铁路既有线箱涵顶进施工关键技术

铁路既有线箱涵顶进施工关键技术既有线某线KXXX顶涵工程箱涵顶进施工是在保证铁路行车不中断的前提下，通过对既有线两侧进行人工挖孔桩和架设D24便梁，在既有线路基一侧开挖工作坑，浇筑滑板，在滑板面上设置润滑隔离层，然后在滑板上预制钢筋混凝土框架及修筑后背，安装顶进设备，通过传力设备，借助与后背的反作用力把框架向前推进，当顶进一个顶程后，再增加顶铁，挖运出土一个顶程距离，继续进行下一个顶程施工，如此循环，直至箱涵顶进就位为止。1，既有线箱涵顶进施工中的关键技术分析顶进施工是否顺利，经济效益是否能够实现，主要取决于工作坑的布局是否合理，围护是否经济有效；顶进后背设置是否牢靠，线路加固能否保证万无一失，顶进就位是否符合规范要求等关键技术的控制。1.1，基坑开挖和围护工作坑是预制箱涵和顶进涵身的工作场地。工作坑的前端接近既有线路，后端布置运土坡道及后背等。工作坑设有底板，底板上铺设隔离层，其上预制箱涵，因此顶进工作能否顺利与工作坑的布局合理与否关系很大。工作坑修建要开挖土方，并且需要设置支撑。深工作坑的结构复杂，施工工期长，耗费劳动力多，造价较高，靠近铁路侧的安全隐患增大，因此在顶进过程中力求长距离顶进，少挖工作坑，设置工作坑时应考虑位置、坑深及边坡、尺寸等要求。开挖工作坑应根据线路平面、现场的地形地物条件和施工需要进行，在保证排水和安全的前提下，尽量减少挖填方的数量。工作坑的开挖应与后背的修筑一并考虑，当后背采用型钢或钢板桩时，应先打下型钢或钢板桩再开挖，这样既可节省土方量，又能保证桩后土壤的密实性。1.2，后背设计及施工，后背设计后背位于工作坑后部，是顶进施工时千斤顶的支撑面，承受顶进时的水平反力。后背必须具有一定的刚度，压缩变形尽量小；具有足够的强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。因此，必须做到安全可靠、经济合理。，顶力计算要设计后背墙截面尺寸，首先要进行最大顶力计算，箱涵的顶进从开始动起，全部入土，至涵洞全部入土时所需之力为最大。该力除克服涵洞主体与土壤间的摩擦阻力，尚应留有一定的富余，以便顺利顶进。计算时，应根据顶进箱涵的长度、土的性质、地下水的情况、箱涵的外形及施工方法等因素确定，其计算公式如下：P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]式中：P——最大顶力，KNK——安全系数，取1.2N1——桥涵顶上负荷重（包括线路加固材料的重量），KNf1——桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数，视顶上润滑处理情况试验确定。N2——结构自重，KNf2——箱身底板与基底上的摩擦因数，采用0.7～0.8E——结构侧面土压力，KNf3——侧面摩阻系数，采用0.05~0.2R——钢刃角正面阻力，KN/m2A——钢刃角正面积，m2，后背墙设计后背结构设计是在最大顶力确定后，其结构形式及尺寸主要取决于箱体的大小或后背土体的被动土压力。设计计算时，除可利用既有构筑物作为后背抗力外，一般都以后背土体的被动土压力作为箱体顶进时的抗力。，后背墙施工采用浆砌片石后背的优点是就地取材，砌筑方便、稳定性强、无压缩变形。为减轻顶进时对后背的压力，可将滑板与后背连接，即用后背梁（也称分配梁）来连接，这样可增加后背的抗力，尤其是当滑板用旧钢轨或设计成钢筋混凝土结构时，滑板可承受较大之拉力。在后背抗力不足时，可在滑板上堆土压重，使地梁上的顶力除由后背抵抗外，一部分由滑板上堆土所产生的摩阻力来抵抗。1.3，线路加固和安全控制，线路加固在桥涵的顶进施工中，为确保被顶进线路的行车安全和施工安全，必须在顶进作业之前对既有线路进行加固。铁路线路加固的方法有：吊轨加固法、横梁加固法、轨束梁加固法、工字钢束梁法和D形便梁加固法等几种方法。