既有线顶进涵施工浅析
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【摘 要】本文以集通复线K342+500涵洞顶进施工为例，介绍滑板制作、无缝线路应力放散、箱涵顶进、位移观测、轻型井点降水、伸缩缝制作等，结合现场施工实际说明各工序卡控要点，给后续施工以借鉴。
【关键词】应力放散；顶进；井点降水
1 工程概况
本标段为集通线扩能改造工程，设计近20余座顶进涵，现在以已经顶进完成的K342+500处顶涵为例说明沙漠地下水丰富地区框架箱涵顶进施工的一些注意事项。
K342+500顶涵轴线与既有线路交角为81°，为平行四边形，涵洞净宽×净高为：7.0m×4.0m，箱体自重约600t，设计涵顶直接为道床，涵底在原地面以下6.1m，顶进过程中采用D24m便梁架空线路，便梁支墩直径变更后为1.5m，总长度为36m/4根（原设计直径为1.25m，总长度共72m/4根，后因地下稳定水位高，无法施作，而变更），顶程约22.78m，最大顶力为8547kN；施工期间列车限速45km/h，且顶进及便梁支墩开挖作业在列车间隔中进行。
2 工程地质
地质为细砂，地下稳定水位高出涵底约2m，所以箱体预制、便梁支墩开挖以及顶进时需要采取轻型井点降水措施。
3 顶进涵施工过程中的关键点
3.1 箱体预制
预制时混凝土浇筑采用分次性浇筑，施工程序是：绑扎底板钢筋安装底板模板浇筑底板绑扎侧墙钢筋安装侧墙内模安装外模搭设满堂支架（提前对钢管支架支撑进行受力检算，对滑板地基进行承载力检算）安装顶板内模绑扎顶板钢筋浇筑侧墙、顶板砼养护拆除满堂支架拆除模板作涵身防水层及设施。
搭设钢管支架支撑之前对其受力进行检算并对地基承载力进项检算，立柱和横杆布置密度根据检算设置。
为防止顶进时出现“扎头”现象，预制箱体时其底板前端1m范围内作1：10的船头坡，用黄土坯制成船头坡形，铺上油毛毡，灌注混凝土后即成。具体见图1。
3.2 便梁支墩挖孔桩施工
由于地下水位较高，有既有路肩开挖至6m时即见地下水，随即采用提前布置的轻型井点降水（管长16m，3个为1组，每根桩布置2组），因桩孔四周细砂随着列车震动而塌落导致混凝土护壁无法支模，决定采用4～6mm的钢护筒做护壁，施工效果较好。
3.3 应力放散施工
由于此处线路为无缝线路，施工时道口监测最高轨温为45℃，设计锁定轨温为22℃，为防止顶进过程中出现胀轨跑道问题，工务部门要求架便梁顶进前先进行应力放散，将锁定轨温提升至计划锁定轨温35℃，顶进完成后恢复放散至原锁定轨温，具体拉伸放散量使用以下公式计算：
放散至计划锁定轨温的放散量：放散量=0.0118×放散长度×（计划锁定轨温-施工期间的实际轨温）（作业轨温必须在低于计划锁定轨温的条件下方可进行此项施工，单位mm）
放散回原设计锁定轨温的放散量：放散量=0.0118×放散长度×（原锁定轨温-施工期间的实际轨温）（作业轨温必须在低于原设计锁定轨温的条件下方可进行此项施工，单位mm）
说明：①放散长度为便梁两端各200m，一端锯轨，此涵大里程K343+500为缓冲区，为避免锯轨、插入短轨焊接等工序，决定放散段落为K342+300-K343+500，共1200m。
3.4 D梁架设施工
由于集通公司规定非轨道电路区段架、拆D梁分别只给120分钟，时间比较紧，采用挖掘机配合扒碴、回碴，节省了时间，按点完成架、拆D梁施工。
封锁点内主要工作内容为：①按670mm间距提前打标记，给点后调整轨枕间距；②插入横梁并抽出多余的轨枕；③使用吊车将便梁的两片纵梁吊放到线路两侧的便梁支墩上，按照组装图连接纵横梁；④经工务段、监理单位、施工单位检查线路确认达到开通条件后限速开通线路并开始顶进作业。
3.5 顶进
3.5.1 滑板
滑板修筑前在其下部地基上夯填15cm厚的碎石层。滑板采用C20钢筋砼灌筑，厚20cm。在滑板内平设一层Φ12钢筋网片，纵横间距20cm，钢筋锚入后背长度大于1m。为增加抗滑力和承受顶力的能力，滑板下每3.0米设地锚梁一道，与滑板一同浇灌。为控制顶进方向，底板两侧设导向支墩，于底板制作前用C20混凝土浇筑成。
底板面用M10砂浆抹平，厚度不大于2cm，再在其上涂刷1～2mm厚的机油，滑石粉或喷涂2cm厚的石蜡，表面光洁平滑，框构底板浇筑前铺塑料布一层以减少顶进摩阻力。
为防止顶进过程中箱体“扎头”，滑板沿顶进方向设5‰上坡。
