郑州中原铁道工程有限责任公司
摘要：本文结合实际案例，针对防护涵顶进施工中下穿既有线路的施工技术方法和安全措施进行了详细的论述，希望为相应工程的开展提供技术参考。
关键词：下穿既有线；架空顶进施工；技术措施
1工程概况
本项目防护涵位于郑开城际铁路郑州特大桥158号、159号桥墩之间，交叉处铁路里程为K7+367.5，防护涵与郑开城际铁路呈70°夹角。主体采用DN1500圆管防护涵，土压平衡法施工，总长为176米，每节长为2米，共88节，防护涵采用成品管，埋置深度在郑铁城际铁路范围内距地面5.739米，在郑开大道范围内距地面4.935米，两端出入口处均设置方形沉井，后期兼作检查井及阀门井。圆管防护涵主体采用柔性钢承插口型Ⅲ级承插管，内径为1.5m，管壁厚0.15m。桥南侧为城市绿地，桥北侧为绿化带，规划再生水管道在东四环与郑开大道交叉处向东86.8m处穿越，与郑开大道交角70°，规划线位处郑开大道道路横断面布置从南向北为车行道19m+绿化带4m+车行道19m共42m。郑开城际南侧与郑开大道北侧均为城市绿地。
穿越处地下敷设管线情况，郑开大道北侧绿化带下为DN1200给水管、军用光缆和地铁一号线。其中给水管底距规划管顶垂直距离最低约0.51m。地铁1号线结构顶高程为74.86m，再生水管道规划底位于地铁1号线结构顶上2.06m的位置。
2顶管施工
本次圆管涵顶进采用机械式土压平衡顶管机施工方法，选用一台TPD1500型号顶管机。外径1820mm，总长4800mm，重13.0t，功率22kw*2，纠偏3°，纠偏推力50T*4，每小时出土量17.0m³，平均每天顶进17米左右。从南向北顶进，顶程176.0m。
2.1施工准备
（1）工作井下沉到位，下部的混凝土构件需要达到设计的强度和规范要求。经现场监理工程师验收，工作井的标高、轴线、斜度、混凝土强度均在设计及规范允许偏差范围内，签证后方可使用。
（2）为确保安全，在工作井和接收井周围设置防护围栏，在井周围疏通排水沟和汇水坑，防止泥浆流入井内，在汇水坑内设置潜水泵。
（3）由于顶管机13t自重，井室周围地面硬化，满足重型机械的要求。
（4）水电安全措施：顶进施工用水项目部自抽水井供水、储罐储水；施工用电项目部自备发电机发电。
（5）工作井防水措施：在工作井底部设置集水井，及时抽水，工作井顶部高程满足防洪要求，提前设置临时挡水坎，排水沟应该在井周围挖掘以排出地表水。
（6）涵洞出入口措施
进出口范围内的土壤应采用钢板和I25工字钢加固，防止土壤流失，保证进出口的安全和质量。
2.2顶力计算
经计算，施工采用5台200吨千斤顶，最大工作顶力为5*2000=10000千牛，满足要求。另外一个千斤顶准备在现场待命。
2.3顶进设备安装
（1）导轨安装
导轨的安装需要反复校正，使导轨的中线、高程、轨距和坡度满足设计要求。两个导轨应笔直、平行、高度相等。导轨的纵向坡度应与管道的设计坡度一致。偏差应在允许范围内。轴线位置偏差不超过3mm，顶面标高偏差不超过3mm。导轨表面应光滑，安装好的导轨应牢固，并应定期检查。接头与轨面接触应在下管后呈直线。本工程导轨采用38km/h钢轨和C30混凝土封底。栏杆放在底座上。导轨安装前，应检查管道的中心位置，确保导轨的标高和轴线位置准确。在各种荷载作用下，导轨定位必须稳定、无位移、无变形、无沉降。
（2）千斤顶
