通道橋涵頂進施工

1、橋涵頂進施工 一、頂進施工原理 二、頂進施工適用范圍 三、橋涵頂進施工工藝 四、橋涵頂進設(shè)計計算 五、安全注意事項 六、常見工程事故、預(yù)防措施一、頂進施工工藝原理 1、原理： 框架式立交橋或圓管涵頂進施工，就是在既有線路（在運營的鐵路或公路）的某一側(cè)開挖工作坑，現(xiàn)澆滑板（管涵頂進采用安裝導(dǎo)軌），在滑板上澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，修筑后背，同時對既有線路進行加固，安裝頂進設(shè)備，當頂進前方挖土完成一個頂程后，開啟高壓油泵，使頂鎬產(chǎn)生頂力，通過傳力設(shè)備（頂鐵、頂柱和橫梁），借助于后背的反作用力把預(yù)制結(jié)構(gòu)向前推進，待頂進一個頂程后，在空擋處安放頂鐵，挖運出土另一個頂程距離，以待下次開頂，如此循環(huán)進行，直到整

2、個預(yù)制結(jié)構(gòu)頂進就位為止。如圖1所示。圖圖1 1 框架結(jié)構(gòu)頂進示意圖框架結(jié)構(gòu)頂進示意圖頂進橋涵施工幾大要點1、支點樁的平面布置、標高計算必須要了解架空梁的技術(shù)參數(shù)（如梁長、節(jié)點板高度等)，并對現(xiàn)場進行調(diào)查清楚（注：標高適當?shù)陀谟嬎?-5cm)2、滑板設(shè)置（標高、軸線、地下水位）3、施工工藝確定（空頂或帶土頂、防栽頭措施、防偏措施）4、邊坡坡度控制措施（防坍塌影響線路行車）5、頂力和后背計算（主要計算千斤頂配置、后背配筋、反壓荷載）6、應(yīng)急預(yù)案控制（防漲軌、防洪、防坍塌）幾個原則：1）支點樁底低于破裂面不小于2米； 2）滑板做到“晚下早出”，留夠糾偏距離； 3）切土頂進保安全、防超前開挖； 4）后

3、背反力宜大不宜小； 5）提前調(diào)查，措施得當。2、發(fā)展歷程及特點（1）歷程簡介 頂進施工工藝首次推廣應(yīng)用是在1986年的蘇家屯北九路7號鐵路框架立交橋（6m-15.5m-6m）施工，取得了比較好的經(jīng)濟效益和社會效益； 1987年頂進施工方法獲得原鐵道部工程指揮部（現(xiàn)為中國鐵道建筑總公司）科技成果三等獎； 隨后在哈爾濱鐵路樞紐哈雙聯(lián)鐵路立交橋、新城子站北鐵路立交橋、張家口至沙嶺子站間鐵路立交橋工程中應(yīng)用實踐，進一步總結(jié)提高，形成了成熟的頂進工法。（2）頂進施工方法的特點 對線路運輸干擾時間短，不中斷行車，能保證線路在既定限速下正常運營； 能保持路基完好和穩(wěn)定，減少線路恢復(fù)工序，相對于其他方法而言，

4、不必修建臨時便線和迂回線； 占地拆遷少，減少大量的土方和線上工程； 預(yù)制結(jié)構(gòu)整體好，剛度大，便于頂進施工，而且抗震性能良好； 基底應(yīng)力小，基本不受地基地質(zhì)條件的限制，受氣候條件的影響也較小，二、頂進施工工藝的適用范圍 在處理舊線既有橋涵病害需要擴建或增建新橋涵時； 既有鐵路和公路的平交道口需要改建成立交時； 客運量大的車站需要增設(shè)的地道； 農(nóng)田灌溉需要增建穿越鐵路的過水橋涵； 各類填筑的路基和路堤。三、橋涵頂進施工工藝施工準備施工準備開挖工作坑開挖工作坑修筑滑板修筑滑板預(yù)制框架結(jié)構(gòu)預(yù)制框架結(jié)構(gòu)修筑后背修筑后背安裝頂進設(shè)備安裝頂進設(shè)備設(shè)備調(diào)試、試頂設(shè)備調(diào)試、試頂頂進頂進就位就位籌制頂進設(shè)備籌制頂

