摘要：泥水平衡顶进与铁路防护措施相结合，很好地解决了管道下穿铁路这个难题,保证了铁路营运安全，也保证了施工顺利完成。
关键词：泥水平衡下穿铁路
中图分类号： X731 文献标识码： A 文章编号：
随着城市管道的建设，越来越多的非开挖技术得以应用。由于非开挖技术不开挖地表或以最小的地表开挖量地表，大大减少了对城市交通的干扰。许多管道工程需要连成管网，不少管道需要从铁路下方穿过，施工中必须保证铁路的安全正常运营。在公路或者其它地方，地面的下沉量对行驶的车辆没有多大的影响。但铁路对两条钢轨的下沉量要求极严，高速行驶的火车，如果线路超越标准极小的下沉量，都可能导致重大的事故发生。在铁路上还有许多保证行车的设备，如电气化柱，信号机等，如果倾斜或者沉降，也可能会造成行车事故。铁路一般都是二十四小时运营，无法在施工时象公路那样改道。由于铁路的这些特殊性及高要求，都导致了下穿铁路施工难度增大。
为保证铁路运营的安全，管道下穿铁路施工常常采取泥水平衡顶进。泥水平衡顶管施工存在如下优点：适用的土质范围比较广，如在地下水压力较高，变化范围比较大的条件下，它都适用；可有效保持顶进面的稳定，对所顶管道周围的土体扰动小，引起的地面沉降小。水、黏土及添加剂混合制成的泥水，经输送管道压入泥水舱，泥水在挖掘面上形成一层不透水的泥膜，可以阻止泥水向挖掘面里面渗透，同时，泥水本身有一定的压力，可以平衡地下水压力和土压力。刀盘切削下来的泥土进来泥水舱，经搅拌装置搅拌，含掘削土砂的高浓度泥水经泥浆泵送到地表的泥水分离系统，经泥水分离处理把掘削土体分离出去排掉，再将滤除土砂的泥水重新压送回泥水舱，如此不断循环完成掘削、排土和顶进。
平大下穿铁路顶管采用了泥水平衡顶进与铁路限速慢行及封锁相结合，很好地解决了管道下穿铁路的问题，完成了施工又保证了铁路的营运安全。
一、工程实例
平大下穿铁路顶管管道中心线与铁路斜交，交角为60°。护管距离电气化柱9.5米，护管距离平大立交桥边19米。护管为DN2000 钢筋砼管采用泥水平衡法顶进施工，护管总长120m，管节规格为：2000×200×2500（即内径为2000毫米；壁厚200毫米；管节长度为2500毫米，F型套环管接口；优等品）。护管顶离轨底最短距离为8米，工作井及接收井均处于铁路栏栅外，工作井壁内侧距离铁路栏栅50m，接收井壁内侧距离铁路栏栅38m。顶进时从东侧工作井起分别横穿广深Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ线四股道。
二、顶进方案
根据地质条件选用合适的顶管机头，本地地质条件较好，所以选用普通泥水平衡机头，不带破碎功能，刀盘为十字架式，刀盘上焊有许多合金块，这就是切削土体的“牙齿”。
顶管机头
机械进场后进行机械组装，先施工导轨及后背，再凿洞口安装止水圈。开洞口在顶管前期最关键，要预防地下水压力过大将机头冲出及引发其它事故。平大顶管工作井处地下水位较低，洞口凿开时没有多少水流出，直接凿开装好止水圈。吊下机头，放好油顶架装好油顶。平大顶管采用4个200t的油顶同时顶进，可以根据顶进情况再增加油顶。顶管施工时，顶管掘进机大刀盘切削前方土体，将土体与水搅拌成泥浆，由排泥泵将残土经排泥管运走，后座主顶油泵和主顶千斤顶产生推力，推动管道向前推进。通过管节一节一节向前推进，顶管机不断推进最后到达接收井。
顶管过程流程图
