物流廊道下穿铜九铁路工程施工技术研究

罗飞跃（1.中电建安徽长九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

1 工程概况

1.1 工程简介

长九（神山）灰岩矿项目位于安徽省池州市西南方向约37 km 处，隶属池州市贵池区牌楼镇青山村、神山村、济公村。西北侧毗邻长江，直线距离约 12 km。长九（神山）灰岩矿物流廊道采用带式输送机方式输送，沿线穿越杨公岭山、铜九铁路、东溪村、S 236 省道、牛头山、石垄章村、南泉岭山、姥山矿区和跨越马料湖。下穿铁路处位于殷汇站与唐田站区间，对应铁路里程为铜九线 K 95＋590.3。

1.2 设计结构

长九（神山）灰岩矿物流廊道下穿铜九铁路采用新建1 孔 7.5 m 钢筋混凝土框架结构。廊道中心线与铜九铁路斜交，交角为 25.052°，箱身正交长度为 19 m。箱顶位于铜九铁路轨顶以下 1.18 m，箱身采用 C 40 钢筋混凝土，抗渗等级 P 8。箱身顶板厚 0.50 m，边墙厚 0.65 m，底板厚 0.65 m，结构净高 4.5 m。设计结构及布置如图 1 所示。

图1 物流廊道下穿铜九铁路平面结构布置

1.3 运输条件

本工程施工范围地处铜九线殷汇站与唐田站，对应铁路里程为铜九线 K 95 ＋ 590.3，其标准为国铁Ⅰ级，单线，直线地段，轨道 60 kg/m，无缝线路，混凝土枕，高路基，非电气化。铜九铁路列车运营速度为 160 km/h，列车 13 对，其中客车 7 对，货车 6 对，天窗时段为 10:32 ～ 12:32。

本次施工分为营业线施工和邻近营业线施工，具体内容如表 1 所示。

表1 项目施工项目内容及等级

2 施工方法

针对本工程的特点，箱涵采用整体顶入法施工方案。主要施工步骤如下。

（1）工作坑降水，施工工作坑后靠背钻孔桩。

（2）工作坑开挖，制作滑板，预制箱身。

（3）铜九线进行应力放散。

（4）架设 D 16、D 24 型施工便梁，施工线路下条形支墩，顶进箱身。

（5）施工其他辅助工程项目。

2.1 施工准备

根据铁路局相关文件规定，施工前须做好以下准备工作。

（1）编制本工程《施工组织设计》报请铁路局设备管理单位评审、建设管理部门审核通过，并获铁路局营业线施工安全审批。同时，《开工报告》需经监理单位审批通过。施工期间驻站联络员在殷汇站驻站。

（2）提前与铁路设备管理单位签订施工安全管理协议，相关负责人必须到现场进行管线位置的技术和安全交底。施工单位提前将施工计划上报监理、设备管理单位审批，安全监督员到场后方可施工。

（3）将施工范围内的管线和设备委托相应管理单位迁移到位，无须迁移的按照要求做好保护措施。

2.2 施工慢行

本工程便梁架设施工和使用期间需要慢行。慢行前需对施工区段线路进行应力放散，放散后办理相关资料移交和责任段划界。

（1）于施工前申请慢行，慢行限速为 45 km/h。限速范围为铜九线 K 95 ＋ 540 至 K 95 ＋ 640（100 m）。

（2）计划慢行时间共计 35 d。实施时以铁路局最终批复为准。并做好施工慢行防护。

2.3 施工封锁

（1）封锁相关项目为应力放散、便梁支墩施工、抽穿钢枕、轨道车配合装卸便梁、便梁组装及解体等。

（2）封锁次数共 14 次。施工计划提前一个月上报，以铁路局最终批复为准。

（3）放行列车条件如下。① 施工作业期间限速 45 km/h。② 施工结束后，第一列限速 45 km/h，≥ 12 h。③ 施工结束后限速 60 km/h、80 km/h、120 km/h，均 ≥ 24 h，再恢复常速。

