顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术分析

顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术分析

曾罗辉

浙江铁道建设工程有限公司 浙江杭州 310000

摘要：顶管下穿铁路工程因其施工环境复杂、风险高等特点，对既有线路的稳定性提出了严峻挑战。为保障施工安全和铁路运营，必须采取有效的线路加固技术。本文分析了注浆加固、旋喷桩加固、钢管棚加固和锚杆加固等常用技术的原理和优势，并提出加强施工监测、优化施工方案和加强技术管理等保障措施。通过综合运用这些技术和措施，可以有效控制既有线路变形，降低施工风险，确保顶管下穿铁路工程的安全高效实施。

关键词：顶管下穿；铁路工程；既有线路；加固施工技术

引言：随着城市化进程的不断推进，地下空间开发利用日益增多，顶管施工技术因其对地面影响小、施工效率高等优势，在穿越既有铁路、道路等重要设施时得到广泛应用。然而，顶管下穿铁路工程面临诸多技术难题，特别是既有线路的稳定性和安全性问题尤为突出。既有线路长期承受列车荷载，周围土体环境复杂，顶管施工极易引起线路变形、沉降等问题，严重威胁铁路运营安全。因此，采取科学有效的线路加固技术和保障措施，是确保顶管下穿铁路工程顺利实施的关键。

一、顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术分析

（一）注浆加固技术应用

注浆加固技术是顶管下穿铁路工程中应用最为广泛的既有线路加固方法之一。该技术通过在线路下方的地层中钻孔，并利用高压泵将水泥浆或化学浆液注入孔隙中，使其与周围土体充分混合、凝结，形成一个坚实的整体，从而增强地层的抗剪强度和抗变形能力。一般情况下，注浆加固的深度可达10-20米，涵盖铁路线路下方的主要压缩层，有效控制了地基沉降和线路变形[1]。同时，注浆材料的选择也十分关键，水泥浆适用于一般土质条件，而化学浆液如水玻璃浆等则更适合砂土、卵石等透水性较强的地层。在实际施工中，还需结合现场勘察资料，合理设计注浆孔位、间距、角度等参数，确保注浆的均匀性和有效性。例如，在软土地基中，注浆间距一般为1.5-2.0米，而在砂性土中则可适当加大至2.5-3.0米。总之，灵活运用注浆加固技术，能够显著改善铁路下穿区域的地质条件，为顶管施工创造有利的环境。

（二）旋喷桩加固法

旋喷桩加固法是近年来在顶管下穿铁路工程中得到快速推广和应用的一种新型加固技术。其基本原理是利用高压旋喷装置，通过钻杆将高压水泥浆液喷射入地层中，并同时通过旋转钻头切削、搅拌土体，使水泥浆与土体充分混合，最终形成一根根直径为0.5-1.0米、长度可达20米以上的桩体。这些桩体与周围土体紧密咬合、共同受力，大大增强了地层的整体刚度和抗变形能力，有效抑制了铁路线路的沉降和位移[2]。与传统的注浆加固相比，旋喷桩加固具有施工速度快、土体扰动小、加固效果好等优势。在实际应用中，旋喷桩的布置形式可根据现场条件灵活选择，常见的有单排桩、多排桩、群桩等，桩间距一般为1.0-1.5倍桩径。同时，旋喷桩体强度可通过调整水泥浆配比、喷射压力等参数进行优化，一般可达到C20-C30的强度等级。此外，在顶管洞口处设置旋喷桩还可有效控制洞口周围土体的变形，保证洞口结构的稳定性。

（三）钢管棚加固技术

钢管棚加固是顶管下穿铁路工程中一种行之有效的既有线路保护方案。钢管棚由若干根平行布置的钢管组成，通过在线路上方通过定向钻孔将钢管顶入，形成一个覆盖于线路上方的拱形支护结构。这种结构能够有效拦截上部土体荷载，将其均匀分散传递至线路两侧，降低了对线路结构自身的压力，从而控制了下穿过程中线路的变形量[3]。同时，钢管棚施工操作简便，可利用轻型设备在线路两侧快速安装，对铁路正常运营的影响较小。在钢管棚设计中，钢管直径一般选择Φ108-Φ219mm，壁厚4-8mm，长度视跨度和埋深而定，一般在10-25米之间。钢管间距0.3-0.5米，搭接长度不小于1.0米，并设置可靠的连接构造，确保整个管棚的完整性。值得一提的是，钢管棚加固不仅可单独使用，还可与其他加固措施联合布设，发挥协同效应。例如，在洞口段可结合旋喷桩或注浆加固，进一步提升洞口地层的稳定性，最大限度保障线路安全。

