专利名称：一种铁路既有线地下箱涵的施工方法
技术领域：
本发明属于建筑施工领域，特别涉及一种铁路既有线地下箱涵的施工方法。
背景技术：
随着国家加大对基础设施的投资建设，一大批铁路工程需要改建扩建。在铁路改 建扩建过程中地下通道(含进出站地道、行包地道等)需要下穿既有铁路线，但是又不能影 响铁路的正常营运，而且地下通道还需要施工外墙与顶面的防水层。由于线路正常运营，列 车照常通行，线路不能拆除。常规的现浇法施工时地道箱涵顶面与铁轨线路的距离太近，对正常运营的上部线 路造成极大的安全隐患，而且线下施工时间长，不利于基坑安全，现浇法施工不适合既有线 施工。目前铁路既有线地下箱涵施工主要采用常规顶进法。常规顶进法的通常做法为先 加固既有线路，然后直接将在工作坑中预制完成的箱涵借事先修筑好的后背用集群液压千 斤顶顶进到位。采用的常规顶进法存在如下缺陷
1、常规顶进法施工时极易碰到既有线范围内不确定的地下电缆，影响顶进施工，电缆 安全不易确保。2、常规顶进法无法在顶进段设置滑板，顶进施工中易产生抬头与扎头现象。3、常规顶进法无法在顶进段设置滑板，顶进过程中箱涵下部土体易产生较大沉 降，影响箱涵的标高。4、常规顶进法无法设置定位梁，在顶进施工时易产生过顶现象，不易控制其位移。5、常规顶进法直接将箱涵顶入土中，在顶进过程中防水层受土体挤压，易受破坏 且无法修补。6、常规顶进法采用边挖边顶的方法施工，顶进时箱涵周边土体受到扰动，对既有 线产生很大的安全隐患。因此，迫切需要寻找一种在地下通道施工过程既能确保既有铁路线安全，又快捷 的箱涵施工方法。
发明内容
为了克服现有箱涵施工方法的上述缺陷，本发明提供了一种铁路既有线地下箱涵 的施工方法，不仅能够确保施工安全与工程质量，而且施工速度较快。一种铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于包括以下步骤 ⑴修筑D型便梁基础，同时开挖工作坑；
⑵在工作坑内设置垫层、滑板与隔离层；
⑶在工作坑内按设计要求预制钢筋混凝土地下箱涵，在顶镐与箱涵接触部位预埋钢
板；
⑷设置后背与后背梁；(5)对铁路既有线进行加固在铁路线两侧架设D型便梁，再架设横梁，使横梁与D型便 梁联结，将钢轨与横梁联结，钢轨与横梁之间放置绝缘垫板；
(6)进行顶进段基坑的人工探沟，再进行大面积土方开挖；
(7)土方开挖到位后立即设置顶进段的垫层、滑板、导向墩、定位梁和隔离层；
(8)进行顶力计算并安装千斤顶顶进设备；
(9)采用千斤顶整体顶进法施工，先试顶一个行程并经检测符合要求后再进行正式顶 进，顶进过程中随时进行纠偏；
00)以定位梁控制箱涵的顶进位移，箱涵顶进到位后对其两侧及顶部进行土方回填并 夯实，并进行铁路路基填筑，经检测合格后上道碴；
(Π)拆除D型便梁，同步调整轨枕间距，上碴、捣固及做道；
(12)检查铁路线路轨距、水平、方向及轨枕扣件紧固情况，恢复线路。优选地，步骤1中的D型便梁基础为截面1. 25X 1. 25m矩形孔桩，混凝土强度C25。优选地，步骤2中的隔离层做法如下废机油与滑石粉按体积比1:1. 5加热调勻， 浇完凝固后撒上一层0. 2 Imm厚的滑石粉，滑石粉上铺一层塑料薄膜。隔离层可以防止 预制箱涵体底板与工作坑滑板相互粘结，减少顶进阻力。优选地，步骤3中的预埋钢板是厚度为IOmm的钢板。优选地，步骤4中的后背采用MlO浆砌片岩。后背位于工作坑后部，是顶进施工时 千斤顶的支撑面，承受顶进时的水平反力。采用MlO浆砌片岩作为后背具有一定的刚度，压 缩变形尽量小；具有足够的强度和稳定性，不致因顶力大而坍塌。在箱涵的顶进施工中，为确保被顶进线路的行车安全和施工安全，必须在顶进作 业之前对既有线路进行加固。