3 施工工序

3.1 工作坑开挖

（1）工作坑置于铜九线北侧。工作坑底板为 C 25 钢筋混凝土，底板厚 30 cm，内设φ20 mm ×φ12 mm 钢筋网片，间排距为 ＠ 200 mm。底板及后背梁基底夯填 10 cm碎石。底板顶面设 0.2% 的上坡，底板下每隔 3 m 设一道防滑槽，防滑槽断面尺寸为 50 cm × 50 cm。

（2）施工前，首先放样定出工作坑各结构位置；其次，确认各种管线以及架空缆线迁移完毕，并在路肩上设置位移及沉降观测点，做好动态监测，确保行车安全。

（3）填筑并压实至设计基底标高，两侧边坡坡度为1∶1.5。边坡采用挂网喷细石混凝土进行防护。在填土坡脚设置排水沟，在后背梁两侧设置 1 m × 1 m 集水井各一座，以保证作业面不积水。

3.2 钻孔灌注桩施工

3.2.1 概 况

本工程箱涵顶进基坑设置在铜九铁路北侧，采用单排φ1.2 m 钻孔灌注桩支护；桩长 12 m、桩间距 1.4 m，总计8 根，采用 C 30 混凝土。

3.2.2 施工方法

（1）精确定位后拉出护桩，开始埋设钢护筒，护筒内径比桩径大 20 cm，筒顶高出原地面 0.3 m。护筒顶面位置偏差 ≤ 5 cm，护筒倾斜度 ≤ 1%。

（2）护筒埋设完成后钻机就位。开钻时以慢速小冲程钻进，待钻头钻至护筒下 3 m，全部进入土层后，进行桩位复测，并进行桩位调整，再以正常钻速钻进。

（3）钢筋笼根据桩长及现场作业条件，分节制作。钢筋笼要垂直缓慢吊放，防止撞击孔壁引起塌孔。钢筋笼安装完成后，安放φ280 mm 混凝土灌筑导管。导管底距孔底距离为 30 ～ 50 cm。

（4）清孔结束后立即灌注混凝土，其间隔时间须＜30 min。桩基混凝土必须一次性连续灌注完成，并确保在 3 h内浇完，以保证整根桩的均匀性和连续性。

3.3 后背梁及后背

后背梁尺寸为 3.0 m × 10.8 m，高 3.0 m。为 C 25 钢筋混凝土，主筋为φ20 mm @10 mm，箍筋为φ12 mm @200 mm。滑床板钢筋伸入后背梁连接成整体，并在连接段增加一层加强钢筋。后背梁深入滑床板 100 cm。由于廊道与铁路斜交，故将框架底板（靠近后背梁一端）做转正块，与箱体的顶进方向垂直，以更好地传递顶力。后背为 8 根12 m 长钻孔桩及冠梁，冠梁顶部与后靠背顶齐平。

3.4 箱体预制

3.4.1 施工流程

施工流程为箱涵绑扎底板及墙身钢筋 → 立模 → 浇筑混凝土 → 养护 → 搭设支架 → 立模板 → 绑扎墙身及顶板钢筋 →立模 → 浇筑墙身混凝土 → 养护 → 拆模 → 箱顶防水层制作。

3.4.2 施工方法

（1）钢筋全部在现场配料加工成型。保护层为 4 ～ 5 cm，采用同强度砂浆垫块。

（2）箱涵墙身模板采用φ14 mm 圆钢对拉，间距为 60 cm。模板面板采用 1.5 cm 厚竹胶板，楞条采用 5 cm × 7 cm 木条，间距 ≤ 35 cm。支承架采用钢管扣件架联结牢固，间距为 90 cm，步高为 120 cm，顶部采用木方纵横梁作为顶模的支撑。框架中间设竖向 2 道、纵向 4 道水平钢管撑，横向 2 道、纵向 3 道剪刀撑。在排架外侧设斜撑，斜撑与水平交角宜为 45°。

（3）箱涵混凝土为 C 40 P 8 混凝土，坍落度 160 ± 20 mm，采用地泵入仓浇筑；且分二次灌注，第一次灌至底板倒角上部 0.7 m 处，第二次灌注墙身及顶板。箱涵墙身浇筑混凝土时要从两头向中间放料，两侧对称放料。灌注结束后4 ～ 6 h 内必须覆盖养护，养护时间 ≥ 14 d。

