既有線框架橋頂進(jìn)施工

1、鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院I畢業(yè)環(huán)節(jié)總結(jié)I既有線框架橋頂進(jìn)施工技術(shù)系部鐵道建筑系班 級(jí)道路橋梁1302班姓名 文科完成日期2016.6摘要1緒論1第1章既有線頂進(jìn)法施工的特點(diǎn)21.1頂管技術(shù)21.2頂進(jìn)施工的四大特點(diǎn)21.3頂進(jìn)施工方法的分類21.4頂管施工方法的優(yōu)越性與局限性3第2章頂進(jìn)施工的工藝流程32.1開挖工作坑42.2滑板施工42.3鋪設(shè)隔離層52.4施工頂進(jìn)后背52.5框架預(yù)制和刃角安設(shè)52.6既有線吊扣軌加固5第3章頂進(jìn)法施工中的要點(diǎn)63.1框架橋頂進(jìn)施工既有線路加固方法63.2框架橋頂進(jìn)施工預(yù)防扎頭的質(zhì)量控制6結(jié)論語8鳴8參考文獻(xiàn)9摘要由于規(guī)劃的需要，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)新建道路必須與既有鐵路交叉

2、的情況，一般用的 方法是上跨或下穿。本文主要介紹了在維持既有鐵路正常運(yùn)營(yíng)情況下，采用頂進(jìn)法 施工下穿箱型框架橋的施工特點(diǎn)、工藝流程、質(zhì)量控制和安全措施、有關(guān)力學(xué)計(jì)算、 施工中的主要注意事項(xiàng)以與處理方法，供在今后施工中借鑒。關(guān)鍵詞：既有鐵路、正常運(yùn)營(yíng)、頂進(jìn)法施工、框架橋。緒論頂進(jìn)施工法最早始于1896年美國(guó)的北太平洋鐵路下鋪設(shè)地下管道工程的施工 中。從那以后，頂進(jìn)施工法被發(fā)現(xiàn)在鐵路、公路下鋪設(shè)管線的標(biāo)準(zhǔn)施工法，其應(yīng)用 遍布美國(guó)各地。60年代后，隨著液壓技術(shù)的發(fā)展與大型千斤頂?shù)氖褂?。日本?948 年開始使用頂進(jìn)施工法，主要是頂進(jìn)鑄鐵管和鋼套管，知道五十年代末，和就用頂 進(jìn)法穿越鐵路和堤壩的先例。

3、頂進(jìn)法與地面開槽法施工相比，占地面積少，不影響交通運(yùn)輸，又不破壞原有 的地下管線與基礎(chǔ)工程等設(shè)施，能穿越鐵路、公路、河道與建筑等障礙物，還可以 大量減少土方的挖填量，節(jié)約資金和時(shí)間，且施工無噪音，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，成 為近年來國(guó)外迅速發(fā)展起來的地下施工技術(shù)。隨著頂進(jìn)施工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，頂進(jìn) 施工工藝有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前，頂進(jìn)施工技術(shù)已經(jīng)能在各種復(fù)雜的地質(zhì)條件 下采用。它不僅適用于粘性土、粉質(zhì)土、和砂土，也適用于卵石、碎石、風(fēng)華殘積 土等非粘性土。我國(guó)在1984年、和等地引進(jìn)國(guó)外機(jī)械式頂管設(shè)備，如TELEMALE頂管掘進(jìn)機(jī)具 有雙側(cè)平衡和電視遙控功能。諸如土壓平衡理論、泥水平衡理論、頂管接口