（四）锚杆加固技术

锚杆加固是一种借助钢筋或型钢锚杆来提高土体抗剪强度和整体稳定性的加固方法。在顶管下穿铁路工程中，利用锚杆对既有线路及洞口周围土体进行加固处理，可有效抑制土体位移和线路变形，保障施工和运营安全。根据锚杆受力特点，顶管下穿工程常采用端部锚固式锚杆，即自进式中空注浆锚杆。该类锚杆一端与线路枕木或地层中预埋件连接，另一端通过注浆凝固体与周围土体黏结，形成"铰链"式的受力结构，能够灵活适应线路变形并提供持续的锚固力。锚杆直径一般为Φ25-Φ36mm，长度3-9米，间排距0.5-1.5米，具体参数需结合现场土质条件、埋深、荷载等因素确定。施工时，可利用钻机在线路下方成孔并安装锚杆，然后通过中空注浆形成锚固体，过程简便、干扰小。此外，还可在锚杆头部设置托板，进一步增大锚杆的锚固面积和约束力，提高加固效果。实践表明，锚杆加固对于控制线路变形、维护土体稳定有着积极作用，是顶管下穿铁路工程中一种经济高效的加固手段。

二、线路加固保障措施

（一）施工监测与方案优化双管齐下

顶管下穿铁路工程面临既有线路安全风险高、施工环境复杂等挑战，必须采取有效措施确保工程安全、高效实施。一方面，全面的施工监测是安全控制的关键。通过布设各类监测点实时采集线路变形、铁路设备沉降位移等数据，施工方可掌握线路状态，及时发现和处置安全隐患，并据此优化施工参数，在保证安全的同时提升工效。另一方面，科学的施工方案是高质量、高效率施工的重要保障。方案制定需因地制宜，综合考虑线路状况、地质条件等因素，对顶管施工各环节进行系统优化，包括合理选择顶管机型、顶管参数，优化掘进线路和工艺，加强洞口加固防护等，最大限度降低施工风险，提高工程质量。同时，施工中还应加强动态监控，根据监测数据适时调整优化方案。

（二）加强技术管理

严格、科学的技术管理是保障顶管下穿铁路工程质量安全、提升施工效率的基石。鉴于铁路下穿工程的高风险性和复杂性，必须组建一支技术精湛、经验丰富的施工管理团队，全面负责工程的技术把控和现场管理。施工前，管理人员要详细审阅设计文件，进行技术交底，并结合现场勘察，对施工方案进行必要的优化调整；施工中，须严格控制各工序质量，加强过程检验和旁站监理，确保施工严格按照方案和规范要求进行，杜绝擅自变更和违规操作；施工后，还需组织技术人员对隐蔽工程和关键部位进行验收，发现问题及时整改。同时，还应强化施工人员的技术培训和安全教育，定期开展应急演练，确保各岗位人员持证上岗、责任到人。在顶管机选型、始发洞口加固、线路监测等关键环节，更需充分听取专家意见，采用新技术、新工艺，提高工程的科技含量。

结束语

顶管下穿铁路工程对既有线路加固施工提出了高要求，需要根据具体工程条件，综合运用各种加固技术和保障措施，确保线路稳定性和施工安全。未来，随着顶管施工技术的不断发展和成熟，通过新材料、新工艺的应用，结合智能化监测和数字化管理手段，既有线路加固水平将进一步提升，为顶管下穿铁路工程提供更加安全可靠的技术保障。同时，加强各参建单位的协调配合，健全风险管控机制，也将是确保工程安全、高效、高质量完成的重要举措。

参考文献：

[1]吴亚明.顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术分析[J].四川水泥,2023(03):254-256.

[2]郑花.既有铁路线路纵横抬梁加固施工技术及安全防护措施分析[J].四川水泥,2023(02):218-220.

[3]李海洋.道路下穿既有铁路工程中线路加固及地基处理技术研究[J].辽宁省交通高等专科学校学报,2021,23(03):12-15.