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(cè)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(shè)置還有待研究。為此，結(jié)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(qū))工程的修建，進行了施工擾動影響范圍內(nèi)路基面長期變形的現(xiàn)場測試。

　　關(guān)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(shù)是在保證既有線行車的條件下，采用頂、拉或頂拉相結(jié)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(yīng)用于地鐵、水底隧道、立體交通和設(shè)備跨越道路等工程施工中[1]。其優(yōu)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(fā)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(chǎn)生擾動，擾動范圍內(nèi)如不進行處理將影響行車舒適性，產(chǎn)生路基病害?，F(xiàn)有規(guī)范[3-5]對于新建鐵路的路涵過渡段從結(jié)構(gòu)形式、填料選用到施工質(zhì)量控制有詳細(xì)的規(guī)定，但對于頂進涵施工在既有路基中產(chǎn)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(guī)定，相關(guān)研究較為少見。結(jié)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(qū))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(jù)觀測數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)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(qū)。施工影響范圍內(nèi)既有鐵路線路坡度為平坡，線路左側(cè)既有牽出線為預(yù)留復(fù)線并預(yù)留有牽出線、重慶鐵路秀山物流商貿(mào)有限責(zé)任公司鐵路專用線、安全線位置。線路路堤(土質(zhì))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(yù)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(xiàn)澆施工。施工影響范圍內(nèi)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(yù)注漿處理，水灰比為1:1—1.5:1。

　　2 現(xiàn)場測試

　　2.1試驗設(shè)計

　　(1)試驗?zāi)康?/p>

　　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(nèi)容

　　測試頂進涵施工期及工后運營期擾動范圍內(nèi)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(cè)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(yīng)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(zhǔn)儀+沉降板(沉降觀測樁)進行。

　　2.2試驗數(shù)據(jù)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(yīng)的沉降沿線路縱向分布曲線，圖3為與之對應(yīng)的沉降與時間關(guān)系曲線。其中，由于3#枕距框架涵側(cè)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(shù)據(jù)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(yīng)位置的沉降基本一致，頂進完成后，最大沉降發(fā)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(nèi)的平均沉降速率分別為0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d，可認(rèn)為頂進施工完成約5個月(157天)后施工擾動范圍穩(wěn)定。

　　由以上觀測數(shù)據(jù)分析可知，從正線與牽出線間及正線路基面沉降發(fā)生的區(qū)域上看，可將頂進施工影響范圍分為脫空區(qū)和松馳區(qū)，將脫空區(qū)定義為：緊鄰框架涵側(cè)壁，受頂進施工直接影響，因超挖需回填的區(qū)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(qū)域回填后沉降變形明顯大于其他區(qū)域，若不及時補砟整搗將導(dǎo)致枕底與道砟脫空，如框架涵側(cè)壁至6#軌枕間;將松馳區(qū)定義為：頂進施工影響區(qū)域內(nèi)除脫空區(qū)以外的范圍，如6#至30#。如圖2、圖4所示。沉降從發(fā)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(nèi)發(fā)生的沉降主要由頂進施工引起，后一時期發(fā)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(qū)內(nèi)超挖回填不密實而導(dǎo)致的沉降過大，這一區(qū)域應(yīng)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(dǎo)致軌底脫空;松馳區(qū)內(nèi)應(yīng)進行基床范圍內(nèi)加固(如注漿、打入微型樁等)-加強道床整搗。

　　3 結(jié)論

　　在既有路基上進行大型框架涵的頂進施工會對兩側(cè)既有路基產(chǎn)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(shè)置還需進一步研究。為此，結(jié)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(qū))工程的修建，進行了擾動范圍內(nèi)路基面長期沉降的現(xiàn)場測試，并對試驗數(shù)據(jù)進行了分析比較，有如下基本結(jié)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(shè)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(qū)與松馳區(qū)，脫空區(qū)緊鄰框架涵側(cè)壁，受頂進施工直接影響，沉降變形明顯大于其他區(qū)域，應(yīng)采取填充密實-進行封閉式注漿-加強整搗的措施;松馳區(qū)為施工影響區(qū)域內(nèi)除脫空區(qū)以外的范圍，應(yīng)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(nèi)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(wěn)定。試驗數(shù)據(jù)表明，與3#軌枕對應(yīng)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(nèi)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(shù)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(shù)[J]. 山西建筑. 2001，27(1)：153-154.

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

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

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