城市污水顶管下穿铁路工程施工研究

1 工程概况
本污水顶管工程位于河北省邢台市，为建设大街四孔框架地道桥配套顶管工程，位于四孔框架桥北侧，京广线K380+346处，共穿越4条既有铁路，自西向东依次为：货走2线、货走1线、京广上行线、京广下行线，既有京广上、下行线位于缓和曲线处，无缝线路，轨道类型60kg/m，混凝土轨枕，上行线2.8%o上坡，下行线2.2%0上坡。货走1线、货走2线为直线，普通线路，轨道类型50kg/m，混凝土轨枕，
2.0%0上坡。顶管中线与京广下行线交角90°，线间距由西到东依次为5m、4.94m、5.98m、4.86m。接触网杆013#距污水顶管的净距为13.34m，接触网杆014#距污水顶管的净距为13.35m，京广线高杆信号灯距污水顶管的净距为4.06m，施工时需要对建在路基两侧的铁路通信、电缆和光缆等采取保护措施。

2. 施工方案
根据施工现场实际情况进行施工，施工时将工作坑向前移动，以减小顶程，缩短顶进时间。将工作坑移到陶料专用线和货走2线之间，工作坑与货走2线中心的距离为10m，顶进货走1线、货走2线、京广上行线和京广下行线，铁路道床下剩余顶进距离为29m。位于铁路东侧的有线范围以外的管节安装过程采取明挖直埋的方法。结束顶进后，剩余部分顶管可从陶料专用线站台西侧井向陶料专用线方向继续施工。

2.1 光电缆探测及防护
施工前有关部门要与设备管理单位签订施工安全监护配合协议、作业配合单，有关部门还必须与相关站段签订安全协议，同时应与中国铁路北京局集团有限公司共同工作确定地下电缆、管线的数量及位置，位置确定后，主管设备的单位要对这些电缆和管线进行处理，上述工作结束后进行线路加固。光缆、电缆若需挑起，采用套管吊挂防护，圆管顶进就位后将光缆、电缆重新入地，采用复合电缆槽道敷设，线路东西两侧已经探挖防护完毕，货走线与京广线间电缆探挖及防护在慢行期间内完成。

2.2 线路加固及恢复
本工程线路加固采用3-5-3扣轨和纵横工字钢梁法。
线路加固范围：京广上、下行线K380+338.5~K380+353.5及京广线对应里程处货走1、2线四条线，每条线加固长度15m，加固全长60m。
横梁采用I40b工字钢，在钢轨与横梁之间加木垫板和绝缘胶垫，采用U型螺栓将横梁、扣轨和轨枕联结牢固。
纵梁采用I45b工字钢，两根一束位于线路两侧，然后架设在横梁上，接着用U型螺栓将纵梁与横梁连接在一起，纵梁长度为15m，将纵梁的两端放在枕木垛上。3-5-3扣轨采用43kg/m扣轨，每段钢轨的接头必须相差开1m以上。
在与纵梁平齐的梁端加设梭头，扣轨与轨枕用U型螺栓连接。线路加固平面图见图1，线路加固流程见图2。

2.2.1 线路加固
先铺设扣轨，扣轨的每个轨头相互错开，不小于1m。吊轨后，将临时梭头安装在每组轨束两端，然后穿木枕，普通混凝土枕区域采用加穿长度3.5m木枕。穿插时线路从对应于圆管中线部位向两侧对称进行，穿插后对线路进行全面检查，以符合要求。
接着安装I40b工字钢横梁，穿梁过程中采用隔六穿一方法。横向工字钢采用钢夹板连接，相邻两根横梁接头间错开1.5m以上，工字钢横梁顺线路方向加固顶管两侧各
7.5m，垂直于线路方向至支撑桩上。横梁的穿入要垂直于线路，横梁工字钢自线路两侧向内穿入枕木孔内。
最后安装I45b工字钢纵梁。横梁安装后，将145b工字钢纵梁设置在京广上下行线及货走1、2线线路中心距分别距四线外侧2.5m处，和距四线间2.5m处。将2根纵梁绑为一束与线路平行布置，使用U型螺栓及扣板把纵梁与横梁间相连在一起，纵梁两端支撑于枕木垛基础上。