5、進設(shè)備井點降水井點降水建立組織機構(gòu)建立組織機構(gòu)通訊聯(lián)絡(luò)通訊聯(lián)絡(luò)軸線高程觀測軸線高程觀測線路加固線路加固安裝檢查安裝檢查挖、運土挖、運土拆除頂進設(shè)備拆除頂進設(shè)備模板制作模板制作加工框架鋼筋加工框架鋼筋施工工藝框圖施工工藝框圖端翼墻與鋪砌施工端翼墻與鋪砌施工采用板樁為后背時，應(yīng)在開挖工作坑之前施工完畢頂進施工工藝技術(shù)要點1、施工準備（1）人員安排（2）施工相關(guān)材料準備（3）施工機具準備（4）軸線及高程測量與復(fù)核（5）頂進施工專項技術(shù)方案的編制（6）場地“三通一平”及排、降水安排（7）外協(xié)工作（8）既有的線路臨時加固（9）調(diào)查施工區(qū)域地下管線、電纜及其它障礙物情況、施 工區(qū)域線路列車通過的次數(shù)、間隔

6、時間、股道數(shù)、道岔及其使用性質(zhì)，線間距及高程情況；2、開挖工作坑（1）開挖前的降水及臨時排水措施若工作坑基底標高位移地下水位以上，工作基坑開挖之前，宜采用井點降水，將地下水位降至基底標高以下0.51.0米；降低地下水位時，確保附近既有建筑物的穩(wěn)定，尤其是對既有線路水平位移及高程的監(jiān)測；在多雨地區(qū)無法避免雨期施工時，應(yīng)設(shè)置順暢的排水設(shè)施，同時備有防洪及線路搶修的措施；（2）工作坑位置的選擇 主要根據(jù)現(xiàn)場的地形地貌、場地大小及 土質(zhì)情況等全面考慮，在框架涵的軸線上選擇挖填方少，頂進長度短的既有線路一側(cè)位置作為工作坑的平面位置。 （3）工作坑平面尺寸的確定方法一般由底板的尺寸確定，工作坑的底板尺寸建

7、議按照下式計算： 長度=框架結(jié)構(gòu)底板長度+頂鎬長度+橫梁厚度+后背地梁厚度+0.3m 寬度+框架結(jié)構(gòu)底板寬度+2方向支墩寬度+0.2m+2排水溝寬度 工作坑頂邊距最外側(cè)鐵路中心線不得小于3.2m，或至鐵路外側(cè)鋼軌的距離最小不小于2.5m；工作坑開挖標高：框架結(jié)構(gòu)底板底面標高H-滑板厚度（含潤滑層厚度）-墊層厚度；（4）工作坑開挖 工作坑開挖邊坡：原則上工作坑兩側(cè)邊坡按照土質(zhì)情況確定，一般取1:0.751:1.5，靠近鐵路路基一側(cè)的邊坡可緩于1:1.5，以保證既有線路路基的穩(wěn)定； 采用機械開挖時，應(yīng)預(yù)留20cm厚土層在墊層施工前人工開挖；3、修筑滑板（1）滑板要滿足橋涵主體結(jié)構(gòu)與頂進所需強度及穩(wěn)

8、定性要求；（2）滑板中心線與橋涵中心線應(yīng)一致；（3）滑板與地基接觸面應(yīng)有防滑措施，必要時在滑板下設(shè)置錨梁；（4）一般情況下根據(jù)地質(zhì)條件及頂進距離，將滑板頂面做成前高后低的上坡；（5）滑板兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向支墩；（6）滑板的結(jié)構(gòu)形式又兩種：一種是滑板與后背梁連成整體，另一種是滑板與后背梁分離，施工時根據(jù)具體情況選擇；4、框架橋涵預(yù)制 框架橋涵混凝土工程施工應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)范要求外，與頂進施工有關(guān)的技術(shù)要點有：（1）框架涵預(yù)制施工前，在滑板頂面鋪設(shè)潤滑隔離層；（2）框架涵兩側(cè)前端2m范圍內(nèi)的外模，可向外加寬1cm，及框架涵拆模后，前端輪廓寬較后端輪廓寬2cm，嚴禁出現(xiàn)前窄后寬的楔形現(xiàn)象；（3）框架涵預(yù)制與

