顶进施工技术要点在铁路桥涵中的应用

欧阳怀龙

(江西赣榕地方铁路开发建设有限公司，江西 南昌 330000)

框架涵是铁路工程中必要的结构，一般用于排洪、人行、车辆通行等。它们在铁路建设中起着关键作用，为列车运营提供稳定和安全的支撑。随着经济社会的发展和城市道路的扩张，城市道路穿越铁路的需求也日益增多。顶进施工技术作为铁路桥涵施工的重要组成部分，在保障铁路施工质量和提升行车安全方面具有重要的意义。

1 顶进施工技术在铁路桥涵工程中的重要性

1.1 提高工程的施工效率

顶进施工技术在铁路桥涵工程中的重要性之一是提高工程的施工效率。以往传统的拆除线路现浇框架桥的工艺，不仅需要停运线路，而且现浇结构过程耗时长且影响线路运营。相比之下，顶进施工技术可以通过架空既有铁路，确保一定的覆土条件下施工，避免了中断铁路交通，且缩短了施工周期[1]。

1.2 降低工程经济成本

传统的拆除现浇施工技术往往需要更多的资源投入，包括人力、材料和设备等。而采用顶进施工技术可以利用已有的桥涵或隧道作为基础，减少了大规模施工所需的成本和资源消耗。

1.3 提升铁路桥涵的稳定性和安全性

通过合理设计和控制，顶进施工技术能够确保原有结构不受到破坏，并与新结构形成整体。这样可以有效地增强整个铁路桥涵系统的稳定性，使其能够承受列车荷载、水流冲击等外部力量而不发生倒塌或损坏。

1.4 保护环境和资源

传统的拆除现浇施工工艺需要大量土地占用和资源消耗，对周围环境造成较大影响。而采用顶进施工技术可以最大限度地利用已有的桥涵或隧道作为基础，避免了新建结构所需的土地占用。此外，顶进施工技术还能够减少材料和资源的浪费。通过合理设计和控制，可以降低施工过程中材料的使用量，并且有效利用现有结构进行覆土施工或兴建涵洞等操作。

2 顶进施工技术原理

2.1 顶进结构

顶进结构是铁路桥涵工程中用于顶推预制桥涵结构的专门设备。它通常由液压缸、后背结构和导向装置等组成。在施工过程中，设备通过液压缸产生的推力将预制好的桥涵结构从一个端点逐渐推进到另一个端点。后背结构提供稳定的支反力，确保待顶进结构不会下沉或倾斜；导向装置则控制推进方向，使其沿着设计轨道正确移动。顶进结构具有结构简单、操作灵活、可靠性高等特点，能够实现连续推进，并且可以根据需要进行调整和控制。通过使用顶进结构，可以减少对周围土体结构的扰动，提高施工效率，并确保桥涵建设质量和安全性[2]。

2.2 支撑与导向

支撑与导向是铁路桥涵工程中顶进施工技术的重要组成部分。在进行顶进施工时，需要对待推进的桥涵结构进行支撑和导向，以确保其沿着设计轨道正确移动。支撑系统通常由钢筋混凝土底板和帽梁等结构来提供稳定的支持力。这些支撑结构必须能够承受预制桥涵结构的重量，并将其传递到地基上，以防止下沉或倾斜。导向系统通过设置导轨、引导墩等装置来控制推进方向。它们起到了引导作用，使得待推动部件能够按照设计轨迹移动，并避免偏离目标位置。同时，在实际施工过程中，还需要根据具体情况调整和控制支撑与导向系统。例如，在不同地质条件下可能需要调整基础垫层或增加辅助设备来应对变化。

2.3 推力传递

在顶进施工过程中，需要将推力从顶进后背传递到待推动的桥涵结构上。通常使用液压缸作为主要推力源。液压缸通过受控的油液流动，在其内部产生高压力，从而实现对待推动部件的推力传递。这种方式具有调节灵活、反应迅速等优点。为了确保推力能够有效地传递到待推动部件上，还需要设置传力杆或传力块等结构来连接液压缸和桥涵结构，并将推力传递给它们。这些连接装置必须具备足够的强度和刚性，以承受并传递大量的推力。在实际操作中，根据不同情况可能采用单个或多个液压缸进行协同作业，以提供足够的推力，并确保均匀分布于待推动部件上。