管道比较长时，顶进的阻力会较大。可以通过压入触变泥浆，在管周外壁形成泥浆润滑套，从而降低顶进时的摩擦阻力。压浆与补浆使用触变泥浆是长距离顶管减少摩阻力的重要技术措施。顶进长度大于80m 时，合理使用触变泥浆，可保持土体稳定起到减阻和护壁的作用。顶管施工时，时刻观测顶管的位置偏差。如发现偏差较大时，要及时纠正，以防偏差继续增大。纠偏由激光经纬仪进行测量，激光经纬仪发出的激光束照射在位于钻掘系统内的光靶上。根据测得的偏斜数据，操纵液动纠偏系统，使掘进系统前部铰接的机头产生偏摆，从而实现铺管方向的调节。纠偏控制由纠偏千斤顶进行，掘进机共有纠偏千斤顶4 个，纠偏角度2.5°，能上下左右四个方向进行全方位纠偏。一般情况每次纠偏角度不大于0.5°，以适当的曲率半径逐步的返回到轴线上来。
三、铁路安全配合措施
由于在顶进过程中线路可能会发生沉降，旅客列车运行速度比较快，货物列车比较重，在顶进施工时必须对列车进行限速，一般限速45km/h或60km/h，列车通过顶进地段时运行速度必须慢下来按限定的速度行进，通过顶进地段后再提升至原来的运行速度。铁路上有许多设备，有通信、信号、供电等设备，顶进前与设备管理部门签订好安全协议，要求设备管理部门在顶进过程中加强对设备的检查，做好应急准备。
四、顶管施工沉降监测
顶管施工时，必须对地表、铁路路肩、线路钢轨、铁路行车设备进行沉降监测。沉降监测目的：一是通过对监测信息的分析指导后续工程的施工，二是确保周围建筑物的稳定，特别是铁路及铁路设备的安全；三是为下一步施工提供决策依据。
在顶进方向的路面上设立沉降观察点，铁路地段每条钢轨都设立一组沉降观察点，非铁路地段每隔15m向距离设一组沉降观察点。沉降观察点是在管中心线及管中心线左右各3m处各设点，三点成一组，电气化柱等铁路设备上也设好观测点。
随着顶进开始，沉降工作也跟着进行，铁路外的监测采取水准仪测量和施工人员在地面检查相结合，肉眼观察地面有没有开裂和下沉，水准仪观测沉降。在铁路外的监测可以为铁路监测提供参考。当顶管机头到达铁路路基边坡底时就要开始进行铁路监测。铁路监测采用两种方式：一是专业线路工对线路进行检查，每过一趟车对线路进行目测，观察线路的水平和方向，利用轨距尺检察钢轨的轨距；二是技术人员利用水准仪对沉降观测点进行定期观测。施工监测24小时进行，将监测结果报告给施工管理人员，为下一步施工提供决策依据，根据监测情况看是否需要调整顶进速度和顶力。
五、线路沉降超标应对预案
为了避免顶管施工引起线路下沉进而影响铁路行车安全，造成重大安全事故，特制定线路线路沉降超标应对预案。
1、在施工前准备足够的道碴和河砂，搬运进线路堆码好。准备好捣固机、起道机等铁路抢修工具。施工现场必须备有足够的线路整修机械、扣轨钢梁、砂包及道碴，以便发生险情时及时进行处理。
2、当线路沉降超标影响到火车通行时，立即停止顶进。现场防护员立即设置停车防护牌严禁车辆通行，同时通知车站及有关部门，驻站防护员在信号楼办理封锁该股道手续，现场立即组织线路工检查该段线路状态。根据下沉的情况确定处理方案，当路基下沉造成轨道枕悬空时，砌砂包封堵补填道碴或采用护板防护，必要时应作扣轨防护。
3、集中人力进行抢险救灾。
4、抢险完成后继续监测，当地表沉降速度过大，加快监测频率，分析原因。必要时采用加强支撑和加固地层的措施保证施工安全。
结束语：由于管道下穿铁路本来就是一个难题，根据地质条件选用合理的泥水平衡顶进方法及顶管机头，保证挖掘面的稳定，最大限度的减少对土体的扰动，减少沉降量。铁路限速运行，在封锁没有列车运行的时候下穿线路，并对线路进行监测，下沉超标时及时进行整修。合适的顶进方法与铁路安全措施相结合，再加上线路监测，确保了铁路营运安全，施工也得以顺利完成。