原设计后背为土后背，由于上方有架空线，无法打设钢轨桩，后变更为钢筋混凝土后背，后背填为砌倒梯型浆砌片石。
3.5.2 顶进
1）顶进方法
由于地质为细砂，两侧既有路基细砂顶进时自然放坡，基本不吃土，所以基本不存在顶进过程中的预偏心问题，且采用24m便梁，现场放坡未对便梁支墩产生影响。
采用“斜交斜顶”的方法顶进，在地板施工时增加补角以方便千斤顶设置（见图2）。
2）降水方法
从工作坑开挖到顶进完毕，地下水位必须降至箱涵底以下0.5m-1.0m，线路两侧均布置井点管，将水至100米以外，防止回灌（设置见图3）。
井点管安装程序：井点放线定位安装高位水泵凿孔安装埋设井点管布置安装总管井点管与总管连接安装抽水设备试抽与检查正式投入降水程序。
采用套管水枪对准井点位置，启动高压水泵，水压控制在O.4～0.8MPa，在水枪高压水射流冲击下垂直下沉套管，并不断地升降套管与水枪。套管落距在1000mm之内，在射水与套管冲切作用下，大约在20～25min时间之内，井点管可下沉8m左右，冲击孔的成孔直径应达到300～350mm，保证管壁与井点管之间有一定间隙，以便于填充砂石。
将直径15～30mm的胶管插入井点管底部进行注水清洗，直到流出清水为止，并逐根清洗，避免出现“死井”。
3）位移观测桩设置：
由于顶进过程中需要掏空线路，所以在顶进过程中分别在便梁上、路肩上、线路上以及支墩上设置位移观测桩，每天定时观测，列车通过随即检查，具体观测桩布置见右图4：
主要检测项目：①支墩变形；②便梁纵横向位移；③线路轨道几何尺寸监测（路基沉降或位移）。
4）具体操作：
第一个阶段为空顶，顶进程序为：
第二个阶段为吃土顶进，前方挖土完成一个顶程后，即开动高压油泵，使顶镐产生顶力，通过传力设备，借助于后背的反作用力把框架涵向前推进，待推进一个顶程后，在空挡处放顶铁，挖运出一个顶程距离，以待下次开顶，如此循环进行，直到整个框架涵顶进就位为止。
涵身沿正确方向入土后，至涵身入土1/2长度前，是顶进孔道定型阶段，此时要严格控制中线偏移和水平高差，经常观测，及时进行纠偏调整。
安放顶铁、顶柱要做到三个一致，即轴线一致、长短搭配一致、位置一致。为减少顶柱自由长度和增加稳定性，在顶柱适当位置设横梁一道。每行顶柱间用方木顶紧。
为确保既有线线安全，顶进时采用少挖多顶的方法，每次使用装载机开挖长度控制在1～2m。
经过顶进过程中6个千斤顶的顶力控制箱体轴线的偏移量，最终顶进完成，涵洞中线偏差不超过10cm，高程偏差不超过0.5%顶程的规范规定。
3.6 D梁拆除施工
便梁拆除作业是在便梁范围钢轨下补充道碴（初步夯实）后，按照架梁作业顺序反向进行，其中支墩上的支座板在拆移纵梁时一并拆除。在纵梁移走后，及时采用6抽1法进行横梁与砼轨枕的抽换。在抽换时将混凝土轨枕位置同时调整完毕。
D型便梁拆除施工顺序：回填道碴解除便梁纵、横梁连接件移除纵梁抽换小横梁补充道碴整道、恢复线路。
小机养护最好采用小机群内燃捣固机，养护线路时必须注意杜绝出现道床不密实、三角坑、反超高、接头错牙、轨距超限等易造成列车脱轨的问题。
3.7 伸缩缝防水的保证措施
由于此涵地下水位较高，一旦伸缩缝防水处理不当，出现透水将很难处理，甚至失去通行作用，所以设计采用遇水膨胀橡胶条、低发泡聚乙烯闭孔泡沫板、普通橡胶止水带、钢边橡胶止水带、双组份聚硫密封膏多重防水措施，箱体端部止水带必须在预制时安装到位，保证防水效果，如图7。
3.8 安全保证措施
①顶进作业在40小时左右完成，期间必须保证“一车一检”制度，每过一列车检查线路几何尺寸、加固便梁连接件，设备管理单位和施工单位专人全程盯控。
②纠偏及突发事件预案必须提前制定，提前备足应急材料，如碎石、木枕、千斤顶油管、抽水泵、发电机等。
③备足工字钢，以便后背出现位移时及时加固。
④由于顶进过程中对既有路基扰动较大，必须严格观测既有线路状态。
4 结束语
虽然此顶进涵已施工完成，为后续施工积累了一定的施工经验，但对其他每座顶进涵均需根据不同地质、不同的地下水位状况制定专项方案，确保均能安全高效的完成。
【参考文献】
[1]TZ203-2008 客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[S].
[2]TB/T2098-2007 无缝线路铺设及养护维修方法[S].