2.2.2 线路恢复
线路恢复顺序为：拆除纵梁及3-5-3扣轨→拆除横抬梁→补充道磕并振捣→抽枕木→起道并整修线路→线路稳定整修→恢复正点运输。线路恢复施工过程中，应该注意以下几个方面：管体就位后及时注浆，组织人员和机械拆除线路加固后进行物探检测；抽横向工字钢时，使用挖掘机配合抽横梁工字钢，京广上下行和货走1线、货走2线分两组同时进行；采用人工回填道，道提前装袋堆码线路附近，回填线路直接取用，捣固道捣固机。
施工时与驻站员联系，提前预报来车。派专职防护员防护，收听列车运行情况，当列车通过小康庄或邢台站即组织下道避车。拆除3-5-3扣轨和纵梁工字钢在一个天窗点内施工，钢轨和工字钢均用人工抬出加固体系，堆放到铁路两侧。抽木枕，整修线路、养道，恢复至常速。在铁路两侧预留道，以便加固系统拆除后补充线路道。顶进就位后恢复铁路原有铁路设施、防护网。

2.3 支撑桩施工
将4根支撑桩设置在铁路两侧，4根支撑桩设置在货走1线和京广上行间，铁路两侧支撑桩长7m，线间桩长度为7m。为防止桩基开挖时扰动道床，施工时首先对既有线道床进行加固。挖孔桩施工前，在轨枕端头与挖孔间顺线路方向按间距0.8m打入长1.5m、直径为32mm的螺纹钢钎，打入深度不小于0.8m，再沿钢钎位置打入10cm槽钢。在槽钢与轨枕间顺线路方向设置长2m、高度与轨枕顶持平，截面为10cm×10cm方木。路肩挖孔桩防护示意图如图3、图4所示。

支撑桩施工过程中应该注意以下几个方面：桩孔开挖应跳跃式间隔开挖，采用C25现浇模混凝土进行护壁，厚度15~20cm，采用④16mm圆钢的钢筋设置成钢筋网。
护壁形式采用内齿式，护壁模板采用钢模板，护壁模板由4块同等大小的弧形钢，组合成内径为125cm、高度为1m的钢模板，采取上端厚度为20cm、下端厚度为15cm的C25混凝土护壁。
模板支撑要牢固。挖孔时采用辘转井架出磕，辘转井架高度0.8m，挖出渣土使用麻袋填装延线路摆放，挖桩时保证堆土不侵限，不污染道。井内配置完备的通风、照明设施及施工人员上下软梯。施工过程中要对设备进行防护，列车通过施工人员退到隔离绳外侧，每日施工结束后夜间派人看守，防止设备侵限。必须经常检查用来取土渣的吊桶等器具，孔日混凝土锁口应高于地面20~30cm，用以防地面上的土、石等杂物滚入孔内伤害到工人。挖到设计标高后，经监理工程师验收合格后，应立即浇筑桩身混凝土。

2.4  顶进工作坑施工

2.4.1 顶进工作坑施工
工作坑开挖前，负责部门应与有关部门共同检查在施工现场的工作坑范围内地上、地下是否有妨碍施工的电缆及其他设施，然后将地下通信、信号电缆调查清楚且进行加固、架设并派人看守，待圆涵顶进就位后再将其妥善安置。
两个工作井结构形式相同，将I45b工字钢围护桩打入工作坑两侧，工字钢间距8根/m，工字钢嵌入土层3.5m。
采用机械挖土时，路基边坡必须人工配合，确保路基边坡拥有稳固、密实的土体，其他三面边坡的开挖保证平面完整。要严格按技术交底施工，采用机械开挖到坑底标高以上20cm后，采用人工开挖清底。
工作坑开挖与设计标高相近时，应与设计的地质资料对照，目的是尽快开始下一道工序的施工，以此来减少工作坑基底的暴露时间。工作坑底应该进行平整然后压实，让工作坑具有足够承载力。如果条件未达到设计承载力应该进行加固处理。工作坑上部四周要做防护围挡，高度不小于1.25m，基坑上部地面设置截水沟，底部设置集水井。2.4.2滑板、后背施工
挖土采用机械配合人工挖土，开挖土方需堆积在基坑周边5m以外，堆积高度不得大于2m，弃土需及时运出场外。开挖时应分层、分段平衡开挖，每层应先挖中间土后两侧土。顶进工作坑后背设置2cm厚钢垫板，后背墙表面要平滑，后背墙要与顶进管道的轴线垂直，避免出现偏心受压的情况。顶进工作坑做20cm厚的强度C25混凝土滑板。准确进行导轨的安装可直接提高管道的顶进质量，两导轨要与该处管道设计高程平行、等高，导轨的纵坡要与管道设计坡度相同]。安装后导轨要牢固，不得在顶进施工中发生位移，设专人每天进行检查。顶铁用钢板和旧钢轨焊接制成，长度规格分别为1m、2m，每种规格要满足顶进要求。
另备若干厚度为1cm、1.5cm、2cm的补空铁垫板，用来填充顶铁间的空隙，减少空顶。最后进行安装泵站、顶镐。

