大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推施工工法.docx
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1、三、工法正文大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推施工工法1 前言随着我国各类道路建设的蓬勃发展,新建道路与既有铁路、公路等线路交叉不 可避免,很多既有道路因通行要求,无法中断正常运行,去独立进行下穿新建道路施工。在采用传统“断交施工”情况下,造成社会影响较大、施工速度缓慢,为此,需要通过一种“提前预制,整体顶进”的方式,缩短施工期与既有道路的交叉时间,达到边通行、边施工的目的。太行山高速公路京蔚段下穿沙蔚铁路框构涵,改变传统的中断上部既有线路运 行或改道后,再行组织施工,而是采用提前预制大跨度下穿新建通道涵,采取工字 钢“横抬纵挑”线路加固法对上部既有道轨临时支撑,并对通道开挖线外侧土体注 浆固
2、化,稳定既有结构。在现浇钢筋混凝土“后背梁”与所预制框构涵间,设置若干台千斤顶形成“大推力”液压动力系统,整体同步顶进框构涵,边顶进、边出土。过程中为规避顶推初期、过程中顶进阻力,减小方向偏差,分别在预制涵底部、迎土面设“滑板”及“前端刃角”。另外,为规避现浇结构周期,加快施工速度,以免抗横移桩式“承插式盘扣”支架及斜撑,替代原有现浇“抗移桩 + 冠梁”抗移系统,新“抗移体系”支架顶部,通过高低错位的大、小工字钢组合形成冠梁。通过改变施工工艺,达到了边通行、边施工的目的,把影响降到了最低,同时优化细节,加快了施工进度,降低了成本,取得了良好的效果。2 工法特点大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推
3、施工工法,相比传统的施工工法,具有如下特点:2.1 边通行, 边施工。下穿铁路框构涵顶进, 整个施工过程都是边通行, 边施工,列车通过时,施工人员下道避让,暂停顶进,列车限速通过。改变以往采用铁路停第 1 页运或改道之后,开挖路基,在既定框构涵位置现浇成型,然后再回填,恢复通行的施工方法,把影响降到了最低。2.2 现浇施工变预制顶进。框构主体在铁路一侧提前预制成型,采用纵横抬梁法 对既有线路进行加固,在不中断铁路行车的条件下,采用顶进法分数次顶进到位。 顶进采用在框构后端设置千斤顶形成“大推力 ”液压动力系统,整体同步顶进框构,边顶进、边出土。2.3 顶进之前,加固先行。顶进施工之前,要进行路
4、基注浆加固和线路轨道横纵 梁加固。路基注浆加固采用双重管注浆技术进行注浆,线路轨道横纵梁加固采用型钢纵横梁以及钢筋混凝土防护桩、免抗横移桩体系组成的线路加固系统。2.4 免抗横移桩施工。为规避现浇结构周期,加快施工速度,以免抗横移桩式“承 插式盘扣 ”支架及斜撑,替代原有现浇“抗移桩 + 冠梁 ”抗移系统,新“抗移体系 ” 支架顶部,通过高低错位的大、小工字钢组合形成冠梁,以此来实现免抗横移桩施工。3 适用范围此工法适用于新建道路与既有铁路、公路等线路交叉,受既有道路因通行要求 等各类因素影响无法变更线路走向,无法中断正常运行,需下穿“不断交 ”既有道路的情况。4 工艺原理本工艺通过一种“提前
5、预制,整体顶进 ”的方式,缩短施工期与既有道路的交 叉时间,达到边通行、边施工的目的。在铁路一侧开挖工作坑,提前预制大跨度下 穿框构涵。框构涵混凝土强度达到 100%方可顶进。顶进之前对框构涵开挖线外侧一 定范围土体进行注浆固化,稳定既有路基。然后采取工字钢“横抬纵挑 ”线路加固 法将上部既有铁路道轨临时抬起,通过横纵梁线路加固,将道轨向下的受力转移至 横纵梁体系。在现浇钢筋混凝土“后背梁 ”与所预制框构涵之间,设置一定数量的 千斤顶,形成“大推力 ”液压动力系统,整体分数次顶进就位,过程中顶进、出土 交替进行,24 小时连续施工,直至顶进就位。为规避顶推初期、过程中顶进阻力, 减小方向偏差,