9、刃角安裝完成后，應(yīng)設(shè)置防水層，外表進行潤滑處理，以減少頂進阻力；（4）頂進過程中，為方便調(diào)整高程，框架涵底板前段底部宜設(shè)置成船頭坡；5、修筑后背 后背主要是承受頂進時的水平頂力之反力的臨時結(jié)構(gòu)物，它是保證工作順利進行的重要設(shè)施，直接關(guān)系著頂進質(zhì)量。因此，必須保證后背要有足夠的強度和穩(wěn)定性，并且在出現(xiàn)最大頂力時，還有適當?shù)陌踩珒洹：蟊车男问接校喊鍢妒?、重力式和拼裝式，常用形式主要是前兩種，即：板樁式板樁式和和重力式后背重力式后背。 （1）板樁式后背：在工作坑土方開挖之前施工。板樁打入的深度及排數(shù)應(yīng)符合設(shè)計計算的要求；板樁材料：鋼軌及工字鋼等熱軋型鋼；板樁施工-錘擊法，宜重錘輕擊施工； 為確保板

10、樁打入的垂直度及平面位置準確，可以選擇雙層圍檁打樁法雙層圍檁打樁法或履帶式打樁機打樁履帶式打樁機打樁； 板樁的質(zhì)量控制指標：樁的垂直偏差、平面偏差、樁間咬合質(zhì)量、樁端標高、樁身質(zhì)量的完好性等。 鋼樁后背示意圖鋼樁后背示意圖(2)重力式后背 由后背墻、鋼筋混凝土墊梁和后背填土構(gòu)成，常用的重力式后背墻，由漿砌塊石砌筑而成。后背一般是在工作坑挖好后進行壓實，達到壓密程度，保證填土的內(nèi)摩擦角在2530以上。在頂入工序結(jié)束后，拆除工作較前兩類后背要簡便得多，不需要打樁架和起重吊車等大型設(shè)備，而且拆下的石塊仍可供其它砌筑工程使用，所以造價低廉，特別是在容易采集石料的地區(qū)，應(yīng)當盡量使用重力式后背結(jié)構(gòu)，以便提

11、高經(jīng)濟指標，不過這種后背的單位長度頂力不宜超過700800 kNm2。 重力式后背重力式后背6、頂進施工技術(shù)要點（1）應(yīng)根據(jù)計算的最大頂力確定頂進設(shè)備，千斤頂頂力可按照額定頂力的60%70%計算，并配備備用千斤頂；（2）頂進之前應(yīng)檢查：頂進的液壓系統(tǒng)、頂進設(shè)備檢查；主體結(jié)構(gòu)混凝土是否達到設(shè)計強度，防水層及保護層是否已經(jīng)按照設(shè)計完成；線路加固、后背及各類施工機械是否符合頂進專項技術(shù)方案的要求；勞力組織及觀測、試驗人員分工是否明確；復(fù)核頂鐵與頂力軸線是否一致，是否與橫梁垂直；與運營部門協(xié)商確認的施工安排、線路防護監(jiān)測搶修人員及通信、照明等是否準備就緒；頂進軸線及高程復(fù)核。（3）試頂開啟油泵后，每當

