結(jié)合工程實(shí)例簡(jiǎn)述施工技術(shù)工程職稱論文發(fā)表

　　摘要：頂進(jìn)涵施工技術(shù)在鐵路工程項(xiàng)目中得到了廣泛的應(yīng)用，施工技術(shù)也日趨成熟。結(jié)合寧西二線施工情況，介紹既有線頂進(jìn)涵施工的工藝流程、關(guān)鍵工序、施工方法、糾偏方法和質(zhì)量控制要點(diǎn)等，為同類工程提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：鐵路既有線,頂進(jìn)涵,質(zhì)量控制

　　1工程概述

　　寧西二線(鄭州局管段)NX5標(biāo)項(xiàng)目部二分部起點(diǎn)里程DK417+295終點(diǎn)里程DK440+500,施工里程長(zhǎng)度為23.205Km.包括DK421+785.38南陽(yáng)東站，DK434+173.43金華鄉(xiāng)站,中間存在長(zhǎng)鏈DK426+803.33=K426+800,長(zhǎng)度為3.33m,短鏈DK438+098.63=K438+10短鏈DK438+098.63=K438+100，長(zhǎng)度1.37m.施工任務(wù)包括路基、橋涵、 站場(chǎng)改造、大型臨時(shí)設(shè)施及過(guò)渡工程。該框架涵采用頂進(jìn)法施工穿越既有線。頂進(jìn)法就是在保證既有線安全行車的條件下，利用一定的機(jī)械設(shè)備和傳力配套裝置組成頂進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)，將預(yù)制好的箱涵結(jié)構(gòu)主體頂推穿越既有鐵路線路的施工工藝。該方法的優(yōu)勢(shì)是不改變既有線位置，也不需中斷既有線行車;劣勢(shì)是受氣候影響較大，考慮因素較多。由于既有膠新鐵路列車車流密度較大，因此，確保行車安全是頂進(jìn)施工的控制要點(diǎn)。

　　2工藝流程

　　頂進(jìn)涵施工主要分為10個(gè)工序：開(kāi)挖工作坑、排除地表水和降低地下水位、修筑滑板設(shè)置潤(rùn)滑隔離層、預(yù)制箱涵、安裝刃腳、修筑后背、安裝頂進(jìn)設(shè)備、線路加固、試頂及正式頂進(jìn)。

　　該框架涵采用一次頂入法，在膠新鐵路南側(cè)設(shè)置頂進(jìn)工作坑，在工作坑底板上預(yù)制整體鋼筋混凝土框架箱身，同時(shí)修筑后背，用千斤頂頂推箱身前進(jìn)，同時(shí)挖去箱內(nèi)土方，一次將箱身頂入到位。頂進(jìn)作業(yè)前，采用D24型便梁架空線路;為確保行車安全和施工安全，架空施工期間要求列車限速45 km/h。頂進(jìn)就位后暫不拆除架空設(shè)備，立即施工兩側(cè)出入口翼墻，待出入口翼墻施工完畢后再拆除D24型施工便梁，恢復(fù)線路正常通車。

　　3關(guān)鍵工序施工控制要點(diǎn)

　　3.1滑板潤(rùn)滑隔離層設(shè)置

　　工作坑形成后，將基底夯實(shí)，并設(shè)置20 cm厚的C15混凝土墊層，在墊層上設(shè)置隔離層，其作用是防止預(yù)制箱涵底板與混凝土墊層相互黏結(jié)，減少因相互黏結(jié)產(chǎn)生的頂進(jìn)阻力。隔離層具體做法如下：將石蠟加熱至150℃左右摻入15%的機(jī)油，澆灑至澆筑好的混凝土墊層上，待石蠟?zāi)毯?，均勻鋪撒一層滑石粉，接著鋪一層塑料紙，塑料紙接茬長(zhǎng)度為0.2 m，接茬口朝頂進(jìn)方向。

　　控制措施：澆灑前在底板長(zhǎng)度方向每米掛一道鐵絲，作為澆灑厚度的標(biāo)準(zhǔn)，澆完一格后，用木板刮平;鐵絲拆除后槽痕用噴燈烤熔整平。

　　3.2線路加固

　　在框架涵的頂進(jìn)施工中，為確保既有線路行車安全和施工安全，必須在頂進(jìn)作業(yè)之前對(duì)既有線路進(jìn)行加固。該涵采用D24型便梁及人工挖孔樁支墩對(duì)既有線進(jìn)行加固。

