陈顺丰 郑 鑫

（黑龙江八一农垦大学，黑龙江 大庆 163000）

随着社会的发展，我国城市道路四通八达，与铁路交叉的现象随处可见。当这些道路遇到地面铁路时，通常采取两种方法来解决这个问题：一种方法是通过建设高架桥跨越地面铁路，另一种方法是通过建设框架箱涵下穿地面铁路。而城市道路下穿铁路工程的建设具有一定的复杂性，一方面，下穿既有铁路的框架涵施工会影响铁路的安全和正常运营，另一方面，通过施工地点的货车或客车反过来也会对箱涵顶进施工造成负面的影响。为了确保铁路营业线的安全，框架涵顶进施工技术的研究必不可少。

1 工程概况

1.1 框架涵主体概况

杭州即将在2022 年举办第19 届亚运会，为优化城市路网结构，区域内拟建飞虹路下穿沪昆铁路立交工程。下穿沪昆铁路的框架箱涵共计四孔，由北向南与沪昆铁路交叉点里程为: 沪昆下行K203+351.7、沪昆下行K203+380.97、 沪 昆 下 行K203+411.99、 沪 昆 下 行K203+446.02。飞虹路下穿沪昆铁路框架涵断面如图1 所示。

图1 框架涵断面图（单位：cm）

框架主体结构采用C35 混凝土，钢筋采用HRB400、HPB300，箱涵防水采用聚氨酯防水涂料。框架箱涵的结构尺寸见表1。

表1 框架涵结构尺寸参数统计表

1.2 沪昆铁路概况

杭州市萧山区钱江世纪城飞虹路下穿铁路立交工程位于盈宁站与杭州东站区间，距盈宁站约5 公里，距杭州东站约4.5 公里。沪昆铁路为双线电气化无缝线路，正线间距为4.05 m，铁轨为60 kg/m 标准轨，列车最大运行速度120 km/h。

2 主要施工内容

2.1 框架涵顶进工作坑支护及降、排水

框架箱涵主体结构在工作坑内制作，工作坑的周边用支护桩进行支护。φ0.8m 钻孔灌注桩桩顶设1*0.8 m冠梁，φ1.2m 钻孔灌注桩桩顶设1.4*1m 冠梁，基坑支护剖面如图2 所示。

图2 基坑支护剖面图

基坑降水采用φ65cm 真空管井降水，降水深度为基坑下1m，每个顶进工作坑内设置4 处降水井，布置在基坑四角。铁路附近布设φ65cm 回灌管井，进入稳定水面大于1m，在基坑内布设排水沟与集水井，排水沟的尺寸为250*350mm，集水井的尺寸为800*800*1200mm。在基坑周边布设引水沟将现场地表水疏排至市政管道。

2.2 箱涵预制

2.2.1 钢筋工程

钢筋采用HRB400、HPB300，进场后需进行原材料检测。在施工前需要对钢筋进行处理，在钢筋上不应有油污、泥渍等，以免影响钢筋和混凝土之间的黏结力[1]。钢筋绑扎应保证钢筋的型号、位置、数量、间距等均正确无误，预埋件固定要牢靠。

2.2.2 模板工程

框架涵模板采用2.44*1.22m 竹胶板制作, 在滑板上预埋钢筋用于固定箱身底角模板，模板之间的拼缝应严密。箱身模板加固采用直径为12mm 的对拉螺杆，间距为50*50cm。顶板底模由面板、木方、可调顶托组成。模板支撑体系采用碗扣满堂支架，支架设置纵向和横向剪刀支撑。禁止用外脚手架作为支撑体系的一部分，框架箱涵的模板支撑体系必须牢靠、稳定，可以承受住框架箱涵的所有荷载。

2.2.3 混凝土工程

框架箱涵采用商品混凝土，分段浇筑、振捣密实。下段结构浇筑至底板以上30cm，两边侧墙的施工缝相互错开，上段结构浇筑至顶板。上段和下段接茬部位的施工缝应重点处理，首先将施工缝部位凿毛处理，接着用高压水枪充分喷水冲洗，最后用高等级的素水泥浆涂刷一遍。在施工现场需留置抗压、抗渗试块各2 组，委托检测单位养护和检测。

2.3 滑板及后靠背制作

2.3.1 滑板施工

滑板底铺设20cm 厚碎石垫层、在垫层上浇筑50cm厚C25 混凝土。为保证滑板与基坑土体共同受力，在滑板内设置间距为3m 的地锚梁，尺寸为50*65cm。同时考虑框架涵顶进时不偏位，在滑板左、右侧分别布设50*30cm 混凝土导向墩。在浇筑滑板前，现场施工技术人员应对基坑的中心线及滑板的底标高进行测量，从而保证滑板面标高的正确。

2.3.2 后背梁施工

为了使后背梁具有更大的承载力，本工程将后背梁与滑板连成整体，共同浇筑。后背梁的尺寸为2.4*1.5 m，采用C25 混凝土。为了减小现浇框架箱涵和滑床板之间的摩擦，布设隔离层，滑板、后背梁和隔离层的设置如图3 所示。

图3 滑板和后背梁侧面图（单位：cm）

2.4 箱涵顶进施工

2.4.1 箱涵顶进采用320T 液压顶进系统，具体施工工艺流程如下所示。

线路加固→安装千斤顶→试顶→箱涵顶进→增加顶铁→测量→继续顶进→箱体就位

2.4.2 顶力计算

架设可调式绝缘系统D16 施工便梁加固线路，A 框架涵顶程为26.3m，B 框架涵顶程为26.84m，C 框架涵顶程为27.34m，D 框架涵顶程为27.34m。四孔框架涵按照A、C、B、D 的顺序顶进。箱涵顶推力的计算根据所给的已知条件，按照《铁路桥涵混凝土结构设计规范》（TB10092- 2017）[2]计算出箱涵的最大顶推力。顶进桥涵的顶力应根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥涵外形及施工方法等因素按下式计算：

