箱涵下穿既有铁路顶进施工技术__墨水学术,论文发表,发表论文,职

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:317

副标题#e#【摘要】：襄渝二线安康至梁家坝段YDK476+8071-3.0m顶进箱下穿既有铁路，此涵是在确保既有铁路安全、畅通行车的前提下对顶进涵顶进施工提出一些施工工艺及方法，以供同类工程施工参考。
　　【关键词】：工作坑墙背滑板顶进D型便梁架空
　　1工程简介
　　襄渝二线安康至梁家坝段YDK476+8071-3.0m顶进箱涵位于四川省万源市青花镇，为人行而设。该涵设计入口无提高节，高边墙压低（HT=3.5米）刚性联合基础，与线路正交，下穿既有襄渝铁路及青花钢厂铁路。该涵全长24.15m，分4节采用分段中继顶进施作。该涵基底置于粉质粘土及泥岩夹砂岩上，地基土容许承载力[σ]≥150Kpa。涵底标高548.50米，板顶标高552.25米，涵上既有线轨顶标高为556.65米。
　　2施工重点和难点
　　本涵洞为下穿既有线施工，在箱涵顶进作业中确保顶进过程中涵身平面位置及涵顶标高的正确成为本工程施工中的难点。
　　3顶进箱涵施工工艺及方法
　　3.1设置工作坑
　　3.1.1工作坑的位置及几何尺寸
　　根据设计和现场条件，选择工作坑位置。工作坑顶进端边坡采用1:1，后背端及侧边边坡均采用1:0.75，顶进端坑顶距既有线中心距离3.3m。工作坑采用人工配合机械开挖。长度＝前端空顶长度＋顶进框构长＋顶镐长度＋后背梁厚度＋后背厚度＋后端工作面；宽度＝顶进框构全宽＋两侧工作面宽度＋两侧集水井和排水沟宽度。
　　3.1.2工作坑四周基底处理
　　工作坑开挖好后，四周挖排水沟并检查承载力是否满足顶进涵的要求，若土质松软，或基本承载力小于150Kpa，应用级配砂石夯实以防不均匀下沉，底面应结合滑板制造，做成沿顶进方向头高尾低的仰坡，以便在顶进出现“扎头”时调整到预期位置。
　　3.2修筑滑板及设置润滑层
　　3.2.1修筑滑板
　　滑板采用C20钢筋砼灌筑，厚20cm。滑板修筑前在其下部地基上夯填10cm厚的碎石层。为增加抗滑力，滑板下每3米设地锚梁一道，与滑板一同浇灌。地锚梁上底40cm，下底30cm，高40cm。地锚梁直接挖槽浇注，不需支撑。滑板砼要求振捣密实，表面平整度在2米长度范围内凹凸差不超过3mm。
　　3.2.2设置润滑隔离层
　　为确保在顶进过程中减小箱涵底板与滑板间的摩阻力，在滑板面层布设润滑隔离层,润滑隔离层由润滑层和塑料薄膜组成
　　3.3修筑后背
　　3.3.1顶力计算
　　[按桥规第2－386条（2－132）式]：P=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3]g
　　式中：P－最大顶力（KN）
　　K－系数，取K＝1.2g=10
　　H1为轨底至涵顶高度，取H1＝3.84m，H2为轨底至涵底高度，
　　H2＝H1＋涵身全高＝3.84＋4.44=8.28m
　　N1－涵顶上荷载(t)，N1=3.84×5×3.7×γ=134.98（t）
　　f1－涵顶部表面与顶部荷重之间的摩阻系数，取f1＝0.3
　　N2－涵身自重（t）。N2＝QL＋10（t）=2.56×30.44+10=87.93（t）式中Q为单位长度涵身自重（t／m），L为顶进涵长（m），10（t）为机具、人群、钢刃角以及未能及时运走的土重等施工荷重。
　　f2－涵身底板与基底土摩阻系数，取f2＝0.8
　　E－涵身两侧土压力(t)。涵顶土压e1=ξγH1，涵底土压e2＝ξγH2，式中ξ＝0.3，γ＝1.9t/m3
　　E＝（e1+e2）HL／2=76.7（t）
　　f3－侧面摩阻系数，取f3＝0.8