4、形式與 制管新技術(shù)極大的改變了我國(guó)頂管技術(shù)領(lǐng)域的落后面貌發(fā)揮了極大的作用。第1章既有線頂進(jìn)法施工的特點(diǎn)頂進(jìn)法又稱頂管法，即在保證道路或鐵路交通安全運(yùn)行的同時(shí)，在鐵路線下降 預(yù)制的鋼筋混凝土箱型框架(箱涵)，用機(jī)械力頂入鐵路路基，成為一個(gè)鐵路鋼構(gòu) 架，該方法叫頂進(jìn)法。1.1頂管技術(shù)既是一種具體的非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法，同時(shí)以頂管施工原理為基礎(chǔ) 的頂進(jìn)技術(shù)的總稱(如頂進(jìn)箱型涵橋)頂管技術(shù)是從隧道盾構(gòu)法施工技術(shù)發(fā)展而來。頂管法所用的頂進(jìn)機(jī)(挖掘機(jī)或 盾構(gòu)機(jī))和管片隧道施工法所采用的隧道掘進(jìn)機(jī)沒有本質(zhì)的不同。兩種施工技術(shù)的 方法的區(qū)別僅在于隧洞襯砌構(gòu)筑方法的不同，一個(gè)是把整段管片頂進(jìn)連接安裝，另

5、 一個(gè)是組合管片不斷拼接安裝。1.2頂進(jìn)施工的四大特點(diǎn)他在敷設(shè)地下管道時(shí)，不需要大挖大填土方作業(yè)，是一種非開挖施工技術(shù)， 地下穿越能力強(qiáng)，施工工作面小，可方便在城鎮(zhèn)中的繁華市區(qū)施工。它是一種綜合性的施工技術(shù)，從選線，定位放線，工作井和接收井設(shè)置、 機(jī)頭頂推、測(cè)量定位機(jī)械施工組織管理，都要求嚴(yán)格。它的技術(shù)特點(diǎn)具有鮮明的適用性問題。即應(yīng)針對(duì)不同的土層組成與地質(zhì)條 件、不同的施工條件和不同的管理設(shè)置要求，選擇與之適應(yīng)的頂管施工工藝，否則 使用頂管施工難以頂進(jìn)以致失敗。它是一種帶高科技手段的現(xiàn)代化地下管道施工方法，它既能不斷掘進(jìn)埋 管，后續(xù)連續(xù)敷設(shè)管道，又能支護(hù)開挖開掘面，且有先進(jìn)的激光定位系統(tǒng)指揮，

6、機(jī) 頭的對(duì)中和上下左右的抓東也十分靈活，確保了管道敷設(shè)的順利進(jìn)行，并顯示埋管 施工的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)與具備環(huán)境保護(hù)的極大優(yōu)越性。1.3頂進(jìn)施工方法的分類按頂管口徑大小，可分為大、中、小、微型頂管。按施工頂管的埋置深度，可分為深、中、淺埋、超淺埋式地下頂管工程。按施工頂管的管節(jié)材料分為鋼筋砼管、鋼管、球墨鑄鐵管道、玻璃管道、土、PVC管和石棉水泥管道頂管等。按頂進(jìn)管道軌跡的曲直可分為直線頂管和曲線頂管。按頂管施工的工作井和接收井之間的距離長(zhǎng)短，分為普通和長(zhǎng)距離頂管 (一次性頂進(jìn) 100Mf300Mf500M)。按頂管的目的與組合型式可分為穿越式、網(wǎng)絡(luò)式頂管和葉脈式大型頂管 等。按頂管前端工具管或掘進(jìn)作業(yè)

7、的形式分為手掘式、擠壓式、半機(jī)械式和機(jī) 械式等作業(yè)形式。1.4頂管施工方法的優(yōu)越性與局限性頂管施工是一種現(xiàn)代化的埋設(shè)地下管線的施工方法，它不擾動(dòng)管外土層結(jié)構(gòu) 條件下，利用頂進(jìn)、擠壓等多種予力手段的予力技術(shù)原理，自控自支護(hù)平衡土壓力， 使管壁與原土層緊密結(jié)合，不會(huì)形成埋管回填土種積水帶與浮力區(qū)，可改變頂管沿 線地下水的滲流作用。是頂管管線形成土體中的加筋體，與土產(chǎn)生相互作用，改善 沿線土層的變形性質(zhì)。其優(yōu)越性與局限性的主表現(xiàn)對(duì)底層的適應(yīng)性對(duì)地上地下的環(huán)境保護(hù)對(duì)地下地上設(shè)施的干擾施工安全可靠性施工質(zhì)量保證施工經(jīng)濟(jì)效益第2章頂進(jìn)施工的工藝流程頂進(jìn)框架橋是在原有鐵路線的一側(cè)路基旁邊先開挖工作坑，在設(shè)計(jì)

