刍议下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术

刍议下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术

盛斌

上海铁路轨道交通开发有限公司

摘要：现有公路与铁路已经无法充分满足城市化越来越快的发展进程，为了强化交通运输能力并保证居民人身安全，框架箱涵结构的应用性逐渐提高。本文以某工程为例，主要针对箱涵顶进含义、下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术要点、施工风险监测与管控方法等进行阐述，以期为承接此类工程的施工企业提供帮助。

关键词：铁路立交桥；箱涵顶进；施工技术

前言：面对我国铁路建设规模日渐增大的发展现状，若仍坚持使用传统的平交道，必然会给线路运营速度与服务质量造成不利影响，故而将平交道改造成立交道已经成为增强铁路功能性的主要发展趋势。基于箱涵顶进施工技术开展下穿铁路立交桥施工，不仅可以提高城市整体交通运输速度，还有利于强化居民行车安全。

一、某下穿铁路立交桥箱涵顶进工程项目简述

（一）箱涵顶进的含义

箱涵顶进是指先在预制工作区做好顶进箱体，再开展底层混凝土打底、润滑隔离层建设、后背夯实顶进等工作的施工技术，此技术在既有线路桥涵工程项目的施工过程中比较常见（如下图）。在基于箱涵顶进施工技术开展工作时需要注意以下几点：第一，必须对箱涵主体结构的混凝土强度进行检查，避免后期出现承载力不足或大面积裂缝等现象；第二，保证地下水位在基底以下约0.5m—1m范围内，同时应避开雨季，若是无法规避雨期，需要提前做好排水工作；第三，根据施工现场的土质确定挖土尺寸，如果土质过差，应使用千斤顶防止塌方现象。

图1下穿铁路立交桥箱涵顶进施工结构形式

（二）工程项目概述

本文例举的下穿铁路立交桥箱涵顶进工程项目中的铁路是两个城市之间的重要运输通道，面对城市化发展进程逐渐加快且城市人口数量激增的发展现状，对该铁路进行优化改造，已经成为降低交通压力、改善拥堵问题的重要举措。施工企业拟设计钢筋混凝土式箱涵，总长度约为24.1m；涵身顶进长度初步确定为11m且现浇段为13m；孔径设计为3×3.5（m），顶板厚度为0.32m，底板厚度是0.36m；施工用水的主要来源是周边经过检测合格的地表水[1]。具体施工材料的参数如表1所示。

表1该工程选择的施工材料及参数

二、下穿铁路立交桥箱涵顶进施工技术要点

（一）控制混凝土裂缝

裂缝是影响下穿铁路立交桥箱涵顶进施工质量的重要因素，施工人员在开展箱涵顶进施工时必须对构成箱涵主体的混凝土加强管控，主要原因是箱涵的修复难度低，而且一旦出现裂缝必然会因为稳定性降低引发安全事故。对于混凝土裂缝的具体控制方法可参考以下建议：第一，控制配合比，在施工现场开展混凝土配制工作之前，施工人员需要交叉采用多种有效性与准确性较强的检测方法，对水泥、砂子、碎石等材料质量进行检测，基于检测结果与施工要求灵活调整配合比；第二，把控搅拌时间，如果时间过短会造成搅拌不均的问题，若是时间过长则会破坏混凝土结构，因此施工人员要科学控制混凝土各配料的投放时间与搅拌时间；此外要保证放料均匀，这是避免出现离析现象的关键，只有做好上述工作，才能有效实效减少裂缝的目的。

（二）加强变形与沉降管理

1.针对加固路线沉降量、累计沉降量进行监测

沉降与变形是继裂缝之后对箱涵顶进施工质量影响相对较深的关键因素，施工人员可以采取“一顶孔八监测点”的方法针对加固铁路路线沉降量、累计沉降量进行监测，有利于全面了解并掌控下穿铁路立交桥箱涵顶进具体施工状况，便于施工人员及时发现并解决变形与沉降问题。第一，针对横向跨越路基制定完善的监测方案，同时严格按照该方案开展相关工作；第二，在便梁两侧端口设置监测仪，每隔30分钟对八个监测点观察到的现象进行分析；第三，必须将相邻两次位移偏量控制在10mm以内；第四，使用静力水准仪对箱涵顶进施工出现沉降的原因进行分析，基于分析结果制定解决方案，以此增强下穿铁路立交桥的结构稳定性与应用安全性[2]。

2.在施工结束后对可能变形土体进行长期监测

如若处理不当，在箱涵顶进施工结束后，下穿铁路立交桥周边的土体结构必然会发生变形现象，不利于铁路及立交桥的后期安全使用，因此为了避免该问题影响性扩大，施工企业应针对可能变形土体进行长期监测。第一，观测重点是土体对涵身的扰动幅度，施工人员需要在施工结束后的三个月内对箱涵顶进后的底部、左侧、右侧土体进行观察，此时是出现变形现象的主要时期；第二，地下水对土体变形与沉降同样会造成严重影响，因此施工人员需要对此制定周期性监测规划，若是发现地下水在施工结束后未能保持原有特性，要及时启动应急方案，改良土体结构，为防止涵身变形提供支持。

