张博涵 中国铁路上海局集团有限公司新长工务段

1 引言

某城市风光带路下穿铁路立交工程，箱涵孔径为1孔15m×15m立交涵，底板为厚度为1m，顶板厚度为0.8m，箱体壁厚为1m，箱体长为15m，盖梁基础距离箱体1.3m，框架涵顶程32m。土质自上而下均为粉砂土为主，土体承载力较弱。由于箱体跨度大，顶程长，结构自身重，在箱体的顶进的过程中结构横向、竖向的偏差都会对列车运行以及后续的施工造成极大的影响，为确保施工过程中列车正常运行，合理控制施工成本，在施工前充分分析施工难点安全隐患，制定相关加固方案，确实施工稳定进行。

2 顶进过程中框架涵可能发生的位移偏差和安全风险隐患

2.1 箱体顶进和顶进拉槽可能构成的安全隐患

（1）顶进拉槽时，挖机放坡超挖，触动盖梁底基础，影响盖梁底既有土体的受力情况，列车通过作业地点时，竖向压力再相对增加，容易使盖梁倾覆，导致便梁整体倾斜，继而影响线路稳定。

（2）由于框架涵箱体体积大，盖梁基础横向距离箱身距离较近，开口箱两侧的不均匀对称，加大了在顶进过程中方向的控制难度。箱体顶程超过32m，顶管管节为6节（8m+8m+8m+4m+2m+2m），管节接缝处较多，增大箱体顶进方向的控制难度，难以调整框架涵方向，稍有不慎，就会使框架涵在顶进过程中挤碰到盖梁，造成盖梁偏移，连带便梁支墩乃至钢轨方向都产生偏差，影响列车正常运行。

2.2 框架涵顶进过程产生“扎头”

（3）本段施工地点为黄淮海平原地带，施工地点南100m为黄河故道，地下水位较高。根据设计提供的地质报告，施工地点主要以粉砂土为主，土体承载力较差，遇雨水天气容易塌方。由于箱体跨度大，钢筋密度大，混凝土标号高，根据施工图纸计算，框架涵重量为1900t，如采取直接拉槽带土顶进的方案，会增加框架涵“扎头”风险。

3 框架涵顶进安全加固办法

3.1 便梁支墩(盖梁)加固

为有效保障挖机拉槽时超挖改变原有盖梁下基础土体稳定和箱体顶进过程中涵洞偏移可能对盖梁产生的挤碰。在合理控制施工成本，加快施工进度的基础上，确定盖梁底部增加高压旋喷桩施工工艺。

根据地质报告及现场地基承载力试验，确定为7m长的高压旋喷桩，水灰比为1：1，普通硅酸盐42.5水泥，水泥浆比重为1.49，浆液喷射压力＞15MPa，提升速度0.15m/min～0.25m/min。桩顶位于盖梁底端，桩心位于盖梁纵向两侧，每侧为双排，盖梁边覆盖到双排桩中心，并延申至盖梁外两侧1米处。钻机安防需垂直，旋喷管的允许偏差不大于15%，钻孔位置的偏差不大于50mm，施工时采用跳打施工，使相邻桩身连续，增加土体稳定和承载力，相邻两桩施工时间间隔不小于48h。

由于桩机施工时是在列车正常运行状态下施工，即在便梁架设之后拉槽内施工，桩机施工要求在保证质量的情况下尽快结束，施工过程中要求桩机注意几点：（1）列车通过时禁止注浆。桩机喷浆时，对土体产生巨大震动，列车通过时增加便梁临时支墩的竖向荷载，可能会影响线路路基稳定。桩机作业时设置现场防护员，提前通知桩机操作人员，确保来车时停止作业。（2）桩机施工时加强沉降观测。高压旋喷桩施工时，喷出浆液与土体融合到一起，会使土体产生一定的膨胀，影响便梁临时支墩稳定。在施工前、施工中、施工后，都要定时对便梁临时支墩及基坑边坡进行沉降观测。便梁支墩观测：观测频率4小时/次，累计沉降量超过10mm，或者单次超过2mm，停止施工，检查原因。路基沉降观测：观测频率4小时/次，累计变化超过10mm，或者单次超过4mm，停止施工，分析原因。线路检查按有关规定执行。