8、標(biāo)高上澆筑 砼滑板，修筑頂進(jìn)后背，入地下水位較高還需進(jìn)行降水和防排水處理；之后在滑板 上澆筑砼框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)原有鐵路進(jìn)行加固(既有線采用挖孔樁做支墩，施工便 梁和工字鋼扣、吊軌加固線路)。根據(jù)滑板的摩擦力、周圍涂的摩擦力與刃角切土 的阻力（取決于框架自重、板頂荷載、箱身兩側(cè)土壓力）計(jì)算頂力，選擇液壓式千 斤頂（一般每臺(tái)頂力為20003000KN，頂程12m）數(shù)臺(tái)，安裝頂進(jìn)設(shè)備并調(diào)試好， 當(dāng)前方完成一個(gè)頂進(jìn)進(jìn)程后，便可從框架取土，挖運(yùn)土達(dá)到有一個(gè)頂程距離后，再 次進(jìn)行頂進(jìn)。如此挖土-頂進(jìn)-挖土，循環(huán)往復(fù)進(jìn)行，直到整個(gè)框架全部頂進(jìn)就位本項(xiàng)目為市南坪快速路與留仙大道聯(lián)絡(luò)路下穿平南鐵路框架橋，其中心

9、線路里 程：K20+230，下穿平南鐵路框架橋尺寸為兩孔，其兩孔尺寸分別為1-13M和1-16M 6.5M框架長(zhǎng)度為10M框架頂板至軌底的距離為1.7M。該頂進(jìn)橋的主要施工步驟為：準(zhǔn)備工作完成之后，首先施工挖孔樁，同時(shí)進(jìn)行 工作坑開挖、滑板和頂進(jìn)后背施工，然后在滑板上預(yù)制箱體，箱體預(yù)制后采用6片 六四軍用梁縱吊梁（每側(cè)3片）I45工字鋼橫抬梁對(duì)線路進(jìn)行架空、加固，后背箱 體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求與線路加固檢查合格后即進(jìn)行箱體頂進(jìn)。兩孔框架橋分兩次頂 進(jìn)，每夸一次將框架頂入到位，頂進(jìn)就位后拆除線路加固防護(hù)設(shè)備，回復(fù)線路行車。 2.1開挖工作坑框架頂進(jìn)布置示意工作坑是預(yù)制和頂進(jìn)框架橋的場(chǎng)地。其大小應(yīng)根據(jù)

10、原鐵路線兩側(cè)的地形、場(chǎng)地 大小、橋體埋深與平面尺寸、后背大小等情況綜合考慮，并預(yù)留一定的操作空間。 坑邊坡坡度大小應(yīng)根據(jù)規(guī)要求設(shè)置，靠近鐵路路基一側(cè)的邊坡應(yīng)緩于1： 1，坑頂邊 距鐵路中心、線不得少于3.2M。平南鐵路頂進(jìn)框架橋的頂進(jìn)工作坑選在鐵路線南側(cè)。 在距鐵路中心、線5M處開完工作坑。土方采用人工配合機(jī)械開挖。開挖前首先對(duì)既 有線路基進(jìn)行加固和防護(hù)，并同時(shí)做好防排水。工作坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，人工清 理坑底，并夯填10CM碎石墊層，在工作坑四周挖0.5，0.5排水溝，布置兩個(gè)集水 井，用抽水機(jī)與時(shí)抽出工作坑的積水。2.2滑板施工滑板是用作預(yù)制箱體的底板，同時(shí)在箱體結(jié)構(gòu)頂進(jìn)時(shí)起導(dǎo)向和支撐作用

