既有線框架橋頂進施工

1、鐵道職業(yè)技術學院I畢業(yè)環(huán)節(jié)總結I既有線框架橋頂進施工技術系部鐵道建筑系班 級道路橋梁1302班姓名 文科完成日期2016.6摘要1緒論1第1章既有線頂進法施工的特點21.1頂管技術21.2頂進施工的四大特點21.3頂進施工方法的分類21.4頂管施工方法的優(yōu)越性與局限性3第2章頂進施工的工藝流程32.1開挖工作坑42.2滑板施工42.3鋪設隔離層52.4施工頂進后背52.5框架預制和刃角安設52.6既有線吊扣軌加固5第3章頂進法施工中的要點63.1框架橋頂進施工既有線路加固方法63.2框架橋頂進施工預防扎頭的質量控制6結論語8鳴8參考文獻9摘要由于規(guī)劃的需要，經(jīng)常會出現(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營情況下，采用頂進法 施工下穿箱型框架橋的施工特點、工藝流程、質量控制和安全措施、有關力學計算、 施工中的主要注意事項以與處理方法，供在今后施工中借鑒。關鍵詞：既有鐵路、正常運營、頂進法施工、框架橋。緒論頂進施工法最早始于1896年美國的北太平洋鐵路下鋪設地下管道工程的施工 中。從那以后，頂進施工法被發(fā)現(xiàn)在鐵路、公路下鋪設管線的標準施工法，其應用 遍布美國各地。60年代后，隨著液壓技術的發(fā)展與大型千斤頂?shù)氖褂?。日本?948 年開始使用頂進施工法，主要是頂進鑄鐵管和鋼套管，知道五十年代末，和就用頂 進法穿越鐵路和堤壩的先例。

3、頂進法與地面開槽法施工相比，占地面積少，不影響交通運輸，又不破壞原有 的地下管線與基礎工程等設施，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)約資金和時間，且施工無噪音，大大降低勞動強度，成 為近年來國外迅速發(fā)展起來的地下施工技術。隨著頂進施工技術的廣泛應用，頂進 施工工藝有了突飛猛進的發(fā)展。目前，頂進施工技術已經(jīng)能在各種復雜的地質條件 下采用。它不僅適用于粘性土、粉質土、和砂土，也適用于卵石、碎石、風華殘積 土等非粘性土。我國在1984年、和等地引進國外機械式頂管設備，如TELEMALE頂管掘進機具 有雙側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 制管新技術極大的改變了我國頂管技術領域的落后面貌發(fā)揮了極大的作用。第1章既有線頂進法施工的特點頂進法又稱頂管法，即在保證道路或鐵路交通安全運行的同時，在鐵路線下降 預制的鋼筋混凝土箱型框架(箱涵)，用機械力頂入鐵路路基，成為一個鐵路鋼構 架，該方法叫頂進法。1.1頂管技術既是一種具體的非開挖敷設地下管道的施工方法，同時以頂管施工原理為基礎 的頂進技術的總稱(如頂進箱型涵橋)頂管技術是從隧道盾構法施工技術發(fā)展而來。頂管法所用的頂進機(挖掘機或 盾構機)和管片隧道施工法所采用的隧道掘進機沒有本質的不同。兩種施工技術的 方法的區(qū)別僅在于隧洞襯砌構筑方法的不同，一個是把整段管片頂進連接安裝，另

5、 一個是組合管片不斷拼接安裝。1.2頂進施工的四大特點他在敷設地下管道時，不需要大挖大填土方作業(yè)，是一種非開挖施工技術， 地下穿越能力強，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，從選線，定位放線，工作井和接收井設置、 機頭頂推、測量定位機械施工組織管理，都要求嚴格。它的技術特點具有鮮明的適用性問題。即應針對不同的土層組成與地質條 件、不同的施工條件和不同的管理設置要求，選擇與之適應的頂管施工工藝，否則 使用頂管施工難以頂進以致失敗。它是一種帶高科技手段的現(xiàn)代化地下管道施工方法，它既能不斷掘進埋 管，后續(xù)連續(xù)敷設管道，又能支護開挖開掘面，且有先進的激光定位系統(tǒng)指揮，

6、機 頭的對中和上下左右的抓東也十分靈活，確保了管道敷設的順利進行，并顯示埋管 施工的獨特優(yōu)點與具備環(huán)境保護的極大優(yōu)越性。1.3頂進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短，分為普通和長距離頂管 (一次性頂進 100Mf300Mf500M)。按頂管的目的與組合型式可分為穿越式、網(wǎng)絡式頂管和葉脈式大型頂管 等。按頂管前端工具管或掘進作業(yè)

7、的形式分為手掘式、擠壓式、半機械式和機 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)代化的埋設地下管線的施工方法，它不擾動管外土層結構 條件下，利用頂進、擠壓等多種予力手段的予力技術原理，自控自支護平衡土壓力， 使管壁與原土層緊密結合，不會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。其優(yōu)越性與局限性的主表現(xiàn)對底層的適應性對地上地下的環(huán)境保護對地下地上設施的干擾施工安全可靠性施工質量保證施工經(jīng)濟效益第2章頂進施工的工藝流程頂進框架橋是在原有鐵路線的一側路基旁邊先開挖工作坑，在設計