3.2 在箱体两侧增加导向槽

导向槽在箱体两侧各设置钢筋混凝土挡墙，作用是在箱体顶进初始阶段，箱体在通过油顶传递过来的推力，在导槽内沿导槽控制方向内向前移动，防止箱体移动中过大偏移，有效降低箱体顶进初期的过度偏差。由于箱体重量大，顶进时产生的底板摩擦力和两导槽之间的摩擦力，容易使导向槽挤碎破坏。

根据箱体尺寸和箱体重量计算，确定导向槽长度为16m，导向槽宽度为0.3m，高度为0.3m。导向槽纵向主筋为U型Ф 25螺纹钢，间距0.3m，钢筋两腿与基坑滑板主筋焊接，预埋在基坑滑板上，纵向筋为Ф20钢筋，间距10cm，与U型筋焊接。导向槽混凝土标号为C40（或与箱体同标号），在滑板浇筑凝固后开始扎进立模作业。导向槽内侧与箱体预留2cm，中间用木模板隔离，顶进前取出，导向槽混凝土达到箱体混凝土强度后允许顶进，顶进期间注意观察箱体与导向槽的挤压情况，根据观测，通过对油顶的控制采取措施对箱体进行的纠偏。

3.3 拉槽时设置滑板船头坡

顶进前在铁路路基两侧各增设四口管井，降水，降水深度保持达到滑板下至少0.5m，方可开始拉槽。当箱体顶进移动进入拉槽区域过程中，箱体由在钢筋混凝土滑板上移动到素土上，支撑箱体土体承载力发生变化，箱体容易产生栽头。向铁路路基方向延长滑板14m到路基坡脚，设置一个延长滑板的过渡区域，延长滑板的终点高程比起点相对高程高出3cm，即“船头坡”，有利于箱体进入延长滑板保持昂头的角度，减少箱体栽头概率。

延长滑板前，观测降水井的降水深度，当降水深度降至滑板土层下0.5m时，可以开挖。将滑板原有水平钢筋凿出，延长滑板的钢筋焊接至原滑板钢筋上。钢筋纵筋采用Ф18螺纹钢，横筋采用Ф18螺纹钢，间距为20cm，混凝土为C30混凝土，强度达到85%才能进行试顶。延长滑板同样设置导向槽，导向槽U型钢筋与延长滑板钢筋焊接，一起浇筑，待混凝土凝固达到强度再对导向槽上部钢筋绑扎立模，再次浇筑，延长导向槽内侧与箱体预留3cm。

为保证列车正常运行，降水井开始抽水后，定期对降水井出水状况和路基坡脚沉降进行观测。

（1）主要观察管井水质、出水量。管井降水时，井内水质应清澈，无砂砾，水量应充足，若发现出水水质有泥沙或降水井下沉，应立即停止抽水，分析原因。

（2）开始打井前，应对路基坡脚进行沉降观测，路基沉降观测：观测频率4小时/次，累计变化超过10mm，或者单次超过4mm，停止施工，分析原因。线路检查按有关规定执行。

4 结束语

随着城市的发展，新建道路不断延伸，既有铁路经常阻碍铁路往往会影响城市的规划、发展，因而下穿铁路立交项目不断增多。其中，大跨度箱体在既有营业线铁路下穿顶进施工中，是施工中难度最大，安全风险最高的环节之一，通过以上合理的施工加固方案，加强安全风险研判控制，定时对相关设备的观测，菜区对项目的动态控制管理，是保证列车安全运行，保证施工安全的重要措施。