优选地，步骤5中的D型便梁根据箱涵宽度采用12m或24m 的D型便梁。优选地，步骤5中的绝缘垫板采用氯丁橡胶特制的U型垫板，厚度为20mm。优选地，步骤6中的探沟开挖深度是1. 5 2. 0m。优选地，步骤7中的导向墩采用C30钢筋砼制作，断面尺寸为250 X 250mm，高出滑 板30cm，与箱涵两侧的距离为10 15cm，导向墩配筋为4Φ 16，箍筋为Φ 80150。优选地，步骤7中的定位梁采用断面为250X300mm、主筋为上下2Φ14、箍筋为 Φ60200的C30钢筋混凝土梁，设置于顶进段的端部，并与地下箱涵设计位置紧贴的位置。优选地，步骤8中的千斤顶安装在箱涵的底部，按箱涵中轴线对称布置，传力设备 的顶铁、传力柱与顶力线一致，并垂直于后背梁。本发明方法为先挖再顶的顶进法，先加固既有线路，然后进行顶进段基坑的开挖， 并施工顶进段的滑板、导向墩和定位梁，再将在工作坑中预制完成的箱涵借事先修筑好的 后背用集群液压千斤顶顶进到位。通过加固既有线路，然后开挖顶进段的基坑，在顶进段 的基坑底面上施工滑板、导向墩和定位梁。施工的滑板是地下箱涵顶进的滑移面，顶进时 前方没有土体阻挡，下面又是润滑性能很好的滑板，顶进时阻力大大减小，顶进速度大大加 快；另一方面由于设置了坚实的滑板，顶进时地下箱涵紧贴着滑板滑行，不会离开滑板而产 生抬头与扎头等现象。由于在滑板两侧设置了混凝土导向墩，可以限制地下箱涵左右两侧 的位移。在顶进的前进方向根据箱涵的设计位置设置了钢筋混凝土定位梁，可以保证箱涵 不会顶过头。由于顶进时地下箱涵两侧与上部没有土体，地下防水施工的质量容易保证，避免了顶进过程中防水层受土体挤压的影响。由于先行开挖顶进段的基坑土方，使顶进段范 围内的地下电缆全部裸露，不存在地下暗埋电缆影响顶进施工的不确定因素，更容易确保 电缆安全。而现有技术中的常规顶进法是先加固既有线路，不进行顶进段基坑的开挖，直接 将在工作坑中预制完成的箱涵借事先修筑好的后背用集群液压千斤顶顶进到位。由于常规 顶进法没有预先开挖顶进段的基坑土方，也就无法施工滑板、导向墩和定位梁，存在较多问 题。本发明采用先挖后顶的施工方法，解决了现有技术中存在的施工难题，克服了顶 进施工时箱涵抬头、扎头与过顶等现象，具有很大的技术优势，确保线路安全，加快施工速 度。适用于下穿铁路既有线的地下通道、桥梁与涵洞的箱涵施工。本发明具有以下技术效果
①顶进段的滑板，减少了顶进的阻力。②不会产生抬头与扎头现象。③由于有导向墩和定位梁，顶进的位置易控制。④防水施工的质量容易保证，避免了顶进过程中防水层受土体挤压的影响。⑤既有线范围内的地下电缆不会影响顶进施工，更容易确保电缆安全。⑥施工速度较快。为进一步说明本发明的结构特点和效果，以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是顶进涵平面示意图。图2是顶进涵立面示意图。图3是便梁加固剖面图。
具体实施例方式如图广图3所示，铁路既有线地下箱涵的施工方法具体包括以下步骤
1、在铁路既有线1下开挖便梁基础的土方并设护壁，放置钢筋笼2，施工截面为 1. 25X 1. 25m的矩形孔桩，混凝土强度为C25，同时开挖工作坑。工作坑采用土钉墙或其它 支护形式进行明挖施工。靠近既有线侧基坑开挖边线距既有路基路肩安全距离为1. 5m以 上。2、在工作坑内设置垫层7、滑板8。在滑板上施工隔离层9。隔离层做法如下废 机油与滑石粉按体积比1:1. 5加热调勻，浇完凝固后撒上一层0. 2 Imm后的滑石粉，上铺
一层塑料薄膜。3、在工作坑内按设计要求预制钢筋混凝土地下箱涵3，并进行养护，按设计要求施 工防水层。为防止在顶进过程中框架涵混凝土碎裂，在顶镐与箱涵接触部位预埋IOmm厚钢 板。4、设置后背4与后背梁，后背采用MlO浆砌片岩，其尺寸按库仑理论法计算确定， 后背具有足够的强度、刚度和稳定性，达到安全可靠并便于拆除。
