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摘要：结合工程实例，简要介绍输煤管道下穿既有铁路路基防护涵设计中的技术问题。提出了下穿防护涵设计原则，并对防护涵主体、工作坑设计、线路加固、路基加固等关键技术进行了简要介绍，为类似的工程提供借鉴。
关键字： 顶进 防护涵 输煤管线
中图分类号： TU81 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着城市发展和国家基础建设的大力推进，水电煤油燃气等管线运输与既有铁路交叉的情况越来越多。一般情况下，采用跨越方式，由于管线裸露，容易受到外部环境的侵蚀和人为破坏，需要进行安全值守。管道穿越方式较跨越方式由于管道埋入地下，受环境影响小，安全性好，节省投资，施工期短，施工技术难度小，有利于维护和管理等优点，在工程实践中，大多采用穿越方式通过既有铁路。随着顶进技术的日趋成熟，顶进精度也越来越高。下面就本人做过的一个实例，来简要的介绍一下输煤管道下穿既有铁路路基时需要注意的一些问题。
2 工程概况
本工程属于陕西煤业股份有限公司神渭输煤管道工程。管道沿线经过榆林、延安、渭南等15个县市，管线全长748km，其中平原微丘地区336km，山岭重丘地区412km 。首端红柳林矿场坪高程约1200m，终端高程在360m～410m之间，线路途径最高点高程约为1600m，位于黄龙山旗杆庙。神渭输煤管道工程线路长度较长，途径地形较较为复杂，管道沿线穿越铁路共28次，其中穿越高速铁路3次，国铁19次，地方铁路及专用线6次。
3 设计原则
（1）、输煤管线直径为610mm双面埋弧焊直缝钢管，防护涵管径采用内径1.5m钢承口钢筋混凝土Ⅲ级管，管顶到自然地面或边沟底高度不小于1.0m，到铁路路肩高度不小于1.7m。
（2）、防护涵穿过既有铁路路基采用顶入法施工。穿过既有铁路桥采用明挖施工。
（3）、防护涵平、纵线形尽量和总体管线走向保持一致。
（4）、防护涵管底应满足当地冻深要求。
（5）、防护涵两端设混凝土或钢筋混凝土检查设备。
（6）、防护涵主体应伸出铁路路基坡脚线外不少于2～3m，检查井应避让既有道路、房屋和电缆等设施。
4 工程实例
4.1 工程概述
本工点下穿包西铁路段输煤管线为一根外径Φ559mm壁厚14.3mm的双面埋弧焊无缝钢管。该处包西铁路为双线电气化无缝线路，线路纵坡6‰，直线区段， 60kg/m钢轨，钢筋混凝土Ⅲ型轨枕，以路堤形式通过，路基填方高度约3.0~4.0m。
4.2 地质条件
穿越场区地貌为陕北黄土高原黄土塬梁峁沟壑区，地形起伏不大。工点处地层自地表向下共分为4个工程地质层：第① 层黄土状粉土（Q4新eol）：黄褐~褐黄，稍湿，松散~稍密状态。层厚：0-6.90m。第②层黄土状粉土（Q4eol）黄褐色，稍湿，稍密状态，具有湿陷性。层厚：0-3.20m。第③层黄土（Q3eol）褐黄色，稍湿，中密状态，成分以粉土为主，孔隙发育，不均匀地具有湿陷性。层厚：0-3.90m。第④层黄土（Q3eol）：褐黄色，局部为棕红色，稍湿，中密~密实状态，成分以粉土为主，孔隙发育，层厚：未揭穿。勘探深度内未见地下水。土壤最大冻结深度40cm。
4.3 结构确定
根据总体部门提供的资料，为保证既有铁路行车和输煤管道安全，设1-2.0m钢筋混凝土圆形防护涵对输煤管道进行防护，涵管为钢筋混凝土Ⅲ级管，内径为2000mm，管壁厚200mm，每节长2000mm，采用FB钢承口，总涵长30m。防护涵涵管纵向设置2.7%的纵坡。
4.4 工作坑设计
