下穿铁路单节大型箱涵顶进施工技术

摘要：现阶段，在社会经济不断发展下，道路建设工作也得以快速发展，其建设工程数量不断增多，存在较多需要穿越铁路的大型道路，为使其施工顺利开展，往往会进行箱涵顶进施工。基于此，本文针对下穿铁路单节大型箱涵顶进施工技术进行研究，从前期工作入手，最后详细阐述该项施工技术的各关键环节，希望通过本次研究，为相关工作者提供参考价值。

关键词：下穿铁路；大型箱涵；顶进施工；单节 一、前言

箱涵顶进施工有两种形式，一种为单节顶进，另一种为多节顶进，而与多节顶进相比，单节顶进存在较多优点，首先，施工工期短，单节顶进是一次浇筑成型、养护以及顶进，相对施工简单[1]。其次，由于单节箱梁为整体预制，因此其具备良好的整体性，在顶进方向的控制上更为容易，不会出现错位问题，最后，造价低，往往与多节顶进施工相比，造价会节省30%。因此针对于单节大型箱涵顶进施工技术做出研究，具有较强的现实意义。 二、工程概况

本箱涵位处新建皖赣线为直上线，在里程DK356+468处下穿既有皖赣线，与线路相交为90°，用途为排洪，采用1-8×5.5m孔径预制钢筋砼框架桥，全长26.5m，沿线路方向桥长

9.5m，设计采用（D16m+D24m+D16m）型钢便梁防护既有线路的情况下采用平板顶进施工。 本桥施工区段位于营里站和峙滩站之间，对应既有线处为直线，对应既有线里程为

K356+472；对应既有线轨底标高.913m，新建线路轨底标高为66.257，比既有线高1.344m.涵洞顶板标高为.20m，顶板覆土厚度为1.19m。既有线在该段为下坡，坡度为-0.58%，二者中心线距离为10.3m。具体见下图

图1 施工区段图

三、下穿铁路单节大型箱涵顶进的前期工作

实际施工前，需要对建设位置地质信息做到详细了解，从实际出发，做出良好施工方案设计，对基坑与地基做出良好处理，以保证其具备良好的承载能力，在不影响土体平衡下，尽可能将施工难度将至最低。在基坑开挖前，用钢便梁置换顶进段铁路荷载，每一顶进位置两根即可，长度在24m。在其两端设置简易支墩，同时，为使梁与支墩承受铁路全部荷载，应将便梁间的铁轨枕木换为横梁，以此来确保施工过程的安全性。为保证锚固力的进一步增加，将锚梁置于滑板底部，并在其顶部位置铺设两毡三油，从而降低顶进环节出现的摩阻力。此外，在顶进施工实际开展前，还应对气管做出相应保护。 四、下穿铁路单节大型箱涵顶进施工技术 4.1接口处理

如图1所示，单节大型箱涵其接口方式较为简单，将钢制接头盒安置于箱涵内壁中间位置处，其长宽尺寸分别为250mm及100mm，接头盒两侧开口，便于连接螺栓通过，随后将

套管与相应的孔对齐，实际连接环节，只需将连接螺栓拧紧。这一接口处理方式用于地下水压高与软土工程过程中，不能仅用衬垫密封，需选择相应的止水结构进行处理，即，在箱体两端设置梯形槽，并将橡胶制成的止水板放置于梯形槽中间位置处，最后，用填充剂填满。

