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摘 要：涵洞顶进施工会对两侧既有路基造成扰动，扰动范围需加固处理以减小工后沉降，但其长度的合理设置还有待研究。为此，结合渝怀铁路秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58（秀山站重庆端咽喉区）工程的修建，进行了施工扰动影响范围内路基面长期变形的现场测试。
关键词：既有快速铁路路基；顶进涵；施工扰动；加固范围
Abstract: Culvert jacking construction caused on both sides of existing subgrade by disturbance, the disturbance range needs to be reinforced so as to reduce the post-construction settlement, but the length of the reasonable setting remains to be studied. Therefore, combining the Yuhuai Railway Xiushan interworking connection line wear Yuhuai Railway K424+182.58 ( XiuShan Railway Station Chongqing terminal throat area ) construction, take the influence of construction disturbance road within the base of long-term deformation field test.
Key words: both rapid railway roadbed; culvert; construction disturbance; reinforcement range
中圖分类号：F530.3 献标识码：文章编号：2095-2104（2012）12-0020-02
0 前言
顶进施工技术是在保证既有线行车的条件下，采用顶、拉或顶拉相结合的方法，把涵洞的箱体顶(拉)入既有路基的一种施工方法。近年来广泛应用于地铁、水底隧道、立体交通和设备跨越道路等工程施工中[1]。其优点是施工对行车的干扰少，缺点是受气候影响大 [2]。随着我国既有铁路的普遍提速和铁路物流的发展，在既有快速铁路上修建下穿式交通涵将愈来愈普遍。顶进施工将对既有路基产生扰动，扰动范围内如不进行处理将影响行车舒适性，产生路基病害。现有规范[3-5]对于新建铁路的路涵过渡段从结构形式、填料选用到施工质量控制有详细的规定，但对于顶进涵施工在既有路基中产生的扰动如何处理及处理范围的长度如何取值没有明确规定，相关研究较为少见。结合渝怀铁路秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58（秀山火车站重庆端咽喉区）工程的修建，进行了大型顶进涵施工扰动范围路基面沉降变形的长期观测，根据观测数据对施工扰动加固范围的合理长度进行了探讨。
1 工程概况
渝怀铁路是近年交付成都铁路局管理运营的高标准快速铁路之一，为电气化铁路，行车速度已达120km/h，将逐步提速至160km/h。秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58工程采用框架涵顶进施工，穿越秀山火车站重庆端咽喉区。施工影响范围内既有铁路线路坡度为平坡，线路左侧既有牵出线为预留复线并预留有牵出线、重庆铁路秀山物流商贸有限责任公司铁路专用线、安全线位置。线路路堤（土质）形式通过，路堤高度10m—13.5m。框架涵为2孔对称布置，每孔为12m宽行车道（3车道）＋7m宽人行道，桥下净空5.5m，中央分割带宽6m，框架涵长21.8m，宽约44m。含两端施工扰动范围的路基加固，预估扰动范围长为85m。正线及牵出线部分长10.8m，采用工字钢扣轨顶进施工，其余部分采用明挖现浇施工。施工影响范围内路基基床表层采用级配碎石，级配碎石中掺入3%～5%水泥；对基床底层及下部路堤在顶进施工前采用水泥浆进行预注浆处理，水灰比为1:1—1.5:1。
2 现场测试
2.1试验设计
（1）试验目的
探讨顶进涵施工扰动加固范围的合理长度是本次试验的目的。
（2）测试内容
测试顶进涵施工期及工后运营期扰动范围内路基面沉降变形。