　　P=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3]×g
　　=1.2×（134.98×0.3+222.91×0.8+2×76.7×0.8）×10=4098.5KN
　　3.3.2后背施工
　　后背组成为后背墙、后背桩（43kg/m，每米5根钢轨桩）和后背填土三部分，后背墙为C20砼。为使千斤顶顶力通过后背墙均匀传至后背桩上，在后背墙与后背桩之间浇注C20砼垫层，厚15cm。后背桩为钢轨桩，为43型旧轨，采用打入法施工。后背桩是顶进的主要受力结构，虽系施工临时建筑物，但其作用很重要，必须安全可靠，故施工质量一定要保证。
　　3.4涵身预制
　　3.4.1预制施工程序
　　在工作#p#副标题#e#坑底板润滑隔离层上预制钢筋砼涵身，首先要做好测量定位工作，使涵身中心线、工作坑底板中心线和顶涵中心线三者均在同一条直线上。预制施工程序：安装底板模板──绑扎底板钢筋¬¬¬——¬¬¬¬¬灌筑底板砼──养护──安装侧墙内模──绑扎侧墙钢筋──安装外模──浇筑侧墙砼──养护──安装顶板内模──绑扎顶板钢筋──灌筑顶板砼──养护──拆模──作涵身防水层及润滑设施。
　　3.4.2模板与支护
　　涵身外模采用组合钢模板，内模采用大面积钢模板。外侧模板用方木和钢管支撑，内模用碗扣式满堂脚手架支撑。在涵身两侧墙前端（靠路基端）3米范围内的外模，向外放宽1厘米，使前端保持正误差，尾部为负误差，形成倒楔形。
　　3.4.3钢筋
　　所有主筋必须按设计及规范要求采用加工施焊，并将接头进行纵向打磨加工；焊接涵身底板钢筋时，在施焊地点铺设一块为0.5m2的石棉板，随焊接位置移动，以免烧坏塑料薄膜隔离层。
　　3.4.4砼灌筑
　　砼在青花搅拌站搅拌，人工分灰入模，插入式振捣器振捣。涵身砼分三个阶段施工，先灌筑涵身底板（包括下梗肋），当底板强度达到设计强度的70％后，再绑扎上部钢筋，灌筑两侧边墙至约3/4高度，最后再灌筑上部剩余边墙及顶板（包括上硬肋）。两侧边墙施工接缝处预埋连接短钢筋，同时两边墙施工缝相互错开，使之不在同一水平面上，以利于涵身承受剪力。
　　3.4.5船头坡
　　为防止顶进时出现“扎头”现象，预制框构时其底板前端50cm范围内作1:20的船头坡，船头坡在底板砼灌筑前用土坯制成。
　　3.5顶进设备
　　3.5.1千斤顶
　　千斤顶的布置以涵体中心线为轴对称设置。千斤顶放置在钢板托盘上，以避免千斤顶与底板接触造成刮板现象。
　　3.5.2传力设备
　　3.5.2.1顶铁
　　顶铁用钢板和旧钢轨焊接制成，长度规格分10／15／20／25／30／40cm，每种规格的顶铁按每台千斤顶2套配备，另准备若干0.5／1／2／3cm的补空铁垫板以填充顶铁间的空隔。
　　3.5.2.2顶柱
　　顶柱用旧钢轨和钢板焊制成，长度规格分1／2／4m三种，每台千斤顶配置数量与顶铁相同，总共需配备数量分别为6／10／10套。
　　3.5.2.3固定横梁
　　用两根155a型钢和钢板条组焊而成。顶柱间横梁长度5米，按每隔3米顶柱长设置一道，共需3套；后背横梁按最大后背长度6.4米制作，数量一套。
　　3.6开顶前的准备工作
　　3.6.1安设和调试顶进设备
　　涵身和后背建成后即可安装顶进设备。检查无误后开动千斤顶空顶进退一次进行调试，发现问题即时检修。
　　3.6.2线路加固检查
　　开顶前须对线路加固情况进行全面检查：加固是否符合设计要求，加固部件有无侵入限界情况，钢横梁与既有线钢轨接触处的绝缘是否良好等。
　　3.6.3涵身外表的润滑处理
　　涵身外表涂以机油石蜡（1:4）熬制而成的润滑剂。熬制温度为120－150℃，乘热涂刷。
　　3.6.4工作坑
　　工作坑是预制砼涵身和顶进的工作场地，顶进作业时，工作坑内水位须降至基底下0.5～1.0m，因此应避开雨季施工。
