既有快速鐵路路基頂進涵施工擾動加固范圍合理

　　摘 要：涵洞頂進施工會對兩側既有路基造成擾動，擾動范圍需加固處理以減小工后沉降，但其長度的合理設置還有待研究。為此，結合渝懷鐵路秀山互通連接線下穿渝懷鐵路K424+182.58(秀山站重慶端咽喉區)工程的修建，進行了施工擾動影響范圍內路基面長期變形的現場測試。

　　關鍵詞：既有快速鐵路路基,頂進涵,施工擾動,加固范圍

　　0 前言

　　頂進施工技術是在保證既有線行車的條件下，采用頂、拉或頂拉相結合的方法，把涵洞的箱體頂(拉)入既有路基的一種施工方法。近年來廣泛應用于地鐵、水底隧道、立體交通和設備跨越道路等工程施工中[1]。其優點是施工對行車的干擾少，缺點是受氣候影響大 [2]。隨著我國既有鐵路的普遍提速和鐵路物流的發展，在既有快速鐵路上修建下穿式交通涵將愈來愈普遍。頂進施工將對既有路基產生擾動，擾動范圍內如不進行處理將影響行車舒適性，產生路基病害。現有規范[3-5]對于新建鐵路的路涵過渡段從結構形式、填料選用到施工質量控制有詳細的規定，但對于頂進涵施工在既有路基中產生的擾動如何處理及處理范圍的長度如何取值沒有明確規定，相關研究較為少見。結合渝懷鐵路秀山互通連接線下穿渝懷鐵路K424+182.58(秀山火車站重慶端咽喉區)工程的修建，進行了大型頂進涵施工擾動范圍路基面沉降變形的長期觀測，根據觀測數據對施工擾動加固范圍的合理長度進行了探討。

　　1 工程概況

　　渝懷鐵路是近年交付成都鐵路局管理運營的高標準快速鐵路之一，為電氣化鐵路，行車速度已達120km/h，將逐步提速至160km/h。秀山互通連接線下穿渝懷鐵路K424+182.58工程采用框架涵頂進施工，穿越秀山火車站重慶端咽喉區。施工影響范圍內既有鐵路線路坡度為平坡，線路左側既有牽出線為預留復線并預留有牽出線、重慶鐵路秀山物流商貿有限責任公司鐵路專用線、安全線位置。線路路堤(土質)形式通過，路堤高度10m—13.5m。框架涵為2孔對稱布置，每孔為12m寬行車道(3車道)+7m寬人行道，橋下凈空5.5m，中央分割帶寬6m，框架涵長21.8m，寬約44m。含兩端施工擾動范圍的路基加固，預估擾動范圍長為85m。正線及牽出線部分長10.8m，采用工字鋼扣軌頂進施工，其余部分采用明挖現澆施工。施工影響范圍內路基基床表層采用級配碎石，級配碎石中摻入3%～5%水泥;對基床底層及下部路堤在頂進施工前采用水泥漿進行預注漿處理，水灰比為1:1—1.5:1。

　　2 現場測試

　　2.1試驗設計

　　(1)試驗目的

　　探討頂進涵施工擾動加固范圍的合理長度是本次試驗的目的。

　　(2)測試內容

　　測試頂進涵施工期及工后運營期擾動范圍內路基面沉降變形。

　　(3)測點布置

　　以框架涵頂上緊鄰框架涵重慶方向側壁的軌枕為零號枕，往重慶方向枕號增加。測點布置在路基面，沿線路縱向在左軌下3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置依次布置6個長期沉降測點(沉降板)，在與3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置對應的正線與牽出線中間依次布置6個長期沉降觀測點(沉降觀測樁)。如圖1所示，布置情況如表1、表2所列。

　　(4)測試儀器

　　本次沉降觀測采用水準儀+沉降板(沉降觀測樁)進行。

　　2.2試驗數據與分析

　　正線與牽出線之間各測點長期沉降觀測值如表3所列。圖2為與之對應的沉降沿線路縱向分布曲線，圖3為與之對應的沉降與時間關系曲線。其中，由于3#枕距框架涵側壁僅1.71m，考慮到頂進施工時可能會遭到破壞，因此該處測點沉降板是在頂進完成后安裝的，所測數據為頂進完成并回填后的路基沉降。

