崔文龍

（山西省漳河水利工程建設(shè)管理局，山西 長治 046000）

鐵路頂管施工設(shè)計要點(diǎn)分析

崔文龍

（山西省漳河水利工程建設(shè)管理局，山西 長治 046000）

在長距離輸水管道工程施工中，常要穿越鐵路、公路。頂管技術(shù)作為一種不開槽的施工方法，可以最大限度地減少對交通的影響。闡述了鐵路頂管施工設(shè)計要點(diǎn)，闡釋設(shè)計意圖，明確頂管施工過程的重點(diǎn)。規(guī)范施工，確保輸水管道和鐵路運(yùn)行的安全。

輸水管道；鐵路頂管；設(shè)計要點(diǎn)

1 工程概況

某長距離輸水管道工程需穿越太焦鐵路某段，穿越處供水管道采用DN 1600×12的Q235B螺旋焊鋼管，管道承壓3.0 MPa，管內(nèi)輸水壓力為1.0 MPa，供水管道與太焦鐵路斜交，斜交角度為84°。

穿越處太焦鐵路為單線非電氣化鐵路，且為無縫線路，直線地段，鋼軌規(guī)格為60軌，Ⅱ型鋼筋混凝土枕，線路縱坡為12‰，坡長1380 m，該區(qū)間太焦鐵路圖定列車最高速度為85 km/h，每晝夜行車對數(shù)為24對。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計荷載，鐵路中-活載；鐵路橋梁建筑限界按“橋限-2”；頂管混凝土抗?jié)B等級不小于P8；地震動峰值加速度系數(shù)0.1 g，按地震烈度7度設(shè)防。

3 頂管設(shè)計要點(diǎn)

3.1 頂管主體工程

護(hù)管涵主體采用DN 2600“F-B”型鋼承口式Ⅲ級C50鋼筋混凝土頂管，管壁厚23.5 cm，管節(jié)每節(jié)長度2.0 m，頂管總長度106 m，頂進(jìn)總長度106 m。

鐵路段頂管先卸載后再頂進(jìn)，頂進(jìn)前挖除頂管頂路基土。路塹段頂管帶土平坡頂進(jìn)，頂進(jìn)到位后管內(nèi)設(shè)細(xì)砂墊層，輸水管道從頂管內(nèi)靠一側(cè)通過。

頂管中心線與太焦鐵路線斜交，斜交角度為84°，頂管與太焦鐵路軌底高程為3.63 m，頂管與其路肩高差為2.6 m。

護(hù)管采購成品管，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用《頂進(jìn)施工法用鋼筋混凝土排水管》（JC/T 640-2010）。護(hù)管指標(biāo)要求能達(dá)到裂縫荷載為235 kN/m；破壞荷載為353 kN/m；護(hù)管所能承受最大頂力12300 kN；施工中控制頂力不得超過上述數(shù)值。

護(hù)管涵管節(jié)間接口采用兩道橡膠圈封閉，內(nèi)縫處理采用SGJL-851雙組份聚硫密封膠嵌縫，頂進(jìn)完成后，為增強(qiáng)管節(jié)間接縫的抗?jié)B性能，在接縫處圓涵內(nèi)側(cè)設(shè)置不小于50 cm寬的卷材防水層。

3.2 電纜防護(hù)

施工前應(yīng)先挖深溝進(jìn)一步探明光、電纜的位置、數(shù)量及埋深，按光、電纜徑路從橋位處兩側(cè)共開挖100 m，將受影響光、電纜抬至安全位置。橋位處光、電纜用槽鋼（內(nèi)置碳素管）對扣防護(hù)后固定于架空鋼梁上，防護(hù)長度32 m，其余光、電纜采用混凝土槽防護(hù)，施工期間派專人巡回看護(hù)，確保光、電纜安全。

施工完成后，光、電纜按原路徑回埋，供水管頂砌電纜槽對光、電纜進(jìn)行防護(hù)，電纜槽兩端采用防火、防鼠材料封堵。

3.3 線路架空加固

線路架空前對鐵路進(jìn)行應(yīng)力放散和防爬鎖定，線路架空設(shè)備拆除后對線路進(jìn)行應(yīng)力回放，本處架空方式采用單線縱向連續(xù)架空，線路架空加固跨度為8+12+8 m，能滿足列車慢性45 km/h的要求。