　　便梁加固的基本工作程序是：在橋位處既有線路兩側(cè)構(gòu)筑便梁臨時(shí)支墩(一般為挖孔樁)→臨時(shí)支墩達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后安裝便梁→列車在鋼梁上承載，既有線限速→進(jìn)行線下結(jié)構(gòu)作業(yè)→施工結(jié)束，拆除便梁，整修便道，列車恢復(fù)正常運(yùn)行。

　　3.2.1挖孔樁設(shè)計(jì)及檢算

　　2個(gè)支墩(即4個(gè)挖孔樁)的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：樁頂混凝土面標(biāo)高為-0.624 m(以軌面0.00 m為標(biāo)準(zhǔn))，樁長(zhǎng)14 m，直徑1.25 m，兩樁中心距4.46 m，C30鋼筋混凝土。

　　挖孔樁開(kāi)挖前，配備培訓(xùn)合格的防護(hù)人員對(duì)線路進(jìn)行防護(hù)，按照箱身中心線及設(shè)計(jì)位置定位測(cè)量，確定挖孔樁位置，采用人工跳躍式交叉開(kāi)挖，人工提升土方，運(yùn)送至施工范圍外的棄土場(chǎng)集中堆放。

　　護(hù)壁采用C30鋼筋混凝土，厚20 cm。挖孔樁開(kāi)挖時(shí)如果出現(xiàn)滲水，水量不大時(shí)可用人工提升，水量大時(shí)采用水泵排水。挖孔樁中心位于既有線線路中心2.23 m處(即道床坡角處)，對(duì)既有線道床影響較小，采用在枕木外側(cè)搭設(shè)枕木垛的方式保護(hù)樁位四周的道床穩(wěn)定;同時(shí)，挖孔樁施工時(shí)要求列車慢行防護(hù)，在施工期間兩端安排施工防護(hù)人員，以防施工人員和機(jī)械設(shè)備進(jìn)入鐵路限界。

　　(1)中活載作用下，支點(diǎn)反力計(jì)算。在中活載作用下，支墩產(chǎn)生的反力最大，計(jì)算時(shí)還需考慮列車動(dòng)力沖擊，計(jì)入動(dòng)力系數(shù)(1+μ)=1+28/(40+L)。式中，L為便梁的計(jì)算跨徑。當(dāng)L=24.5 m時(shí)，(1+μ)=1.434。

　　R1=R2=(16.5×92+220×5)×(1+μ)=3754.2kN。

　　式中，R1、R2分別代表中活載作用下兩個(gè)支墩的反力。

　　在便梁自重及鐵路荷載作用下，支點(diǎn)反力計(jì)算。已知D24便梁自重Q1=489 kN，便梁上線路、軌枕自重Q2=44 kN，可得便梁自重及鐵路荷載作用下的便梁荷載Q3=3 754.2+(489+44)/2=4 020.7 kN，分布至每個(gè)支墩樁的荷載Q=Q3/2=2 010.4 kN。

　　(2)單樁允許承載力計(jì)算。樁徑d=1.25 m，樁長(zhǎng)按14 m計(jì)算，根據(jù)《鐵路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，挖孔樁單樁允許承載力公式為：

　　[P]=1/2U∑fili+m0A[б]。

　　式中：[P]——樁的允許承載力，kN;

　　U——樁身截面周長(zhǎng)，m,U=3.93 m;

　　fi——各土層的極限摩阻力，kPa;

　　li——各土層的厚度，m;

　　A——樁底支承截面，m2，A=1.23 m2;

　　m0——樁底支承力折減系數(shù)，挖孔樁取m0=1.0;

　　[б]——樁底地基土的容許承載力(kPa)。

　　當(dāng)h>10d時(shí)，[б]=б0+K2r2(4d-3)+K'2r2(6d)。式中：б0——地基的基本承載力，設(shè)計(jì)地質(zhì)資料提供為б0=250 kPa;

　　K2——寬度、深度修正系數(shù)，按持力層土確定，查表K2=6;

　　r2——土的容重，r2=19.4 kN/m;

　　K'2——為K2的一半，故K'2=3;

　　h——挖孔樁的樁長(zhǎng)。

　　計(jì)算得[б]=919.3 kPa，[P]=3 017.14 kN。

　　單樁承載力校驗(yàn)：支點(diǎn)樁為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，安全系數(shù)取1.2;樁身自重為G=429.51 kN。