12、油壓升高510MPa，應(yīng)停泵觀察，發(fā)現(xiàn)異常及時處理；當千斤頂活塞開始伸出，頂柱（鐵）壓緊后應(yīng)即停頂，檢查各部位無異常現(xiàn)象時，再開泵頂動橋身； 試頂時重點檢查的部位：后背、滑板、油壓系統(tǒng)（尤其是油路的接頭處）、橋涵結(jié)構(gòu)（尤其是千斤頂后座與結(jié)構(gòu)接觸部位是否出現(xiàn)局部壓應(yīng)力過大）。（4）頂進施工第一階段：在滑板空頂至刃角接觸路基邊坡時，停止頂進；第二階段：開始挖土運土，當刃角前方挖土達到一個頂程（根據(jù)頂鎬行程長度而定），開啟油泵，推動框架橋涵前進一個頂程，停止頂進，安放相應(yīng)長度的頂鐵，如此反復(fù)直至框架橋涵就位；橋涵主體頂進就位以后，及時施工端翼墻和防護工程，恢復(fù)線路行車；頂進過程注意事項：由于頂進速度

13、主要取決于挖土運土速度，所以盡量采用機械挖、運土；頂進所采用的液壓系統(tǒng)應(yīng)采用兩套不同的系統(tǒng)，在頂鎬對稱布置的情況下，可以用不等壓的方式形成糾偏力矩進行糾偏；挖土?xí)r，每次掘進深度應(yīng)視土質(zhì)情況及有關(guān)要求而定，每次一般進深2050cm，在土質(zhì)松散或軟塑土層頂進時嚴禁超挖，必須保證刃角切入土層內(nèi)10cm以上；每完成一個頂程，要進行一次水準測量，方向觀測以框架橋涵中心線基樁為原點，用高精度經(jīng)緯儀在頂進過程中連續(xù)觀測，及時糾偏；控制頂鎬的著力點，使頂鎬的合力低于或高于摩阻力的合力，對防止框架“扎頭”和“抬頭”能起到一定的在作用；加固線路，應(yīng)保持軌道電路的正常狀態(tài)，在無縫線路地段，需變更鎖定范圍，應(yīng)與相關(guān)部

14、門協(xié)商后方可施工；列車通過時，嚴禁繼續(xù)開挖，人員應(yīng)撤離開挖面1米以外，施工過程中應(yīng)按照鐵路技術(shù)管理規(guī)程的規(guī)定對行車作有效的防護；頂進過程中，應(yīng)隨時觀測既有路基、線路和頂進橋涵狀態(tài)的變化，確保既有線路軌距、水平及方向的正確。（5）涉及到的相關(guān)規(guī)范規(guī)程客運專線鐵路橋涵施工質(zhì)量驗收暫行標準鐵建設(shè)（2005）160號 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準鐵建設(shè)（2005）160號 鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗收標準（TB10424-2003） 客運專線鐵路有關(guān)施工技術(shù)指南及技術(shù)條件；客運專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南（TZ 213-2005）客運專線預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁暫行技術(shù)條件鐵科技（2004）120

15、號客運專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件科技基（2005）101號 鐵路技術(shù)管理規(guī)程四、橋涵頂進設(shè)計計算1、主要計算內(nèi)容（1）頂力計算（2）后背計算（3）頂進開挖過程中，最不利情況下的既有路基邊坡穩(wěn)定計算（4）便梁支墩檢算（以24mD型便梁為例）1、頂力計算 頂進橋涵的頂力大小，應(yīng)根據(jù)頂進長度、土的性質(zhì)、地下水情況、橋涵外形及施工方法等因素按照下式計算：2)(322111RAEffNNfNKP；最大頂力，式中：KNP-；路加固材料荷載），橋涵頂上荷載（包括線KNN1；為涂機油調(diào)制的滑石粉漿，涂滑石粉漿為涂石蠟為值：料，可采用下列參考數(shù)摩擦系數(shù)，若無試驗資橋涵頂面與頂上荷載的2 . 0,30.