11、。也是安放 頂進(jìn)設(shè)備的場(chǎng)地，要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。滑板采用C20鋼筋砼，滑板 平整度要求在2M圍凹凸差不超過5CM?；搴?0CM，底板設(shè)有錨梁，兩側(cè)設(shè)C20 鋼筋砼導(dǎo)向支墩。為防止框架在頂進(jìn)中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，除頂進(jìn)前段滑板底設(shè)有船頭 坡外，滑板也在頂進(jìn)方向做成千分之五的斜坡。為防止頂進(jìn)過程中滑板隨橋體錯(cuò)動(dòng)， 在滑板尾端將滑板和后背鋼筋砼分配梁澆筑在一起。2.3鋪設(shè)隔離層當(dāng)?shù)装逯谱骱煤罅⒓翠佋O(shè)隔離層，隔離層用一層石蠟，再涂3MM厚的滑石粉， 上面再鋪一層塑料薄膜，最后在鋪一層石蠟（摻25%機(jī)油） 2.4施工頂進(jìn)后背后背主要是承受頂進(jìn)時(shí)水平頂力之反力的臨時(shí)結(jié)構(gòu)。在頂進(jìn)全過程中要求不裂 不

12、斷，更不能有較大的變形和移位。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況與設(shè)計(jì)要求，頂進(jìn)后背采用 打入鋼軌樁和M10漿砌片石組合后背，背面用土回填夯實(shí)填至后背頂面。2.5框架預(yù)制和刃角安設(shè)框架預(yù)制與普通鋼筋砼結(jié)構(gòu)完全相同，需要指出的注意事項(xiàng)有三點(diǎn)：（1）框架預(yù)制時(shí)要確?；逯行摹⑴c頂進(jìn)中心線一致，以減少頂進(jìn)誤差。平南 鐵路頂進(jìn)框架橋由于是兩孔，為了加快施工進(jìn)度，兩空框架可以同時(shí)預(yù)制，所以多 做了一個(gè)橫移后背，其作用是將后頂進(jìn)的一孔框架橫移至頂進(jìn)中心、線位置。（2）船頭坡。為了防止扎頭，我們一般要在箱底前段做2%的船頭坡，以便與 頂進(jìn)時(shí)將高出箱底的土壤壓入箱底，增強(qiáng)其承載能力。船頭坡的制作方法：用黃土 坯制成船頭坡形，鋪

13、上油氈，灌注混凝土后即成。（3）刃角。刃角又稱前段護(hù)壁，其主要作用是切土和防止路基塌方，同時(shí)減 少頂進(jìn)阻力。刃角按設(shè)在箱身前段，采用鋼板制成，剛?cè)薪桥c箱身前段的預(yù)埋螺栓 連接牢固。（4）防水劑潤(rùn)滑。在開頂前先進(jìn)性箱頂和箱身的防水層施工，并在其表面進(jìn) 行潤(rùn)滑處理，以進(jìn)一步減少頂進(jìn)阻力。2.6既有線吊扣軌加固由于線路軌底至框架頂部距離為1.7M，吊軌縱向梁為加強(qiáng)型六四軍用梁，其高 度為1.66M，再加上橫抬梁I45 工字鋼，所以線路防護(hù)扣軌架空梁采用吊軌梁形式。 橫臺(tái)梁與縱梁用直徑22U型螺栓進(jìn)行吊掛。橫抬梁間距與既有線路混凝土枕間距一 致。支墩采用直徑2.0M的挖孔樁。安裝、拆除扣軌梁施工時(shí)均需