图2 接口处理示意图 4.2施工裂缝控制

对于施工裂缝主要存在两种，一种为不均匀变形产生的裂缝，另一种为混凝土裂缝，对于前者而言，由于单节大型箱涵自身特点，其具有一次预制、体积大以及长度长，在顶进到位后，极有可能因为横、纵向产生不均匀变形出现裂缝，通常这一情况可将诱导缝设置于相应位置对其进行控制，进而杜绝裂缝的出现。对于后者而言，因为单节大型箱涵会有较大的体积，混凝土裂缝问题是较为常见的问题，对于混凝土裂缝的问题，应选择以下方式进行处理，首先，在材料的选择上，应选择质量优质的砂石，要最大程度上减少原料中泥的含量；在水泥方面，应选择水热化程度低的水泥；粉煤灰质量要优良，用量适中，等级不应低于Ⅱ级；在水灰比方面，不应低于0.4；在减水剂以及膨胀剂方面，掺入量应适中，不易过高亦不易过低；在塌落度方面，不应超过150mm，所使用的各个材料，不可随意定量，均要通过实际试验，确定实际配合比[2]。其次，混凝土搅拌时间不宜过短，应尽可能延长，以保证具备良好均匀性；在进行箱涵浇筑时，需按照分层以及分块原则开展；实施浇筑前，需在模块上洒上适量的水，在振捣时，应划区进行，并选择专人、专区的形式实施振捣工作，不可出现少振、漏振的情况；混凝土浇筑时，应注意外界天气环境，不可在高温或严寒等不良天气环境下进行。再次，混凝土浇筑工作完成后的2~8小时这段时间内，根据实际标高，进行压实、刮平处理，为对混凝土表面裂缝做到良好控制，同时避免表面水分的大量散发，混凝土初凝前实施收光处理，以达到良好养护效果。最后，对混凝土进行保湿以及保温养护。具体做法是在收光处理后，在其表面上铺上2层塑料薄膜，以实现保湿效果，随即将3层草袋放置薄膜上方，实现保温的目的，在以上两个工作完成后，在最上方放置1层彩条布；在浇水保湿时，应将最下层的薄膜掀开，浇水后立即将其重新覆盖，通常在14天左右将所有保湿、保温材料撤掉，完成养护工作。 4.3顶进质量控制

实际施工环节，由于单节大型箱涵自身特点，会存在扎头情况，另外，由于单节大型箱涵长度较长，在顶进环节会花费较长的时间，实际顶进环节，其方向不容易控制，为保证顶进质量，需对其顶进方向进行控制，避免箱涵扎头问题出现，可从以下方面展开实际工作，首先，将导向墩放置在滑板两侧，从而防止空顶阶段出现方向偏差这一问题。其次，滑板做成前高后低，使其具备一定坡度，为箱涵提供一个向上的仰角；为防止箱涵扎头，亦可将船头坡置于箱涵底板下方滑板位置。再次，挖土环节，不能超挖，应严格控制挖土量，土方挖运与顶进需交替开展，观测人员需时时监控，通过顶进偏差情况开展实际挖土工作，在打基坑后，背拉森板桩进行围护；开挖工作坑，夯填碎石垫层，进行后背脊梁与滑板的浇筑；预制箱身，线路下进行便梁支墩施工；架设便梁，如图3所示，随后，进行后背墙分层填土夯实；回复线路。最后，全部顶进环节，需严格检测高程与轴线，在偏差出现时及时做出处理。在顶进施工中，顶力是较为关键的因素，数值大小会对千斤顶布置及后背墙设计产生较大影响，顶力计算公式如下：

在公式中，P代表最大顶力，单位是KN，代表桥涵顶部的荷载，单位是KN，代表桥涵顶面和顶上荷载间的摩擦系数，代表桥涵自身重量，单位是KN，表示桥涵底板和基底土的摩擦系数，可采取0.7~0.8。代表侧面摩擦系数，可采取0.7~0.8，K表示安全系数，采用1.2。

E表示桥涵两侧土的压力，单位是KN，代表填土重量，单位是KN/m³，H代表悬空高度，单位是m，表示静止土压力系数，通常根据实验确定，也可按照参考值选取，若为粘性土为0.5~0.7，砂土为0.35~0.45。

