摘要：铁路是供火车等交通工具行驶的轨道。近几年，我国铁路建设里程不断增加，既有铁路连接了上游项目开发、设备制造与中游运输服务、下游维修检查养护等环节。既有铁路的运营安全稳定性关乎整个铁路行业的发展。顶管技术因具有施工周期短、土方作业量少和不影响正常生活等特点，被广泛应用于国内外管道施工中。目前，顶管施工过程中引起的地面沉降预测分析方法主要有理论解析法、有限元数值法、物理实验法，大多数工程采用有限元数值法来分析顶管施工引起相邻结构的力学响应。基于此，本篇文章对顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术进行研究，以供参考。

关键词：顶管下穿；铁路工程；既有线路；加固施工技术；应用分析

引言

顶管施工在市政、铁路、公路、水利等工程项目施工中应用非常广泛，顶管施工作为非开挖式的一种施工方法，与传统的明挖方式相比，具有对地面交通、建筑物及人们的正常活动影响小，施工过程中土方开挖、回填量小，拆除地面障碍物少等优点。采用顶管法施工下穿铁路路基时，由于顶管施工作业会不可避免地对扰动管片周边地层，导致管片附近土体发生变形，当变形超过一定范围时，会使周边地表或管片上方铁路路基发生较大的沉降，沉降较大时将会影响铁路行车的安全，因而顶管施工对铁路路基的影响研究受到越来越多的关注。

1顶管技术

顶管技术为非开挖管道敷设技术，该技术应用的主要优势在于无需开挖地面就可以完成地下管线、管道铺设等作业，尤其对于需深度开挖的工程，该技术的合理应用，不仅能够实现施工时间、成本的节约，而且可以减少工程建设期间产生的噪音、粉尘等污染，即对城市交通、环境及居民生活产生的负面影响较小。但该技术应用对施工机械设备、施工人员素质等要求较高，意味着该技术施工难度较大，需要严格对各施工要点进行把控，才能达到预期的施工效果。

2既有铁路路基下沉加固施工难点

（1）天窗时间短。既有铁路线路天窗时间较短，为1.5h/天，传统先基于K30平板载荷试验计算地基承载力、后回填捣固道碴的方法实施难度较大。（2）排水不畅。既有铁路线路基床顶面标高显著低于线路侧沟沟底标高，侧沟沟底积水排出难度较大，大量淤积的水体可反向灌输至基床。同时在道床一定深度位置侧沟出现泥浆渗出现象，导致既有铁路线路两侧排水沟被基床冒浆堵塞，基床沟清理周期显著缩短。

3顶管下穿铁路工程既有线路加固施工技术分析

3.1线路加固实施方案

（1）某工程线路加固体系共涉及2股线路，线路处于直线段，轨底高程分别为9.04m、9.06m；线间距为4m；钢轨类型为60kg/m，混凝土枕。（2）线路加固采用3-5-3扣轨加固方案，扣轨采用50kg/m钢轨，U型卡采用直径22mm圆钢制作，扣板采用厚10mm钢板制作。（3）线路加固后列车荷载传递路径为：列车荷载→钢轨→枕木→扣轨→路基。（4）扣轨形式，组装形式为3-5-3扣轨，钢轨接头需错开1m以上，扣轨与其下的枕木或方木用Φ22-U型螺栓联接在一起，钢轨用50kg/m轨。扣轨两端设置木梭头。（5）线路加固材料提前由汽车运至铁路护栏外侧集中堆码，开始加固时在铁路护栏相应位置开口，加固材料由人工抬运至线上。整个加固、顶进、恢复期间，护栏开口由专人看护，非施工相关人员不得进入，施工结束后及时封闭护栏。（6）每间隔3根既有混凝土枕，穿入长木梭，既有混凝土枕可适当调整位置，长木枕间距不大于1.8m，长枕木与钢轨间设绝缘胶垫。（7）扣轨安放完毕后要及时安装扣板，装配弹簧垫圈、平垫，拧紧螺母，工后检查是否有高于基本轨处、扣板是否与扣轨完全贴合，如有问题，及时调整。（8）线路加固范围：线路加固长度共计25m，以管道设计线为中心向线路两边各12.5m。

