何志立

摘要： 结合大口径框架管涵顶管施工技术在广州市北部水系建设西航道引水首期工程白云湖（西湖）穿越京广铁路工程中的应用，介绍了大口径顶管施工中对既有线的架空加固设计实施、框架管涵顶进施工流程、施工控制、施工中注意事项及相应解决措施等问题，从而为相关工程的施工提供参考和借鉴。

关键词：大口径框架管涵；线路架空加固；顶管施工；技术措施

1 概述

随着城市化进程的发展，城市地下管网、排水涵洞以及交通涵洞等工程的建设需求日益增加。此类管涵工程往往需穿越一些已有的建筑物，努力减少施工过程中对既有建筑物的破坏，减少对周围环境的冲击，已逐渐成为工程界的共识。明挖的方法有其局限性和对环境的破坏与干扰，取而代之的将是现代非开挖技术—顶管法施工。

2 工程概况

广州市北部水系建设西航道引水首期工程白云湖（西湖）穿越京广铁路工程共需顶进两座过水涵、四座交通涵，新建两座过水桥梁，并对既有涵及河道进行清淤，对既有铁路路基加固，湖区湿地整治。在此，本文仅以穿越京广线下行线新建交通涵洞Ⅲ为例进行介绍、分析。新建交通涵洞Ⅲ位于在京广线下行线里程K2255+098.5处，下穿京广下行线及京广3线。京广线列车行车密度较大，行车间距约11分钟。为确保施工期间不影响列车的正常运营，及行车安全，施工过程中拟先采用D型施工便梁和人工挖孔桩对线路进行架空加固处理，然后再进行顶管施工，顶管施工完毕后拆除便梁，恢复线路正常运行。

新建交通涵洞Ⅲ下穿京广下行线及京广3线，涵洞顶进段长20m，与铁路正交。轨底至框架涵顶面填土高1.56m。拟采用一组D16型施工便梁对既有线进行架空加固，架空加固基础采用人工挖孔桩，线路边挖孔桩桩径2m，桩长5.3m，线路间挖孔桩桩径2.5m，桩长6.3m，砼标号C25。顶管为矩形框架砼结构，框架内净空尺寸为4.5m×3.4m（宽×高），顶、底板厚度为0.45m，边墙厚度为0.4m，采用C40钢筋混凝土预制，抗渗强度等级不小于S8。纵向坡度为0.3%。两端现浇长度分别为45.32m、16.5m，采用开口U型结构，C30钢筋混凝土模筑，抗渗强度等级不小于S8，底板厚度为0.45-0.3m，边墙厚度0.45-0.2m，纵向坡度分别为10%。由于现浇段基坑底部位于填筑土层中，基底承载力不能满足设计要求，对基底填筑土层采用碎石土换填处理。新建交通涵洞Ⅲ工程路线架空及顶管施工布置图如图1所示。

图1

3 线路架空加固

3.1 人工挖孔桩施工

（1）桩基验算

本工程中基础底做成扩大头，每边向外扩大0.25m。桩基穿越土层为：建筑填土与粉沙层。基础开挖挖到基底时如果发现地基土较软弱或有软弱下卧层，达不到370kpa的地基承载力，则对地基进行注浆加固，加固范围为基底3m范围内并穿透软弱下卧层，使其地基承载力达到370kpa以上。其中桩基承载能力验算如下：

①线路边桩基：

按照《铁路桥涵设计基本规范》，标准活载的计算图示如下图（距离以m计），活荷载取1.3的安全系数。

②线路间桩基：

同理，按上述公式可计算出线间桩基桩顶竖向荷载合力 ，基础的容许承载力： ，满足要求。

（2）人工挖孔桩施工

施工顺序：平整场地→放线→定桩位→开挖第一节桩孔土方→安装钢模浇灌第一节砼护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、垂直运输架，排水，照明设施等→第二节桩身挖土清理桩孔周壁、校核桩孔垂直度和直径→支钢模、浇灌护壁砼→重复第二节挖土支钢模、浇灌砼护壁工序、循环作业至设计深度→检查桩端持力层（即达到设计桩长，又满足桩端持力层强度要求）→清理虚土、排除积水、捣封底砼→安装钢筋笼→浇筑桩芯砼至桩顶（增加浮浆处理高度400mm）→凿桩顶浮浆。

3.2 架设D型便梁

D型便梁的架设是在线路封锁停电状态下进行。具体施工工艺如下：

1）D型便梁运至施工现场后应进行试拼装，使其达到良好状态，施工人员熟悉操作。

2）根据涵洞轴线及线路中线位置，确定便梁梁端定位線，然后在钢轨上用油漆标出每道D便梁横梁的位置，并据此调整砼枕间距，以免砼枕与钢横梁发生冲突。

3）在D型施工便梁架设时既有线需封锁停电。由驻站防护员向车站值班请点确认列车封锁时间后，进行D型便梁纵梁安装。吊车摆在京广上、下行线间，采用150t吊车跨过接触网将一片D梁纵梁吊装就位，根据现场情况，调整好高度、方向，并做好斜撑，确保其稳定。