　　由表4、圖4和圖5可知，20#、30#、40#軌枕下路基面的沉降分別為11mm、2mm、1mm，這與牽出線與正線間相應位置的沉降基本一致，頂進完成后，最大沉降發生在3#軌枕下，該測點觀測時間短，沉降值大，截止觀測期末測得的沉降達51mm，但沉降速率隨時間的延長而逐漸衰減，三次觀測間隔期內的平均沉降速率分別為0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d，可認為頂進施工完成約5個月(157天)后施工擾動范圍穩定。

　　由以上觀測數據分析可知，從正線與牽出線間及正線路基面沉降發生的區域上看，可將頂進施工影響范圍分為脫空區和松馳區，將脫空區定義為：緊鄰框架涵側壁，受頂進施工直接影響，因超挖需回填的區域，受施工場地及不中斷行車的限制而無法進行有效壓實，這一區域回填后沉降變形明顯大于其他區域，若不及時補砟整搗將導致枕底與道砟脫空，如框架涵側壁至6#軌枕間;將松馳區定義為：頂進施工影響區域內除脫空區以外的范圍，如6#至30#。如圖2、圖4所示。沉降從發生時間上可分為頂進施工期(2008年11月17日至2009年1月10日)和工后運營期(2009年1月10日以后)，前一時期內發生的沉降主要由頂進施工引起，后一時期發生的沉降是在列車荷載作用下的振動壓密。

　　試驗表明，脫空區內超挖回填不密實而導致的沉降過大，這一區域應采取填充密實-全部回填空間范圍進行封閉式注漿-加強道床整搗的措施，防止后期沉降導致軌底脫空;松馳區內應進行基床范圍內加固(如注漿、打入微型樁等)-加強道床整搗。

　　3 結論

　　在既有路基上進行大型框架涵的頂進施工會對兩側既有路基產生擾動，影響范圍需進行加固處理以減小工后沉降并提高過渡性能，但其長度的合理設置還需進一步研究。為此，結合渝懷鐵路秀山互通連接線下穿渝懷鐵路K424+182.58(秀山站重慶端咽喉區)工程的修建，進行了擾動范圍內路基面長期沉降的現場測試，并對試驗數據進行了分析比較，有如下基本結論：

　　(1)本次試驗條件下的頂進施工影響范圍約為11.4m—17.1m，加固范圍長度建議設置為18m，約為開挖高度的1.8倍。

　　(2)頂進施工影響范圍可分為脫空區與松馳區，脫空區緊鄰框架涵側壁，受頂進施工直接影響，沉降變形明顯大于其他區域，應采取填充密實-進行封閉式注漿-加強整搗的措施;松馳區為施工影響區域內除脫空區以外的范圍，應進行加固(如封閉式注漿、打入微型樁等)-加強整搗，以保證過渡效果和線路平順。

　　(3)采用注漿處理后的加固范圍內路基面沉降速率隨時間延長而逐漸衰減，頂進施工完成后約五個月穩定。試驗數據表明，與3#軌枕對應的正線與牽出線之間及正線上的測點在三次觀測間隔期內的平均沉降速率分別為1.975mm/d、0.100mm/d、0.085mm/d，0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d。

　　參考文獻

　　[1] 羅鑫. 幾種箱涵頂進施工技術的探討[J]. 建筑施工. 2001，32(2)：88-89.

　　[2] 朱輝. 淺談鐵路頂進涵施工技術[J]. 山西建筑. 2001，27(1)：153-154.

　　[3] 鐵道第一勘察設計院.《鐵路路基設計規范》(TB 10001-2005/J 447-2005).中國鐵道出版社，2009

　　[4] 鐵道科學研究院.《新建時速200公里客貨共線鐵路設計暫行規定》(鐵建設函[2005]285號).中國鐵道出版社，2006

　　[5] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司.高速鐵路設計規范(試行)(TB 10621-2009/J 971-2009).中國鐵道出版社，2010