（3）测点布置
以框架涵顶上紧邻框架涵重庆方向侧壁的轨枕为零号枕，往重庆方向枕号增加。测点布置在路基面，沿线路纵向在左轨下3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置依次布置6个长期沉降测点（沉降板），在与3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置对应的正线与牵出线中间依次布置6个长期沉降观测点（沉降观测桩）。如图1所示，布置情况如表1、表2所列。
（4）测试仪器
本次沉降观测采用水准仪+沉降板（沉降观测桩）进行。
表1 正线路基面沉降测点布置
表2 正线与牵出线间路基面沉降测点布置
图1 测点布置平面图
2.2试验数据与分析
正线与牵出线之间各测点长期沉降观测值如表3所列。图2为与之对应的沉降沿线路纵向分布曲线，图3为与之对应的沉降与时间关系曲线。其中，由于3#枕距框架涵侧壁仅1.71m，考虑到顶进施工时可能会遭到破坏，因此该处测点沉降板是在顶进完成后安装的，所测数据为顶进完成并回填后的路基沉降。
表3 正线与牵出线间路基面测点沉降值（单位：mm）
图2 正线与牵出线间路基面沉降沿线路纵向分布曲线
图3 正线与牵出线间路基面沉降与时间关系曲线
由表3、图2和图3可知，顶进施工期间正线与牵出线之间的路基沉降主要发生在6#至20#轨枕下，沉降值10—12mm，30#与40#轨枕下路基沉降较小，仅0—2mm；顶进施工完成后一个月20#、30#、40#轨枕下路基沉降为0—1mm，考虑到观测误差，几乎无沉降，可以认为，本次顶进施工的扰动影响范围为框架涵侧壁至20#-30#轨枕间，影响范围的长度约11.4m—17.1m。建议加固范围长度设置为18m。应该指出的是30#枕下有一孔3.5m箱涵，这会在一定程度上减小由顶进开挖引起的沉降。考虑到涵顶填土较厚（约5m），顶进开挖深度约10.0m，开挖边缘距涵洞较远（17.1m），可以认为涵洞不会影响扰动范围的判断。
由表3、图2和图3还可知，与3#枕相对应的位置处路基沉降测试时间最短，但沉降值最大。该测点位于顶进开挖的超挖范围内，回填完成后，由于不能中断行车，无法有效碾压，导致后期列车荷载作用下的振动压密沉降过大，截止观测期末该处沉降已达170mm，但沉降随时间延长在逐步衰减，该测点三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为1.975mm/d、0.100mm/d、0.085mm/d。文献[3]中要求I级铁路路基工后沉降速率不应超过5cm/a（即0.137mm/d），若以此为稳定标准，可认为顶进施工完成约5个月（157天）后施工扰动范围稳定。
正线路基面沉降观测值如表4所列。图4为与之对应的沉降沿线路纵向分布曲线，图5为与之对应的沉降与时间关系曲线。由于3#—12#枕在扣轨架梁的施工范围内，如顶进前埋设沉降板则将在顶进施工过程中遭到破坏，因此这三个测点沉降板是在顶进施工完成后安装的，所测数据为顶进完成后的路基沉降。
表4 正線路基面沉降值 （单位：mm）
图4 正线路基面沉降沿线路纵向分布曲线
图5 正线路基面沉降与时间关系曲线
由表4、图4和图5可知，20#、30#、40#轨枕下路基面的沉降分别为11mm、2mm、1mm，这与牵出线与正线间相应位置的沉降基本一致，顶进完成后，最大沉降发生在3#轨枕下，该测点观测时间短，沉降值大，截止观测期末测得的沉降达51mm，但沉降速率随时间的延长而逐渐衰减，三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d，可认为顶进施工完成约5个月（157天）后施工扰动范围稳定。
由以上观测数据分析可知，从正线与牵出线间及正线路基面沉降发生的区域上看，可将顶进施工影响范围分为脱空区和松驰区，将脱空区定义为：紧邻框架涵侧壁，受顶进施工直接影响，因超挖需回填的区域，受施工场地及不中断行车的限制而无法进行有效压实，这一区域回填后沉降变形明显大于其他区域，若不及时补砟整捣将导致枕底与道砟脱空，如框架涵侧壁至6#轨枕间；将松驰区定义为：顶进施工影响区域内除脱空区以外的范围，如6#至30#。如图2、图4所示。沉降从发生时间上可分为顶进施工期（2008年11月17日至2009年1月10日）和工后运营期（2009年1月10日以后），前一时期内发生的沉降主要由顶进施工引起，后一时期发生的沉降是在列车荷载作用下的振动压密。
