頂進涵后背計算及線路加固技術(shù)

1、頂進涵后背計算及線路加固技術(shù)（中鐵二十二局哈爾濱鐵路建設(shè)集團有限責任公司）張宏麗摘 要：根據(jù)頂進涵在既有線的施工，簡述后背墻及線路加固技術(shù)在頂進涵中的應(yīng)用，以及在施工確保既有線行車安全所起的作用。關(guān)建詞：頂進 線路加固 后背墻1.前言近年來隨著地方經(jīng)濟的發(fā)展，在既有鐵路線上需穿越各種管線，為保證穿越的管線及線路運營的安全，需修建各種保護涵。但在既有線修建涵洞最大的不同在于保證鐵路行車，施工中，既要兼顧工程進度并保證工程質(zhì)量，更要保證行車和施工安全，還要盡可能減少對鐵路運輸?shù)母蓴_。由其是頂進涵的施工，關(guān)鍵是在于線路加固，若線路加固方法安全系數(shù)較高，在滿足運營條件下可加快施工進度，但后背墻的堅固程

2、度則是關(guān)系的頂進成敗的重要環(huán)節(jié)，現(xiàn)將后背墻的計算加固線路的方法概述如下2.工程概況大虎山至新立屯段增建二工程自來水保護涵工程，自來水管線穿越大鄭線鐵路保護涵工程，中心里程為K8+575穿越大鄭線上下行線，以上行線為基準，本保護涵與大鄭線上行線切線交角為90度，上行半徑500m，上下行線間距5.03m，保護涵共分為4節(jié)，每節(jié)長長14m，全長共計56.09m。3.施工方案通過對頂進涵的頂力計算，頂進時最大頂力為1444t，每米的背墻頂力為103.14t，后背寬（B1）為14m，該涵采用鋼軌樁后背墻，鋼軌樁長6.0m，鋼軌樁入土深為2.0m，鋼軌樁后背漿砌片石，墻高3.8m，漿砌片石后2.0m，寬1

3、4m。鋼軌樁每米布置5根，在鋼軌樁處設(shè)鋼軌后背梁，斷面尺寸為2.1m×0.6m，長14m。線路采用D24梁進行加固，支墩分別采用直徑0.8m與1.25m深渡為6.5m的混凝土支墩。4、后背墻的檢算4.1 根據(jù)朗金理論土壓力計算墻后每延米的被動土壓力為：Ep=式中：土容重，取1.6 t/m3；H：鋼軌樁長（m）；：土的內(nèi)摩擦角，因地質(zhì)為混砂性粘土，取=40°；因根據(jù)千斤頂作用點與后背被動土壓力Ep重合的假定，而主動土壓力Ea遠小于Ep，Ea可忽略不計，則：P= EpHDh-rD1rL=1.732HEpEa45°+/21：145°-/2后背鋼軌樁入土深度計算

4、簡圖涵洞在頂進時需要的最大頂力為1444噸，而后背墻B1為14米，則每延米的頂力為：P=1444/14=103.14t/m則鋼軌樁總長H為：H=5.30mD= =5.30/3=1.77m而千斤頂?shù)酌嬷睆綖?0cm,則半徑r=25cm。D1=D-r=1.77-0.25=1.52m為保證一定的安全度,實際施工時鋼軌樁入土深為1.2D1,則實際入土深度為:1.2×1.52=1.82m鋼軌樁總長為H+0.2D1=5.30+0.2×1.52=5.60m計算的鋼軌樁入土深度及鋼軌樁總長符合設(shè)計要求的入土深度2.0m及鋼軌樁長總6.0m的要求。4.2 確定后背土堆高hh=H-D1=5.6

5、0-1.52=4.08m4.3 鋼軌樁截面設(shè)計：檢算后背土堆的穩(wěn)定，鋼軌樁僅抵抗滑板面h45°-/2EaMD1H后背鋼軌樁截面計算簡圖以上后背土堆的主動土壓力M=式中：Ea=1.6×4.082×tg2(45-40/2)/2=2.683t/mM=2.683×4.08/3=3.38(t-m)根據(jù)材料力學(xué)公式：W=，n=式中：鋼材的允許應(yīng)力=170mpa，因鋼軌采用P50軌，W=287.2cm3W=3.38×106/17000=210.77cm3n=210.77/287.2=0.8每米布置5根鋼軌符合設(shè)計要求。4.4 后背土堆穩(wěn)定的檢算后背土堆穩(wěn)定的