4）分别将横梁穿越轨道，原砼枕梁须提前调整到位，或抽出多余占位轨枕，并与纵梁连接，并将走行钢轨连接于横梁上。

5）横梁穿完后，吊车将另一片纵梁安至设计位置，并分别连接好横梁，用钢尺量测两纵梁的对角线，误差小于l0毫米后，拧紧各联结螺栓，扣好走行轨，并安装好绝缘轨距拉杆。

6）逐段扒除道碴，安设D型便梁的斜向联结杆。

7）检查D型便梁联结螺栓、联结件、线路平面、轨距、高差，符合要求后报请工务部门检查确认后开通线路，解除封锁。

8）下行线及3线扣轨梁安装时，先吊装股道间的两片纵梁，然后根据线路封锁情况分股道穿设横梁，再吊放另一片纵梁，最后分股道联成整体。

9）封锁开通后首列不得过客车，并严格执行 “每列一检”制度，观察D便梁的工作状态，确认线路状态符合要求。

4 顶管施工

框架箱涵施工主要施工分为7个部分：工作坑→滑板及后背→涵箱预制→路基开挖施工→框架箱涵顶进→其他附属工程。本涵采用一次顶入法，按设计位置开挖顶进工作坑，工作井纵向两侧边坡采用1：1放坡，后背采用钻孔桩及碎石土夯填后背，在工作坑底板上预制整体的钢筋混凝土框架涵身，借事先修筑好的后背，用千斤顶顶推涵身前进，边顶边挖去箱内土方，一次将涵身顶入到位。在顶进箱涵作业前，必须对线路进行架空加固，确保行车安全和施工安全，架空施工期间要求列车慢行45Km/h。顶进就位后暂不拆除架空设备，立即恢复铁路路基施工完毕后再拆除便梁，恢复正常行车。顶进施工整体工艺流程见下页图

5 施工中遇到的问题及解决办法

5.1本工程的重点及难点

1）施工地点位于即有线旁，列车行车密度大、地下管线多、地质条件差、且施工时间不持续，确保人身安全及施工顺利进行不影响营业线行车安全，必须进行精心的施工组织安排。

2）人工挖孔桩岩层存在软土、粉砂层及中砂等不良地质情况，施工不可预知因素较多，对桩基施工有较大难度。

3）新建框架基坑开挖、路基加固及顶管施工位于既有铁路路堤边坡上，地质条件差，保证既有铁路路基边坡安全、稳定及是本工程安全工作的重中之重。

4）工程项目多、任务重、工期紧，工程所处市区，对文明施工、环境保护要求高。

5.2施工中的注意事项及对策

1）对D 型梁架空加固线路进行实时监测，若发生基础沉降，则用千斤顶将D型梁顶起，将纵梁支座底用垫片垫高。

2）对框架管涵顶进穿越线路的四周进行注浆止水加固，并将水位降至框架涵以下；框架涵顶进过程中，如果发现土质较差，容易发生溜塌，則在框架涵顶及两侧向顶进方向打钢阀管，稳定土体。

3）洞内挖土纵向严格按1：1的坡度进行刷坡，保证纵向坡的稳定，每掘进进尺控制在50㎝，待框架顶进并将刃角插入土体30㎝后，才能进行下一进尺的开挖，为防止道床中的信号电缆受损，需将框架顶标高以上的道床清除，发现电缆采用PVC管或槽钢进行临时防护及架空，并固定在横抬梁上。

4）顶进施工时框架管涵轴线的控制。在预制框架时将框架底板底部留有3%的船头坡，当框架抬头时，挖土时，底板根据测量数据进行超挖，如果框架裁头，则带土顶进，船头坡将产生向上升的力，使框架爬升以调整其高低，方向调整则采取左右超挖和带土顶来调整，当框架向左偏时，则右侧带土顶进，反之则左侧超挖右侧带土。以上调整方法只能进行微量的调整，高低调量比顶进长度为1/100，方向调整量比顶进长度为1/100，所以在顶进时要勤测量，勤调整，顶进时，每进尺1.0m 须进行一次测量和调整。

6 结论与建议

在精心的施工组织及管理下，广州市北部水系建设西航道引水首期工程白云湖（西湖）穿越京广铁路工程大口径框架管涵顶管施工顺利完成。通过对既有的架空加固，进行顶管施工，保证了既有的安全运营，取得了良好的经济效益和社会效益。为穿越铁路线工程施工积累了宝贵的经验，可为类似工程提供参考与借鉴。

参考文献：

[1] 王飞.浅谈顶管施工法的应用与技术措施[J].科技信息，2008（22）：109.

[2] 余剑锋.顶管施工引起地表变形问题研究[D].广州：广州大学土木工程学院，2006.

[3] 胡朝晖，张寿楠.大口径顶管施工概述[J].天津市政工程，2006（1）：36-38.

[4] 李健.顶管施工法的技术特点分析[J].筑路机械与施工机械化.2006（7）：1-3.