3.2路基边坡加固

因既有铁路路基横断面为梯形，白水泥固结体较为坚硬，在挤压作用下，路基边坡与“咬合”形桩相交位置少量土体极易被挤出，基于此，需对既有铁路路基边坡进行进一步加固。既有铁路路基边坡加固方法为机械密实捣固+种灌木方法。根据排水不畅致既有铁路路基土软化变形现象，结合线路两旁标高与基床标高差异，取消原有线路边坡两侧围墙，进行底标高低于既有铁路下沉病害路段路基顶面标高的边沟设置，或者在原有线路两侧围墙墙脚设置数量充足的排水孔，确保地表水顺利排出。同时利用清筛方法处理污染严重、泥碴混结的道碴，移除泥浆混结体，避免泥浆填堵侧沟。清筛后，先后铺设15cm砂垫层、土工布、15cm砂垫层、洁净碎石道碴。在洁净碎石道碴铺设后，均匀密实捣固，确保土质在固体状态下物理力学性质稳定，提高路基基床强度。在种灌木方法应用过程中，技术人员应综合考虑既有铁路下沉病害路段路基边坡周边气候环境、土壤环境，结合路基边坡植物防护需求，选择适宜的灌木。因既有铁路下沉病害路段路基边坡为丘陵区，沿线自然植被较发育，且路基填料抗冲刷能力较差，可以选择沙棘、红柳、穗槐柠条等苗木。

3.3拆除线路加固

顶管就位，注浆结束验收合格以后立即拆除线路加固体系，恢复线路，保证列车提速条件。拆除线路加固施工顺序为：拆除扣轨→抽出木枕→回填石碴→整修线路。扣轨的拆除：利用慢行点内列车间隔拆除部分扣板，但保证钢轨接头处，扣轨两端扣板螺栓，扣轨中部至少两套扣板螺栓。然后分别利用各股道的封闭时间分别拆扣轨，扣轨拆除在天窗点内进行，同时根据每日进度解除扣板，当日无法完成的部位仍旧将扣轨拧紧。抽木枕采用隔六抽一法，每抽一根，立即回填道碴，捣固密实，达到标准后方可抽除下一根。最后逐步统筹解除3-5-3扣轨，不盲目超前施工。

3.4线路加固其他安全技术卡控措施

（1）线路加固是在既有行车线上进行作业，无论在任何情况下都不得把所用材料工具置于线路中心或两侧侵入限界的位置。（2）对其所用螺栓必须按规定做强度测试，试验合格后方可采用，仔细检查，不能松动失效，失效随时补充，保持其处于良好状态。（3）提前设定好线路防护标志及专职防护人员，在接收到慢行指令后，按审查批准的线路加固方案对框构两侧线路实施全面加固。（4）在装、卸、运、抬、移工字钢和钢轨等笨重物料时必须由一人统一进行指挥，作业人员行动一致，不得随意喧哗打闹。（5）施工作业范围内的各类光电缆应提前与相关单位取得联系并配合做好防护，加固前要与通信、信号、电务、工务等有关部门签订施工配合协议，严禁损坏。

结束语

顶管施工在下穿铁路时，在顶管接近铁路路基施工过程中，铁路的土体会发生轻微的隆起现象，路基隆起的程度与顶管埋深和管径有关。在相同条件下，埋深较浅、管径较大的管道在顶进过程中引起的路基隆起现象相对更大;在顶管施工穿越铁路路基后，路基的土体会由隆起变为向下沉降。就施工来说，此种方法可大大减少封闭既有线的时间，提高慢行限制速度，在提升加固效果、保证施工安全的同时，大地保证了各环节的施工质量。

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