6、條件是鋼軌樁埋深必須滿足靜力平衡條件，即作用于結(jié)構(gòu)上的全部水平方向作用力平衡條件（F=0）和結(jié)構(gòu)繞根部自由端彎矩總和（M=0）為零。4.4.1 由F=0HD1EaEp后背土堆穩(wěn)定計算簡圖則：Ep+-Ea=0式中：Ep=D12tg2（45+/2）/2Ea=H2tg2（45-/2）/2=U：滑板阻力。U：滑板摩阻系數(shù)=0.4：為每縱向米箱體重+每縱向米滑板重=24.25+14×0.2×2.5=31.25t=U=0.4×31.25=12.5 t則：D1=進行計算D1，為不解, D1=1.52m，水平方向不會移動。4.5 后背總體設(shè)計圖如下說明：1 、本圖為后背圖,各部分

7、尺寸均以厘米計；2 、后背采用鋼軌樁布置，后背墻寬14米。每延米布置5根P50鋼軌樁，鋼軌樁長6.00米，入土2.00米，3、滑板底因地質(zhì)較軟，夯填60cm厚的碎石土，再澆筑20cm厚的C20鋼筋混凝土?；屙斆婕釉O(shè)一層厚3mm的石臘及1mm厚的滑石粉。做好滑板兩側(cè)的排水,漿砌水溝挖深50cm,以便滑板不受浸泡。砂性粘土漿砌片石既有線路夯填碎石土厚6020抗滑條鋼軌后背梁 漿砌片石粘性土.3擋板鋼板鋼筋混凝土厚20后背總體設(shè)計圖5.線路加固設(shè)計2450228785085012005.1 該段線路加固采用D24型施工便梁，兩端支撐墩采用挖孔樁，兩側(cè)挖孔樁直徑為80cm，中間挖孔樁直徑為125cm

8、，挖孔樁深為6.5m。5.2 線路加固斷面圖：線路加固斷面圖5.3 D形便梁已經(jīng)過鐵道部鑒定，不必檢算。5.4 檢算挖孔樁的樁身長度及樁徑。5.4.1 雙孔重載布置（跨度為24.12m）： 220KN“中活載”圖MB=0 則有 RA×4.8-P×4.8-P×3.3-P×1.8-P×0.3-1/2×q×4.82=0RA=515.5KN由豎向F=0，得RB=(220×3.75+16.62×92)/2- RA =661.52KN所以RA支座反力大，該處為最不利荷載。D型便梁重計算：梁體總重為46.902噸 跨度

9、24.12m線上鋼軌及枕木重為25×2×0.06+44×0.254=14T梁體共重：46.902噸，加上線路軌道重114噸，則共計609KN 樁位布置圖圖24.12m則每墩承重為N=515.2+609/2=819.71KN5.4.2 樁長計算根據(jù)該涵的地質(zhì)鉆探資料，從軌面下0-6.25米為人工填筑土及粉質(zhì)黏土，承載力為150kpa，6.25米以下為灰?guī)r、砂巖，承載力為350kpa。將樁底置于灰?guī)r層，取樁長6.5米。由于在頂進施工時土體開挖會使樁部分暴露，在計算樁承載力時，摩擦力部分按4m長計算。按土的阻力確定單樁軸向容許承載力，共容許承載力為：N=S（fi

10、5;Li）/2+mo×A× S1=3.14×0.8=2.512m，S2=3.14×1.25=3.925mA1=×12/4=0.502m2A2=×22/4=1.227m2Mo=1，=350kpa樁身自重G1=A1×H×25=0.502×6.5×25 =81.6KNG2=A2×H×25=1.227×6.5×25 =199.4KNN80= S1（fi×Li）/2+mo×A1× =2.512×(150×3.75+3

11、50×0.25)/2+1×0.502×350 =992.1KN80cm的挖孔樁 總重N+ G1=444.8+81.6=526.4KN<N80=992.1KNN125= S2（fi×Li)/2+mo×A2× =3.925×(150×3.75+350×0.25)/2+1.227×350 =1705.1KN如上圖，雙向重載時，125cm的挖孔樁承受的荷載可考慮為661.52KN×2=1323.04KN， 則：N+ G2=1323.04+199.4=1522.44KN<N125=1705.1KN均滿足支撐需要。6.結(jié)論在既有線橋涵的頂進施工過程中，后背墻的牢固與否是關(guān)系的頂進成敗的關(guān)鍵工序，所以后背墻的檢算在確定施工方案時由為重要。而