下穿繁忙干线铁路立交桥顶进涵的施工方案分析

甄晓赫

摘    要：国道、省道的改移以及市政道路的外延与既有铁路的交汇越来越多。为了保证安全和达到美观，很多地方都采用了下穿铁路的方式实现立体交叉。但是对既有铁路运行来说，施工期间的安全运营更加重要，这就给道路的设计和施工者提出了更高的要求，在特殊条件下施工者如何才能在保证安全的前提下实现设计意图。本文结合某国道下穿既有繁忙干线铁路立交桥顶进涵的施工方案做出简要分析，希望能对相似工程有一些启发和帮助，推动我国建设事业不断发展。

关键词：下穿铁路;繁忙干线;顶进涵;施工方案

1  明确工程概况

首先要明确工程的概况、工期长短和整个工程的施工外部条件，结合既有铁路等级、运行情况、施工影响范围、既有线几何尺寸、坡度、路基形式、既有各专业设备情况，拟出初步施工方案。

设计某国道公路中心线与既有繁忙干线铁路夹角为61°，交叉处铁路下行线K543+277，公路里程为K14+218.0。大致为东西走向，位于A站和B车站区间，该处铁路为复线自动闭塞电气化无缝线路，轨道为60kg/m钢轨，Ⅲ型钢筋混凝土轨枕（1670根/km），该处每日开行列车116对，线路允许速度为160km/h，上、下行线间距为4.48m，两线均位于R—2800m曲线的缓和曲线上（缓直里程为K543+284，h=110，l=270），下行线坡度为-0.3‰，上行线坡度为-0.4‰，铁路路堤高约6m，路堤南侧设有浆砌片石骨架护坡，并设有封闭网。设计施工地点既有铁路北侧为平坦菜地，南侧设计新建一座雨水泵房。

本工程结合现场条件安排在铁路北侧进行基坑开挖、后背及滑板制作、框架预制，然后自北向南顶进。

2  勘定工程条件

工程条件的勘定十分重要，对于项目实施，场地条件至关重要，基于什么情况的场地条件制定相应的实施方案。

2.1   场地自然条件勘定

场地的自然条件是某些施工方案细节能否实现的决定要素。施工之前必须勘定清楚的有场地地形、地势是否开阔平坦、地面高程、土质条件、地下水条件如何、既有设备情况等等都是场地自然条件勘定的主要方面。本工程位置整体地势平坦、开阔，但地下水位较高，设计勘测得地下水位埋深4.9m。需降水处理后再行施工。架空顶进施工时，部分铁路设备，如接触网线杆等需迁改过渡施工等，营业线施工安全风险较高。

2.2  社会条件勘定

当地的民风、民俗，施工用水、用电容量、交通条件，当地各类材料价格、市场行情等能否支撑施工方案的实施。本工程地下水位较高，取水方便，施工用电可以 解决，交通条件比较便利，市场比较稳定。

3  顶进施工方案分析

以上情况都是施工进场之前需要考察的几个方面，在施工过程当中有更多细节地方需要敲定。

总体施工工艺流程：施工准备→施工降水→基坑开挖、滑床制作及施工后背梁→箱涵预制、挖孔桩施工（线路应力放散、接触网改移过渡）→线路架空→吃土顶进→施工翼墙、挡墙→路基土回填注浆加固→拆除架空系统→施工挡砟墙。

3.1  施工降水

结合本工程实际条件，本工程采用管井降水的措施，可以达到要求条件。

3.2  基坑开挖、滑床板制作及后背梁施工

本工序重点考虑基坑开挖是否为深基坑，如涉及深基坑开挖需要编制专项施工方案并满足相关审批要求。

工作坑开挖的尺寸，除考虑预制框架平面尺寸外，还要考虑后背大小和预留一定的操作空间，一般由工作坑底板尺寸确定，工作坑底板尺寸按下式确定：

长度=框架体底板长度+顶镐长度+横梁厚度+后背梁厚度+0.3m。

宽度=框架底板宽度+2×方向支墩宽度+0.2m。

滑床板制作关键控制点为滑床板的平整度、坡度及润滑性。工作坑四周還要留有排水沟和集水井位置，以满足施工期间排水的需要。后背制作需结合现场条件制定后背方案，本工程考虑结合被动土压力原理，制作钢筋混凝土梁作为顶进后背梁，经计算，可以满足要求。