2.4 线路架空

顶进施工为减少施工过程对既有铁路行车的影响，其中采用的线路架空结构是该工艺实施的必要保障。目前常规线路架空工艺一般采用D型钢便梁对既有铁路进行加固，目前既有线顶进施工常规采用的D型便梁有D16和D24两种型号，再辅以横向工字钢或轨束组成横抬纵挑的加固体系，为确保既有线路安全行车提供了重要保障。便梁基础根据地质情况，选择钢筋混凝土挖孔桩或钢筋混凝土支墩，同时为确保桩基的稳定性，宜设置帽梁连接横向桩基顶部。

3 顶进施工技术在铁路桥涵工程中的应用要点

3.1 施工前准备

3.1.1 现场勘察

在顶进施工之前，进行详细的现场勘察是必不可少的。这一步骤的目的是为了全面了解施工区域的地形地貌特征、土层结构和地质特点，同时根据相关的设计资料进行实地放样。

首先，现场勘察需要对地势高低进行准确测量，并记录下各个位置的海拔高度。这有助于确定施工过程中可能遇到的起伏情况以及是否需要进行填筑或挖掘。其次，勘察人员还需注意观察坡度情况，包括水平坡度和纵向坡度[3]。水平坡度影响着施工设备和材料运输等因素，而纵向坡度则会影响涉水深度、排水设计等。此外，在现场勘察中要重点关注土壤类型和地质特点。通过采集样本并进行实验室测试分析，可以获得土壤物理性质(如密度、含水量)以及力学性质(如抗剪强度)，从而更好地评估土壤稳定性和承载能力。最后，在现场勘察过程中应注意记录和收集数据，包括地形图、剖面图、土壤样本等。这些信息对于制定合理的施工方案和进行土方开挖量计算具有重要意义。

3.1.2 施工组织设计

根据现场勘察的结果和设计要求制定详细的施工方案。方案应包括工作坑开挖、后背墙和滑板施工、框架预制以及顶进施工阶段控制等内容。施工设计应仔细考虑施工现场的实际情况、环境因素和工程要求，并保证与设计图纸的一致性。

3.1.3 铁路光电缆迁改防护处理

铁路桥涵上可能存在光电缆等设备，对它们进行迁改或防护工作至关重要。光电缆处理可以通过实施切割迁改或保护措施来确保施工的顺利进行，根据缆线的埋深选择防护方案同时不影响现有铁路的通行。在处理过程中，应严格按照规范要求操作，并确保与铁路设备管理部门进行充分沟通，使得处理结果符合相关法规和安全要求。

3.2 工作坑开挖

3.2.1 地形地貌分析

在进行工作坑开挖之前，需根据设计资料进行详细的勘察和地形地貌分析。这些分析可提供施工区域的地势高低、地面形态和周边环境特征等信息。根据分析结果选择合适的工作坑位置，避免不利地形对施工造成干扰。此外，在施工现场内外设置标识和警示牌，确保施工现场安全。

3.2.2 土质分析

确定施工场地前，设计单位需对施工场地进行初勘以及详勘，通过现场采样了解土壤的物理和力学性质，如密度、含水量、抗剪强度等。对地质情况的分析有利于更好的开展下一步工作，并确保施工过程中避免因土质问题而产生的安全风险。如遇到不良地质情况，通过采取地质加固等一些列措施保障地基稳固，从而更好的保障施工质量。

3.2.3 降水排水措施

工作坑开挖过程中，降水和排水是重要的考虑因素。根据地形地貌和地下水文条件，需要设计合理的降水排水系统来确保施工顺利进行。为防止水位上升对施工造成困扰，在挖掘过程中需要采取相应措施。一种常见的方法是设置抽水泵，通过抽取工作坑或降水井内部积聚的汇水来维持较低的水位。这样可以有效避免积水对施工带来的不利影响。此外，还可以采用防水墙、水平槽或沟渠等方式进行排水。

3.3 后背墙和滑板施工

后背墙和滑板是顶进施工技术中的重要部分，对铁路桥涵顶进过程的稳定性和安全性起着至关重要的作用。在施工过程中，需要特别注意以下关键要点。

首先，后背墙施工采用的常见方法有片石挤浆法和钢筋混凝土墙。片石挤浆法是将筛选好的小块石子填充在墙体腔内，并采用浆液注入的方式，通过挤压使石子成型，形成稳定的墙壁结构。而钢筋混凝土墙则是通过混凝土与预埋钢筋的固结来形成墙体结构，能够提供良好的抗震和抗水压能力[4]。