16、 034. 017. 01f；，荷載包含橋涵內(nèi)部臨時施工橋涵自重KNN)(2；系數(shù)，采用；鋼刃角的正面積，卵石土為砂粘土：數(shù)值試驗資料可以按照下式鋼刃角正面摩阻力，無；資料可以取側(cè)面摩擦系數(shù)，無試驗；橋涵兩側(cè)土壓力，；以取擦系數(shù)，無試驗資料可橋涵底板與基底土的摩2 . 1m; a17001500;5505008 . 07 . 08 .7 . 0232KAKPKPaRfKNEf）；設(shè)計的最大頂力（）；每臺頂鎬的設(shè)計頂力（；頂力利用系數(shù)，一般取頂鎬數(shù)量；式中KNPKNPKnPnKPiimaxmax7 . 06 . 0確定頂鎬數(shù)量： 根據(jù)計算出的最大頂力，按照下式確定頂鎬數(shù)量說明：頂鎬的選擇應(yīng)根據(jù)實

17、際的最大頂力，選擇能滿足其要求的相應(yīng)的規(guī)格型號，高壓油泵一般選用工作油壓較高的，并與頂鎬要求的油壓相適應(yīng)，同時與附屬的設(shè)備配套！2、后背計算 板樁后背計算板樁后背計算（1）鋼板樁長度的確定 鋼板的長度L = h1+ t1, 由于精確確定土壓力的分布規(guī)律很困難, 一般用近似土壓力分布圖形確定( 見圖) 。當擋土墻向前或平移時, 墻后的土壓力逐漸小。土壓墻所受壓力稱為主動土壓力, 其合力用Ea表示, 圖( abe ) 為主動土壓力。圖中( cbd ) 為被動土壓力, 其合力為Ep1, 它在板樁下端不起作用, 計算時假定在b 點, 實際起作用在b 點以上一段距離。因此在最后求得板樁入土深度后, 再適

18、當增加10% 20%。懸臂式鋼板樁示意圖 懸臂式板樁擋土墻的破壞, 一般是繞b 點以上某點O 轉(zhuǎn)動, 這樣在O點以上的前側(cè)及O點以下的板樁后側(cè)將產(chǎn)生被動土壓力Ep1, Ep2, 在板樁后側(cè)及0點以上部分將產(chǎn)生主動土壓力Ea, 各力對b點取矩可得下式:（2）板樁最大彎矩截面的確定 板樁最大彎矩截面的深度為t0, 此處剪力為0,則:即每延米板樁墻處最大的彎矩值為: 按照最大彎矩值，最終確定每延米板樁數(shù)量及截面型號。重力式后背計算重力式后背計算 根據(jù)肆橋8030-II抗力分析公式，重力式后背設(shè)計中，一般采用朗金被動土壓力理論計算被動土壓力。根據(jù)朗金土壓力理論假定：胸墻豎直，墻背是光滑的，填土與墻頂平

19、，滿足上述條件時，朗金被動土壓力公式為：)245(02 rhtgP該式計算較簡單，后背與填土之間的外摩擦角 0 后背的抗力主要來自以下3個方面: 后背土壓力、后背自重產(chǎn)生的阻力、滑床與分配梁相連后的阻力。( 1)根據(jù)肆橋8030- 的抗力分析公式有: phP112246. 1)(21)(211212PPPpEEPPhEhhP后背頂以上覆蓋土抗力；土抗力；計算土抗力；實際土抗力；( 2)后背自重阻力 ( 3)滑床板與后背相連的阻力( 4)后背的總抗力為:則安全系數(shù)為:=1.1FFEEPPEK 最大頂力3、既有線路基邊坡穩(wěn)定性計算 頂進過程中，最不利情況下既有路基邊坡穩(wěn)定性計算，計算結(jié)果可用于指導(dǎo)

20、頂進過程中，刃角前方（即：頂進方向） 及刃角側(cè)面土方開挖的安全坡度設(shè)置值。 計算方法簡介：根據(jù)既有線路基土質(zhì)為粘性土還是無粘性土，分別采用以下方法進行計算分析。（1）粘性土路基：采用基于破裂面為圓弧面的條分法計算；（2）無粘性土路基：采用基于破裂面為平面的土體滑動法計算； 具體計算可參考相關(guān)土力學(xué)與地基書籍，限于篇幅不再贅述！4、便梁支墩檢算以24mD 型便梁為例：恒載加活載組合活荷載計算簡圖支座反力R計算地基承載力試驗值RA 確定支墩承載面積A五、橋涵頂進安全注意事項 施工注意事項施工注意事項1、施工前應(yīng)做好現(xiàn)場場地布置，完成水電及相應(yīng)的管線設(shè)施，修好臨時便線，保證工程物質(zhì)和機械設(shè)備的進場運

