既有快速鐵路路基頂進(jìn)涵施工擾動(dòng)加固范圍合理

　　摘 要：涵洞頂進(jìn)施工會(huì)對(duì)兩側(cè)既有路基造成擾動(dòng)，擾動(dòng)范圍需加固處理以減小工后沉降，但其長(zhǎng)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(xiàn)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(jìn)行了施工擾動(dòng)影響范圍內(nèi)路基面長(zhǎng)期變形的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

　　關(guān)鍵詞：既有快速鐵路路基,頂進(jìn)涵,施工擾動(dòng),加固范圍

　　0 前言

　　頂進(jìn)施工技術(shù)是在保證既有線(xiàn)行車(chē)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(lái)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(diǎn)是施工對(duì)行車(chē)的干擾少，缺點(diǎn)是受氣候影響大 [2]。隨著我國(guó)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(lái)愈普遍。頂進(jìn)施工將對(duì)既有路基產(chǎn)生擾動(dòng)，擾動(dòng)范圍內(nèi)如不進(jìn)行處理將影響行車(chē)舒適性，產(chǎn)生路基病害。現(xiàn)有規(guī)范[3-5]對(duì)于新建鐵路的路涵過(guò)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(duì)于頂進(jìn)涵施工在既有路基中產(chǎn)生的擾動(dòng)如何處理及處理范圍的長(zhǎng)度如何取值沒(méi)有明確規(guī)定，相關(guān)研究較為少見(jiàn)。結(jié)合渝懷鐵路秀山互通連接線(xiàn)下穿渝懷鐵路K424+182.58(秀山火車(chē)站重慶端咽喉區(qū))工程的修建，進(jìn)行了大型頂進(jìn)涵施工擾動(dòng)范圍路基面沉降變形的長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)，根據(jù)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工擾動(dòng)加固范圍的合理長(zhǎng)度進(jìn)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(yùn)營(yíng)的高標(biāo)準(zhǔn)快速鐵路之一，為電氣化鐵路，行車(chē)速度已達(dá)120km/h，將逐步提速至160km/h。秀山互通連接線(xiàn)下穿渝懷鐵路K424+182.58工程采用框架涵頂進(jìn)施工，穿越秀山火車(chē)站重慶端咽喉區(qū)。施工影響范圍內(nèi)既有鐵路線(xiàn)路坡度為平坡，線(xiàn)路左側(cè)既有牽出線(xiàn)為預(yù)留復(fù)線(xiàn)并預(yù)留有牽出線(xiàn)、重慶鐵路秀山物流商貿(mào)有限責(zé)任公司鐵路專(zhuān)用線(xiàn)、安全線(xiàn)位置。線(xiàn)路路堤(土質(zhì))形式通過(guò)，路堤高度10m—13.5m。框架涵為2孔對(duì)稱(chēng)布置，每孔為12m寬行車(chē)道(3車(chē)道)+7m寬人行道，橋下凈空5.5m，中央分割帶寬6m，框架涵長(zhǎng)21.8m，寬約44m。含兩端施工擾動(dòng)范圍的路基加固，預(yù)估擾動(dòng)范圍長(zhǎng)為85m。正線(xiàn)及牽出線(xiàn)部分長(zhǎng)10.8m，采用工字鋼扣軌頂進(jìn)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(jí)配碎石，級(jí)配碎石中摻入3%～5%水泥;對(duì)基床底層及下部路堤在頂進(jìn)施工前采用水泥漿進(jìn)行預(yù)注漿處理，水灰比為1:1—1.5:1。

　　2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

　　2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　(1)試驗(yàn)?zāi)康?/p>

　　探討頂進(jìn)涵施工擾動(dòng)加固范圍的合理長(zhǎng)度是本次試驗(yàn)的目的。

　　(2)測(cè)試內(nèi)容

　　測(cè)試頂進(jìn)涵施工期及工后運(yùn)營(yíng)期擾動(dòng)范圍內(nèi)路基面沉降變形。

　　(3)測(cè)點(diǎn)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(hào)枕，往重慶方向枕號(hào)增加。測(cè)點(diǎn)布置在路基面，沿線(xiàn)路縱向在左軌下3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置依次布置6個(gè)長(zhǎng)期沉降測(cè)點(diǎn)(沉降板)，在與3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置對(duì)應(yīng)的正線(xiàn)與牽出線(xiàn)中間依次布置6個(gè)長(zhǎng)期沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)(沉降觀(guān)測(cè)樁)。如圖1所示，布置情況如表1、表2所列。

