铁路既有线顶进涵施工技术与安全质量控制

2021-04-10冯佳荟

工程技术研究 2021年13期

冯佳荟

福建福铁地方铁路开发有限公司，福建福州 350013

1 铁路既有线顶进涵施工技术

1.1 基坑开挖与围护技术

首先，基坑开挖时必须以施工图纸为参照，在现场测量标记箱涵标高、设计里程与分布位置，确定基坑开挖范围，设置截水沟、集水井等排水设施。其次，组合采取机械开挖与人工开挖方式，分层开挖基坑土体，使用自卸车将挖掘渣土运输至指定位置，禁止将渣土堆置在基坑侧壁周边区域，避免基坑侧壁承受过大上部荷载，引发坍塌事故。在基坑开挖过程中，定期对基坑开挖深度与底部标高进行测量，根据两侧基坑边坡的地质条件确定边坡坡比，如将沿铁路既有线一侧的土质基坑边坡坡比控制在1∶1.5以下。最后，检查验收基坑开挖质量，对超挖欠挖部位进行回填夯实与补挖处理，要求坑底平整度与压实度达到施工标准，对坑底进行整平清底处理。

在基坑围护环节，综合分析现场地质结构、土方挖填规划、现场平面布局等因素，选择合理的基坑围护技术手段。例如，可选择采取钢板桩支护技术，在基坑开挖部位中打入型钢钢板桩，钢板桩作为一种连续紧密的挡土挡水钢结构体，可以通过联动装置将不同规格尺寸的型钢件组合拼装成特定造型结构的钢板桩，采取单独打入法或屏风式打入法，对钢板桩打入位置与方向角度进行测量校正。采取连接件法开展封闭合拢施工，在基坑回填环节拔除打入的钢板桩。

1.2 滑板及后背施工技术

首先，在应用滑板施工技术时，使用强度等级不低于C30的钢筋混凝土浇筑滑板，严格控制滑板的规格尺寸与混凝土观感质量，要求一次浇筑制成滑板，滑板前后端长度分别超过箱涵0.5m与2.0m，且滑板两侧稍宽于箱涵。考虑到后续涵洞顶进施工期间容易出现滑板滑动开裂问题，沿垂直箱涵顶进方向与横向顶进方向分别设置若干道压梁扣件以及地锚梁。同时，施工人员在滑板顶面部位设置润滑隔离层，起到预防箱涵底板和垫层黏结与形成额外顶进阻力的作用，可选择在滑板顶面均匀涂刷经过预热处理的机油，依次设置掺油层、滑石粉层与塑料布层，使用喷烤灯与木板等工具对各层进行压实刮平处理。

其次，在应用后背施工技术时，分别开展后背桩与后背墙施工，使用强度等级在C30及以上的钢筋混凝土桩作为后背桩，使用浆砌片石作为后背墙，根据施工情况选择后背墙埋置方式，如填筑式后背墙或埋入式后背墙。同时，考虑到后背结构在顶进涵施工中起到支撑与承受水平反力的作用，对后背结构的刚度与承载能力有着严格要求，为了避免出现后背结构塌陷、冒顶等质量问题，在施工准备阶段，应结合已掌握的工程信息，开展后背结构受力分析与极限顶力计算作业，确定安全系数取值，在计算公式中导入顶进涵负荷、荷载摩擦因数、基底和底板摩擦因数、结构自重等参数，获取顶进涵最大顶力值，基于计算结果对后背施工方案进行优化调整，如更换后背埋置形式。

1.3 应力放散技术

根据施工情况，选择采取拉伸器滚筒放散或滚筒放散方法，放散铁路既有线路中的残余应力。以拉伸器滚筒放散技术为例，使用撞轨器与拉伸器持续敲击铁路钢轨，逐渐将铁路钢轨切换至自由身锁状态，观测各点位实时拉伸量，待拉伸量全部达标后，安装拆解的配件，拆除滚筒，完成应力放散作业。

1.4 既有线路加固技术

结合施工情况合理选择线路加固技术手段，常见技术包括轨束梁加固法、吊轨加固法、D便梁架空加固法以及工字钢加固法。不同加固技术的适用条件存在差异性，如低高度便梁加固法适用于分布富水性地层与地基承载性能较差的铁路工程中。例如，在某铁路工程中，采取D便梁架空线路加固技术，分别使用1孔D16便梁和2孔D24便梁，采取钻孔桩与下设混凝土支点结合方式安装便梁与支墩，按顺序依次控制便梁节点沿东西方向进行顶进处理，并做好轨底涵顶高程验算、D便梁组装卡控、便梁支墩和纵横梁验算工作，判断线路加固质量与恢复质量是否满足施工要求。