8、標高上澆筑 砼滑板，修筑頂進后背，入地下水位較高還需進行降水和防排水處理；之后在滑板 上澆筑砼框架結構，同時對原有鐵路進行加固(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、箱身兩側土壓力）計算頂力，選擇液壓式千 斤頂（一般每臺頂力為20003000KN，頂程12m）數(shù)臺，安裝頂進設備并調試好， 當前方完成一個頂進進程后，便可從框架取土，挖運土達到有一個頂程距離后，再 次進行頂進。如此挖土-頂進-挖土，循環(huán)往復進行，直到整個框架全部頂進就位本項目為市南坪快速路與留仙大道聯(lián)絡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框架長度為10M框架頂板至軌底的距離為1.7M。該頂進橋的主要施工步驟為：準備工作完成之后，首先施工挖孔樁，同時進行 工作坑開挖、滑板和頂進后背施工，然后在滑板上預制箱體，箱體預制后采用6片 六四軍用梁縱吊梁（每側3片）I45工字鋼橫抬梁對線路進行架空、加固，后背箱 體強度達到設計要求與線路加固檢查合格后即進行箱體頂進。兩孔框架橋分兩次頂 進，每夸一次將框架頂入到位，頂進就位后拆除線路加固防護設備，回復線路行車。 2.1開挖工作坑框架頂進布置示意工作坑是預制和頂進框架橋的場地。其大小應根據(jù)

10、原鐵路線兩側的地形、場地 大小、橋體埋深與平面尺寸、后背大小等情況綜合考慮，并預留一定的操作空間。 坑邊坡坡度大小應根據(jù)規(guī)要求設置，靠近鐵路路基一側的邊坡應緩于1： 1，坑頂邊 距鐵路中心、線不得少于3.2M。平南鐵路頂進框架橋的頂進工作坑選在鐵路線南側。 在距鐵路中心、線5M處開完工作坑。土方采用人工配合機械開挖。開挖前首先對既 有線路基進行加固和防護，并同時做好防排水。工作坑開挖至設計標高后，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，布置兩個集水 井，用抽水機與時抽出工作坑的積水。2.2滑板施工滑板是用作預制箱體的底板，同時在箱體結構頂進時起導向和支撐作用

11、。也是安放 頂進設備的場地，要求有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性?；宀捎肅20鋼筋砼，滑板 平整度要求在2M圍凹凸差不超過5CM。滑板厚30CM，底板設有錨梁，兩側設C20 鋼筋砼導向支墩。為防止框架在頂進中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，除頂進前段滑板底設有船頭 坡外，滑板也在頂進方向做成千分之五的斜坡。為防止頂進過程中滑板隨橋體錯動， 在滑板尾端將滑板和后背鋼筋砼分配梁澆筑在一起。2.3鋪設隔離層當?shù)装逯谱骱煤罅⒓翠佋O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%機油） 2.4施工頂進后背后背主要是承受頂進時水平頂力之反力的臨時結構。在頂進全過程中要求不裂 不

12、斷，更不能有較大的變形和移位。根據(jù)現(xiàn)場具體情況與設計要求，頂進后背采用 打入鋼軌樁和M10漿砌片石組合后背，背面用土回填夯實填至后背頂面。2.5框架預制和刃角安設框架預制與普通鋼筋砼結構完全相同，需要指出的注意事項有三點：（1）框架預制時要確?；逯行?、與頂進中心線一致，以減少頂進誤差。平南 鐵路頂進框架橋由于是兩孔，為了加快施工進度，兩空框架可以同時預制，所以多 做了一個橫移后背，其作用是將后頂進的一孔框架橫移至頂進中心、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 頂進時將高出箱底的土壤壓入箱底，增強其承載能力。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。刃角又稱前段護壁，其主要作用是切土和防止路基塌方，同時減 少頂進阻力。刃角按設在箱身前段，采用鋼板制成，剛刃角與箱身前段的預埋螺栓 連接牢固。（4）防水劑潤滑。在開頂前先進性箱頂和箱身的防水層施工，并在其表面進 行潤滑處理，以進一步減少頂進阻力。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，所以線路防護扣軌架空梁采用吊軌梁形式。 橫臺梁與縱梁用直徑22U型螺栓進行吊掛。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、拆除扣軌梁施工時均需