2.5 路基注浆
本工程在穿越线路顶进管节前，必须先对管位处路基进行加固待路基加固稳定后方可施工。路基加固长度为管节范围及两侧3m，深度为管身高度范围内。首先确定注陶料专用线的注浆参数，然后注货走1线、货走2线，并且确认注浆效果，最后注浆京广上行线、京广下行线。采用配合比按水泥：水玻璃=1：1的WSS浆液作为注浆材料，注浆压力为0.4~0.8MPa，注浆应从周边向中间注射，并应在相隔的孔进行钻孔注浆。注浆过程中，应注意观测铁路路基及铁路线变形情况，并及时调整注浆参数，结束后对注浆效果进行检查。

2.6 顶管施工
顶管施工前，.安装顶进设备并做好调试工作，顶进设备及其布置应满足设计最大顶力及施工规范的相关规定。为了满足顶进施工的需要，现场还应备足顶铁及分配梁，顶进过程中应用全站仪对顶进方向和高程勤测量、勤检查，防止出现偏差。
每顶一镐测量一次，顶管高程、中线按照已顶进的管节中心、标高为准，在工作坑内设固定水准点、中线控制桩。
从已顶进的管节内向外引中线控制桩和水准点时，应多次测量求平均值，降低误差。施工过程中重点控制第一节管的中线和高程，在第一节管底做好管节垂直中心线标记。顶进过程中控制中线应与管节垂直中心线重合，偏差超过规定值时应立即采取纠偏措施。高程控制应测量第一节管管内底高程，测量的数值与已顶进段高程进行比较，偏差超过规定值时应立即采取纠偏措施。
顶进过程中偏差超过允许偏差值时，应立即进行纠偏，纠偏应逐步进行4。出现扎头、抬头时，逐步纠正。在调整的同时，配合人工挖土调整，当出现扎头时，开挖套管上部的土、套管下部少挖，抬头时上部的土少挖、下部的土按正常开挖，左右偏差调整参照“扎头、抬头”纠偏方法。

2.7 工后注浆加固
顶进就位后对管节接缝进行处理，用水泥砂浆勾缝。
在顶管全线完成后，注浆量及注浆压力必须进行严格控制。注浆施工过程中，应严格按照以下要求：用压浆机往管节注浆孔内压水泥浆，本工程采用特制顶管，每节管预留8个注浆孔。水泥浆液采用P·O42.5硅酸盐纯水泥浆液及水玻璃混合液，水泥采用超细水泥，水灰比1：1~1.1：1，注浆压力为0.1~0.6Mpa，扩散半径按照0.5m考虑，地基上浆液注入率为30%。注浆加固后地表凸起总共不得大于20mm，注浆平面2m范围内，将施工中的空隙全部注满。

3. 结束语
本文从安全性、施工资源、施工周期、环境保护等众多因素出发，分析京广线K380+346邢台市建设大街四孔框架地道桥配套污水顶管工程施工工艺特点。研究结果表明，顶管法在工程施工中具有很大优越性，大力的推广该施工工艺，能为相同类型的过程施工带来一定的便利。

 

 

本文摘自《工程机械与维修》中的《城市污水顶管下穿铁路工程施工研究》杨攀，如有侵权请联系删除