式中：P-最大顶力（KN）；

N1-桥涵顶上荷载（包括线路加固材料荷载）（KN）；

μ1-桥涵顶面与顶上荷载的摩擦系数，可根据顶上润滑处理经试验确定；无试验资料时，涂石蜡取0.17～0.34、涂滑石粉浆取0.30，涂机油调制的滑石粉浆取0.20；

N2-桥涵自重（KN）；

μ2-桥涵底板与基底土的摩擦系数，可根据基底土性质经试验确定；无试验资料时可取0.7～0.8；

E-桥涵两侧土压力（KN）；

μ3-侧面摩擦系数，可根据土的性质经试验确定；无试验资料时可取0.7～0.8；

R-钢刃脚正面阻力，可根据刃脚构造、挖土方法、土的性质经试验确定；无试验资料时，砂黏土取500～500kPa，卵石土取1500～1700kPa；

A-钢刃脚正面积（m2）；

K-系数，应采用1.2。

经计算C 框架涵最大顶力为18701KN，采用8 台320T 千斤顶顶进施工。

3 箱涵顶进施工安全质量控制

3.1 箱涵顶进施工过程中的纠偏

箱涵顶进过程中，可能出现“扎头”、“抬头”和箱体旋转的现象。为防止此类现象的发生，须在顶进箱涵实体的操作环节中随时进行方位的找正[3]。

框架箱涵顶进作业过程中如遇到阴雨天气，应及时组织人员抽排积水，尽可能不在降雨天气下顶进施工。

施工过程中可以采取以下措施来防止“扎头”和“抬头”现象出现：（1）将滑板前端较软的土体更换成级配良好的碎石并夯实，然后铺设带有仰头坡的槽钢，这样可以强制箱涵“抬头”，纠正“扎头”；（2）当箱涵“扎头”比较严重的时，在箱涵前端底板下挖出一个50*50*100cm 的工作坑，在坑内浇筑混凝土，然后再将千斤顶放置在工作坑内，将箱涵顶推到预定高程，同时对箱涵顶进方向上的土体进行加固，以实现纠正“扎头”的目的。

箱身方向纠偏：（1）通过调节箱涵两侧的顶力来纠正方向偏差；（2）通过调整箱身两侧后背顶铁来纠正方向偏差。（3）通过经纬仪测量，严格控制方向和标高偏差。框架箱涵中心线及高程监测布点位置如图4 所示。

3.2 应力放散

沪昆铁路为无缝线路，顶进涵施工会影响到铁路路基的稳定性，施工前需进行应力放散。依据线路设备管理单位实施应力放散后所提供该应力放散区域的无缝线路锁定轨温数据管理资料，项目部实施施工作业现场控制。应力放散结束后，在线路南北两端应力放散点处各向外75m 布设线路爬行观测桩。并及时测量沪昆铁路施工地点的轨温、轨缝，控制好每一次线上作业的轨温。

3.3 既有线路的加固

箱涵顶进施工期间，应保证列车的正常平稳运行，根据相关规范及设计要求，并结合沪昆铁路的实际情况。顶进箱涵时在条基外侧拖架D16 型便梁，切实有效加固线路，确保线路几何状态稳定[4]。此次施工共计使用12 组D16 型施工便梁，D16 型便梁和轨道吊临时停放在盈宁站，根据铁路施工要点的具体时间封锁施工现场进行安装。计划封锁施工合计约36 次, 每次单线封锁120分钟。

施工地点位于双线直线段，线间距4.05m，D16 型便梁采用低位架设。便梁条形基础共计8 处，尺寸为24.3*4.6*1.8m、24.75*4.6*1.8m、25.27*4.6*1.8m，采用C40钢筋混凝土，条形基础下密打φ60cm 桩长27m 高压旋喷桩。沪昆铁路下框架涵采用直径0.6m、间距1.2m 的高压旋喷桩加固。D16 型施工便梁加固线路如图5 所示。

图5 D16 型施工便梁加固线路

3.4 线路监测

3.4.1 路基监测

对于线路施工开展现场来说，监测工作能够在其中发挥非常重要的作用[5]。沪昆铁路与本工程交叉范围的铁路路基应进行路基变形监测，主要包括线路交叉处铁路路基前后各50m，观测点每5m 设置1 个。在施工期间，要对路基变形进行全程监测。在列车正常运行条件下，测量次数保持在每两小时观测一次，保证既有线路的几何状态稳定。

3.4.2 便梁支墩位移监测

每一个便梁支墩布设一处观测桩，现场截取直径为20mm，长度为30cm 的圆钢，在浇筑便梁支墩时放置在混凝土内，露出混凝土表面10cm。制作完成后每隔2 小时观测一次。当便梁支墩每天下沉2mm，或者累计下沉10mm 时，应及时对线路的几何状态进行检查，采取补救、加固措施。

4 结论

综上所述，本文通过工程实例，分析了框架箱涵顶进施工技术及其安全、质量控制措施。可以看出，框架箱涵顶进施工中应力放散、线路加固、铁路路基监测是安全控制的关键，箱涵制作、箱涵顶进施工是质量控制的关键。铁路施工企业要精心组织框架箱涵顶进施工，减少施工对铁路的影响。