大口径圆管长距离穿越既有线关键技术探讨.doc

大口径圆管长距离穿越既有线关键技术探讨 洪汉麟 摘要：近些年來，大最的人口径圆管要穿越铁路既有干线，有的在区间，有的在站场，当遇 到长距离顶进圆管时，如何确保铁路安全，克服顶进中的摩阻力，确保顶管到位的质量，采 取什么措施，最人顶力和后背墙如何验算等技术问题，本文进行了这方而的探讨，可供从事 这方面工?作的技术人员和施工人员参考。 关键词：铁路 既有线 圆管 顶进 安全技术 随着我国铁路与公路的跨越式发展，地方区域性的建设也随之 加速，尤其是市政给排水、石化、通讯、电力等行业也不断扩展投入, 人量的管线需穿越铁路与公路的既有路基，特别是近两年，西气东输、 北气东输的天燃气管道大量穿越铁路既有干线的区间与站场，需要在 这些穿越路基管线外增设钢筋混凝土圆管作护套管，这些圆管顶进工 程大部分都是比较成功的，但也出现了不少问题，有的圆管不能顶进 到位或者顶进屮出现左右方向、高低水平偏移，管口脱节漏水，管口 破裂，路基下陷等质量和安全问题。下面就如何防止这类问题发生, 进行相关技术探讨。 1 顶管工程施工的特点 在上世纪八十年代之前，我们铁路既有线顶管施工大部分在直径 1?加 以下的圆管。随着国民经济的发展，建设规模不断扩大，需要 穿越铁路干线路基的圆管口径越来越大，从1?5in到2. Om直径的圆管 比比皆是，我们现在要面对的是这样大口径的圆管顶进。另外，过去 我们顶管都在既有线的区间单线的多，现在的顶管施工都是在区间双 线、四线，有的在站场，所以，我们要面对的是长距离的圆管顶进。 第三，现在铁路干线的行车速度都在120km/h以上，慢行都要在 45km/h以上，，所以，我们要面对的是高速运输状况下的圆管顶进。 tn2 圆管顶进技术关键点圆管顶进是在不破坏路基的土体，将圆管顶进穿越既有线的路基。第 一，顶进施工要确保行车线路安全，轨道的方向、水平变化不超标， 列车能正常运行。第二，顶进施工中要确保有足够的顶力，承受顶力 的后背墙不出现失稳，确保顶进过程正常顺利。第三，顶进施工屮要 tn 2 圆管顶进技术关键点 以，圆管顶进要达到以上效果，就 要充分发挥路基土在顶进中能形 成卸力拱的特点。…般圆管顶部覆 盖土层较厚（H5a（）, 土质坚硬（fkp 8）时，作用于涵管上部竖直土 压可按卸力拱（请见图示）计算。 如果不能形成卸力拱，路基就可能 管顶进中主要受力计算卸力拱示意图 出现下沉甚至坍陷现象。 管顶进中主要受力计算 圆管顶进工程设计时需要进行各种计算。其中：有圆管的设计计 算，线路架空的设计计算，盾构设备的设计计算，最大顶力的设计计 算，后背墙的设计计算等。考虑到圆管和盾构设备都有定型产品，线 路架空是采取保护性的架空，所以，我们在这里主要考虑最大顶力和 后背墙的设计计算。 3.1顶管的最大顶力设计计算 由于顶管一般都在覆土较厚的路基土体内顶进施工，所以，要考 虑管顶线路上部活载、线路与加固材料荷载、管子上部土体荷载、管 子本身质量所产生的摩阻力。因此，克服以上摩阻力需最大顶力近似 计算公式： P二K (N1+N2+N3+N4) f, P---设计最大顶力(kN)； K---系数，一般取1.2； N1—-线路上 部活载(kN)； N2 覆土上部线路与加固材料质量(kN)； N3 管了 上部覆土质量(kN)； N4 管子本身质量(kN)； f 管子与土体的 摩阻系数，无试验资料时可Rl0.7~0.8o 其中:N1=2alqh=2al[165/ (2.5+h)]；填土厚度 h^lm (从轨底 算起)时，不计列车竖向动力作用。旷一管子外半径(in), 1---顶管 覆土长度(m) , h 轨底至管顶的高度(m), qh 竖向压力(kpa)o %二A+B+C+D； A---行车轨质量(kN), B---行车轨枕质量(kN), C 加固线路纵梁质量(kN), D 加固线路横梁质量(kN)。 N3=(4/3)a1h1 vol (形成卸力拱的管顶土体质量计算公式)； ai 卸力拱半长径(m), hi 卸力拱高度(m), V。 土体单位质 量(kN/m3), 1 顶管覆土长度(m)o 其中：ai= a+h*tan 0 =a+h*tan (45° -0/2), a 管子外半径(m) , h=a； hi= ai/fkp； 0、v。、fkp可查 土体系数表取得。 N尸2av°IIl (管顶土质松软、不稳定及覆土薄的土体质量计算公 式)；a 管子外半径(m), v 0 土体单位质量(kN/m), H 管顶 以上覆土厚度(m), 1 顶管覆土长度(m)o 土体系数表 別 土 体种类 fkp v o (t/m3) 4)(°) 普 通 +. 软板岩、软石灰岩、冻结土、普通泥灰石、破碎砂岩、 灰质砾石及粗砾石 2 2.4 65 碎石土、破碎板岩、硬粘土 1.5