　　(4)測(cè)試儀器

　　本次沉降觀(guān)測(cè)采用水準(zhǔn)儀+沉降板(沉降觀(guān)測(cè)樁)進(jìn)行。

　　2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

　　正線(xiàn)與牽出線(xiàn)之間各測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)期沉降觀(guān)測(cè)值如表3所列。圖2為與之對(duì)應(yīng)的沉降沿線(xiàn)路縱向分布曲線(xiàn)，圖3為與之對(duì)應(yīng)的沉降與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)。其中，由于3#枕距框架涵側(cè)壁僅1.71m，考慮到頂進(jìn)施工時(shí)可能會(huì)遭到破壞，因此該處測(cè)點(diǎn)沉降板是在頂進(jìn)完成后安裝的，所測(cè)數(shù)據(jù)為頂進(jìn)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(xiàn)與正線(xiàn)間相應(yīng)位置的沉降基本一致，頂進(jìn)完成后，最大沉降發(fā)生在3#軌枕下，該測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)時(shí)間短，沉降值大，截止觀(guān)測(cè)期末測(cè)得的沉降達(dá)51mm，但沉降速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸衰減，三次觀(guān)測(cè)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(jìn)施工完成約5個(gè)月(157天)后施工擾動(dòng)范圍穩(wěn)定。

　　由以上觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，從正線(xiàn)與牽出線(xiàn)間及正線(xiàn)路基面沉降發(fā)生的區(qū)域上看，可將頂進(jìn)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(jìn)施工直接影響，因超挖需回填的區(qū)域，受施工場(chǎng)地及不中斷行車(chē)的限制而無(wú)法進(jìn)行有效壓實(shí)，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(shí)補(bǔ)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(jìn)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(shí)間上可分為頂進(jìn)施工期(2008年11月17日至2009年1月10日)和工后運(yùn)營(yíng)期(2009年1月10日以后)，前一時(shí)期內(nèi)發(fā)生的沉降主要由頂進(jìn)施工引起，后一時(shí)期發(fā)生的沉降是在列車(chē)荷載作用下的振動(dòng)壓密。

　　試驗(yàn)表明，脫空區(qū)內(nèi)超挖回填不密實(shí)而導(dǎo)致的沉降過(guò)大，這一區(qū)域應(yīng)采取填充密實(shí)-全部回填空間范圍進(jìn)行封閉式注漿-加強(qiáng)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(jìn)行基床范圍內(nèi)加固(如注漿、打入微型樁等)-加強(qiáng)道床整搗。

　　3 結(jié)論

　　在既有路基上進(jìn)行大型框架涵的頂進(jìn)施工會(huì)對(duì)兩側(cè)既有路基產(chǎn)生擾動(dòng)，影響范圍需進(jìn)行加固處理以減小工后沉降并提高過(guò)渡性能，但其長(zhǎng)度的合理設(shè)置還需進(jìn)一步研究。為此，結(jié)合渝懷鐵路秀山互通連接線(xiàn)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(jìn)行了擾動(dòng)范圍內(nèi)路基面長(zhǎng)期沉降的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析比較，有如下基本結(jié)論：

　　(1)本次試驗(yàn)條件下的頂進(jìn)施工影響范圍約為11.4m—17.1m，加固范圍長(zhǎng)度建議設(shè)置為18m，約為開(kāi)挖高度的1.8倍。

　　(2)頂進(jìn)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(jìn)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(shí)-進(jìn)行封閉式注漿-加強(qiáng)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(jìn)行加固(如封閉式注漿、打入微型樁等)-加強(qiáng)整搗，以保證過(guò)渡效果和線(xiàn)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(shí)間延長(zhǎng)而逐漸衰減，頂進(jìn)施工完成后約五個(gè)月穩(wěn)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與3#軌枕對(duì)應(yīng)的正線(xiàn)與牽出線(xiàn)之間及正線(xiàn)上的測(cè)點(diǎn)在三次觀(guān)測(cè)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(xiàn)

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