架空縱梁采用單片（16+16）m等強(qiáng)度拼接Ⅰ100工字鋼作為縱抬梁，縱梁拼接強(qiáng)度不低于縱抬梁本身強(qiáng)度；普通橫抬梁采用鋼枕（間距60 cm），中跨支點(diǎn)處橫抬梁采用9扣60軌束梁作為橫抬梁，邊跨支點(diǎn)處橫抬梁采用7扣60軌束梁作為橫抬梁。

施工期間應(yīng)派專人對線路加固設(shè)備進(jìn)行監(jiān)護(hù)，每次過車后及時檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時解決，保證線路標(biāo)高平面尺寸及各構(gòu)件連接可靠。

3.4 檢查井

護(hù)管涵兩側(cè)設(shè)置檢查井，檢查井采用C30混凝土，檢查井內(nèi)徑為1.025 m×1.025m×1.5 m（長×寬×高），邊墻均為0.3 m，其邊墻預(yù)留輸水管道安裝孔，檢查井頂蓋采用鋼筋混凝土活動蓋板，其下安設(shè)爬梯。檢查井外墻設(shè)置聚氨脂防水層，檢查井蓋板與地面平，待沉井、頂管施工完成后采用現(xiàn)建筑法施工。施工完成后，對蓋板進(jìn)行密封處理，蓋板與檢查井井壁間填入聚硫橡膠密縫膏進(jìn)行封閉。

3.5 沉井

頂管頂進(jìn)采用沉井法施工。沉井內(nèi)徑為5 m×5 m，采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置檢查梯，1號、2號沉井同時制作，并同時向鐵路側(cè)對頂頂管。

人工整平沉井預(yù)制地后，沿刃腳底面中心線鋪設(shè)碎石墊層，厚0.2 m，寬1.25 m。用人工機(jī)具夯實(shí)平整。在墊石碎層上填筑中粗砂墊層，厚0.1 m，用平板振搗夯實(shí)。沿刃腳四周澆筑C 20素混凝土墊層帶，厚0.8 m，寬度比刃腳兩側(cè)各寬0.2 m。預(yù)制沉井場地四周設(shè)置截水溝，四角設(shè)置積水坑。制作沉井，并在外壁上涂刷瀝青油，減少土體摩擦力以利于沉井下沉。沉井井壁上預(yù)留頂管洞口，沉井下沉前對洞口進(jìn)行封閉。當(dāng)?shù)谝还?jié)沉井混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度100%，第二節(jié)沉井混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，沉井方可下沉。下沉過程中注意觀測基坑和附近建筑、高速公路、邊坡的變化情況，發(fā)現(xiàn)問題立即采取應(yīng)急措施。作業(yè)中，防止雨水進(jìn)入井內(nèi)。沉井下沉后將沉井井壁與土體之間的縫隙用中粗砂回填。沉井下沉就位后，用C30混凝土封底，制作沉井地板，底板上部夯填土體、找平作為頂管頂進(jìn)底盤。

在1號沉井內(nèi)由西向東頂進(jìn)頂管，頂進(jìn)長度40 m（鐵路段17.3 m卸載，鐵路段以外帶土頂進(jìn)），頂管承插口正方。2號沉井由東向西頂進(jìn)頂管，頂進(jìn)長度26 m（帶土頂進(jìn)），頂管承插口反放。頂進(jìn)過程中，反復(fù)測量頂管中心線，及時調(diào)整偏差，對頂?shù)轿缓?，利用鐵路段頂管微調(diào)對頂產(chǎn)生的偏差，并將頂管承插口連接好。兩座沉井間頂管頂進(jìn)到位后，及時夯填水泥改良土、埋管注漿加固路基和管壁土體注漿、恢復(fù)線路。

兩座沉井間頂管頂進(jìn)最后一節(jié)時，頂管深入沉井內(nèi)壁0.1 m，作為反向頂進(jìn)的后背。挖除洞口處片石混凝土，分別在1號、2號沉井內(nèi)布置頂進(jìn)工作面，向鐵路外側(cè)頂進(jìn)頂管，長度均為20 m（帶土頂進(jìn)），及時對管壁土體注漿。供水管道從頂管最西側(cè)端部穿入頂管。

頂管施工完成后，現(xiàn)澆沉井頂板，預(yù)留檢查出入口。在沉井頂設(shè)置檢查井。檢查井和沉井外壁涂刷再生膠防水層，沉井頂設(shè)置TQF-1型防水層及C40纖維混凝土防護(hù)層。