　　樁的承載力P=(Q+G)×1.2=2 927.89 kN<[P]=3 017.14 kN，故滿足要求。

　　3.2.2便梁安裝

　　在挖孔樁支墩達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可進(jìn)行D24型施工便梁的架設(shè)，便梁的安裝順序?yàn)椋?/p>

　　(1)先將一片縱梁就位，另一片縱梁高出枕木面0.2 m，待縱梁墊穩(wěn)縛牢后，安裝聯(lián)結(jié)板及牛腿。

　　(2)安裝橫梁位置應(yīng)與枕木一致。事先將枕木間距適當(dāng)調(diào)整，抽換橫梁時(shí)由縱梁兩端向中心排列抽換，塞入橫梁時(shí)要對(duì)準(zhǔn)主梁聯(lián)結(jié)板并定位，同時(shí)上好扣件，墊好橡膠軌墊。

　　(3)在長(zhǎng)鋼軌地點(diǎn)施工時(shí)，為增加長(zhǎng)鋼軌的橫向穩(wěn)定，在橫梁上安裝擋砟板，并搗固道床。

　　(4)將墊高的一片縱梁降落就位，并聯(lián)結(jié)縱橫梁。

　　(5)逐段扒除道砟，安裝斜桿和所有聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，組裝過(guò)程中，聯(lián)結(jié)板及牛腿的螺栓孔均需上滿螺栓，彈簧墊圈不得漏裝。

　　3.3頂進(jìn)過(guò)程中的糾偏方法

　　該涵土質(zhì)較軟，在頂進(jìn)過(guò)程中各節(jié)箱涵受頂推力及豎向荷載共同作用，造成前后端地基反力不均勻，前后端沉降值差異很大，出現(xiàn)豎向轉(zhuǎn)動(dòng)、扎頭傾向。雖然設(shè)置刃角，為防止“扎頭”及偏差還需注意以下問(wèn)題。

　　(1)做好頂進(jìn)施工范圍內(nèi)的排水、降水工作，增強(qiáng)土體穩(wěn)定，盡可能避免雨季施工。

　　(2)箱體起動(dòng)后，開(kāi)始為不切土的空頂，此時(shí)要注意控制好箱體頂進(jìn)的方向，切不可大意，以免產(chǎn)生較大偏差，造成糾偏困難。

　　(3)箱體中線和高程的質(zhì)量控制。箱體沿正確方向入土到箱體入土1/2長(zhǎng)度，是頂進(jìn)孔道定型階段，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制中線偏移和水平高差，經(jīng)常觀測(cè)，及時(shí)進(jìn)行糾偏，調(diào)整水平。常用控制偏差的方法是：多挖土的一側(cè)阻力小，另一側(cè)可適當(dāng)少挖土而增加阻力，即可糾偏;及時(shí)調(diào)整頂鎬的工作臺(tái)數(shù)及位置，使兩側(cè)頂力不等而達(dá)到糾偏目的，實(shí)施時(shí)逐漸糾正;采用2套不同的液壓系統(tǒng)，在頂鎬對(duì)稱布置的情況下，用不等壓的方式形成糾偏力矩來(lái)進(jìn)行糾偏。

　　(4)安放頂鐵、頂柱要保證軸線一致，長(zhǎng)短搭配一致、位置一致。為減少頂柱自由長(zhǎng)度和增加穩(wěn)定性，按每隔4 m頂柱長(zhǎng)設(shè)置一道橫梁。每行頂柱間用方木頂緊，頂柱上填一層50～100 cm厚的土層并壓實(shí)。

　　(5)頂進(jìn)時(shí)采用少挖多頂?shù)姆绞?，每次開(kāi)挖頂長(zhǎng)度控制在30～40 cm。

　　4施工工序質(zhì)量控制要點(diǎn)

　　施工過(guò)程中積極推行全面質(zhì)量管理，采用PDCA循環(huán)控制原理，通過(guò)質(zhì)量計(jì)劃(P)、實(shí)施(D)、檢查(C)、處置(A)4個(gè)階段，使工程質(zhì)量在計(jì)劃控制下逐步上升，實(shí)現(xiàn)預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)。