因此，顶力为：P=1.2X [0+（0+36505）X0.8+2X0.5X23X10.9X10.9X0.7X0.8]=30734.27KN

图3 便梁架设图 4.4滑板施工设计

滑板是工作坑底板，作为顶进工作中的滑道存在，简单来讲，是一种混凝土结构物，亦是施工、顶进作业中不可缺少的临时设施，具备润滑及承载功能，具体由两部分组成，分别是润滑隔离层及混凝土底板。滑动摩擦力计算公式为：f=，为滑动摩擦系数，N则表示正压力，也就是框构主体的总质量，从公式中可以看出，滑板施工中，重点是保证滑动摩擦力足够小，进而实现节约成本、降低风险、保证质量的目的，因为N为固定值，因此，需要对滑动摩擦系数尽可能的降低。具体的施工工艺包括以下几个方面，第一，以施工现场地形以及场地实际情况为基础，与设计图纸相结合，确定实际挖深，适当多挖深12~15cm。第二，实际开挖过程中，采取挖掘机为主，人工配合的形式。第三，在滑板修筑前，在下部地基位置处夯填碎石，实际厚度10cm即可，滑板下部，每隔2m设置一处地锚梁，同滑板共同进行浇筑。第四，进行润滑隔离层施工。在滑板施工中，还应注意以下事项，首先，滑板应有适当的刚度及强度，本文滑板设计厚度为20cm，同时，配纵向12mm螺纹钢筋，为防止地基软化，在滑板的四周及两侧设置排水沟，实现24h不间断的排水。其次，滑板底部位置要与土层有一定的摩擦力，从而避免箱体起动时带动滑板。再次，要保证必要的平整度。最后，做好润滑隔离层。 4.5涵顶土方回填

顶进工作完成，应回填涵洞两侧。用小型夯机进行夯实，回填料一层20cm夯实一次，为使填筑高度在要求范围内，用红油漆在箱体外侧标出层高，相邻层间高度在20cm即可。填筑的每一层，都需经监理检验，待检验合格再进行下层填筑。若线路投影正下方与便梁较为接近，则不可进行该地段的压实，应将砂及碎石填筑其中，直至到达设计标高，恢复线路并拆除便梁施工。进行实际回填工作时，应在填土前支挡回填土，可通过打设木桩或钢板桩的形式，以保证实际填筑质量，也会防止梯形节施工环节，土坡塌落情况的发生，木桩及钢板桩其长度在6m即可，具体位置密布在整个回填范围内即可，同时，桩外侧应同涵端保持齐平。

4.6施工监测

在单节大型箱涵顶进施工环节，会有较大的顶进阻力，相应亦会存在较大的土压力，比较容易致使铁路线路发生变形。因此，实际顶进环节，应做好施工监测工作，对箱涵高程以及偏位做出良好监测，还应监测便梁支墩变形量与铁路线路变形量。其中在箱涵高程以及偏位监测上，监测仪器可选用全站仪，在便梁支墩以及铁路线路变形情况监测上，监测仪器可选用水准仪，在土压力监测上，可选择土压力盒。在实际施工环节，若发现铁路线路存在较为明显的不规则变形，不能继续进行施工，应选择有效方案对这一问题做出处理，如果铁路线路已存在塌陷等不良情况，为保证铁路行车安全，需拦停列车，在对其进行有效处理后，再开展后续施工[3]。对于单节大型箱涵顶进施工而言，监测工作尤为重要，应将其实施到整个顶进过程中，每次顶进都要做出详细监测，对监测所得数据实施详细分析，对箱涵顶进与周边工程环境做到详细掌握，最大程度上避免工程质量与安全问题的出现。 五、结束语

综上所述，进行大型箱涵顶进施工时，若出现塌方等不良情况，影响列车行车安全的同时，亦会造成较大的经济损失，而单节大型箱涵存在体积大、一次浇筑成型、顶进进程长等特点，在实际开展顶进施工时，应掌握施工技术要点，对各重点环节做出良好控制，包括：接口处理、裂缝控制、顶进质量控制、涵顶土方回填以及施工监测等工作，此外，制定出相应的应急措施，以防止意外情况的出现，通过全方位控制，确保顶级施工顺利进行与实际施工质量。 参考文献：

[1]李阳.浅析下穿铁路单节大型箱涵顶进施工技术[J].工程建设与设计，2017（17）. [2]冀海河.大断面矩形结构下穿铁路顶涵施工技术[J].河北水利，2017（12）：44-44. [3]王传磊，WangChuanlei.下穿铁路既有线箱涵顶进施工关键技术[J].山西建筑，2015，41（9）：173-175.

作者简介：邓威，中铁二十五局集团第一工程有限公司。