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浅谈箱涵下穿铁路线顶进施工技术

发表时间：2020/10/21 来源：《基层建设》2020年第19期作者：刘江涛

[导读] 摘要：随着国家施工技术的提高，越来越多的线路架空技术应用与施工中。

        西安建工集团有限公司陕西西安 710065
        摘要：随着国家施工技术的提高，越来越多的线路架空技术应用与施工中。本文所述采用I115工便梁（纵梁）和I56b工字钢组合架空体系对线路进行加固、该体系设备拆卸灵活，方便施工。
        关键词：箱涵预制；架空；线路加固
        1.工程概况
        框架桥位于与陇海铁路交点处铁路里程K1142+705，箱涵中心线与铁路中心线的夹角90°。
        框架桥结构为1-7.5*7.2m+2-12.5*7.2m+1-7.5*7.2m，框架桥主体全长为14.0m，总宽44.2m，框架桥主体前后端设置悬臂，长度均为1.25m。
        2.总体方案
        本桥在陇海线K142+705北侧预制。采用I115工便梁（纵梁）和I56b工字钢组合架空体系对线路进行加固、架空。I115工字钢便梁设置在距离线路中心2.26m的位置，纵梁组合为：16*5m=80m，采用H20钢枕联结两侧纵梁。
        每个纵梁两端设置直径1.5m支撑桩，每个纵梁中间设置1.25m支撑桩，形成纵梁架空支点。横向三个支撑桩上于轨底设置4根I56b工字钢横抬梁。横抬梁于线路北侧延伸出纵梁中线位置5.73m，南侧伸出纵梁中线5.23m，便于桥体顶板尽早顶进到横抬梁下；横抬梁于线路南侧延伸至抗横移桩上，防止顶进期间线路横移。桥体顶板预埋钢筋拉环5排，在顶进时用倒链和钢丝绳联接线路和桥体，防止线路横移。
        3.主要施工工艺
        3.1人工挖孔桩
        在铁路两侧的路肩上及线间设Φ1.5m挖孔桩作为架空支点（15m桩长12根，在每根纵梁中心设Φ1.25m挖孔桩为加固支撑桩，在陇海铁路南侧设置Φ1.25m挖孔桩为抗横移桩，防止框架桥顶进时带动线路。将横抬梁锁定在抗横移桩顶上来限制线路移动。为保证顶进时路基稳定在路基侧设置Φ1.25m挖孔桩为防护桩。挖孔桩施工顺序：支撑桩施工采取对角错位施工方法，前桩浇筑完成后再进行对角处下一根桩的挖孔。每组防护桩采取隔二开一的顺序施工。
        3.2 纵梁架设
        纵梁由I115工便梁长16*５m组成，总计架空长度80米。纵梁接头处由上下夹板两组及腹板一组的同等强度连接构件联结。架设纵梁顺序由马嵬坡向武功延伸，先北侧后南侧，纵梁要求连接紧固、支撑稳固。安装纵梁前技术负责人用水平仪测量支撑桩，按方案做出桩顶控制标高。
        在慢行条件每隔3米安设1根H20钢枕以便连接、固定纵梁。在利用封锁点安装纵梁，连接纵梁与钢枕及固定复紧工作。每次施工纵梁安装完成后，施工负责人检查纵梁限界及线路安全无患，通知登记消点开通线路。
        3.3安装H20钢枕
        工便梁纵梁之间，采用H20钢枕连接，L=4.96m，按砼枕间距，每孔砼枕穿一根钢枕。安装H20钢枕利用行车间隙，首先设好施工防护。穿钢枕时要按工务“隔六穿一”的原则，从两边向中间穿，开挖一孔穿一根，穿一根加固一根，与钢轨接触面处垫杂木板和橡胶垫，连接两端采用高强螺栓与纵梁紧固，其扭距必须达到80-140N•m。钢枕联结好后，采用螺栓、扣板和橡胶垫将钢轨固定，限制轨道横移，使整个架空体系与钢轨成为一个整体，确保不横移。
        3.4横抬梁安装
        线路架空部位横抬梁采用5组I56b工字钢，长度20m，间距9.0米，每组4根。横抬梁在线路北侧延伸出左侧纵梁中心线5.73m，在线路南侧延伸出南侧纵梁中心线5.23m于抗横移梁上，横抬梁在两侧纵梁之间的距离为4.52m，因此，一片横抬梁总长5.73+4.52+ 4.52+5.23=20m，采用（高强度夹板和高强度螺栓联结。横抬梁穿一根，加固一根，与支撑桩上的纵梁用U形螺栓联在一起。
        顶进施工时，考虑横抬梁与箱顶磨擦力的作用，为避免纵梁横向变形，横抬梁和框架桥之间设置枕木、钢板和黄油，采用平板滑动，以减少磨擦力。同时，框架顶部对应横抬梁位置设5个预埋￠25钢环2排，并用钢丝绳、10t倒链将横抬梁与钢环连接，顶进时随时拉紧倒链保证纵梁及线路横向稳定，确保行车安全。
        4.箱涵顶进
        根据桥体设计该桥自重1700×2.5=4250T，最大顶力为4250×1.5=6375T。所以在断面上布置最大顶力500T顶镐19台，500×19×0.70=6650T＞6375T，可以满足顶力要求和需求。