（三）采用合理方法进行纠偏

每节箱涵在顶进过程中都会受到不同力的共同作用，比如顶推力、竖向荷载力等，加上当箱涵沿着底板上坡前进时，箱涵受到的前后两部分的基地反作用力存在一定差异，因此箱涵前后区域极容易出现不同程度的沉降现象。例如，将涵身进入下穿铁路立交桥线路，底板端部会因为受力不均下沉，导致箱涵主体结构出现裂缝，若是此时主体重心离开底板，涵身必然发生低头越来越严重的现象，如果施工人员没有及时处理该问题而是继续推进涵身，则会导致尾端脱离底板且断裂，引发箱尾下沉现象。

因此，为了避免上述不良现象与问题的出现，施工人员要将传统工艺与现代技术相整合，充分发挥新理念与新技术的优势，开发有效性与可靠性较强的纠偏方法，对箱涵顶进施工过程进行合理纠偏。第一，保证箱涵顶进施工范围内没有积水，这要求施工人员做好土体强度与土层稳定保持工作，最好的方法就是避开雨季施工；第二，由于在箱涵顶进施工的一开始并不需要切土，所以为了在不空顶的情况下保证顶进效果，施工人员要严格控制箱涵顶进方向，从根本上规避各项参数上的偏差；第三，当顶进到整体长度的一半时，施工人员需要对顶进孔道的定型工作提高重视，结合施工现场实际与施工文件要求对箱涵水平度、中线偏移量等参数进行调整，尽量将箱涵水平高差控制在合理范围内；第四，根据实际需求调整顶镐数量与位置，同时保证顶铁、顶柱的配置与位置始终保持一致，想要避免坍塌现象，就要做到多顶少挖，如此方能保持周边土层稳定。

三、监测与控制箱涵顶进施工风险的有效方法

（一）定期进行安全风险巡视

控制施工风险也是提高下穿铁路立交桥箱涵顶进施工质量的有效手段，施工企业可以安排监测人员定期对施工过程进行安全风险巡视，主要巡视要点是路基是否出现裂缝或坍塌现象、周边建筑物是否发生明显位移、围护桩结构是否缺失等。具体巡视方法为：第一，在箱涵顶进施工开始之前对施工现场土质、周边土层、既有框架桥、路基等状况进行巡视与检查，同时拍照或录像留档；第二，在施工开始之后，监测人员要每天对路基、铁路轨道、周边建筑物的基本情况进行巡视，重点检查是否出现明显位移，若是位移距离超出允许范围，需要及时上报；第三，当遇到监测点变形值超出安全风险允许阈值等问题时，监测人员需要加大巡视力度，同时要求施工人员严格按照行业标准开展工作，对操作不规范的员工予以指导，以此降低安全事故发生率[3]。

（二）预估风险并制定管控措施

下穿铁路立交桥箱涵顶进施工具有跨度大、风险高等特点，尤其支持下穿工程的铁路多为繁忙干线，因此施工企业必须对箱涵顶进施工风险提高重视且加大控制力度，通过全面分析工程项目，预估可能会发生的各项风险，针对这些风险制定可行性与可靠性较强的管控措施。第一，为了在不影响箱涵顶进施工进度的前提下保证铁路正常运营，需要有关部门配合，对该列铁路进行限速；第二，要求施工人员使用横抬纵挑工字钢的方式对铁路进行加固，加固长度与钢轨质量需要综合施工实际确定；第三，想要避免对周边土层稳定性造成不利影响，施工人员在开展箱涵顶进施工时应秉承“多顶少挖”的原则，减少土体挖掘量、控制开挖速度，此举还能有效防止发生周边建筑沉降过大等现象；第四，对于接触网杆的位置安排，只需将与施工冲突的接触网杆迁移到其他合适位置，对施工范围内的网杆进行临时防护便可。

结束语：综上所述，施工企业在采用箱涵顶进施工技术针对下穿铁路立交桥进行改造时，必须明确混凝土裂缝的控制要点，这是保证施工质量的重要因素；同时还要在施工正式开展之前制定风险管控方案，尽量避免出现安全事故；此外，要想实现提高定位准确性、规避沉降现象等目的，需要针对加固路线沉降量累计沉降量进行监测，在施工结束后对可能变形土体进行长期监测，以此提高施工质量。

参考文献：

[1]徐福田.可调节配重顶进技术在箱涵上穿地铁隧道施工中的应用[J].现代隧道技术,2019,56(04):182-187+204.

[2]李伟峰.探究铁路既有线箱涵顶进施工关键技术及其质量控制[J].智能城市,2018,4(07):130-131.

[3]陈志亮,陈力,章坤,等.浅覆土条件下大跨度箱涵顶进地表沉降规律研究[J].中国铁路,2016(02):64-69.