　　3.6.5故障处理措施及材料准备
　　开顶前应做好各种故障处理方案，另需要准备足够的故障处理材料，主要包括顶进故障处理，如出现“扎头”加固土壤的短木桩、换填土壤用的砂夹碎石、草袋、枕木等。
　　3.6.6检查涵身强度
　　检查与涵身同条件养护的压强试件，只有当涵身砼达到100％设计强度后方可顶进。
　　3.6.7安装观测仪器
　　在涵身后方离后背稍远距离处设立观测站以观测涵身顶进时的中线和水平偏差。在涵身洞内四个角上进行高程测量，顶进方向偏差的观测在涵身一侧的前后端各用环氧树脂粘设一个标尺进行。另外，为了观测顶进中后背的变形情况，在后背墙两端设立标尺，进行后背变形观测。
　　3.7顶进作业（箱涵#p#副标题#e#顶进施工示意图如图2所示）
　　3.7.1试顶和涵身起动
　　试顶的目的是继续检查一下顶进设备是否正常，顶力是否均匀，后背、滑板及涵体有无异状，并使涵身与滑板分离。
　　
　　图2箱涵顶进施工示意图
　　3.7.2顶进
　　顶进工作过程：当前方角处挖土完成一个顶程后，即开动高压油泵，使千斤顶产生顶力，通过传力设备，借助于后背的反作用力，推动涵身前进。顶进时注意：
　　⑴涵身起动后，开始为不切土的空顶，但此时需要注意控制好涵身顶进方向。
　　⑵涵身沿正确方向入土后，至涵身入土1/2长度前，是顶进孔道定型阶段。
　　⑶涵身入土超过1/2长度后，孔道已基本成型，除继续掌握水平外，纠偏摆动要小，注意防止涵身“扎头”，涵身底板需吃土顶进。
　　⑷安放顶铁、顶柱做到三个一致，即轴线一致、长短搭配一致、位置一致。
　　⑸为确保既有线线安全，顶进时采用少挖多顶的方法，每次开挖顶长度控制在30-40cm。
　　⑹顶进过程中要对中线、油表读数、千斤顶开动台数、顶力、顶进距离等勤观测记录，以提供分析和纠偏依据。
　　3.7.3顶进挖土
　　洞内挖土采用人工方法，分上下两层进行，即要涵身内设置挖土中间平台。中间平台采用木制结构，安装在涵身前端侧墙螺栓固定的型钢上。挖土操作如下：
　　(1)每次挖掘进尺控制在30-40cm，严禁超挖。开挖面宽度高度比涵身轮廓小10cm，保证角切土顶进，以利方向控制。
　　(2)挖土边坡不大于1：0.8，挖土时应掌握坡度的平整，由上向下开挖，严禁掏洞取土或出现倒坡，以利安全。
　　(3)涵身底面应预留高出5-10cm厚度的土层不挖，使底板吃土顶进，减少“扎头”。
　　(4)挖土工作利用列车通过间隔进行。
　　(5)挖土工作必须与观测工作密切配合，根据偏差分析决定挖土方法。
　　3.7.4接长车道
　　运土接长车道采用活动架空车道。活动车道采用枕木架空，上铺枕木作为路面。枕木前端搭在涵身底板尾部的枕木垛上，枕木垛随涵身一同前进，后端搭在顶柱枕木垛上。当每前进一定距离，枕木离开枕木垛后，拆除路面枕木，继续在顶柱上往前搭设枕木垛，再搭上路面。
　　3.7.5箱涵身设置盲沟
　　顶进到位后，按设计要求在涵全长范围内涵身两侧设置盲沟，盲沟出口和正面铺砌部分时留Ф200泄水孔。
　　4、结束语
　　此顶进涵施工确保了既有线铁路的正常运营，避免与既有铁路设备的交叉干扰，顶进过程中有效控制了涵身平面位置及顶面高程的正确。
　　
　　
　　【参考文献】
　　1铁道部第三工程局《铁路工程施工技术手册桥涵》1992
　　2铁道部第四勘测设计院桥隧处《桥涵顶进设计与施工》1983
　　3胡拥军大跨度小角度斜交框架桥顶进施工技术[期刊论文]-铁道标准设计2005
　　4铁道部第三工程局《TB10203-2002铁路桥涵施工规范》2002
　　5中国铁道出版社《TB10002.1-1999铁路桥涵设计基本规范》1999
　　6中国铁道出版社《铁路工程设计规范使用手册(1)》2006