輸水管道安裝后，由管道安裝單位對沉井出入口進(jìn)行封閉處理，沉井與管道間設(shè)置兩道膨脹橡膠止水條封縫；并填入聚硫橡膠密縫膏進(jìn)行封閉。

膨脹橡膠止水條安裝方式：頂管與沉井間止水條采用預(yù)留槽法安裝，頂管預(yù)制時在表面上留下能容膠條1／2的槽，再將膠條嵌入1/2槽內(nèi)，管道安裝就位后澆注混凝土。

3.6 底盤后座

沉井封底后，拆除鐵路外側(cè)洞口磚砌體，挖開1 m寬土體，灌注片石混凝土，并對片石混凝土外部土體壓注水泥漿，注漿壓力不大于0.5 MPa。片石混凝土深入沉井內(nèi)壁10 cm，前端墊5 cm厚木板，沉井底板上部夯填土體、找平作為頂管頂進(jìn)底盤。頂管頂進(jìn)后背采用P50鋼軌束，在木板前洞口位置水平放置P50扣軌，寬3.4 m。高3.4 m，再豎直放置P50三扣軌軌束，寬5 m，高6 m，作為后背。后背梁采用水平放置P50七扣軌，寬5 m，高1 m。

3.7 頂管頂進(jìn)

頂進(jìn)采用人工挖土，頂管前設(shè)置鋼刃角，頂進(jìn)時，采用帶土頂進(jìn)，不得超挖。頂管放置在導(dǎo)軌前應(yīng)檢查管道有無破損及裂紋。涵管安置到導(dǎo)軌上后，測量涵管中心線及涵管前后端管底高程，安裝合格后方能頂進(jìn)。頂進(jìn)時應(yīng)晝夜三班不間斷施工，防止因中途停滯導(dǎo)致摩擦力增大，造成頂進(jìn)困難。

3.8 路基加固

3.8.1 鐵路路基防護(hù)樁

分別在頂管四角，鐵路兩側(cè)路塹坡腳處各設(shè)置3根C25鋼筋混凝土防護(hù)樁，防護(hù)樁采用樁徑1.0 m的挖孔樁，西側(cè)樁長8.5 m，東側(cè)樁長9.0 m。

3.8.2 鐵路線路范圍內(nèi)路基處理

鐵路頂管先卸載后再頂進(jìn)，頂進(jìn)前挖除頂管頂路基土，頂管頂進(jìn)就位后，軌底下回填道砟，路基土挖除部分分層夯填水泥改良土，水泥：改良土（重量比）比為1∶4，路基基床表層厚度為0.6 m。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為，地基系數(shù)K30≥100 MPa/m，壓實(shí)系數(shù)0.93，路基基床底層厚度為1.9 m；壓實(shí)系數(shù)為，地基系數(shù)K30≥100 MPa/m，壓實(shí)系數(shù)0.93；路基基床底層以下部位水泥改良土壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為，地基系數(shù)K30≥100 MPa/m，壓實(shí)系數(shù)0.90。

水泥改良土夯填時埋設(shè)注漿管，夯填完成后對挖除部分路基注水泥粉煤灰漿液進(jìn)行加固，注漿材料為水泥、粉煤灰混合漿液，水泥：粉煤灰（重量比）為1∶4，水∶灰為0.9，注漿壓力不大于0.5 MPa。

頂管頂進(jìn)就位后，利用頂管自身預(yù)留注漿孔對鐵路段頂管下部1.0 m半環(huán)形范圍內(nèi)土體注漿加固，注漿材料采用水泥漿液，注漿壓力不大于0.5 MPa。

3.8.3 鐵路段以外注漿處理

為保證頂進(jìn)頂管處土體穩(wěn)定，不會因頂進(jìn)擾動土體造成頂管不均勻沉降，頂管結(jié)束后應(yīng)及時對涵管一周的縫隙壓注水泥漿液，使其密實(shí)堅固。注漿壓力不大于0.5 MPa，頂管與土體間的縫隙應(yīng)填充飽滿，以相鄰上部注漿孔出漿為宜，第一次注漿完成后，24 h后再進(jìn)行第二次注漿。

3.9 排水溝

將施工中破壞的鐵路兩側(cè)漿砌片石排水溝修復(fù)，標(biāo)準(zhǔn)與既有標(biāo)準(zhǔn)相同，每側(cè)長度為15 m。

4 結(jié)語

通過對鐵路頂管施工設(shè)計要點(diǎn)的分析，明確施工工序，做到規(guī)范施工，使鐵路頂管施工工藝更加成熟。

U175

C

1004-7042（2017）09-0018-02

崔文龍（1989-），男，2013年畢業(yè)于太原理工大學(xué)農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)，助理工程師。

2017-07-12；

2017-08-17