浅谈顶进涵施工

王涛

摘 要：本文介绍铁路线下施工顶进涵的作业程序及关键技术。在保证能够安全运行既有线的情况下，结合顶拉技术方式，在地基豎固的基础上，路基就位以后顶进涵洞箱体，然后进行顶进涵施工，节约了人力、物力、财力。达到了施工期短、质量高、效益好的效果。

关键词：涵洞 顶进涵 后背 顶进 扎头

现阶段，改造铁路既有线路的时候，新增道路穿越铁道或者平交道口变为立交框架涵，以便于尽可能降低既有线运输和行车中受到施工影响的概率，一般来说上述框架涵主要应用顶进法。相比较其他种类来说，顶进方式施工技术建设周期短、成本小短、影响时间短等，但施工中会出现极大安全隐患。本文结合西康二线K57+242顶进涵现场施工情况及工程实践及有关技术理论，总结了顶进涵施工的体会及关键技术及注意事项。

一、开挖预制基坑

框架预制和顶进的场地就是工作坑，根据铁路两侧场地大小、地形、土质情况等确定工作坑的位置。临近既有线边坡的工作坑依据1：1.5进行施工，依据土质情况来确定工作坑两侧边坡，一般土质边坡处于1：0.75～1：1.5范围中。工作坑平面长度=顶进框构长+前端空顶长度+顶镐长度+后背厚度+后背梁厚度+后端工作面。工作坑平面宽度=两侧工作面宽度+顶进框构全宽+排水沟宽度+两侧集水井。

二、后背设计以及施工

1.后背设计。工作坑后部就是后背位，顶进施工过程中是的千斤顶支撑面，承受顶进水平反力。后背需要拥有相应刚度，尽可能降低压缩变形：存在一定的稳定性和强度，不会由于过大的顶力大而出现坍塌的问题。所以施工中需要确保经济合理、安全可靠。

2.顶力计算。后背墙截面尺寸设计的时候，需要首先计算最大顶力，顶进框架涵的时候最大顶力为从开始动土、全部入土。顶力需要克服涵洞土壤以及主体摩擦阻力进行操作，并且施工中预留富余，确保可以顺利施工。计算顶力的时候，依据顶土性质、施工方法、地下水情况、框架涵长度、框架涵外形等进行确定，计算公式为：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

其中：最大顶力为P，KN；安全系数是K，取1.2；结构自重是N2，KN；侧面摩阻系数是f3，一般为0.05～0.2；桥涵顶上负荷重是N1，KN；依据处理视顶上润滑情况来确定顶上荷载以及桥涵顶面摩擦系数是 f1；基底和箱身底板摩擦因数是f2，一般为0.7～0.8；结构侧面土压力是E，KN；钢刃角正面阻力是R，KN/m2；侧面摩阻系数是f3，一般为0.05～0.2；钢刃角正面积是A，m2；

3.设计后背墙。确定最大顶力以后设计后背结构，后背土体被动土压力以及箱体大小决定其结构尺寸和形式。计算的过程中，后背抗力不仅需要既有筑物，一般来说箱体顶进过程中把后背土体被动土压力作为抗力。

4.后背墙施工。施工过程中应用浆砌片石特点实际上就是可以就地取材，具备稳定性强、方便砌筑、无压缩变形的优势。为了能够降低后背顶进的压力，可以适当连接后背和滑板，也就是依据后背梁进行连接，从而确保提高后背抗力。利用旧钢轨设计滑板建立钢筋混凝土结构，滑板能够承担相对比较大的拉力。施工中如果没有足够的后背抗力，滑板中可以进行堆土压重，滑板上堆土摩阻力可以抵抗部分梁上顶力。

三、挖便梁支墩

1.施工准备。

1.1测量放样。由测量员首先对各桩位进行精确测量放样、定位并做好护桩。

1.2施工防护。施工设计过程中需要依据图纸来封锁混凝土。为了避免孔口坍塌以及孔内进入土、石、杂物等伤及操作人员，在地势平缓的时候，一般需要超出地面30cm作为的孔口护壁高，陡坡施工中，一般高出地面50cm，此外也应该安装鼓风机、潜水泵、照明设备等。

四、架便梁

在批复封锁计划以及施工慢行以后，可以对便梁架设线路进行封锁。依据挖孔桩灌注砼支承墩来当做便梁两端的支点。顶进过程中需要及时清除涵顶内部道碴以及填土，确保完全架空线路。基本操作步骤为：第一步：按设计方案，在路肩上定出支承墩的位置，用人工挖孔到设计标高后，灌筑砼支承墩。第二步：安装横梁。本工程用D24m军便梁架空线路，横梁37根，根据纵梁长度及横梁间距调整既有砼枕，按照隔六抽一原则，抽出多余砼枕，穿入横梁。为防止轨道短路，每次需在两股钢轨中的1股下面垫上大块绝缘橡胶板或杂木板，再塞入一根横梁，完后对线路全面检查整道。第三步：纵梁就位。吊装纵梁前严格控制支承墩顶高度，铺设枕木垛、杂木板、橡胶垫板调整纵梁底标高，若高度不合适，则纵梁与横梁将无法连接。纵梁就位后，首先将纵梁与钢枕按定型图纸连接，再用便梁配套的专用钢轨扣件将横梁同钢轨连接固定，将纵横梁连接螺栓及斜杆等附件全部装设牢固，而后详细检查线路轨距，水平、高低、轨向，对超标处应及时进行调整。

