大跨度立交箱体下穿既有线顶进施工隐患分析与控制

蒋祝坤（中国铁路上海局集团有限公司新长工务段，江苏 淮安 223005）

1 引言

顶进立交箱体下穿既有铁路是目前较为普遍的一种工程建造形式。大跨度箱体的顶进施工存在着较大的安全及质量隐患，控制好路基塌方、箱体顶进方向及水平高低三项隐患对保障既有铁路安全运输具有重要作用。引例为证，淮安市黄河风光带园路下穿新长铁路立交工程，箱体为1孔5×15m米钢筋混凝土预制结构，底板厚度1m，顶板厚度0.8m，侧墙厚1m，箱长15m，设计顶程32m；地质自上而下均以粉砂土为主，摇振反应迅速，土体稳定性差。当前一般采用的线路保护形式为D24型施工便梁作为顶进主跨加固，由于立交箱体跨度大，顶程长，结构自身重，在顶进过程中箱体外缘距离便梁支承点较近，不具备放坡开挖拉槽条件，极易引起铁路路基塌方，且结构行进的方向及水平偏差都会对施工造成极大的影响，为确保铁路运输安全，合理控制成本，过程中充分分析隐患项点，制定对应控制措施，最终确保施工顺利完成。

2 隐患成因及分析

2.1 拉槽及顶进过程导致路基塌方

本工程中顶进孔跨线路加固采用架设D24型便梁，便梁支墩为钻孔桩基础结合盖梁的结构形式。经计算，D24型便梁可用跨度值为21.62m（便梁全长24.12m-两侧支墩搭设长度合计2.5m=21.62m），箱体结构净宽17m，顶进开挖时轨面以下开挖深度为9.1m，因此支墩盖梁内侧不满足放坡条件，考虑到土质稳定性差，整个盖梁临近箱体一侧在顶进过程中将完全暴露，开挖操作中亦可能发生超挖行为，影响盖梁下既有路基稳定，加之列车动荷载等综合作用，可能导致盖梁下路基土体塌方，扰动支墩背侧线路稳定，甚至引发盖梁倾覆，继而影响铁路安全。

2.2 立交箱体顶进过程中方向偏差

由于立交箱体体积大,开口箱两侧呈不均匀对称，施工选用8组顶管并列，每组6节（8m+8m+8m+4m+2m+2m），管节接缝较多，每顶一镐都需要作出调整，加大了箱体顶进方向的控制难度，行进过程中可能出现线性偏差，致使箱体挤碰盖梁而影响盖梁稳定连带便梁支墩乃至钢轨方向产生偏差。

2.3 立交箱体顶进过程发生“扎头”

工程地点为黄淮海平原，地下水位较高。根据勘测的地质报告显示土体承载力较差。而大跨度箱体中钢筋密度大，混凝土标号高，依照设计图纸测算，箱身重量为1900吨，如采用拉槽后直接切土顶进的施工方案，就易产生箱体行进前端“扎头”现象，影响施工进展及工程质量。

3 隐患控制措施

3.1 路基塌方隐患控制

为防止顶进拉槽时超挖作业影响盖梁下路基土体稳定以及顶进过程中箱体偏移可能对盖梁内侧土体产生的挤压。在合理控制成本并能保证施工安全的前提下，确立了盖梁底部施打高压旋喷桩，并在主梁两侧分别配置一组D16型托梁进行受力平衡的安全控制措施。如图：

结合地质参数检算确定旋喷桩形式，桩径0.6m、桩长7m、水灰比1:1（P.O 42.5普通硅酸盐水泥）。桩顶处于盖梁底，桩心沿盖梁纵向（与铁路方向斜交）均布并延申至盖梁两端外侧1m，每侧为双排，盖梁边覆盖至双排桩。采用“隔一打一“的跳打施工高压旋喷桩，并使相邻桩身连续，增加土体稳定性和承载力。桩机在列车正常运行状态下进行作业，即架设便梁支护线路，旋喷桩施工仍应在保证质量的情况下尽快完成，过程中应注意加强现场观测。强压喷浆时，对土体产生较大扰动，易产生膨胀现象，对路基及便梁临时支墩有一定的影响。整个施工过程，都需要对临时支墩及基坑边坡进行状态观测。观测频率设定为2小时/次，若发现累计变化值超过10mm，或单次变化超过2mm，即停止旋喷桩施工并分析原因，同时做好线路检查工作。

3.2 方向偏差隐患控制

加设导向槽，采用物理引导箱体行进方向。导向槽是在箱体墙身外侧设置的混凝土挡墙结构，因墙中布有顺涵向的横向钢筋，以及与滑床板连接在一起的竖向钢筋，使得导向槽墙体与滑床板形成了一个L型结构整体，极大的提高了墙身侧限抗压能力，可以有效的发挥出导向作用，以保证箱涵顶进的线性。

由于立交箱体质量大，顶进时箱体与导向槽之间产生的摩擦阻力容易使导向槽被挤裂破坏。根据箱重及箱、槽接触面情况测算设计导向槽几何尺寸：长度设置为顶程1/2（取16m）、导向槽墙身宽度为0.3m、高度0.3m。导向槽墙身内纵向主筋为U型Ф25mm螺纹钢，间距0.3m，与滑板主筋焊接，预埋至基坑滑床板内，纵向筋为Ф20mm螺纹钢，间距0.1m，与U型筋焊接。导向槽混凝土标号为与箱体同标号（采用C40），导向槽内侧与箱体预留2cm间隙，中间用泡沫板隔离。如图：

3.3 顶进“扎头”隐患控制

为保证土体承载能力，顶进拉槽前需在铁路两侧做好降水工作，保证良好的降水效果，水位至少低于滑板以下0.5m。当顶进箱体进入至拉槽区域时，承载面由钢筋混凝土滑床板转换为素土，箱体行进前端容易产生向下的扎头现象,为消除隐患造成的影响，根据实际具备的施工条件确定延长滑板至路基坡脚处，并设置斜向“船头坡”，坡率以2‰—3‰适宜，可确保箱体竖向切土角度。如图：

滑床板接长时，应将原滑板中水平钢筋凿出，与新布设钢筋进行焊接，接长滑板的钢筋布置比照原滑床板，混凝土标号不易低于C30，现场应采用回弹仪测定滑板接长部分强度至少达到85%后方可进行试顶。

4 隐患控制效果及体会

大跨度立交箱体下穿既有线顶进施工中隐患主要来源于路基土体塌方及箱体行进方向、高低几个方面，综合以上隐患整治效果分析，通过托梁保护线路、高压旋喷桩加固路基、物理引导顶进线性的控制措施可以有效控制上述三大隐患对既有铁路的影响，保证工程质量及运输安全，相关隐患控制措施具有一定的现实意义。