在土质差、承载力低、土壤含水量高，铁路行车繁忙，不允许限速太多的情况下，可采用低高度施工便梁的方法。该工程应用的D型便梁加固，此作一简介：D型便梁具有运输和拆装方便，适用于单线、双线、直线、曲线（R≥400m），一般为45km/h。变梁主要有D12、D16、D20、D24四种型号，该次选择D24便梁。D24便梁加固基本工作程序：在桥位处既有线路两侧构筑便梁临时支墩（人工挖孔桩4根），临时支墩达到设计强度后安装便梁，列车在钢梁上承载，既有线限速，然后进行线下结构的作业，待施工结束，拆除便梁，整修便道，列车恢复正常运行。，线路加固的安全控制(1)抽换枕木：严格按规定隔6抽1施工，新穿木枕捣实后方可抽换下一根。木枕抽换完毕后，对线路全面检查整道。（2）扣轨：每一扣轨结束摆放完毕后，要迅速组织安装扣板以防轨头翘起。为防止扣轨侵限，用一个封闭点将机走线43kg/m轨换为50kg/m轨加大轨高，同时在扣轨的端头安装木梭头。（3）穿横梁：合理布置道床开槽间距，工字钢入槽后及时在轨底加木垫、胶垫，安装扣轨与横梁扣件；捣固后开挖相邻一道，防止线路下沉，同时要控制间距不大于800mm，以确保加固体系的刚度。(4)在穿横梁的过程中，密切监护既有光缆、管道、信号设备，防止损伤，待工字钢穿完后，及时将其固定在横梁上。(5)横梁穿完后，在横梁上安装纵向工字钢。要全面检查加固结构的限界，扣件、螺栓不得高出轨面，所有扣件要切实紧固。1.4，顶进作业，顶进施工程序箱涵顶进施工程序：挖土→运土→开镐→顶进→换顶铁→测量校正。，顶进设备的选择顶进设备的规格、数量和型号，应根据框架尺寸和最大顶力确定，需要配置的千斤顶台数，按箱身起动推力的1.2~1.5倍配置，也可按计算的最大顶力配置，其公式：n=P*R*K/T式中：n—需用千斤顶台数；p—箱身自重和箱身上的附加重量（t）R—粘着系数；T—每台千斤顶的额定推力（t），顶进准备工作(1)安装顶进设备。包括高压油泵、千斤顶、顶铁、顶柱的安装就位。(2)组织有关人员检查验收涵身，其混凝土强度必须达到设计强度。(3)安装刃角。(4)安装测量设施。(5)安装作业面与地面线路值班人员之间的联络信号以及施工现场的照明设施。(6)检查线路加固和后背的情况是否满足顶进作业的要求。，顶进作业当前方刃角处挖土完成一进尺长度后，开动高压油泵，使千斤顶受液压力而产生顶力，推动箱涵前进，通常每一冲程顶进约190mm～800mm。箱涵前进后，用反向千斤顶将主千斤顶的活塞拉回原位，在空挡处增放顶铁，以待下次开镐。如此循环往复，直至箱涵就位。顶进过程中应注意以下事项：(1)开始顶进是现场一切工作的中心环节，每次开镐前及交接班时都应检查油泵等液压系统有无故障、挖土是否符合要求、顶铁安装是否合格、后背变形等情况。这些工作若其中有一个环节出现问题，都会给顶进带来困难，甚至造成事故。(2)刃角一经切土，应暂停顶进，组织机械和人员加快挖土和出土速度，实行连续作业，以保证箱身不断顶进。(3)如因某种原因而使顶进中断时，也应间歇性地顶动涵身，以防止箱涵在之后的顶进时阻力增大。故障一旦解除，应立即继续操作，保证顶进的连续性。(4)顶进应在列车通过的间隙进行，严禁在列车通过时施工。(5)顶进时，顶柱和后背严禁站人，以防顶柱弓起崩出或后背产生意外危及安全。(6)顶进中需做好记录，随时交接。（7）框架顶进时，方向和高程易出现偏差，在顶进过程中要采取措施加以控制，发现问题及时纠正，以达到设计要求控制和控制偏差的方法。2，结束语以上技术在某铁路线KXXX下穿单孔（1-10.0×4.0m钢筋混凝土框架桥）顶进立交桥顶进施工中得到了成功的应用。结合施工实践，本人就既有线箱涵顶进法施工提出了如下结论和建议：（1）箱涵顶进施工要进行详细的施工调查，编制切实可行的施工方案，组织好施工人员学习，做好技术交底工作，使施工全过程做到心中有数、有条不紊。（2）箱涵