析[J].铁道工程学报, 2008(3).

责任编辑 朱开明

Construction Technology of Box Culvert Passing beneath Existing Railway Main Line

Han Yikang, Rui Ningbin

Abstract:The project of underpass the existing railway often use prefabricated box culvert jacking technology, and its biggest advantage is that the safe operation of the railway line is ensured. The jacking equipment will be in use for direct jacking of reinforced concrete box culvert prefabricated in the work pit into railway subgrade, forming a crossing under railway line. The paper takes the widening reconstruction project of Huangjiaxu road as a case study, mainly studies the construction method and key process of box culvert under passing railway main line, and puts forward some suggestions on the construction technology and measures.

Keywords:box culvert, passing beneath existing railway, construction technology

收稿日期2014-07-24

中图分类号：U449