成都铁路局成都工务段 四川省成都市 610057
摘要：由于既有线施工的特殊性，传统人工挖孔桩施工工艺难以用于既有线工程。本文探讨了顶管横洞施工技术，有效解决了既有线天窗时间内人工挖孔桩快速施工的难题，并结合工程实例进行了分析运用，为同类工程施工提供了借鉴和参考价值。
关键词：既有铁路；人工挖孔桩；顶管横洞技术；天窗时间
前言
近年来，随着经济的快速发展，越来越多的城市道路需穿越既有铁路，这些高等级、宽路幅的城市道路通常以框架桥结构形式下穿铁路。目前，下穿框架桥无论是现浇施工还是顶进施工，大都采用D型便梁架空加固既有铁路。人工挖孔桩是纵梁支撑桩的主要形式，虽然施工技术成熟，但由于既有线施工的特殊性，如何在较短时间内完成人工挖孔桩施工往往成为既有线下穿框架桥工程的重难点之一。
1 人工挖孔桩传统施工工艺的局限性
人工挖孔桩传统施工工艺中，首先开挖第一节桩孔土方，再绑扎护壁钢筋并支模板，然后浇筑第一节护壁混凝土，待护壁混凝土达到设计强度后，在桩口架设垂直运输架，安装吊桶、照明、活动盖板，再开挖吊运第二节桩孔土方并修边、浇筑第二节护壁混凝土，逐层往下依次循环作业，将桩孔挖至设计深度。但是，在临近既有铁路进行人工挖孔桩施工时，由于列车较多，为确保铁路运输安全，单线铁路两侧人工挖孔桩施工列车通过时必须停止施工，普速铁路两线间及高速有砟路基铁路挖孔桩施工只有在天窗时间内进行，在较短的天窗时间内难以完成每节挖孔桩的土方开挖、钢筋混凝土护壁的灌注等工作；同时，土方外弃及孔桩材料都通过桩口运输，大量人员和机具侵入铁路限界，安全隐患较多，难以确保施工人员的人身安全并严重影响铁路的正常安全运营。因此，上述原因导致挖孔桩施工工期大幅延长，造成建设单位总工期及工程费用增加；而且铁路大量天窗时间用于挖孔桩施工，影响其正常运输。为了确保工程项目实施的可能性和经济性，本文探讨一种合理有效的既有线挖孔桩施工工艺——顶管横洞施工技术。
2 顶管横洞施工技术
2.1 总体施工技术
铁路路基段，轨顶以下至路基坡脚段人工挖孔桩采用传统施工工艺，在天窗时间内进行施工，由于铁路路基在城市中一般不高，因此这段挖孔桩施工时间较短；同时在路基坡脚外开挖工作坑，进行顶管横洞施工，当孔桩施工至顶管横洞位置后停止施工，由桩内向顶管方向顶进钢管，人工破除顶管壁，连通顶管和人工挖孔桩以形成临时通道，同时封闭挖孔桩上方井口，在桩内搭设施工操作平台，继续进行挖孔桩施工，利用顶管横洞通道解决挖孔桩出土、材料运输及桩芯混凝土浇筑等问题。顶管横洞以上挖孔桩部分在天窗时间内组织施工，顶管横洞以下挖孔桩能够24小时不间断施工，如果将传统钢筋混凝土护壁支护改为槽钢钢架护壁支护，还能进一步提高挖孔桩的施工速度。
2.1.1 顶管横洞设计
在路基坡脚处，垂直于路基方向顶进钢筋混凝土管道，挖孔桩与顶管通道断面及平面示意图见图1、图2所示。为方便施工人员进出，顶管通道采用不小于DN1200的钢筋混凝土管道。
操作平台搭设时，首先在挖孔桩井口外侧设立混凝土支墩，在支墩上架设22#槽钢，通过φ28螺纹钢吊带将槽钢与操作平台连接钢板相接，连接钢板另一端与顶管或φ1000钢管相连，最后在钢板上架设脚手架等形成操作平台，操作平台与顶管连通，形成通道。这样后续挖孔桩施工即在桩内进行，不局限于天窗时间内而能进行24小时施工，从而不影响既有铁路的正常运营。渣料通过顶管横洞将外运至路基外侧；将护壁材料通过通道运送至桩内，再施工形成护壁。
在使用操作平台过程中，须经常检查部件磨损情况，如有明显损坏，必须及时更换，确保安全使用。另外，人员上下孔桩须设安全爬梯。
2.1.4 质量保证及安全防护措施
顶管施工时不得使用损坏的钢筋混凝土管道。顶进过程中，如遇阻力过大或障碍物而无法顶进，应即时查明原因，采取注润滑浆、排除障碍物等措施，保证顶管施工的顺利进行；同时加强操作控制，使顶管均匀平稳受力，尽可能减少顶进过程中管道的倾斜、偏移、扭转。人工挖孔掘进过程中应经常检孔，如有偏差应及时纠正。
顶管和挖孔桩之间的连接通道施工前应采用锚杆进行超前支护，确保挖孔桩及顶管破除段的结构受力稳定。
（1）施工期间按铁路部门相关文件要求设置防护人员，及时掌握列车及施工现场信息。
（2）挖孔桩内作业人员必须戴好安全帽、穿好绝缘胶鞋，防护人员与下部作业人员应有通畅的联络设施。
3 工程应用
顶管横洞施工技术作为一种新的人工挖孔桩施工工艺，在实际施工项目中得到了良好的运用。
成都货运大道在K3+406.13处采用矩形框架结构全断面下穿安成联络线、成灌（单）线、成灌联络线及安天联络线等4条既有铁路线，框架施工前采用D型便梁架空线路。该框架断面较大，线路加固D型便梁使用较多，且存在加固体系转换，挖孔桩孔数多达72根。由于成灌铁路是高速铁路，按照运管部门要求，只能在每天凌晨天窗时间内进行4个小时挖孔桩施工，其余时间不得上道作业。按照传统施工工艺，本工程挖孔桩工期需要6个月，成为制约工程总工期的最大因素。在实际施工中，采用顶管横洞施工技术（平面如图4所示），挖孔桩实际施工工期为2个月，极大的缩短了工期，减少了对既有铁路的运输影响时间。
4 结论
人工挖孔桩顶管横洞施工技术减小了对既有铁路的运输影响，虽然在一定程度上增加了顶管横洞施工成本，但在缩短挖孔桩施工工期的同时减少了挖孔桩施工成本，对建设单位而言，项目总体成本降低、工期得到保证。该技术为既有铁路人工挖孔桩施工提供了一定的借鉴和参考价值。
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作者简介：李刚（1985-），男，四川省南部县人，工程师，工学硕士
论文作者:李刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/22
标签：挖孔论文; 顶管论文; 铁路论文; 天窗论文; 路基论文; 时间内论文; 施工技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;