21、輸，現(xiàn)場料具堆放整齊；同時按照要求進行井點降水，努力為施工創(chuàng)造條件。2、頂橋如穿越多股線路時，工作坑應(yīng)避免靠近鐵路正線一側(cè)，以減少對鐵路運輸?shù)母蓴_，在曲線地段，工作坑宜選擇在曲線的外側(cè)。工作坑底土層的承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求，若土質(zhì)松軟應(yīng)進行加固處理，3、工作坑底板頂面光滑平整，并在底板上設(shè)置潤滑隔離層，以減少阻力并避免框架與滑板粘結(jié)。4、框架結(jié)構(gòu)混凝土澆筑要求表面光滑平整，盡量減少頂進阻力。5、頂進設(shè)備應(yīng)盡量安裝在框架中心附近，使油壓基本一致，油管盡量做到長短一致，便于調(diào)整控制。6、頂進過程中，挖土坡度要保持與刃角坡度一致，或根據(jù)土質(zhì)選擇安全坡度，嚴禁出現(xiàn)反坡、超挖現(xiàn)象。7、當有列車通過時或機械

22、設(shè)備出現(xiàn)故障不能頂進時，應(yīng)暫停挖土，并隨時對線路和框架的中線和水平進行測量，以免線路變形危及行車安全和框架就位不準。 安全措施安全措施1、組織操作人員學(xué)習(xí)有關(guān)法令法規(guī)、指示和安全操作規(guī)程，對操作人員進行崗前培訓(xùn)，考核合格以后才能上崗。2、頂進施工時應(yīng)有嚴密的統(tǒng)一組織，分工明確，相互協(xié)調(diào)，做到統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一行動，整個頂進過程應(yīng)按分工各負其責，做到忙而不亂。3、施頂時，操作人員應(yīng)嚴格按安全操作規(guī)程辦事，佩戴安全帽，在高處作業(yè)系好安全帶，配備專人檢查頂進設(shè)備，并隨時注意其運轉(zhuǎn)情況，出現(xiàn)故障及時匯報處理。非操作人員應(yīng)離開工作坑，嚴禁施工人員接近或跨越頂鐵頂柱，以防崩鐵傷人。4、頂進挖土，應(yīng)隨挖隨頂，嚴

23、禁超挖欠挖，以免框架頂進時產(chǎn)生方向和高度偏差。5、應(yīng)有專人檢查線路上部建筑，經(jīng)常測量鐵路軌距和高度，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即停止頂進，采取加固措施，并隨時與鐵路運輸部門取得聯(lián)系，確保行車安全。6、頂進現(xiàn)場應(yīng)配備適當?shù)膿屝薏牧虾蜋C具，以備應(yīng)急所需。六、橋涵頂進常見工程事故及預(yù)防措施 以往工程實踐中常見的工程事故主要有：以往工程實踐中常見的工程事故主要有：1、后背位移過大；2、軸線偏離過大；3、出現(xiàn)“扎頭”或“抬頭”現(xiàn)象；4、便梁支墩位移過大；5、既有線路基邊坡出現(xiàn)塌方；6、井點降水導(dǎo)致周邊建筑物出現(xiàn)不同程度的下沉； 事故預(yù)防及處理事故預(yù)防及處理1、后背位移過大； 預(yù)防及處理方法：試頂時注意觀察后背位移情況，頂進時，尤其是框架涵全部離開滑板進入路基范圍內(nèi)，頂力最大，如果發(fā)現(xiàn)后背位移累加測量值繼續(xù)加大，應(yīng)該立即停止頂進，對后背進行加固處理，處理思路：