1.5 顶进施工技术

提前将千斤顶等设备安装就位，检查设备装置使用是否正常，更换存在质量缺陷与隐性故障的设备，以及重复检查滑板与后背墙等部位的结构质量。确定一切无误后，开展顶进施工，在箱涵顶进过程中使用回镐装置复原千斤顶设备，施工人员在空档部位放置顶铁，重复上述操作步骤，直至箱涵顶进至设计位置，尽可能连续性完成既有线顶进涵施工作业。同时，在箱涵顶进施工期间，在箱身中设置接收靶与检查装置，持续对箱身顶进方向角度与回镐水平方向偏差值进行测量，采取相应纠偏措施，将顶进误差值控制在允许范围内，避免出现箱身不均匀受力问题，如将单镐水平偏差与总体累计偏差值分别控制在10mm与50mm以下。

2 铁路既有线线路恢复

待箱涵顶进至设计位置后，使用混凝土对箱涵以及铁路营业线的间隔部位进行回填处理，拆除设置的支墩等临时性加固装置，对轨道面进行测量校准，纠正铁路轨道方向角度，修补顶进涵施工期间受施工扰动而破损的轨道设施，加固松动铁路轨道，按规定阶梯提高营业线速度，直至最终完全解除营业线限速。

3 铁路既有线顶进涵施工的安全质量控制措施

3.1 做好施工前期准备工作

为了顺利开展既有线顶进涵施工活动，避免在施工期间出现突发状况，应在正式施工前做好前期准备工作。首先，将工程场地硬化整平，清除分布的障碍物，对场地凹凸不平部位进行回填夯实处理，做好场地平面布局规划工作，划定基坑工作面、施工道路等功能区域的边界范围，在基坑区域内设置排水设施。其次，开展图纸会审与技术交底工作，核查施工图纸是否存在缺项漏项与标记信息模糊的问题，对缺漏项部位进行补充标记，根据专家论证意见对既有线顶进涵施工方案加以优化调整，如在箱涵中设置隔离层、额外采取底板加固措施。同时，引入三级技术交底机制，要求全体施工人员正确领会施工意图，明确施工顺序，掌握全部的操作要点。最后，检查材料设备质量，开展设备调试试验，以顶进设备准备为例，对千斤顶等设备的功能使用情况、管路密封性能、溢流阀压力进行调试检查，观察设备装置在调试运行期间的运行工况，确定设备性能质量满足施工要求后再进入顶进施工环节。

3.2 顶进纠偏控制

在既有线顶进涵施工期间，受到现场地质条件、各节箱受顶推力差异性等因素影响，会产生不等的顶进偏差，如果顶进偏差超过允许范围，容易由此引发箱涵竖向转动、前后端沉降不一致、箱涵扎头倾向等问题。因此，为了避免在铁路既有线顶进涵施工期间产生过大偏差，需要采取多项顶进纠偏控制措施。例如，提前做好现场降排水施工，保持基坑内部土体干燥状态，根据现场气候条件调整工序计划。在箱涵顶进过程中持续对单镐水平值等参数进行测量，对比量测值与额定值，提前采取纠偏措施，避免实际误差超过允许范围。调整箱涵两侧基坑开挖深度，变更顶镐工作台数与分布位置，或是同时配置多套液压系统，起到调整箱体两侧顶进阻力与纠偏力矩的作用。额外设置顶铁与顶柱，使二者轴线与长短保持一致，在顶柱上设置若干道横梁，使用方木将各行顶柱顶紧，在上方回填土层进行压实固定。

3.3 关键工序质量控制与突发状况处理

在铁路既有线顶进涵施工期间，重点控制顶进、基坑开挖等关键工序环节的施工质量，组建专职的管理小组负责开展现场技术指导与安全质量隐患巡查工作，及时制止违章操作等不规范行为，向施工班组反馈存在的质量问题，要求其在约定时间内进行返工处理，以及监督既有线顶进涵施工方案与配套安全质量管理计划的落实。同时，在既有线顶进涵施工期间出现突发状况时，应及时上报已形成的质量安全隐患，以便采取相应的处理措施，必要情况下组织人员设备退场。待问题得到解决，或是异常现象解除修正后，再恢复铁路既有线顶进涵施工。例如，在基坑开挖环节，当基坑围护结构变形量过大，以及支护作用存在失效风险时，应对围护结构进行加固处理。

3.4 构建实时智能监测系统

为了解决传统施工安全质量管理模式中的信息传输滞后、现场观测精度不足的问题，需及时发现与解决施工期间的安全质量隐患，企业应运用信息传感与人工智能技术，构建实时智能监测系统，在现场布置若干数量的传感器与自动化采集仪，在施工期间持续监测支墩便梁体系振动加速度、铁路列车驶过时的荷载值、轨道平顺值、便梁支护结构变形量等要素，将量测值与警戒值进行对比分析，检测到量测值超限情况时，系统自动发送报警信号。