铁路顶管施工设计要点分析

2017-04-09崔文龙

山西水利 2017年9期

关键词：沉井检查井顶管

崔文龙

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西长治 046000）

铁路顶管施工设计要点分析

崔文龙

（山西省漳河水利工程建设管理局，山西长治 046000）

在长距离输水管道工程施工中，常要穿越铁路、公路。顶管技术作为一种不开槽的施工方法，可以最大限度地减少对交通的影响。阐述了铁路顶管施工设计要点，阐释设计意图，明确顶管施工过程的重点。规范施工，确保输水管道和铁路运行的安全。

输水管道；铁路顶管；设计要点

1 工程概况

某长距离输水管道工程需穿越太焦铁路某段，穿越处供水管道采用DN 1600×12的Q235B螺旋焊钢管，管道承压3.0 MPa，管内输水压力为1.0 MPa，供水管道与太焦铁路斜交，斜交角度为84°。

穿越处太焦铁路为单线非电气化铁路，且为无缝线路，直线地段，钢轨规格为60轨，Ⅱ型钢筋混凝土枕，线路纵坡为12‰，坡长1380 m，该区间太焦铁路图定列车最高速度为85 km/h，每昼夜行车对数为24对。

2 主要技术标准

设计荷载，铁路中-活载；铁路桥梁建筑限界按“桥限-2”；顶管混凝土抗渗等级不小于P8；地震动峰值加速度系数0.1 g，按地震烈度7度设防。

3 顶管设计要点

3.1 顶管主体工程

护管涵主体采用DN 2600“F-B”型钢承口式Ⅲ级C50钢筋混凝土顶管，管壁厚23.5 cm，管节每节长度2.0 m，顶管总长度106 m，顶进总长度106 m。

铁路段顶管先卸载后再顶进，顶进前挖除顶管顶路基土。路堑段顶管带土平坡顶进，顶进到位后管内设细砂垫层，输水管道从顶管内靠一侧通过。

顶管中心线与太焦铁路线斜交，斜交角度为84°，顶管与太焦铁路轨底高程为3.63 m，顶管与其路肩高差为2.6 m。

护管采购成品管，技术标准采用《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T 640-2010）。护管指标要求能达到裂缝荷载为235 kN/m；破坏荷载为353 kN/m；护管所能承受最大顶力12300 kN；施工中控制顶力不得超过上述数值。

护管涵管节间接口采用两道橡胶圈封闭，内缝处理采用SGJL-851双组份聚硫密封胶嵌缝，顶进完成后，为增强管节间接缝的抗渗性能，在接缝处圆涵内侧设置不小于50 cm宽的卷材防水层。

3.2 电缆防护

施工前应先挖深沟进一步探明光、电缆的位置、数量及埋深，按光、电缆径路从桥位处两侧共开挖100 m，将受影响光、电缆抬至安全位置。桥位处光、电缆用槽钢（内置碳素管）对扣防护后固定于架空钢梁上，防护长度32 m，其余光、电缆采用混凝土槽防护，施工期间派专人巡回看护，确保光、电缆安全。

施工完成后，光、电缆按原路径回埋，供水管顶砌电缆槽对光、电缆进行防护，电缆槽两端采用防火、防鼠材料封堵。

3.3 线路架空加固

线路架空前对铁路进行应力放散和防爬锁定，线路架空设备拆除后对线路进行应力回放，本处架空方式采用单线纵向连续架空，线路架空加固跨度为8+12+8 m，能满足列车慢性45 km/h的要求。

架空纵梁采用单片（16+16）m等强度拼接Ⅰ100工字钢作为纵抬梁，纵梁拼接强度不低于纵抬梁本身强度；普通横抬梁采用钢枕（间距60 cm），中跨支点处横抬梁采用9扣60轨束梁作为横抬梁，边跨支点处横抬梁采用7扣60轨束梁作为横抬梁。

施工期间应派专人对线路加固设备进行监护，每次过车后及时检查，发现问题及时解决，保证线路标高平面尺寸及各构件连接可靠。

3.4 检查井

护管涵两侧设置检查井，检查井采用C30混凝土，检查井内径为1.025 m×1.025m×1.5 m（长×宽×高），边墙均为0.3 m，其边墙预留输水管道安装孔，检查井顶盖采用钢筋混凝土活动盖板，其下安设爬梯。检查井外墙设置聚氨脂防水层，检查井盖板与地面平，待沉井、顶管施工完成后采用现建筑法施工。施工完成后，对盖板进行密封处理，盖板与检查井井壁间填入聚硫橡胶密缝膏进行封闭。