工作坑设计主要包括工作坑后背墙的计算、底板及底板下垫层设计。工作坑后背墙是提供防护涵顶进时所需最大顶力的临时支撑结构物。目前西安地区普遍采用的后背形式是钢筋混凝土后背桩加M10浆砌片石后背墙。根据防护涵最大顶力计算，后背墙厚度为175cm，墙背高450cm，墙顶高120cm，墙趾高60cm（图1）。圆管主体兩侧设40b工字钢导轨，紧贴导向墩布置。底板采用20cm厚C20混凝土。由于本地区地层土质具有湿陷性，在底板下换填50cm厚3:7灰土垫层处理（图2）。工作坑两侧设排水沟，排水沟两端设集水井，用抽水泵及时排除工作坑内的积水。
图1 工作坑纵断面示意图
图2 工作坑中心截面示意图
4.5 线路加固
为了不中断铁路运营，防护涵顶进前需对铁路线路进行加固。根据铁路运营单位的要求，防护涵顶进施工限制速度不应低于45km/h。为了满足列车慢行45km/h的要求，采用（12 +16 +12）mD型便梁对包西铁路进行架空加固，16m便梁两端支点下设枕木垛和挖孔桩，12m便梁两段支点下设枕木垛。挖孔桩为直径1.2m圆桩，桩长12m。桩孔开挖时设钢筋混凝土护壁进行防护，桩护壁厚20cm，桩身和护壁均采用C25钢筋混凝土。铁路架空撤除后应及时恢复既有线路，补充道碴，并对线路进行沉落整修和通车后线路养护。
4.6 路基注浆加固
为克服顶进施工时圆涵两侧路基土体不密实引起路基沉降，应预埋注浆孔对路基土体进行注浆加固处理。
具体加固方法为：用水泥浆对路基进行压浆加固，以增强路基土层松散土体间的联结，防止雨水渗漏，提高路基土体的强度，减少沉降。加固后，路基基床表层的压实标准应满足地基系数（K30）≥190MPa/m；路基基床底的压实系数（K）≥0.95。
钻孔压浆：钻孔（一般Φ4.2cm）间距1.8m×1.8m，孔口1～1.5m用套管锁孔。为保证注浆效果，施工注浆时先注直孔，后注中间孔，以防止浆液过多散失。注浆压力P＝0.3～0.5Mpa ，注浆开始时压力不宜过大，应循序渐进。开始时注浆量如很大，应稍停后再注浆，并应做好每个钻孔的注浆记录。浆液采用改性水玻璃。封孔注浆时要尽量深一些，以免注浆中浆液从地表空隙流失。钻孔中要记录好钻进情况，地层、地质情况。
4.7 附属结构及辅助工程
防护涵两侧设矩形钢筋混凝土检查井。
5 结语
（1）下穿防护管涵采用顶进法施工，因此其所需的成品管节等级较高，以免顶进时发生断裂等。
（2）工作坑后背的设计必须满足圆涵顶进时最大顶力的要求，防止在顶进时发生后背开裂、断裂、倾覆等事故，延误工期。
（3）当防护涵涵长较长，顶进管节较多时，应增加相应组数的中继间，以减小最大顶力。
（4）为了保证防护涵顶进时，铁路限速不低于45km/h安全通过，铁路的线路架空设备必须按照列车限速通过的要求进行设计，以保证铁路列车不间断运营。
（5）防护涵两端埋深较深时，宜采用圆形钢筋混凝土检查井。
参考文献
1、《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB 50423-2007）
2、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
3、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
4、《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）
5、《铁路工程设计防火规范》（TB10063-2007）
6、《铁路运输安全保护条例》（国务院第430号令）
7、《铁路技术管理规程》（铁道部令第29号）
8、《铁路营业线施工安全管理办法》铁办[2008]190号
9、《铁路营业线施工安全管理补充办法》铁运[2011]63号
10、《原油、天然气长输管道与铁路相互关系若干规定》（（87）油建字第505号、铁基（1987）180号）