3.4.3 防水层工程

防水层主要材料为箱顶满铺 Ⅱ 型 N 类无复合层氯化聚乙烯防水卷材 ＋ 粘贴用聚氨酯防水涂料 ＋ 6 cm 厚聚丙烯纤维 C 40 细石混凝土。

（1）箱顶基层处理。箱顶基面应清理干净至墙角下口 15 cm（封边），保持平整度和清洁干燥。

（2）防水涂料。① 防水涂料主剂甲、乙组分配置称量误差为 ± 2 %，混合液体搅拌时间为 3 ～ 5 min，必须保证搅拌均匀。控制好一次拌和量，配置好的防水涂料应在 20 min内用完。② 涂料涂刷时确保厚度均匀，≥ 1.5 mm，用量 ≥1.8 kg/m2。涂刷可分 1 ～ 2 次进行。③ 防水卷材在桥面铺设至墙角下 15 cm，并顺上坡方向逐幅铺设。先从两侧开始铺设，搭接时使两侧幅卷材位于下方，其他幅卷材依次铺设于上方，中间幅卷材铺设在最上面，最终将防水卷材铺成沿桥面纵向中心线向两侧进行搭接，其搭接宽度为横向 ≥ 8 cm、纵向 ≥ 10 cm。④ 防水卷材粘贴完毕后，必须同时对其周边进行封边涂刷，封边时涂刷防水材料的宽度 ≥ 8 cm。⑤ 待聚氨酯涂料不粘手后顺箱顶由低到高平摊铺设，用木槌或滚杆压紧挤出空气，使卷材紧贴基层粘牢，防止起鼓。

（3）保护层。① 浇注混凝土保护层时，不得碰伤防水层。保护层最高点为 10 cm。② 桥面保护层浇筑时设置相应的断缝，待混凝土强度达到设计强度的 50 % 以上时，采取聚氨酯防水涂料将断缝填实。养护期为 15 d。

3.5 应力放散

3.5.1 施工方法

采用部分切割改成普通线路法。即当采用部分切割改成普通线路进行施工作业时，其普通线路长度应 ≥ 100 m 且有五轨六缝及以上的临时普通线路。施工地点应位于普通线路中部。

3.5.2 施工程序

（1）准备工作。① 测量轨条轨温。② 对应力放散地段的轨枕上、轨底下多余道碴进行清理。③ 检查是否有失效扣件，并进行接头螺栓涂油处理，施工地段两端线路锁定100 m，完成新轨导线钻眼。

（2）基本作业。① 施工前对作业地段两端各 50 m 线路进行扣件拧紧，锁定线路。② 慢行时间直线段隔二松一，扣件螺栓涂油。③ 施工封锁阶段松开其余扣件螺栓，拨出旧轨，铲下粘在轨底上的胶垫，并将其摆正在承轨槽上。失效的胶垫应于更换，再拨入新轨。调整各连接轨缝均匀，且满足当地最高温时段钢轨膨胀长度。上连接零件，每隔一根轨枕紧里外口轨枕的扣件，先保证开通线路。④ 开通前检查线路，达到放行条件向施工负责人汇报。施工负责人确认线路具备开通条件后，及时与驻站联络员取得联系，相关人员及机具做好下道接车准备，开通线路。⑤ 开通后整理与回收材料，并上齐扣件。拨正方向，改正轨距。更换和修理失效零部件。回收旧料，清理场地。⑥ 更新无缝线路技术资料，埋设临时观测桩，建立临时位移观测台账及高温巡查记录表。

3.6 线路加固

3.6.1 加固方法

（1）本次线路加固采用一孔 D 24 型施工便梁按甲式、高位架设。即便梁轨底至梁底距离为 375 mm，线路中线至纵梁中心线b=c= 2 230 mm。便梁支墩采用条形基础 ＋钢筋混凝土支墩，混凝土标号 C 30。

（2）便梁支墩施工时，需架设施工便梁。待支墩施工结束，回填到位后，方可拆除便梁。

（3）D 型便梁架设到位后，必须设置便梁限位装置，限位装置与便梁之间采用枕木和柞木板刹紧。在便梁横向设置限位，便梁限位装置采用 P 50 钢轨，提前预埋在支墩混凝土中。