整体提升主顶液压动力站应平稳安装在工作平台上，并安装防雨棚。根据管径大小，主顶进设备采用5台200t千斤顶，保证顶进铁均匀受力。千斤顶必须符合中线和水平线的要求，并与管道中心线对称布置。主顶油缸架的安装应准确定位，保证筒体应力点位置正确，其标高和平面安装误差应控制在3mm以内。安装在气缸架上的气缸中心误差控制在3mm以内。千斤顶固定在支架上，合力中心在管段垂直中心线上。千斤顶的油管应平行连接，每个千斤顶应有进油和加油控制系统。
（3）顶管机
顶管机重13t，现场采用30t吊车吊起顶管机。工作半径12米，臂长15米，满足吊装要求。将顶管机放在始发井的导轨上。顶管机前端距井壁约300mm。顶管机就位后，检查顶管机轴线与始发井、导轨轴线及主顶缸轴线是否一致，发现偏差立即调整。然后进行顶管回路、油路、灌浆系统的安装调试。
2.4顶进施工
（1）机头入洞
首先，在洞口的位置进行挖凿施工，人工挖500-800mm土。然后将机头缓慢推入洞内，直到刀盘进入洞内，调整止水环位置，使地下水完全封闭。然后启动顶管机的刀盘。当土仓压力升至0.1兆帕时，螺旋输送机的土压力升至0.07兆帕左右。当掘进机开始进入土壤时，机头暴露在外，只有履带和机头之间存在摩擦，机头容易旋转。因此，在入土前2.0米顶进机头时，为了防止机头整体转动，将顶进速度控制在5毫米/分钟以下，并观察机头倾斜和转动的变化，以便及时校正和调整。通过校正千斤顶调整倾角的变化。当旋转角度大于（+30度）时，刀头可以反转进行调整。顶进2.0m后，顶进速度可逐渐提高，且不需旋转头部。机头全埋后，土仓压力控制在50-80兆帕，混凝土管第一段封回。
（2）正常顶进
土仓压力设定：施工过程中设备自动控制，可保证土仓压力的10%。当有砂石层时，土仓压力设定值应提高30%左右，以提高安全系数。如果在顶进过程中前1-4根管道停止，顶进段可能发生反弹。此时，当管道返回到镐的底部时，或在镐返回之前100-200mm的超额顶进，应添加方木支架，以便在不影响后管放置的情况下保持前几根管道的反弹。
推送速度：推送速度控制在30-50mm/min，入孔后前10.0m，纠偏时降低速度。之后，根据开挖和刀盘扭矩，适当加快顶进速度。当机器头部停止顶进时，刀头空转3到5分钟。当机器停止时，螺旋输送机排泥液压门关闭，电源切断，以保证土压仓的土压力。顶进时，如果列车通过，应停止工作并保持静止，列车通过后应恢复工作。
开挖运输：掘进机刀盘切割碎土，糊状土经螺旋输送机送入管道。然后通过水平泵管将糊状土输送至顶管，再通过垂直泵管输送至地面，进入土壤临时储存区。现场土方采用自卸汽车运至指定弃土场。为了保持长距离泵送能力，在泵管上安装了注润滑油装置，在泵送过程中注入润滑油，以减小泵送阻力。
管接头安装：下井前进行外观检查，包括管道端面是否平直，管壁表面是否光滑，管体是否有裂纹等，合格后用吊车检查并穿上。用于顶进的始发井内导轨。管道采用吊车吊装。吊管时，应先吊管。管道吊离地面约10厘米。吊装前检查捆绑情况，确认安全。
当机头停止顶进时，刀盘旋转3到5分钟。当机器停止运行，同时挖掘螺旋输送机时，卸料液压门关闭，电源切断，以确保土压力仓的土压力平衡。下管工序完成后再顶进，先打开刀盘，再依次打开螺旋输送机和推进系统。
机头出洞：将头部推离接收井约2米，拆除接收井开口处的墙，在接收井中央钻一根钢钎，找到头部。开口处的土壤开裂并突出。仔细测量机头的四个方向，当开口的大小和位置合适时，启动主顶油缸继续向前推进，直到中央刀具露出，停止前进。放置机头接收支架，然后将机头缓慢推入接收井。
3结束语
本文结合实际案例，针对防护涵顶进施工中下穿既有线路的施工技术方法和安全措施进行了详细的论述，希望为相应工程的开展提供技术参考。
参考文献：
［1］高秀梅．大断面箱涵顶进技术在下穿铁路工程中的应用［J］．铁道勘察，2009（1）：82-84．