11、《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则》
12、《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则补充规定》
关键字： 顶进 防护涵 输煤管线
中图分类号： TU81 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着城市发展和国家基础建设的大力推进，水电煤油燃气等管线运输与既有铁路交叉的情况越来越多。一般情况下，采用跨越方式，由于管线裸露，容易受到外部环境的侵蚀和人为破坏，需要进行安全值守。管道穿越方式较跨越方式由于管道埋入地下，受环境影响小，安全性好，节省投资，施工期短，施工技术难度小，有利于维护和管理等优点，在工程实践中，大多采用穿越方式通过既有铁路。随着顶进技术的日趋成熟，顶进精度也越来越高。下面就本人做过的一个实例，来简要的介绍一下输煤管道下穿既有铁路路基时需要注意的一些问题。
2 工程概况
本工程属于陕西煤业股份有限公司神渭输煤管道工程。管道沿线经过榆林、延安、渭南等15个县市，管线全长748km，其中平原微丘地区336km，山岭重丘地区412km 。首端红柳林矿场坪高程约1200m，终端高程在360m～410m之间，线路途径最高点高程约为1600m，位于黄龙山旗杆庙。神渭输煤管道工程线路长度较长，途径地形较较为复杂，管道沿线穿越铁路共28次，其中穿越高速铁路3次，国铁19次，地方铁路及专用线6次。
3 设计原则
（1）、输煤管线直径为610mm双面埋弧焊直缝钢管，防护涵管径采用内径1.5m钢承口钢筋混凝土Ⅲ级管，管顶到自然地面或边沟底高度不小于1.0m，到铁路路肩高度不小于1.7m。
（2）、防护涵穿过既有铁路路基采用顶入法施工。穿过既有铁路桥采用明挖施工。
（3）、防护涵平、纵线形尽量和总体管线走向保持一致。
（4）、防护涵管底应满足当地冻深要求。
（5）、防护涵两端设混凝土或钢筋混凝土检查设备。
（6）、防护涵主体应伸出铁路路基坡脚线外不少于2～3m，检查井应避让既有道路、房屋和电缆等设施。
4 工程实例
4.1 工程概述
本工点下穿包西铁路段输煤管线为一根外径Φ559mm壁厚14.3mm的双面埋弧焊无缝钢管。该处包西铁路为双线电气化无缝线路，线路纵坡6‰，直线区段， 60kg/m钢轨，钢筋混凝土Ⅲ型轨枕，以路堤形式通过，路基填方高度约3.0~4.0m。
4.2 地质条件
穿越场区地貌为陕北黄土高原黄土塬梁峁沟壑区，地形起伏不大。工点处地层自地表向下共分为4个工程地质层：第① 层黄土状粉土（Q4新eol）：黄褐~褐黄，稍湿，松散~稍密状态。层厚：0-6.90m。第②层黄土状粉土（Q4eol）黄褐色，稍湿，稍密状态，具有湿陷性。层厚：0-3.20m。第③层黄土（Q3eol）褐黄色，稍湿，中密状态，成分以粉土为主，孔隙发育，不均匀地具有湿陷性。层厚：0-3.90m。第④层黄土（Q3eol）：褐黄色，局部为棕红色，稍湿，中密~密实状态，成分以粉土为主，孔隙发育，层厚：未揭穿。勘探深度内未见地下水。土壤最大冻结深度40cm。
4.3 结构确定
根据总体部门提供的资料，为保证既有铁路行车和输煤管道安全，设1-2.0m钢筋混凝土圆形防护涵对输煤管道进行防护，涵管为钢筋混凝土Ⅲ级管，内径为2000mm，管壁厚200mm，每节长2000mm，采用FB钢承口，总涵长30m。防护涵涵管纵向设置2.7%的纵坡。
4.4 工作坑设计
工作坑设计主要包括工作坑后背墙的计算、底板及底板下垫层设计。工作坑后背墙是提供防护涵顶进时所需最大顶力的临时支撑结构物。目前西安地区普遍采用的后背形式是钢筋混凝土后背桩加M10浆砌片石后背墙。根据防护涵最大顶力计算，后背墙厚度为175cm，墙背高450cm，墙顶高120cm，墙趾高60cm（图1）。圆管主体兩侧设40b工字钢导轨，紧贴导向墩布置。底板采用20cm厚C20混凝土。由于本地区地层土质具有湿陷性，在底板下换填50cm厚3:7灰土垫层处理（图2）。工作坑两侧设排水沟，排水沟两端设集水井，用抽水泵及时排除工作坑内的积水。