14、利用封鎖時間進 行。第3章頂進法施工中的要點3.1框架橋頂進施工既有線路加固方法在既有線頂進框架橋施工中必須對鐵路進行加固，以確保行車安全和施工安 全。加固形式應根據(jù)既有鐵路狀況、框架橋尺寸、使用的器材設備，施工環(huán)境等因 素來確定加固形式。（1）軌束梁當頂進框架橋孔徑小于3m，鐵路位于直線，通過列車較少、地基土質良好， 刃角安裝良好時，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，結構簡單，取材容易，架設簡便，但截面小， 強度低，適用于短跨度臨時性橋梁。由于梁的容許跨度比整根鋼軌的長度小，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。軌束梁鋼軌容許應力。=170MPa。軌束梁跨度由強度和撓度兩個條件控制，為安全計，采用其中小的數(shù)值作 為最大容許跨度。（2）縱吊（挑）橫抬當頂進框架橋孔徑較大，且無覆蓋硬質路基，線路加固可采用軌束梁與工字梁 進行。抬梁一端放在箱頂上，另一端放在路基上，抬梁的終端應加枕木擋墻，抬梁 與軌束梁用U型卡子連結成整體，利用列車間隔每頂一次對線路進行撥正，列車限 速為 25km/ho3.2框架橋頂進施工預防扎頭的質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，為了減少施工對既有線行車與運輸?shù)挠绊懀@些框架橋一般都采用頂進 施工。采取頂進方式施工相比便線施工投資少，建設周期短，對鐵路線路運營影響 時間短等特點，但相比較而言也存在較大安全隱患。對于那些處于低承載力地基上 的框架橋，頂進時很容易產(chǎn)生扎頭現(xiàn)象，使的框架橋就位質量難以保證。針對這一問題做一下分析框架橋頂進過程中發(fā)生扎頭現(xiàn)象的原因頂進施工的框架橋，底板與框架作為一個整體。在頂進施工中框架橋因為下方 地質情況不同發(fā)生框架橋體微斜，并隨著施工的進行而以扎頭現(xiàn)象變現(xiàn)出來。頂程 長且未采取有效措施時都可能發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象。發(fā)生扎頭現(xiàn)象得不到與時處理必然超

17、 過設計和規(guī)要求甚至影響正常使用。當頂程較長時也提供我們調整框架橋形態(tài)的時 間距離也長，所以我們只要采取有效的方法，頂程較長的頂進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，并預先做好處 理，這樣框架橋到位后不至于出現(xiàn)超標現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場調查分析，扎頭可能出現(xiàn)的 部位與原因為。施工地址承載力無法達到設計承載力時可能出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象的原因之一，因 此，施工中要注意地質報告并在開挖過程中要隨時注土質變化與地基承載力的檢 測。頂進通道斷面后土質差異很大，框架橋就會在這個地方因受力不均而容易發(fā)生 扎頭現(xiàn)象，當土質為沙土質或軟弱土時發(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。定地質情況一定后，框架橋在行進 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與框架橋剛下滑坡時，由于船頭坡的緣故一般出現(xiàn)抬頭 現(xiàn)象，當框架橋有三分之一下滑坡時，框架橋會因重心遷移就會出現(xiàn)抬頭變緩的現(xiàn) 象，當框架橋有三分之二下滑板后框架橋重心就會落在土上，框架橋就會因前后地 質差異而出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，但扎頭應有一個限度。超過這個限度就表明框架橋已經(jīng)不 在正常狀態(tài)，就需要采取措施調整框架橋狀態(tài)。因此在整個頂進施工過程中，需要 勤測量，勤分析測

19、量數(shù)據(jù)，準確掌握框架橋狀態(tài)，并預測框架橋以后的狀態(tài)。如果 通過水平測量記錄發(fā)現(xiàn)扎頭現(xiàn)象并有加劇趨勢，可通過是框架橋赤土量增加并將挖 土地面標高抬高，如趨勢比較為穩(wěn)就需繼續(xù)觀察，如趨勢變緩說明框架橋行進正常在采用機械出土時，地板挖土保留20-30CM采取人工清底。在雨季施工時，容易出現(xiàn)框架橋水倒灌而出現(xiàn)涵頭基礎被浸泡，造成涵頭地 基承載力降低，如果對浸土不采取措施并繼續(xù)頂進，框架橋容易發(fā)生扎頭現(xiàn)象。因 此，在雨季施工時，要采取短掘短頂?shù)姆椒ú⒆⒁夂蹬潘ＷC基坑無水干燥。（2）施工中預防扎頭現(xiàn)象的措施核對地質情況。在施工過程中，要核對設計單位提供的頂進箱涵地點的地質 資料，并檢測框架橋滑板下地基承載力是否滿足設計要求，如采取填換等辦法，以 避免滑板在箱涵頂進重心、移除端部時造成滑板斷裂、箱體前傾、扎頭。做好臨時降水?？蚣軜蝽斶M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，以免帶水頂進造成基底土質軟化造成 箱涵扎頭。合理設計滑板仰坡和框架的穿頭坡。在框架橋預制時預留滑板仰坡，以方框 在頂進出滑板時因地址的變化，土質承載能力降低造成扎頭。（3）處理扎頭現(xiàn)象的措施頂進施工中，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、 往框架底塞廢棄混凝土枕等方法將其調整到正常狀態(tài)