3.6.2 便梁架设拆除施工流程及抽换钢枕作业要求

（1）编制并上报道封锁计划 → 计划得到批准 → 全面落实封锁前的准备工作 → 封锁前（拆除前）到主管车站进行封锁登记 → 接到主管车站运行调度命令后，轨道车进入施工点 → 轨道车吊梁 → 吊梁就位 → 检查线路 → 轨道车驶离区间 → 撤销封锁登记。

（2）安装横梁的位置应与轨枕位置一致，利用天窗点时间，由纵梁两端向中心排列抽换。

（3）逐段清理原铁路道碴，安装斜杆和所有联结系统。安装过程中，联结板 S 4 及牛腿上φ23 mm 孔里均应安装满螺栓，弹簧垫圈也必须保证安装。

（4）在施工便梁拆除之前，必须重新对便梁安装范围内的线路进行道碴补充和捣实，并在上一个封锁点内将便梁配件与主梁分离。主梁拆除后，利用封锁时间抽去钢枕并补充道碴。

3.7 箱涵顶进

3.7.1 顶进工艺流程

箱涵顶进工艺流程如图 2 所示。

图2 箱涵顶进施工工艺流程图

3.7.2 顶力计算及油顶布置

由桥规得顶力计算公式（1），19 m 箱涵自重计算公式如式（2）所示。

根据最大顶力Pmax=806 t来配置安装，共准备 200 t 千斤顶 6 台，备用 4 台，每只千斤顶最大顶力为 806/6 = 134 t＜ 200 × 0.7＝140 t（千斤顶效率按 70% 计）。

3.7.3 顶进挖土为了满足顶进出土需要，顶进前应开槽挖土，打通出土通道，根据机械回转的空间要求确定开槽宽度，开槽宽度控制在 3.5 m，开槽后土面应距涵底设计标高 2 m 以上。顶进过程采取边挖边顶，将箱身切入土体再挖土，确保支墩安全距离，减少线路恢复时回填量。

3.7.4 安放顶杆

顶杆采用钢筋混凝土圆柱顶杆，吊机安装，人工对位。顶杆必须保持与箱体轴线顺直一致，并与箱涵受力面垂直，做到平、顺、直。

3.7.5 整体顶进

（1）线路加固完毕、箱体强度达到设计要求后即可进行顶进作业。

（2）采取边开挖边顶进方法进行整体顶进，并通过控制两侧顶力和超挖或少挖土等方法控制箱体离开滑板时的方向。顶进过程中使用经纬仪和水准仪测量箱涵的方向和高程。

（3）顶进过程中要严格做到“一镐一测”，发现偏差时及时调整，确保方向和高低偏差在允许误差范围。

（4）顶进作业要随时注意顶杆、顶镐、后背、油泵压力及方向、高程等变化，如发现问题应立即停止顶进，待找出原因并处理好后方可继续顶进。顶进时如发现线路变形等影响行车安全情况，应立即启动应急预案，及时整修恢复线路，确保列车安全畅通。

4 结 语

（1）施工前在廊道中心线两侧各 50 m 范围内，铁路路肩上每隔 10 m 设置一个位移沉降观测桩。

（2）施工期间，做好光、电缆等临时过渡、防护、看护，确保铁路通信的安全。

（3）施工时需加强基坑排水措施，顶进时精心施工，严格控制，尽量减少箱身就位时的误差。

（4）箱身采用顶入法施工，线路加固采用 D 16、D 24型施工便梁，并对铁路运输车辆限速 45 km/h。

（5）为确保便梁条形支墩受力状况良好，尽量减少对便梁条形支墩周围土体的扰动，箱身顶进必须安装钢刃脚。顶进过程中为减少箱涵与滑板的摩擦力，应在滑板面上涂抹石蜡或铺洒滑石粉。

（6）在箱顶设置便梁支座时，应将该支座对应顶板与底板间用刚性支撑撑紧。

（7）箱身设计使用年限级别为一级，设计使用年限为100 a。为满足结构耐久性要求，施工时混凝土材料的选用、配合比及施工养护等工艺，应遵照 TB 10005—2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》办理。