试验表明，脱空区内超挖回填不密实而导致的沉降过大，这一区域应采取填充密实-全部回填空间范围进行封闭式注浆-加强道床整捣的措施，防止后期沉降导致轨底脱空；松驰区内应进行基床范围内加固（如注浆、打入微型桩等）-加强道床整捣。
3 结论
在既有路基上进行大型框架涵的顶进施工会对两侧既有路基产生扰动，影响范围需进行加固处理以减小工后沉降并提高过渡性能，但其长度的合理设置还需进一步研究。为此，结合渝怀铁路秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58（秀山站重庆端咽喉区）工程的修建，进行了扰动范围内路基面长期沉降的现场测试，并对试验数据进行了分析比较，有如下基本结论：
（1）本次试验条件下的顶进施工影响范围约为11.4m—17.1m，加固范围长度建议设置为18m，约为开挖高度的1.8倍。
（2）顶进施工影响范围可分为脱空区与松驰区，脱空区紧邻框架涵侧壁，受顶进施工直接影响，沉降变形明显大于其他区域，应采取填充密实-进行封闭式注浆-加强整捣的措施；松驰区为施工影响区域内除脱空区以外的范围，应进行加固（如封闭式注浆、打入微型桩等）-加强整捣，以保证过渡效果和线路平顺。
（3）采用注浆处理后的加固范围内路基面沉降速率随时间延长而逐渐衰减，顶进施工完成后约五个月稳定。试验数据表明，与3#轨枕对应的正线与牵出线之间及正线上的测点在三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为1.975mm/d、0.100mm/d、0.085mm/d，0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d。
参考文献
[1] 罗鑫. 几种箱涵顶进施工技术的探讨[J]. 建筑施工. 2001，32（2）：88-89.
[2] 朱辉. 浅谈铁路顶进涵施工技术[J]. 山西建筑. 2001，27（1）：153-154.
[3] 铁道第一勘察设计院.《铁路路基设计规范》（TB 10001-2005/J 447-2005）.中国铁道出版社，2009
[4] 铁道科学研究院.《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]285号）.中国铁道出版社，2006
[5] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.高速铁路设计规范（试行）（TB 10621-2009/J 971-2009）.中国铁道出版社，2010
作者简介：卫敏（1971-11-29），女，重庆人，工程师，从事铁路建设工程质量安全监督工作。
关键词：既有快速铁路路基；顶进涵；施工扰动；加固范围
Abstract: Culvert jacking construction caused on both sides of existing subgrade by disturbance, the disturbance range needs to be reinforced so as to reduce the post-construction settlement, but the length of the reasonable setting remains to be studied. Therefore, combining the Yuhuai Railway Xiushan interworking connection line wear Yuhuai Railway K424+182.58 ( XiuShan Railway Station Chongqing terminal throat area ) construction, take the influence of construction disturbance road within the base of long-term deformation field test.
Key words: both rapid railway roadbed; culvert; construction disturbance; reinforcement range
中圖分类号：F530.3 献标识码：文章编号：2095-2104（2012）12-0020-02
0 前言