五、顶进

1.顶进施工程序。框架涵顶进施工程序：挖土、运土、开镐、顶进 、换顶铁 、测量校正

2.顶进设备的选择。依据最大顶力和框架尺寸来确定顶进设备数量、型号以及规格，依据1.2～1.5倍箱身起动推力配置千斤顶台数，也可以依据最大顶力配置方式进行计算，公式为：n=P*R*K/T，其中，千斤顶台数为n；箱身附加重量和自重为p；粘着系数为R；千斤顶额定推力为T。

3.顶进准备工作。第一，顶进设备的安装，主要有千斤顶、顶柱、高压油泵、顶铁等。第二，组织相关人员及时验收检查涵身，需要具备满足设计强度需求的混凝土强度。第三，测量安装设备。第四，地面线路和作业线路之间操作人员联络信号和照明设备的安装。第五，检查是否具备满足顶进需求的后背和加固线路情况。

4.顶进作业。由于本工程为大开挖式顶进，需将基础进行三七灰土换填处理和基础混凝土达到设计强度后方可顶进。顶进过程中由软弱地基进入刚性地基，防止扎头就显的尤为重要。

六、涵体顶进抬（扎）头现象的原因

顶进法施工过程中一般都是箱涵作为涵体，涵体和底板与属于整体。涵体在顶进的时候由于类似的下方土质容易出现涵体微倾的现象，随之出现抬（扎）头问题。没有建立合理的措施或者顶程长可能导致出现发生抬（扎）头的问题。如果不能及时处理发生抬（扎）头问题到就有可能影响正常使用。施工中即便出现过长顶程，也能够调整涵体形态提供长时间距离，因此依据合理方式来进行施工以便于满足顶进涵体的规范要求。基于此需要合理分析可能出现上述问题的区域，进行预防处理，确保不会出现超标现象。可以从以下几方面分析，第一，依据施工处土质来对抬扎头现象进行合理分析。施工的時候需要注重开挖土质变化以及地质报告。如果某个断面出现很差距的土质，涵体会由于不均匀受力出现抬扎头问题；如果施工过程中出现砂质土的时候，十分容易形成抬扎头现象，此时需要依据合理措施尽心施工，尽可能降低难度。第二，涵体在滑板刚下滑和上行的时候，因为出现会形成抬头问题；当下滑1/3 涵体的时候，由于迁移重心涵体出现抬头变缓的问题；当2/3 下滑涵体以后，在土上承载涵体重心，由于前后地质出现极大差距导致出现扎头现象。抬扎出现的时候存在一定限度，施工中如果超过抬扎限度促使出现不正常的涵体，依据合理措施来调整涵体状态。所以施工的时候，应该需要勤分析和测量，了解涵体的实际状态，预测以后状态。如通出现加剧或者超过抬头现象的时候，合理降低挖土地面标高和涵体吃土量；若出现稳定的趋势，应该继续观察，趋势变缓，表面属于正常明涵体。

七、处理抬（扎）头现象的措施

5m以下涵洞顶进孔径的时候，一般依据改善土质、提高吃土量的方式来处理扎头现象，此外往涵底塞废弃混凝土的方式也能调整施工状态；涵体如果出现抬头问题依据降低吃土量、加载、挖短横沟方式调整。顶进大跨度涵体的时候依据混凝土带来对扎头现象进行调整。扎头现象的时候如果涵体还存在一定距离，一般来说都是依据混凝土薄带方式进行调整；如果操作距离比较短的时候依据打混凝土通带方式进行调整。混凝土薄带具备50cm厚度的混凝土带。基本上主要是涵头两边进行设置，利用碎石换填中间部位。在混凝土薄带中安置两根短轨来达到有效降低涵底和混凝土带的摩擦，避免施工中出现一起移动混凝土带和涵体的现象。依据施工实际情况，利用增加锚固墩的方式来结合土和加强带。顶进施工中如果土质出现变化，可以及时调整混凝土带大小以及厚度。当出现比较恶劣地质条件的时候，依据施工设计需求来改变涵体地质，以便于充分满足实际条件，在顶进最后几顶的时候合理应用千斤顶，然后利用木枕有效支撑涵体，并且在再往木枕架和涵体中设置铁板，最后继续进行顶进。分别在边墙、涵尾、中心设置三个基坑。对钢筋混凝土进行分别浇筑，在边墙下方安置两个千斤顶，基坑附近放置木枕和铁板进行支撑。

八、结语

顶进法已成为铁路既有线平改立、增加公路下穿式立交通道一种主要的施工工艺，并被逐步推广应用。在施工中要注意施工工序，在施工过程中加强顶进的过程监测和控制。

参考文献：

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