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        4.1线路加固的检查
        开顶前必须对线路加固的质量进行检查。如：加固是否符合设计或已批准的施工方案的要求；加固部件有无侵入限界的情况；加固扣件是否有松动脱落等现象；工字钢与既有线钢轨接触处的绝缘是否良好等。
        4.2正式顶进
        正式顶进分为三个阶段，第一阶段由滑板至吃土前，本阶段需快速顶进；第二阶段为吃土至第一排承力桩2m前，本阶段挖土尽量减少次数，需快速顶进；第三阶段剩余顶进阶段，本阶段严格控制每次挖土进尺，挖多少顶多少。
        本次采用顶镐每次顶进0.5米，在箱身前进后顶镐活塞回复原位，在空挡处加入顶铁，以待下次开镐，如循环往复，直到箱身就位。
        4.3顶进施工步骤
        顶进：在土方开挖完成后，检查顶镐、顶铁等是否顺直、平整、安全，确认一切正常后，开动油泵，进行顶进作业。当箱身前端紧贴土体，钢刃角全部没入土体时停止顶进，油泵回油，顶镐回镐。
        出土：在顶镐回镐停止顶进时，及时组织挖土和出土。挖土进尺必须控制在50cm以内，严禁超挖。
        5.路基注浆加固
        为克服顶进施工后两侧路基土体不密实引起路基沉降，应对路基土体进行注浆加固处理。框架桥加固范围为两边墙外侧10m。
        施工顺序：布孔→钻孔→制浆→注浆→封孔。
        注浆用水泥-水玻璃液比例1：1。水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。浆液采用灰浆搅拌机拌和，浆液必须均匀，未搅拌均匀或有沉降的浆液禁止使用。
        注浆时要保证施工质量，采用注浆泵进行注浆，将注浆压力控制在0.5-1Mpa，持续15分钟，靠近路基面减小注浆压力，并适当减少注浆的注入率，防止线路路基面隆起。注浆顺序应由外向内，先外围后中间进行，即先注路基两侧，在进行两线间注浆。注浆先下后上，先注直孔在注斜孔。
        6.拆除线路架空及桥面系等施工
        拆除顺序为：桥侧加固→补充道碴→抽换桥枕→从一侧拆除钢枕、横抬梁同时补充道碴并修整→拆除纵梁→整修线路→线路稳定整修→阶梯恢复正点运输。
        线路恢复与换铺桥枕同步进行；抽撤钢枕、横抬梁和方枕，按隔六抽一的原则，抽一根钢枕、横抬梁换一根桥枕，每换一根桥枕要随即补充道碴并用电镐把道碴捣固密实，然后再抽另一根。
        纵梁下道前，每片纵梁要留两根钢枕用来稳定纵梁，待纵梁下道后再全部撤除。纵梁下道，纵梁由人工纵移至框架桥侧，用100T吊车吊出路肩上的工便梁至线下。
        7.安全防护措施
        7.1防止框构桥顶进过程中发生抬头、扎头的应急措施
        （1）预制框构时在框构底板顶进前端设置高5cm，长1m的船头坡。
        （2）箱身抬头时，如抬头量不大，挖土挖到与箱底齐平，则可逐渐纠正。如抬头量较大，则进行超挖，促使船头坡所带动土壤挤入坑内，箱身慢慢下落。
        （3）箱身扎头时，如因土质松软造成，可在底板前端换铺片石或碎石，边换铺边顶进，，以增强底板前端土壤承载力，减少扎头。或在刃角，底板前面适当增加欠挖面积，然后强制顶进。或将地基超挖20-30cm，回填碎石并铺砂取平，在砂面上铺垫混凝土预制板，板面高出箱底3-5cm，作为仰坡顶进。
        7.2线路下沉、偏移处理措施
        发生线路下沉、偏移时，立即停止施工，线路两端设好防护，随时拦停列车，同时向邻近车站报告，扣发列车。上足石碴进行线路起道、拨道、达到临时补修条件限速放行列车，继续整修线路，达到标准。
        结束语
        采用I115工便梁（纵梁）和I56b工字钢组合架空体系对线路进行加固、该体系设备拆卸灵活，方便施工。
        参考文献：
        [1]铁运[2012]280号《铁路营业线施工安全管理办法》；
        [2]西铁运【2013】9号文件《西安铁路局普速铁路营业线施工安全管理实施细则》
        [3]《普速铁路工务安全规则》 TG/GW101-2014