顶进施工技术是在保证既有线行车的条件下，采用顶、拉或顶拉相结合的方法，把涵洞的箱体顶(拉)入既有路基的一种施工方法。近年来广泛应用于地铁、水底隧道、立体交通和设备跨越道路等工程施工中[1]。其优点是施工对行车的干扰少，缺点是受气候影响大 [2]。随着我国既有铁路的普遍提速和铁路物流的发展，在既有快速铁路上修建下穿式交通涵将愈来愈普遍。顶进施工将对既有路基产生扰动，扰动范围内如不进行处理将影响行车舒适性，产生路基病害。现有规范[3-5]对于新建铁路的路涵过渡段从结构形式、填料选用到施工质量控制有详细的规定，但对于顶进涵施工在既有路基中产生的扰动如何处理及处理范围的长度如何取值没有明确规定，相关研究较为少见。结合渝怀铁路秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58（秀山火车站重庆端咽喉区）工程的修建，进行了大型顶进涵施工扰动范围路基面沉降变形的长期观测，根据观测数据对施工扰动加固范围的合理长度进行了探讨。
1 工程概况
渝怀铁路是近年交付成都铁路局管理运营的高标准快速铁路之一，为电气化铁路，行车速度已达120km/h，将逐步提速至160km/h。秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58工程采用框架涵顶进施工，穿越秀山火车站重庆端咽喉区。施工影响范围内既有铁路线路坡度为平坡，线路左侧既有牵出线为预留复线并预留有牵出线、重庆铁路秀山物流商贸有限责任公司铁路专用线、安全线位置。线路路堤（土质）形式通过，路堤高度10m—13.5m。框架涵为2孔对称布置，每孔为12m宽行车道（3车道）＋7m宽人行道，桥下净空5.5m，中央分割带宽6m，框架涵长21.8m，宽约44m。含两端施工扰动范围的路基加固，预估扰动范围长为85m。正线及牵出线部分长10.8m，采用工字钢扣轨顶进施工，其余部分采用明挖现浇施工。施工影响范围内路基基床表层采用级配碎石，级配碎石中掺入3%～5%水泥；对基床底层及下部路堤在顶进施工前采用水泥浆进行预注浆处理，水灰比为1:1—1.5:1。
2 现场测试
2.1试验设计
（1）试验目的
探讨顶进涵施工扰动加固范围的合理长度是本次试验的目的。
（2）测试内容
测试顶进涵施工期及工后运营期扰动范围内路基面沉降变形。
（3）测点布置
以框架涵顶上紧邻框架涵重庆方向侧壁的轨枕为零号枕，往重庆方向枕号增加。测点布置在路基面，沿线路纵向在左轨下3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置依次布置6个长期沉降测点（沉降板），在与3#、6#、12#、20#、30#、40#枕位置对应的正线与牵出线中间依次布置6个长期沉降观测点（沉降观测桩）。如图1所示，布置情况如表1、表2所列。
（4）测试仪器
本次沉降观测采用水准仪+沉降板（沉降观测桩）进行。
表1 正线路基面沉降测点布置
表2 正线与牵出线间路基面沉降测点布置
图1 测点布置平面图
2.2试验数据与分析
正线与牵出线之间各测点长期沉降观测值如表3所列。图2为与之对应的沉降沿线路纵向分布曲线，图3为与之对应的沉降与时间关系曲线。其中，由于3#枕距框架涵侧壁仅1.71m，考虑到顶进施工时可能会遭到破坏，因此该处测点沉降板是在顶进完成后安装的，所测数据为顶进完成并回填后的路基沉降。
表3 正线与牵出线间路基面测点沉降值（单位：mm）
图2 正线与牵出线间路基面沉降沿线路纵向分布曲线
图3 正线与牵出线间路基面沉降与时间关系曲线
由表3、图2和图3可知，顶进施工期间正线与牵出线之间的路基沉降主要发生在6#至20#轨枕下，沉降值10—12mm，30#与40#轨枕下路基沉降较小，仅0—2mm；顶进施工完成后一个月20#、30#、40#轨枕下路基沉降为0—1mm，考虑到观测误差，几乎无沉降，可以认为，本次顶进施工的扰动影响范围为框架涵侧壁至20#-30#轨枕间，影响范围的长度约11.4m—17.1m。建议加固范围长度设置为18m。应该指出的是30#枕下有一孔3.5m箱涵，这会在一定程度上减小由顶进开挖引起的沉降。考虑到涵顶填土较厚（约5m），顶进开挖深度约10.0m，开挖边缘距涵洞较远（17.1m），可以认为涵洞不会影响扰动范围的判断。
由表3、图2和图3还可知，与3#枕相对应的位置处路基沉降测试时间最短，但沉降值最大。该测点位于顶进开挖的超挖范围内，回填完成后，由于不能中断行车，无法有效碾压，导致后期列车荷载作用下的振动压密沉降过大，截止观测期末该处沉降已达170mm，但沉降随时间延长在逐步衰减，该测点三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为1.975mm/d、0.100mm/d、0.085mm/d。文献[3]中要求I级铁路路基工后沉降速率不应超过5cm/a（即0.137mm/d），若以此为稳定标准，可认为顶进施工完成约5个月（157天）后施工扰动范围稳定。
