管线下穿铁路桥梁顶管施工的安全影响及控制

1 引言

随着城市基础设施建设的快速发展，各类管线工程不断增多。在管线敷设过程中，不可避免地会遇到下穿铁路桥梁的情况。顶管施工作为一种非开挖施工技术，因其对地面干扰小、对周边环境影响相对较小等优点，常用于管线下穿铁路桥梁工程。然而，铁路桥梁是铁路运输的重要基础设施，顶管施工过程中土体扰动、顶推力作用等因素，可能对铁路桥梁结构安全和铁路运营安全产生不利影响。深入研究管线下穿铁路桥梁顶管施工的安全影响及控制措施，对保障铁路运输安全、推进管线工程顺利实施具有重要意义。

2 管线下穿铁路桥梁顶管施工特点

2.1 施工环境复杂

铁路桥梁周边通常存在既有铁路线路、通信信号设施、接触网设备等，施工空间有限。顶管施工需在不中断铁路运营的前提下进行，既要保证施工安全，又要避免对铁路运输造成干扰。同时，铁路桥梁下方的地质条件复杂多变，不同区域的土层性质、地下水状况存在差异，增加了施工难度和不确定性 。

2.2 技术要求高

顶管施工需精确控制顶进方向、顶进速度和顶推力大小，以确保管线准确下穿铁路桥梁且不影响桥梁结构安全。施工过程中，需要实时监测铁路桥梁结构变形、轨道几何尺寸变化等参数，并根据监测结果及时调整施工参数。此外，顶管设备的选型、顶管工作井和接收井的设计与施工，都需要满足严格的技术标准和规范要求 。

2.3 安全风险大

由于施工环境和技术要求的特殊性，管线下穿铁路桥梁顶管施工存在较大安全风险。施工过程中可能出现土体坍塌、顶管机故障、管道破裂等问题，这些问题不仅会影响施工进度，还可能危及铁路桥梁结构安全和铁路运营安全，导致列车脱轨、通信信号中断等严重事故 。

3 管线下穿铁路桥梁顶管施工的

3.1 对铁路桥梁基础的影响

顶管施工过程中，土体开挖和顶进会对铁路桥梁基础周围土体产生扰动，改变土体应力状态。土体扰动可能导致桥梁基础周围土体应力重新分布，引起基础沉降、倾斜或水平位移。如果基础沉降或位移超过允许范围，将破坏桥梁结构的稳定性，影响桥梁的承载能力和使用寿命 。

3.2 对铁路桥梁结构受力的影响

顶管施工产生的顶推力会通过土体传递到铁路桥梁结构上，使桥梁结构承受额外的荷载。在顶推力作用下，桥梁的墩台、梁体等结构部件可能产生附加应力和变形。如果顶推力过大或分布不均匀，可能导致桥梁结构出现裂缝、局部损坏等问题，降低桥梁结构的安全性和可靠性 。

3.3 对铁路轨道变形的影响

顶管施工过程中的土体扰动会导致铁路轨道下方土体发生沉降或隆起，从而引起轨道几何尺寸变化。轨道变形表现为轨面高程变化、轨距偏差、水平超限等，这些变形会影响列车的运行平稳性和安全性。当轨道变形超过允许范围时，可能导致列车运行时出现晃动、脱轨等事故，严重威胁铁路运输安全 。

3.4 对铁路运营秩序的影响

管线下穿铁路桥梁顶管施工需要对铁路运营进行一定的限制，如限速运行、临时封锁线路等。这些运营限制措施会降低铁路运输效率，影响列车的正常运行秩序，给铁路运输组织带来困难。同时，施工过程中可能出现的突发情况，如设备故障、安全事故等，会导致铁路线路长时间中断，造成更大范围的运输延误和经济损失 。

4 管线下穿铁路桥梁顶管施工安全控

4.1 施工前准备阶段的安全控制

在施工前，需进行详细的地质勘察和工程调查。通过地质勘察，准确掌握铁路桥梁下方的地质条件，包括土层分布、土体物理力学性质、地下水情况等，为施工方案设计提供依据。对铁路桥梁结构进行检测和评估，了解桥梁的现状和承载能力。同时，调查铁路沿线的通信信号设施、接触网设备等，明确其位置和防护要求 。

根据地质勘察和工程调查结果，制定科学合理的施工方案。施工方案应包括顶管设备选型、顶管工作井和接收井设计、顶进工艺、施工进度计划等内容。对施工方案进行专家论证，确保方案的可行性和安全性。在施工前，组织施工人员进行技术交底和安全培训，使其熟悉施工工艺、安全操作规程和应急处理措施 。

此外，建立完善的施工安全管理制度，明确各部门和人员的安全管理职责。制定应急预案，针对可能出现的土体坍塌、顶管机故障、轨道变形等突发事件，制定相应的应急处置措施，并定期组织应急演练，提高施工人员的应急处置能力 。

4.2 施工过程中的安全控制

在顶管施工过程中，严格控制顶进参数。根据地质条件和施工要求，合理确定顶进速度、顶推力大小，并实时监测和调整。避免顶进速度过快或顶推力过大，防止对铁路桥梁结构和轨道造成过大影响。

建立实时监测系统，对铁路桥梁结构变形、轨道几何尺寸变化、土体位移等参数进行实时监测。监测点的布置应具有代表性，能够准确反映施工对铁路桥梁和轨道的影响。定期对监测数据进行分析，及时发现异常情况并采取相应的处理措施。例如，当监测到桥梁基础沉降超过预警值时，应立即停止施工，分析原因并采取加固措施 。

在施工过程中，加强对铁路运营的安全防护。设置明显的安全警示标志，防止无关人员进入施工区域。对铁路通信信号设施、接触网设备等采取有效的防护措施，避免施工对其造成损坏。与铁路运营部门保持密切沟通，及时通报施工进度和安全情况，根据铁路运营需求合理调整施工计划 。

4.3 施工后的安全控制

管线下穿铁路桥梁顶管施工完成后，对铁路桥梁结构和轨道进行全面检查和评估。检查桥梁结构是否存在裂缝、变形等损伤，检测轨道几何尺寸是否符合标准要求。对施工过程中采取的临时防护措施和临时结构进行拆除，并恢复铁路沿线的原有设施 。

继续对铁路桥梁和轨道进行一段时间的监测，观察其变形发展趋势。如果监测数据显示桥梁结构或轨道仍存在异常变形，应及时采取加固或修复措施。同时，对施工过程中的安全管理工作进行总结，分析存在的问题和不足之处，为后续类似工程提供经验教训 。

5 结论

管线下穿铁路桥梁顶管施工对铁路桥梁结构安全和铁路运营安全存在多方面的影响，包括对桥梁基础、结构受力、轨道变形和运营秩序等方面。通过在施工前做好充分准备，施工过程中严格控制施工参数、加强监测和安全防护，施工后进行全面检查和持续监测等安全控制措施，能够有效降低施工安全风险，保障铁路桥梁结构安全和铁路运营安全。在今后的管线下穿铁路桥梁顶管施工中，应不断总结经验，优化施工技术和安全管理措施，确保工程安全顺利实施 。

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