图1 工作坑纵断面示意图
图2 工作坑中心截面示意图
4.5 线路加固
为了不中断铁路运营，防护涵顶进前需对铁路线路进行加固。根据铁路运营单位的要求，防护涵顶进施工限制速度不应低于45km/h。为了满足列车慢行45km/h的要求，采用（12 +16 +12）mD型便梁对包西铁路进行架空加固，16m便梁两端支点下设枕木垛和挖孔桩，12m便梁两段支点下设枕木垛。挖孔桩为直径1.2m圆桩，桩长12m。桩孔开挖时设钢筋混凝土护壁进行防护，桩护壁厚20cm，桩身和护壁均采用C25钢筋混凝土。铁路架空撤除后应及时恢复既有线路，补充道碴，并对线路进行沉落整修和通车后线路养护。
4.6 路基注浆加固
为克服顶进施工时圆涵两侧路基土体不密实引起路基沉降，应预埋注浆孔对路基土体进行注浆加固处理。
具体加固方法为：用水泥浆对路基进行压浆加固，以增强路基土层松散土体间的联结，防止雨水渗漏，提高路基土体的强度，减少沉降。加固后，路基基床表层的压实标准应满足地基系数（K30）≥190MPa/m；路基基床底的压实系数（K）≥0.95。
钻孔压浆：钻孔（一般Φ4.2cm）间距1.8m×1.8m，孔口1～1.5m用套管锁孔。为保证注浆效果，施工注浆时先注直孔，后注中间孔，以防止浆液过多散失。注浆压力P＝0.3～0.5Mpa ，注浆开始时压力不宜过大，应循序渐进。开始时注浆量如很大，应稍停后再注浆，并应做好每个钻孔的注浆记录。浆液采用改性水玻璃。封孔注浆时要尽量深一些，以免注浆中浆液从地表空隙流失。钻孔中要记录好钻进情况，地层、地质情况。
4.7 附属结构及辅助工程
防护涵两侧设矩形钢筋混凝土检查井。
5 结语
（1）下穿防护管涵采用顶进法施工，因此其所需的成品管节等级较高，以免顶进时发生断裂等。
（2）工作坑后背的设计必须满足圆涵顶进时最大顶力的要求，防止在顶进时发生后背开裂、断裂、倾覆等事故，延误工期。
（3）当防护涵涵长较长，顶进管节较多时，应增加相应组数的中继间，以减小最大顶力。
（4）为了保证防护涵顶进时，铁路限速不低于45km/h安全通过，铁路的线路架空设备必须按照列车限速通过的要求进行设计，以保证铁路列车不间断运营。
（5）防护涵两端埋深较深时，宜采用圆形钢筋混凝土检查井。
参考文献
1、《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB 50423-2007）
2、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
3、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
4、《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）
5、《铁路工程设计防火规范》（TB10063-2007）
6、《铁路运输安全保护条例》（国务院第430号令）
7、《铁路技术管理规程》（铁道部令第29号）
8、《铁路营业线施工安全管理办法》铁办[2008]190号
9、《铁路营业线施工安全管理补充办法》铁运[2011]63号
10、《原油、天然气长输管道与铁路相互关系若干规定》（（87）油建字第505号、铁基（1987）180号）
11、《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则》
12、《西安铁路局营业线施工安全管理实施细则补充规定》