14、利用封鎖時(shí)間進(jìn) 行。第3章頂進(jìn)法施工中的要點(diǎn)3.1框架橋頂進(jìn)施工既有線路加固方法在既有線頂進(jìn)框架橋施工中必須對(duì)鐵路進(jìn)行加固，以確保行車安全和施工安 全。加固形式應(yīng)根據(jù)既有鐵路狀況、框架橋尺寸、使用的器材設(shè)備，施工環(huán)境等因 素來確定加固形式。（1）軌束梁當(dāng)頂進(jìn)框架橋孔徑小于3m，鐵路位于直線，通過列車較少、地基土質(zhì)良好， 刃角安裝良好時(shí)，可使用43kg/m或50kg/m鋼軌組成軌束梁，采取線上吊軌或線下 扣軌的形式進(jìn)行線路加固，一般慢行速度不超過25km/h。軌束梁是用鋼軌組成的梁，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，取材容易，架設(shè)簡(jiǎn)便，但截面小， 強(qiáng)度低，適用于短跨度臨時(shí)性橋梁。由于梁的容許跨度比整根鋼軌的長(zhǎng)度小，如使

15、 用整根鋼軌組成的扣軌梁，可作為連續(xù)梁使用。軌束梁分單層和雙層兩種，每組軌束梁的鋼軌數(shù)量在9根與以下的用單層， 12根與以上的用雙層。每層必須用同類型的鋼軌。軌束梁鋼軌容許應(yīng)力。=170MPa。軌束梁跨度由強(qiáng)度和撓度兩個(gè)條件控制，為安全計(jì)，采用其中小的數(shù)值作 為最大容許跨度。（2）縱吊（挑）橫抬當(dāng)頂進(jìn)框架橋孔徑較大，且無覆蓋硬質(zhì)路基，線路加固可采用軌束梁與工字梁 進(jìn)行。抬梁一端放在箱頂上，另一端放在路基上，抬梁的終端應(yīng)加枕木擋墻，抬梁 與軌束梁用U型卡子連結(jié)成整體，利用列車間隔每頂一次對(duì)線路進(jìn)行撥正，列車限 速為 25km/ho3.2框架橋頂進(jìn)施工預(yù)防扎頭的質(zhì)量控制目前在鐵路既有線改造施工中，

16、大量平交路口與新增道路下穿鐵路道路改為立 交框架橋，為了減少施工對(duì)既有線行車與運(yùn)輸?shù)挠绊?，這些框架橋一般都采用頂進(jìn) 施工。采取頂進(jìn)方式施工相比便線施工投資少，建設(shè)周期短，對(duì)鐵路線路運(yùn)營(yíng)影響 時(shí)間短等特點(diǎn)，但相比較而言也存在較大安全隱患。對(duì)于那些處于低承載力地基上 的框架橋，頂進(jìn)時(shí)很容易產(chǎn)生扎頭現(xiàn)象，使的框架橋就位質(zhì)量難以保證。針對(duì)這一問題做一下分析框架橋頂進(jìn)過程中發(fā)生扎頭現(xiàn)象的原因頂進(jìn)施工的框架橋，底板與框架作為一個(gè)整體。在頂進(jìn)施工中框架橋因?yàn)橄路?地質(zhì)情況不同發(fā)生框架橋體微斜，并隨著施工的進(jìn)行而以扎頭現(xiàn)象變現(xiàn)出來。頂程 長(zhǎng)且未采取有效措施時(shí)都可能發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象。發(fā)生扎頭現(xiàn)象得不到與時(shí)處理必然超

17、 過設(shè)計(jì)和規(guī)要求甚至影響正常使用。當(dāng)頂程較長(zhǎng)時(shí)也提供我們調(diào)整框架橋形態(tài)的時(shí) 間距離也長(zhǎng)，所以我們只要采取有效的方法，頂程較長(zhǎng)的頂進(jìn)框架橋一般在到位后 均可滿足施工規(guī)要求。因此在了解框架橋可能發(fā)生扎頭現(xiàn)象的原因，并預(yù)先做好處 理，這樣框架橋到位后不至于出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，扎頭可能出現(xiàn)的 部位與原因?yàn)?。施工地址承載力無法達(dá)到設(shè)計(jì)承載力時(shí)可能出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象的原因之一，因 此，施工中要注意地質(zhì)報(bào)告并在開挖過程中要隨時(shí)注土質(zhì)變化與地基承載力的檢 測(cè)。頂進(jìn)通道斷面后土質(zhì)差異很大，框架橋就會(huì)在這個(gè)地方因受力不均而容易發(fā)生 扎頭現(xiàn)象，當(dāng)土質(zhì)為沙土質(zhì)或軟弱土?xí)r發(fā)生扎頭現(xiàn)象的可能性很大，因此這種地址 就

