1．清华大学土木工程系
2.中铁十二局集团
3.沧州渤海石油技术学院
摘要：建筑领域现代化技术的广泛应用，交通基础设施的不断完善，一方面为人们的出行提供了更简便的条件，另一方面，道路建设环境的日益复杂也使得现阶段下穿铁路工程的建设项目数量逐渐增加。为此，本文以某下穿铁路项目的工程实例为研究对象，对大断面的箱涵顶进技术原理进行简单的探究。
关键词：箱身预制；顶力计算；方向控制
该项目工程的顶进箱涵项目施工较长，坡度较大，并在铁路的下方开展建设工作，施工难度较大。在此基础之上，建设单位应在确保列车的行驶状态正常的同时，保证该项工程的施工安全与建设质量。
一、工程概况与施工技术要求
1、下穿铁路工程概况
该工程主要在苏抚上行线的K4+18.2以及下行线K7+354.8两处位置穿越了铁路线，为此在这两处应各修建一座地道桥。两座地道桥的轴线应与线路斜交，角度呈52.5度。由于地道桥建设标准高度的差异以及线路加固等不同阶段技术要求的不同，需要先顶进下行线的地道桥。
2、铁路工程施工前的准备工作及其相关的技术标准
在进行铁路工程施工环节前，应先就做好施工准备、检查工作，具体步骤如下：首先，检查降水点以及降水坑等位置是否达到施工标准要求；其次，检查实测涵体高程、轴线的位置，做好工程的交接记录；接下来检查后背梁垂直的角度、砌墙的压力承受度以及夯填工作是否达到相关的质量标准；检查工程项目过渡阶段夯填的压实度能否可行；检查船头坡部分支撑的垫木是否被彻底清除；检查项目顶进用的顶铁及横梁材料是否垫实，轴线顺直程度，在材料空隙处应予以垫实处理；检查并清点进入施工现场的建设物资设备，并对设备做好记录。该项目的主要技术标准：地道桥的顶程建设为34.61m；顶进误差的规范要求为：高程小于等于150mm，；中线小于等于左右200mm。
二、顶进工程技术的施工原理
1、箱身的预定制作
（1）箱身预定制作的工序
首先需要选好位置，开挖工作坑前需要保证场地平整，施工过程中需要运用滑板，在箱身底板基础上进行立模，接着浇筑混凝土进行加固。底板立模结束后进行顶板及边墙的立模，同样在立模结束后浇筑混凝土，待以上工序完成后，需要做好后期的养护拆模工作，并及时顶进。
（2）进行箱身预定制作时需要注意的技术要点
为了确保工程在规定工期内完工，保证浇筑的混凝土强度达到工程使用标准，因此应选用高于一个等级强度并加入早强剂的商用混凝土。该工程方案设计中要求使用混凝土强度为C30，实际浇筑的混凝土应达到设计强度的百分之一百一，实际的顶板强度应达到设计强度的百分之一百零五，才能达到顶进施工要求。
2、工程线路的加固、防护技术
对线路的防护及加固，需要结合整个工程的建设需求及使用功能，文中项目中的二号地道桥需要进行空顶施工17.39m，在此基础上再进行线路的加固建设。施工环节工字钢需固定在距离桥上方的5m处，由于地质影响，在计算框构的高长比时需要参照高路基。如果得出系数英大于0.8，就会容易出现“扎头”的现象，因此应在滑板前段设置过渡段，以保证框构稳定，过渡段与滑板的距离最好为3m、坡率为1%，而且材质为片石混凝土。进行顶进施工时，需要设置地道桥面为受力面，从而保证线路横梁部位的稳定，在施工过程中如出现桥体移动的情况，就需要检查横梁下的垫鱼尾板、槽钢的摩擦系数是否达标，如果存在不达标的情况，就会影响定金的线路，从而影响整个工程质量。
3、顶力的设计方案及计算要求
顶进箱涵的项目施工对土体会产生较为严重、性质较为特殊的扰动影响。为此，在实际施工建设过程中应对扰动土体的因素进行全面、系统的了解，并对顶进箱涵建设施工实际环节的阻力构成进行具体的分析。箱涵前进需要靠后座千斤顶进行推动，因此，需要千斤顶具有足够的顶力，能够克服前进的过程中产生的各种阻力，箱涵才能顺应顶力前进。而这些阻力同时反作用于土体，会使土体的应力产生一定的变化，从而出现土体变形甚至破坏现象。在顶进的整个过程中，克服各种阻力的总和就是顶进工程所需的顶力。
4、顶进工程箱身方向的受力控制
（1）顶进工程箱身的受力分析
图1、图2分别为箱涵顶进纵剖面与水平面的示意图，分析图可知地道桥与线路之间的斜交角度为52.5°，在施工环节，收到桥体顶力的压力，如果两侧的力矩不同，再加上土压力的作用，就会使桥体在外力的作用下发生旋转，给施工造成危险。在实际操作中可以在框架的锐角侧加大顶力，也可以增加布镐，以此形成反力矩，从而避免发生桥体选择。
（2）箱身左右受力方向偏差的调整方法
该操作主要是使两侧千斤顶的顶力不同，加大或者减小一侧千斤顶的阀门，从而控制偏差。
5、箱涵顶入高程的调整方法
（1）调整箱身“抬头”
当两侧挖土的宽度不够时，箱身容易出现“抬头”现象，因此在实际施工过程中需要对两侧进行多挖。在条件允许的情况下可以挖到与箱底平行，而当“抬头”量比较大时，就需要在底板前方多挖20～30cm，并且保证开挖宽度与箱身保持一致，对刃脚的要求为不吃土，整个开挖环节中需要时刻调整顶进施工，在开挖高度达标前，应间断性地停止超挖，进而避免造成箱身的“扎头”现象。
（2）调整箱身“扎头”
如出现“扎头”现象，就需要酌情调整抬头力矩，也就是说加大了刃脚的阻力，刃脚吃的土多，而且保证在底板前不超挖，这样便可适当调整箱身。在进行挖土环节时，需要科学计算开挖面的基底高度，具体应保持在箱身底面的8～10cm。当开挖过程中遇到土壤松软的基底时，需要在基底铺设20～30cm后的卵石、碎石、混凝土碎块等等。
结语：该施工建设项目由于难度较大，对工程的技术要求也较高，承建单位、设计单位等相关部门通过对顶进箱涵顶力的科学计算。与此同时，在工程建设过程中认真落实了安全防护制度，取得了较为优秀的验收结果：实际顶进箱涵的建设中线和设计的中线最大偏差值以及高程的最大偏差值均不超过设计、规范的要求范围，符合相关的质量标准。
参考文献：
[1] 章坤.浅覆土下穿铁路大跨度箱涵顶进施工工艺关键参数优化[D].华东交通大学，2016；
论文作者:高军1,马建忠2,闫志刚2,王立军2,林晓3
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第16期
论文发表时间:2018/1/18
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