正线路基面沉降观测值如表4所列。图4为与之对应的沉降沿线路纵向分布曲线，图5为与之对应的沉降与时间关系曲线。由于3#—12#枕在扣轨架梁的施工范围内，如顶进前埋设沉降板则将在顶进施工过程中遭到破坏，因此这三个测点沉降板是在顶进施工完成后安装的，所测数据为顶进完成后的路基沉降。
表4 正線路基面沉降值 （单位：mm）
图4 正线路基面沉降沿线路纵向分布曲线
图5 正线路基面沉降与时间关系曲线
由表4、图4和图5可知，20#、30#、40#轨枕下路基面的沉降分别为11mm、2mm、1mm，这与牵出线与正线间相应位置的沉降基本一致，顶进完成后，最大沉降发生在3#轨枕下，该测点观测时间短，沉降值大，截止观测期末测得的沉降达51mm，但沉降速率随时间的延长而逐渐衰减，三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d，可认为顶进施工完成约5个月（157天）后施工扰动范围稳定。
由以上观测数据分析可知，从正线与牵出线间及正线路基面沉降发生的区域上看，可将顶进施工影响范围分为脱空区和松驰区，将脱空区定义为：紧邻框架涵侧壁，受顶进施工直接影响，因超挖需回填的区域，受施工场地及不中断行车的限制而无法进行有效压实，这一区域回填后沉降变形明显大于其他区域，若不及时补砟整捣将导致枕底与道砟脱空，如框架涵侧壁至6#轨枕间；将松驰区定义为：顶进施工影响区域内除脱空区以外的范围，如6#至30#。如图2、图4所示。沉降从发生时间上可分为顶进施工期（2008年11月17日至2009年1月10日）和工后运营期（2009年1月10日以后），前一时期内发生的沉降主要由顶进施工引起，后一时期发生的沉降是在列车荷载作用下的振动压密。
试验表明，脱空区内超挖回填不密实而导致的沉降过大，这一区域应采取填充密实-全部回填空间范围进行封闭式注浆-加强道床整捣的措施，防止后期沉降导致轨底脱空；松驰区内应进行基床范围内加固（如注浆、打入微型桩等）-加强道床整捣。
3 结论
在既有路基上进行大型框架涵的顶进施工会对两侧既有路基产生扰动，影响范围需进行加固处理以减小工后沉降并提高过渡性能，但其长度的合理设置还需进一步研究。为此，结合渝怀铁路秀山互通连接线下穿渝怀铁路K424+182.58（秀山站重庆端咽喉区）工程的修建，进行了扰动范围内路基面长期沉降的现场测试，并对试验数据进行了分析比较，有如下基本结论：
（1）本次试验条件下的顶进施工影响范围约为11.4m—17.1m，加固范围长度建议设置为18m，约为开挖高度的1.8倍。
（2）顶进施工影响范围可分为脱空区与松驰区，脱空区紧邻框架涵侧壁，受顶进施工直接影响，沉降变形明显大于其他区域，应采取填充密实-进行封闭式注浆-加强整捣的措施；松驰区为施工影响区域内除脱空区以外的范围，应进行加固（如封闭式注浆、打入微型桩等）-加强整捣，以保证过渡效果和线路平顺。
（3）采用注浆处理后的加固范围内路基面沉降速率随时间延长而逐渐衰减，顶进施工完成后约五个月稳定。试验数据表明，与3#轨枕对应的正线与牵出线之间及正线上的测点在三次观测间隔期内的平均沉降速率分别为1.975mm/d、0.100mm/d、0.085mm/d，0.475mm/d、0.140mm/d、0.073mm/d。
参考文献
[1] 罗鑫. 几种箱涵顶进施工技术的探讨[J]. 建筑施工. 2001，32（2）：88-89.
[2] 朱辉. 浅谈铁路顶进涵施工技术[J]. 山西建筑. 2001，27（1）：153-154.
[3] 铁道第一勘察设计院.《铁路路基设计规范》（TB 10001-2005/J 447-2005）.中国铁道出版社，2009
[4] 铁道科学研究院.《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》（铁建设函[2005]285号）.中国铁道出版社，2006
[5] 铁道第三勘察设计院集团有限公司.高速铁路设计规范（试行）（TB 10621-2009/J 971-2009）.中国铁道出版社，2010
作者简介：卫敏（1971-11-29），女，重庆人，工程师，从事铁路建设工程质量安全监督工作。