　　(1)開(kāi)工前準(zhǔn)備。測(cè)量放出“十”字樁用以控制箱涵平面位置。測(cè)量精度應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)要求。結(jié)構(gòu)物施工前，應(yīng)做到場(chǎng)地“三通一平”，確保施工道路、施工用水和用電滿足施工要求，施工場(chǎng)地平整，滿足施工需要。外設(shè)明溝阻斷地面明水進(jìn)入工作坑，坑底四周設(shè)排水溝和集水井，排出坑底雨季積水。

　　(2)開(kāi)挖工作坑。工作坑是預(yù)制箱涵和頂進(jìn)涵身的工作場(chǎng)地。工作坑前端接近既有線路，后端布置運(yùn)土坡道及后背等。開(kāi)挖尺寸根據(jù)箱涵孔徑確定，邊坡坡度視地質(zhì)狀況而定。在雨季施工時(shí)要對(duì)線路路基兩側(cè)邊坡用砂袋壘碼加以防護(hù)。工作坑底板的大小以箱涵平面尺寸再加0.6 m為佳。

　　(3)箱涵預(yù)制。箱涵預(yù)制的施工順序?yàn)椋簻y(cè)量定位→設(shè)置隔離層→綁扎底板鋼筋→澆筑底板混凝土→養(yǎng)護(hù)→綁扎邊墻及頂板鋼筋→立設(shè)加固內(nèi)模→立設(shè)加固外模→澆筑邊墻及頂板混凝土→養(yǎng)護(hù)→做防水層。刃腳安設(shè)在箱身前端，刃腳制作采用鋼材制成鋼刃腳，鋼刃腳與箱身前端預(yù)埋螺栓相聯(lián)結(jié)，擰緊牢固，并使刃腳保持水平。

　　(4)頂進(jìn)涵后背施工。后背位于工作坑后部，是頂進(jìn)施工時(shí)千斤頂?shù)闹蚊?，是在橋梁頂進(jìn)中借以抗衡頂進(jìn)反力的臨時(shí)建筑物，要具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。后背的修建要充分利用地形、地物，因地制宜，達(dá)到安全可靠并便于拆除的目的。

　　(5)頂進(jìn)設(shè)備的準(zhǔn)備。千斤頂?shù)牟贾靡韵潴w中心線為軸對(duì)稱設(shè)置。為防止箱底板因直接承受頂力而壓碎，可在頂鎬與箱底板尾部接觸處設(shè)置一塊承壓鋼板，承壓鋼板下端焊接鋼板托盤。千斤頂放置在鋼板托盤上，以避免千斤頂與底板接觸造成刮板現(xiàn)象。考慮到頂進(jìn)過(guò)程中千斤頂出現(xiàn)故障，可另配備與作業(yè)相同數(shù)量的千斤頂備用。頂鐵、頂柱、固定橫梁均為傳力設(shè)備，視實(shí)際情況將各種規(guī)格配備充裕。

　　(6)頂進(jìn)。先試頂，檢查頂進(jìn)設(shè)備是否正常，頂力是否均勻，后背、滑板及箱體有無(wú)異狀，并使框構(gòu)與滑板分離。試頂無(wú)異常后，即可正式頂進(jìn)。箱體前進(jìn)后，回鎬使千斤頂復(fù)原，然后在空檔處填放頂鐵，以待下次開(kāi)鎬。如此循環(huán)往復(fù)，直至箱體就位。箱涵頂進(jìn)作業(yè)要連續(xù)進(jìn)行，洞內(nèi)挖土采用人工開(kāi)挖方式。

　　(7)線路恢復(fù)。箱體就位后，應(yīng)盡快恢復(fù)線路，解除限速行駛，及時(shí)拆除線路加固，補(bǔ)充道砟，找平軌面，撥正方向，按規(guī)定時(shí)間養(yǎng)護(hù)，然后會(huì)同相關(guān)部門進(jìn)行線路檢查驗(yàn)收。

　　5結(jié)束語(yǔ)

　　鐵路既有線頂進(jìn)涵施工前，要根據(jù)實(shí)際情況制定詳細(xì)、可行的施工方案。組織施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)，嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計(jì)和操作規(guī)程，高起點(diǎn)、高質(zhì)量地做好每一道工序。同時(shí)積極開(kāi)展全面質(zhì)量管理活動(dòng)，把工程的質(zhì)量重點(diǎn)、難點(diǎn)和特殊點(diǎn)列為技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，把好各道工序的質(zhì)量關(guān)，達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙、技術(shù)文件和驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定的技術(shù)要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

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