18、必須先期采取措施，為以后的工作減小難度。定地質(zhì)情況一定后，框架橋在行進(jìn) 過程需要注意每次挖土底面的坡度和吃土量。如果框架橋底板超挖，框架橋就容易 發(fā)生扎頭現(xiàn)象。如忽略這些細(xì)節(jié)并未在施工中采取措施，必然給以后工作造成難度?？蚣軜蛟诨迳闲羞M(jìn)與框架橋剛下滑坡時(shí)，由于船頭坡的緣故一般出現(xiàn)抬頭 現(xiàn)象，當(dāng)框架橋有三分之一下滑坡時(shí)，框架橋會(huì)因重心遷移就會(huì)出現(xiàn)抬頭變緩的現(xiàn) 象，當(dāng)框架橋有三分之二下滑板后框架橋重心就會(huì)落在土上，框架橋就會(huì)因前后地 質(zhì)差異而出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，但扎頭應(yīng)有一個(gè)限度。超過這個(gè)限度就表明框架橋已經(jīng)不 在正常狀態(tài)，就需要采取措施調(diào)整框架橋狀態(tài)。因此在整個(gè)頂進(jìn)施工過程中，需要 勤測(cè)量，勤分析測(cè)

19、量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確掌握框架橋狀態(tài)，并預(yù)測(cè)框架橋以后的狀態(tài)。如果 通過水平測(cè)量記錄發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象并有加劇趨勢(shì)，可通過是框架橋赤土量增加并將挖 土地面標(biāo)高抬高，如趨勢(shì)比較為穩(wěn)就需繼續(xù)觀察，如趨勢(shì)變緩說明框架橋行進(jìn)正常在采用機(jī)械出土?xí)r，地板挖土保留20-30CM采取人工清底。在雨季施工時(shí)，容易出現(xiàn)框架橋水倒灌而出現(xiàn)涵頭基礎(chǔ)被浸泡，造成涵頭地 基承載力降低，如果對(duì)浸土不采取措施并繼續(xù)頂進(jìn)，框架橋容易發(fā)生扎頭現(xiàn)象。因 此，在雨季施工時(shí)，要采取短掘短頂?shù)姆椒ú⒆⒁夂蹬潘ＷC基坑無水干燥。（2）施工中預(yù)防扎頭現(xiàn)象的措施核對(duì)地質(zhì)情況。在施工過程中，要核對(duì)設(shè)計(jì)單位提供的頂進(jìn)箱涵地點(diǎn)的地質(zhì) 資料，并檢測(cè)框架橋滑板下地基承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求，如采取填換等辦法，以 避免滑板在箱涵頂進(jìn)重心、移除端部時(shí)造成滑板斷裂、箱體前傾、扎頭。做好臨時(shí)降水。框架橋頂進(jìn)掌子面必須保持干燥無水，如與地下水位高的情 況，不需采取措施把水位降至底板以下0.5M，以免帶水頂進(jìn)造成基底土質(zhì)軟化造成 箱涵扎頭。合理設(shè)計(jì)滑板仰坡和框架的穿頭坡。在框架橋預(yù)制時(shí)預(yù)留滑板仰坡，以方框 在頂進(jìn)出滑板時(shí)因地址的變化，土質(zhì)承載能力降低造成扎頭。（3）處理扎頭現(xiàn)象的措施頂進(jìn)施工中，框架橋如何發(fā)生扎頭現(xiàn)象一般可采用增大吃土量、改善土質(zhì)、 往框架底塞廢棄混凝土枕等方法將其調(diào)整到正常狀態(tài)