5、对铁路既有线进行加固在铁路线两侧架设D型便梁5，再架设横梁6，使横梁与 D型便梁联结，将钢轨与横梁联结，钢轨与横梁之间放置厚度为20mm的橡胶特制U型绝缘垫 板。D型便梁根据箱涵宽度采用24m的D型便梁。6、进行顶进段基坑的人工探沟，探沟开挖深度1. 5 2. 0m，探沟完毕后进行大面 积土方开挖。7、土方开挖到位后立即设置顶进段的垫层、滑板、导向墩10、定位梁11与隔离层。 导向墩采用C30钢筋砼制作，高出滑板30cm，与箱涵两侧的距离为10 15cm，导向墩配 筋为4Φ16，箍筋为Φ80150。定位梁采用断面为250X300mm、主筋为上下2Φ14、箍筋为 Φ60200的C30钢筋混凝土梁，设置于顶进段的端部、与地下箱涵设计位置紧贴的位置。8、根据顶力大小安装千斤顶12等顶进设备。千斤顶安装在箱涵的底部，按箱涵中 轴线对称布置。传力设备的顶铁13、传力柱14与顶力线一致，并垂直于后背梁。千斤顶采 用多组320T千斤顶配合天津威镰无缝钢管有限公司生产的型号为BZ31. 5 MPa -25的高压 轴向柱塞泵站。9、采用液压千斤顶整体顶进法施工，先试顶一个行程并符合要求后再进行正式顶 进，顶进过程中随时进行纠偏。10、以定位梁11控制箱涵的顶进位移，箱涵顶进到位后对其两侧及顶部进行土方 回填并夯实，并进行铁路路基填筑，经检测合格后上道碴；
11、拆除D型便梁，同步调整轨枕间距，上碴、捣固及做道。12、恢复线路，在线路开通前检查线路轨距、水平、方向及轨枕扣件紧固情况。在铁路既有线地下箱涵的施工过程中，应注意质量安全控制，详细描述如下 在灌筑滑板混凝土时，用Φ16的钢筋头埋入混凝土内分成2m方格网控制高程，按点找
平，再用1:3水泥砂浆抹面，保证表面的平整度。每侧的导向墩必须在同一直线上，以控制 箱涵顶进方向。箱涵底板预埋螺栓，用以固定传力柱。顶进前对箱涵主体结构、后背各部几何尺寸、线路加固进行检查验收，混凝土强度 符合设计要求。箱涵在顶进前，根据箱涵的尺寸、重量及顶进长度选择适用的顶进设备。空 压设备进行安装调试，运转正常。从箱涵启动到箱涵就位一气呵成。顶进过程中，随时对后背、传力柱进行检查，发 现后背倾斜或严重变形，顶柱发生扭曲现象，立即停止顶进，迅速处理后再继续顶进。顶进过程中设置专人随时对箱涵方向、标高进行观测，发现偏差及时纠偏，主要采 取增减一侧顶力的方式。确保箱涵方向、标高控制在规范充许偏差范围内。顶进时设2名专职安全员负责施工现场施工安全防护工作。车站设驻站联络员， 线路信号标牌设两名防护员进行看守。统一作业指挥信号，作好观测准备。箱体顶进到位后，组织人力回填箱体两侧及顶部填料。按设计要求分层回填分层 夯实。箱身两端填筑须对称进行，采用冲击夯进行局部处理。路基填筑完成后，经检测合格 后上道碴。线路开通前，检查线路轨距、水平、方向及轨枕扣件紧固情况等。拆下的轨料放到 远离线路位置，并堆码整齐。拆除的枕木、U型卡及紧固螺栓等及时收回。
权利要求
一种铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于包括以下步骤⑴ 修筑D型便梁基础，同时开挖工作坑；⑵ 在工作坑内设置垫层、滑板与隔离层；⑶ 在工作坑内按设计要求预制钢筋混凝土地下箱涵，在顶镐与箱涵接触部位预埋钢板；⑷ 设置后背与后背梁；⑸ 对铁路既有线进行加固在铁路线两侧架设D型便梁，再架设横梁，使横梁与D型便梁联结，将钢轨与横梁联结，钢轨与横梁之间放置绝缘垫板；⑹ 进行顶进段基坑的人工探沟，再进行大面积土方开挖；⑺ 土方开挖到位后立即设置顶进段的垫层、滑板、导向墩、定位梁和隔离层；⑻ 进行顶力计算并安装千斤顶顶进设备；⑼ 采用千斤顶整体顶进法施工，先试顶一个行程并经检测符合要求后再进行正式顶进，顶进过程中随时进行纠偏；⑽ 以定位梁控制箱涵的顶进位移，箱涵顶进到位后对其两侧及顶部进行土方回填并夯实，并进行铁路路基填筑，经检测合格后上道碴；⑾ 拆除D型便梁，同步调整轨枕间距，上碴、捣固及做道；⑿ 检查铁路线路轨距、水平、方向及轨枕扣件紧固情况，恢复线路。