3.5 沉井

顶管顶进采用沉井法施工。沉井内径为5 m×5 m，采用C30钢筋混凝土结构，内部设置检查梯，1号、2号沉井同时制作，并同时向铁路侧对顶顶管。

人工整平沉井预制地后，沿刃脚底面中心线铺设碎石垫层，厚0.2 m，宽1.25 m。用人工机具夯实平整。在垫石碎层上填筑中粗砂垫层，厚0.1 m，用平板振捣夯实。沿刃脚四周浇筑C 20素混凝土垫层带，厚0.8 m，宽度比刃脚两侧各宽0.2 m。预制沉井场地四周设置截水沟，四角设置积水坑。制作沉井，并在外壁上涂刷沥青油，减少土体摩擦力以利于沉井下沉。沉井井壁上预留顶管洞口，沉井下沉前对洞口进行封闭。当第一节沉井混凝土达到设计强度100%，第二节沉井混凝土达到设计强度的70%时，沉井方可下沉。下沉过程中注意观测基坑和附近建筑、高速公路、边坡的变化情况，发现问题立即采取应急措施。作业中，防止雨水进入井内。沉井下沉后将沉井井壁与土体之间的缝隙用中粗砂回填。沉井下沉就位后，用C30混凝土封底，制作沉井地板，底板上部夯填土体、找平作为顶管顶进底盘。

在1号沉井内由西向东顶进顶管，顶进长度40 m（铁路段17.3 m卸载，铁路段以外带土顶进），顶管承插口正方。2号沉井由东向西顶进顶管，顶进长度26 m（带土顶进），顶管承插口反放。顶进过程中，反复测量顶管中心线，及时调整偏差，对顶到位后，利用铁路段顶管微调对顶产生的偏差，并将顶管承插口连接好。两座沉井间顶管顶进到位后，及时夯填水泥改良土、埋管注浆加固路基和管壁土体注浆、恢复线路。

两座沉井间顶管顶进最后一节时，顶管深入沉井内壁0.1 m，作为反向顶进的后背。挖除洞口处片石混凝土，分别在1号、2号沉井内布置顶进工作面，向铁路外侧顶进顶管，长度均为20 m（带土顶进），及时对管壁土体注浆。供水管道从顶管最西侧端部穿入顶管。

顶管施工完成后，现浇沉井顶板，预留检查出入口。在沉井顶设置检查井。检查井和沉井外壁涂刷再生胶防水层，沉井顶设置TQF-1型防水层及C40纤维混凝土防护层。

输水管道安装后，由管道安装单位对沉井出入口进行封闭处理，沉井与管道间设置两道膨胀橡胶止水条封缝；并填入聚硫橡胶密缝膏进行封闭。

膨胀橡胶止水条安装方式：顶管与沉井间止水条采用预留槽法安装，顶管预制时在表面上留下能容胶条1／2的槽，再将胶条嵌入1/2槽内，管道安装就位后浇注混凝土。

3.6 底盘后座

沉井封底后，拆除铁路外侧洞口砖砌体，挖开1 m宽土体，灌注片石混凝土，并对片石混凝土外部土体压注水泥浆，注浆压力不大于0.5 MPa。片石混凝土深入沉井内壁10 cm，前端垫5 cm厚木板，沉井底板上部夯填土体、找平作为顶管顶进底盘。顶管顶进后背采用P50钢轨束，在木板前洞口位置水平放置P50扣轨，宽3.4 m。高3.4 m，再竖直放置P50三扣轨轨束，宽5 m，高6 m，作为后背。后背梁采用水平放置P50七扣轨，宽5 m，高1 m。

3.7 顶管顶进

顶进采用人工挖土，顶管前设置钢刃角，顶进时，采用带土顶进，不得超挖。顶管放置在导轨前应检查管道有无破损及裂纹。涵管安置到导轨上后，测量涵管中心线及涵管前后端管底高程，安装合格后方能顶进。顶进时应昼夜三班不间断施工，防止因中途停滞导致摩擦力增大，造成顶进困难。

3.8 路基加固

3.8.1 铁路路基防护桩

分别在顶管四角，铁路两侧路堑坡脚处各设置3根C25钢筋混凝土防护桩，防护桩采用桩径1.0 m的挖孔桩，西侧桩长8.5 m，东侧桩长9.0 m。

3.8.2 铁路线路范围内路基处理

铁路顶管先卸载后再顶进，顶进前挖除顶管顶路基土，顶管顶进就位后，轨底下回填道砟，路基土挖除部分分层夯填水泥改良土，水泥：改良土（重量比）比为1∶4，路基基床表层厚度为0.6 m。压实标准为，地基系数K30≥100 MPa/m，压实系数0.93，路基基床底层厚度为1.9 m；压实系数为，地基系数K30≥100 MPa/m，压实系数0.93；路基基床底层以下部位水泥改良土压实标准为，地基系数K30≥100 MPa/m，压实系数0.90。

水泥改良土夯填时埋设注浆管，夯填完成后对挖除部分路基注水泥粉煤灰浆液进行加固，注浆材料为水泥、粉煤灰混合浆液，水泥：粉煤灰（重量比）为1∶4，水∶灰为0.9，注浆压力不大于0.5 MPa。

顶管顶进就位后，利用顶管自身预留注浆孔对铁路段顶管下部1.0 m半环形范围内土体注浆加固，注浆材料采用水泥浆液，注浆压力不大于0.5 MPa。

3.8.3 铁路段以外注浆处理

为保证顶进顶管处土体稳定，不会因顶进扰动土体造成顶管不均匀沉降，顶管结束后应及时对涵管一周的缝隙压注水泥浆液，使其密实坚固。注浆压力不大于0.5 MPa，顶管与土体间的缝隙应填充饱满，以相邻上部注浆孔出浆为宜，第一次注浆完成后，24 h后再进行第二次注浆。