浅谈使用“分节顶进法”整治铁路小孔径涵管病害的利与弊

2013-08-15南昌铁路局永安工务段黄玉虹

海峡科学 2013年11期

南昌铁路局永安工务段黄玉虹

1 病害概况

永安工务段管辖了鹰厦线K291.915-K509及永加线全线共210公里，其中涵管共780座，平均3.71座/每公里。涵作为路桥排水设备的重要组成，也是山区铁路的一个重要标志。据统计，段管内各类病害劣化涵共 280座，而孔径不足 1m的涵管达202座，占病害涵的72.1%。其中小于1m的涵有151座，包括了138个盖板箱涵，其中又以孔径小于0.5m的盖板箱涵病害尤为突出，存在着日常保养难度大、雨季易发水漫道床等安全风险。

2 病害原因分析

由于小孔径涵的设置需求与一般的排水涵不同，正常的排水涵设置在山体的沟谷地段，用于汇集山坡面的水量，汇水量大，而小孔径涵设置主要是处理侧沟排水，一旦水量超过设计值或是涵身淤积，就易发水漫道床病害。下面重点分析孔径小于0.5m涵病害突出的原因。

2.1 先天不足

2.1.1 地质条件受限

该类涵相对集中，基本上位于砂岩、砂岩夹页岩、砾岩、流纹岩、凝灰岩五大岩性地段。其中砂岩、砾岩属沉积岩，由粒径不同石英的颗粒形成，结构稳定，通常呈淡褐色或红色；流纹岩为一种相当于花岗岩的火山喷出岩，二氧化硅（石英）含量超过69%；凝灰岩是一种压实固结的火山碎屑岩，在颜色和形态上有点像混凝土，主要由粒径小于 2mm的晶屑、岩屑及玻屑组成，外观上与砂岩较相似，但没有斜层理。这五类岩石的特点是整体性好、强度高，不易风化。

2.1.2 地形条件受限

据统计，该类涵位于较长的双路堑或半堑半堤中部地段，路堤段下部多为乡间公路；与一般的沟谷端设涵的原理不同，涵身因地质条件受限，施工难度大，一般采取浅挖、低净空、小孔径涵。

2.1.3 排水条件受限

据统计，该类涵前后排水长度，最短为 75米，最长达448米，平均在146米左右，涵管存在为必要条件。

2.1.4 施工条件受限

早期修建的铁路由于人工处理硬质岩进度缓慢，没有机械帮助，只能选择小孔径涵以达到排水的最低要求。

2.2 后天不足

2.2.1 维修难度大

由于孔径小、净高不足，造成养护难度大；特别是一些净高也小于0.5m的盖板箱涵，人员无法进入维修，日常以检查为主，维修基本无法进行，只有发生如盖板破损漏碴、边墙变形等较大病害时，申请施工天窗、开挖道床方可整治。

2.2.2 次生病害多

由于受地质条件所限，加以当年的施工工艺、技术，因此，该类涵多以盖板箱涵为主，整体性差，质量无保证，存在着边墙倒塌、盖板破损、折断、管节缝渗土、错位等诸多病害。

3 现有整治手段应用情况

3.1 现浇施工

3.1.1 现浇施工基本步骤

支墩开挖与浇筑→架设便梁→线路加固→现场开挖与边墙找平→底部砂浆找平→涵身浇筑→拆除便梁→线路恢复。一般用于埋深较浅、孔径较小的涵管，全部作业时间约 50天，其中封锁、慢行作业时间在25～30天。

3.1.2 现浇施工的优缺点

3.1.2.1 优点

（1）不受地形条件限制，方向易于调整。

（2）工作面小，施工场地要求低。

（3）与周边岩体的连接性较好，不易出现漏碴、不均匀下沉等问题。

3.1.2.2 缺点

（1）现浇施工中的涵身钢筋绑扎、砼浇筑，只能利用每天的施工天窗进行，其它作业也必须在慢行条件下完成，行车干扰大。

（2）纵向作业面过小，人员摆不开，整体推进速度无法加快。

（3）由于受施工天窗短、作业面过小等影响，现浇施工的流程只能采取线性作业而非流水作业方式，作业时间过长。

（4）施工人员全部在线上作业，除了钢筋绑扎、砼浇筑是在天窗点内进行外，其它作业时间都是利用列车间隔完成，即使是设置了防护，但人身安全依然无法得到有效保证，特别是道碴、钢轨等影响行走安全。

（5）占用非施工人员过多，施工负责人、把关人、施工员加防护员等，每天的非施工人员至少为17人，在长时间施工下，对路桥科、车间、班组的正常工作影响较大。

（6）因受天窗区段限制，由于现浇作业时间过长，会导致其它施工无法申请作业，从而影响其它施工作业。

（7）由于作业面过小，上部有钢轨等影响，涵身砼的振捣往往受限，易出现个别部位振捣不到位现象，造成涵身整体性变差。

3.1.3 结论

缺点突出，非特殊情况一般不采用。

3.2 框架涵顶进施工

3.2.1 框架涵顶进施工步骤

基坑开挖→滑板预制→涵身预制→架设便梁→线路加固→涵身顶进→拆除便梁→线路恢复。一般适用于高覆土、大跨度涵（桥）的施工，全部作业时间约50天，其中封锁、慢行作业时间约7至10天。

3.2.2 框架涵顶进施工的优缺点

3.2.2.1 优点

（1）由于涵身在工作坑内完成，施工场地不受限，捣固棒、表面振捣器等均可使用，砼浇筑质量有保证，且有足够的养生期，涵身整体性好、强度高。

（2）行车干扰小、慢行时间短，是现浇涵的1/3～1/2。

（3）人身安全有保证：在整个施工过程中，只有便梁装卸与线路加强是在线上作业；涵身预制过程中，人员不上线路的，人身安全有保障。

3.2.2.2 缺点

（1）需要较大的预制、备料场所。

（2）方向与坡度不易控制。由于一般采用的是一次性整体顶进方式，又因周边岩性较硬，开挖的方向与坡度不易控制。

（3）涵身周边回填不密实易发生线路下沉现象。

3.2.3 结论

用于小孔径涵改造实施困难较大。

3.3 盖板箱涵

由于整体性差，盖板易折断，边墙易倒塌，盖节缝渗土现象突出，已不列入改造方案。

4 分节顶进法施工

4.1 整治思路

根据《铁路桥隧建筑物修理规则》第3.8.1条“排洪涵的最小孔径不应小于1.25m，且全长不应大于25m。当全长大于25m时，孔径还应相应加大。……现有涵洞不符合上述规定者，应结合具体情况逐步改造。”的规定，孔径不足涵管缺点中的岩性较硬既是缺点，又是改造中的优点，由于有足够的立面强度，在便梁架设的条件下，对开挖面以外的岩土体扰动影响较小，同时针对前两类施工的优缺点，提出以下解决方案：

（1）为解决顶进方向、坡度不易控制与施工工期过长问题，可采用全断面开挖。

（2）为解决地形条件受限、顶进场地不足困难，可采用分节顶进。