3.3  千斤顶顶点设置

千斤顶的设置对整个施工推进的方式非常重要，所以在顶进施工开始之前应先将千斤顶的位置布置好，一般结合均匀对称的原则将千斤顶布置在荷载较为集中的部位。

3.4  顶进设备安装调试

在施工实际过程当中，必须要对相关设备进行顶进设备安装功能调试。顶进设备由液压系统和传力设备两大部分构成，由控制台操纵指挥顶进。液压系统由高压油泵、阀门、千斤顶、油箱、油管及压力表等部件组成。通常传力设备由顶铁、分配梁构成。箱身砼达到要求强度，顶进设备安装调试完毕，即可进行试顶进，同时全面检查设备情况及顶进时箱涵的状态。

（1）设备安装调试：全面检查液压元件是否可靠，千斤顶功能有无异常，管路是否漏油，调整电接点压力表和压力继电器的保安值，调整溢流阀的作用压力，逐渐加大油压力推动箱身，测定推力，检查后背变化情况等。调整检查工作结束后，确认液压系统可靠、电气操纵灵敏准确方可进行试顶工作

（2）试项：试顶工作以顶动箱体为止，试顶时加强箱体中线，水平、纵向位移的观察，同时注意观察后背和底板的变化。试顶时须做到各有关部位及观察点均设有专人负责，随时注意变化情况。

3.5  顶进挖土机运土

“先挖后顶、随挖随顶”，做到不间断施工。在顶进过程中，应随时观测既有路基、线路和顶进涵状态的变化，确保既有线路的轨距、水平及方向正确及框架涵按设计位置顶进。顶进作业宜避开雨期施工。

4  顶进施工的注意事项

在顶进施工过程中，可能会因为各种因素导致一些偏差，比如自然条件和土质地质条件等。预防这些偏差是在施工过程中一定要注意的措施。

4.1  滑动支点设置

在顶进施工时，随着框架桥的不断前移，横梁（组）一端逐步深入顶板，此时应在顶板上设置滑板作为横梁支点，当支点桩影响框架桥继续前进时，拆除支点桩，将横梁架设在框架桥上的支撑位置，需设置安全可靠的滑动点。滑动支点对应框架桥上的滑动线位须在框架桥上铺设钢板，支点底部设置四氟板，钢板上涂刷润滑油，横梁在钢板面上通过形成滑动支点，框架顶进时框架端头滑动支点随框架一起推进，在顶进的过程中增加滑动支点，确保线路行车安全。

4.2  防止偏差的措施

根据施工处基底土质状态来分析是否可能出现扎头现象，结合地质报告，并在开挖过程时随时注意土质变化。如某个断面前后土质差异很大，涵体就会在断面处因受力不均而出现扎（抬）头现象。本工程为砂质土，在框构的底板前端设置“船头坡”，“船头坡”一般宽1m，高0.1m～0.2m。“船头坡”可以产生欠挖效果、减少基底原土层扰动，减少顶进“扎头”现象。在整个顶进施工过程中，需要勤测量，勤分析测量数据，准确掌握涵体状态，并预测涵体以后的状态。如通过高程测量发现扎头现象并有加剧趋势，首先应增加涵体吃士量;如趋势比较稳就需继续观察;如趋势变缓说明涵体行进正常。在预制滑板时，顶进方向做成一定坡度的上坡，也是减少顶进“扎头”的一种措施。

4.3  防止线路横移措施

为了防止线路横移，结合铁路线路的状况、既有线的运输能力、顶进桥涵处地质、地下水情况及结构的尺寸、刃脚构造、覆土厚度、施工季节等情况综合考虑，目前顶进桥涵施工轨道加固常用方法有三种，即扣轨加纵横梁加固方案、D便梁和工便梁加固方案，本工程采用工便梁加固，同时申请既有线行车速度降至45Km/h。

5  结语

随着国家物流、客运事业的发展，铁路运输也日益繁忙，为了在确保铁路运营安全，最大限度的减少对繁忙干线铁路运输的干扰，越来越多的交叉工程采用了下穿的方式。本文通过对某下穿繁忙干线铁路施工方案的分析总结，希望能够给相似工程的施工方案的制定分析上提供一些参考和借鉴。

参考文献：

[1] 李东兴.铁路既有线顶进涵施工关键技术的分析[J].建材与装饰，2019（10）.