2.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤1中的D 型便梁基础为截面1. 25X 1. 25m矩形孔桩，混凝土强度C25。
3.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤2中的 隔离层做法是废机油与滑石粉按体积比1:1. 5加热调勻，浇完凝固后撒上一层0. 2 Imm 厚的滑石粉，滑石粉上铺一层塑料薄膜。
4.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤3中的预 埋钢板是厚度为IOmm的钢板。
5.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤4中的后 背采用MlO浆砌片岩。
6.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤5中的D 型便梁根据箱涵宽度采用12m或24m的D型便梁。
7.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤5中的绝 缘垫板采用氯丁橡胶特制的U型垫板，厚度为20mm。
8.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤6中的探 沟开挖深度是1. 5 2. 0m。
9.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤7中的 导向墩采用C30钢筋砼制作，断面尺寸为250 X 250mm，高出滑板30cm，与箱涵两侧的距离为 10 15cm，导向墩配筋为4Φ 16，箍筋为Φ80150。
10.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤7中的 定位梁采用断面为250X300mm、主筋为上下2Φ14、箍筋为Φ6@200的C30钢筋混凝土梁， 设置于顶进段的端部，并与地下箱涵设计位置紧贴的位置。
11.根据权利要求1所述的铁路既有线地下箱涵的施工方法，其特征在于，步骤8中的千斤顶安装在箱涵的底部，按箱涵中轴线对称布置，传力设备的顶铁、传力柱与顶力线一 致，并垂直于后背梁。
全文摘要
本发明涉及一种铁路既有线地下箱涵的施工方法，该方法采用先挖后顶的施工方法，先修筑便梁基础并开挖工作坑，然后架设D型便梁与横梁对既有铁路线进行加固，接着开挖顶进段的基坑，再将在工作坑中预制完成的箱涵借助事先修筑好的后背用液压千斤顶整体顶进，用定位梁控制箱涵的位移。本发明解决了现有技术中的施工难题，克服了顶进施工时箱涵抬头、扎头与过顶等现象，具有很大的技术优势，确保线路安全，加快施工速度。适用于铁路下穿铁路既有线的地下通道与桥梁、涵洞的箱涵施工。
文档编号E21D9/00GK101963061SQ20101051155
公开日2011年2月2日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者金振, 钟将, 钱昀, 饶益民 申请人:浙江省建工集团有限责任公司