其次，滑板施工是指在顶进施工中所使用的滑动支座。根据具体情况，滑板可以与后背梁连成整体或分离两种形式。在滑板的制作过程中，需注意滑板的稳定性和接触面与地基之间的处理。为提高稳固性，可以设置防滑设施，如涂层或嵌入锚槽等，以确保施工过程中的安全性。

在后背墙和滑板的施工中，还需注意以下几点：首先，要使用符合规定要求的材料，并注重施工质量的控制。其次，施工人员应遵守相关施工规范，确保施工程序步骤正确、施工设备完好。尤其是在钢筋混凝土墙的浇筑过程中，需采取适当的振捣措施，保证混凝土的均匀密实。

3.4 框架预制施工

框架预制施工包括桥涵结构的预制和顶进钢刃角安装过程，关键要点如下。

首先，在桥涵滑板上进行防润滑处理，可设置润滑隔离层以减少滑板与其他结构物间的摩擦力。同时，在刃角安装后应对其表面进行防润滑处理，确保顶进施工过程的顺利。

其次，混凝土的施工控制是关键。选择低热低收缩水泥可以减少混凝土内部的温度变化，有利于控制混凝土的质量。在搅拌、振捣和浇筑等施工环节，需要严格遵守相应的操作要点，以保证混凝土的均匀性和强度。

另外，在完成框架桥涵和刃角的施工后，要对结构的外部进行润滑处理。此外，桥涵框架的前端底部设计成船头状可以避免出现顶进下沉的情况，提高顶进系统的稳定性。

3.5 顶进施工控制

顶进施工控制是铁路桥涵工程中的关键环节，它涉及到机械化挖土和运土工作以及顶铁的安装与调整。在施工过程中，尽量使用机械设备代替人力进行挖土和运土工作，这样可以确保挖掘深度符合规定要求，并减少劳动强度，提高工作效率。同时，在顶进施工过程中，严格按照规定的顶进长度来安装和调整顶铁。根据现场土质状况和施工计划确定挖掘的深度，并严禁超过规定深度进行挖掘。在第一阶段，当滑板空顶至刃角接触路基边坡时需要停止顶进；而在第二阶段，则需根据顶镐的长度确定每次推进的距离。每个顶进周期结束后，根据需要重新安装新的顶铁，并按照这个程序循环重复直到整个顶进工程完成。通过有效地控制每个阶段的施工质量和推进速度，能够确保整体施工质量并使得项目按计划进行[5]。

4 铁路桥涵顶进施工过程中注意事项

在铁路桥涵的顶进施工过程中，有一些关键的注意事项需要特别注意，以确保施工质量和安全。

4.1 防止顶偏

在铁路桥涵顶进施工过程中，防止顶偏是非常重要的。为此，在设计和施工阶段都需要采取相应措施来确保桥涵顶进的稳定性。首先，在设计阶段，设计人员应充分考虑顶进底板基础的承载能力和稳定性。其次，在施工过程中，施工人员必须严格按照设计要求进行操作。避免出现过量挖土、偏挖等情况对顶进方向造成不利影响。

4.2 安全防护

在铁路桥涵的顶进施工过程中，需要注意施工区域的安全防护。施工现场应设立明显的警示标志，并采取适当的安全措施，如设置围栏、警示灯等，以确保施工场地的安全性。施工人员还应佩戴个人防护用具，如安全帽、防护眼镜、手套等，以预防伤害事故的发生。

4.3 线路施工

铁路顶进施工过程中，线路施工是必不可少的一部分。在进行线路施工时，必须确保施工人员的安全。施工人员应遵守安全规章制度，不得在铁轨上行走。同时，必须定期对线路进行检查和养护，确保线路稳定、平整，避免产生脱轨或其他安全隐患。

4.4 施工进度控制

施工进度控制是铁路桥涵顶进施工过程中的重要事项。它包括合理安排施工计划，确保顶进施工的推进速度和质量。通过细化任务、分配资源、设定里程碑等方式，对施工进度进行有效管理和监控。同时，根据实际情况调整施工进度，并及时处理可能出现的问题，如材料供应延迟或设备故障等。通过严格控制施工进度，能够提高效率、减少延误，并确保项目按计划进行，最终实现顺利完成铁路桥涵建设目标。

5 结语

综上所述，顶进施工技术在铁路桥涵中具有重要的应用前景和意义。通过深入研究铁路工程，能够了解到该技术在提高工程质量、加快工期和确保施工安全等方面的关键作用。为推动铁路桥涵施工的发展，需要不断完善施工技术，加强施工准备、质量控制和安全防护等。只有这样，才能实现更高效、更安全、更可持续的铁路桥涵建设。