6、在框构涵底面设“工作坑滑板 ”做滑动面,框构涵前端设“钢筋混 凝土刃角 ”。另外,为缩短现浇钢筋混凝土结构周期,加快施工速度,以免抗横移桩式“承插式盘扣钢管支架+顶部工字钢横向支撑 ”,替代原有现浇“抗移桩 + 冠第 2 页切土、出土运输、纠偏)框构涵顶进及纠偏(顶进桩基工程(防护桩、 后背桩、支撑桩、抗 移桩)工作坑滑板(工作坑开 挖、基底处理、滑板施 工、滑动面施工)既有线路纵横梁加固、(铁路部门验收)路基注浆加固梁 ”抗移系统。为防止顶进过程中铁路道轨横移,在框构顶板尾部设置若干拉环,采用手拉葫芦与横纵梁线路加固系统联系在一起,顶进过程中边顶进边拉紧线路。5 施工工艺流程及操作要点5.1
7、 施工工艺流程施工工艺流程如图 5.1-1 所示:施工准备(施工策划、与 铁路协调、光缆保护等)框构涵预制、养护第 3 页施工监测 线路恢复 剩余附属图 5.1-1 施工工艺流程图图 5.1-2 施工工法 BIM 演示效果图5.2 操作要点5.2.1 施工准备(1)施工之前,需要与铁路部门进行充分沟通,做好安全协调工作,提前安排好安全预警人员。(2)现场施工放样,技术复核,制定施工进度计划,人员、材料、设备进场计 划,制定线路加固方案,就具体施工细节和施工时间,与铁路部门作进一步的沟通,达成一致意见。(3)进行现场核实,在基坑开挖、桩基工程、线路加固施工前需对施工范围内 电缆全部采用人工探明,
8、然后全部进行穿管保护,设置明显的安全标识牌,确保绝对安全,方可施工。5.2.2 桩基工程桩基工程有基坑防护桩、后背桩、出土通道防护桩、线路防护桩、支撑桩、抗 移桩等,属于钢筋混凝土结构。采用机械成孔作业。为了使工作坑能尽快展开施工, 要先进行基坑防护桩、后背桩、出土通道防护桩的施工。后施工剩余桩基工程。桩 长、桩径、桩间距要严格保证。保证受力安全。桩基施工完毕以后,及时施做桩顶钢筋混凝土冠梁。图 5.2.2-1 桩基及冠梁第 4 页图 5.2.2-2 防护桩施工5.2.3 工作坑滑板基坑防护桩施工完毕以后,可以进行工作坑、地锚梁基坑的开挖。(1)工作坑前端既有路基坡脚设 1m 宽护道,平台外侧
9、按照 1:1.5 开挖,道路 前进方向左右两侧按 1:1 放坡开挖,路基边坡锚喷 20cm 厚 C20 混凝土进行防护。工 作坑底尺寸左右大出主体边缘各 1.0m,前方留出 2.0m 的顶进过渡段,后方留 5.0m 后靠背位置及布镐空间。工作坑尺寸保证在框架桥外侧 0.8-1.2m 工作边,并留出梯 形排水沟。采用机械开挖,基底留 0. 2m 采用人工清底。坑底总体坡向做面向顶进方向 3的仰坡。在工作坑口外做成向外排水坡,防止地表水流入。图 5.2.3-1 工作坑开挖第 5 页(2)基坑经确认承载力满足要求,立即组织进行 30cm 厚碎石垫层铺设,绑扎 滑板钢筋,浇筑混凝土。地锚梁与滑板一起浇
10、筑。框构滑板顶面沿顶进方向预留 3仰坡。图 5.2.3-2 地锚梁、滑板浇筑(3)滑板顶部面设润滑层,润滑层采“滑石粉+塑料皮+砂浆层 ”做成。先在滑 板顶面均匀撒布滑石粉,用刮板刮平铺设 3mm 厚,然后横向铺一层塑料布,塑料布 间相互搭接 0.2m 以上。塑料皮上面抹砂浆层,由前端向后每次 1.5m 宽度,砂浆高 度均匀铺设厚度为 2cm,两侧宽出桥体 0.3m。底板前端船头坡采用 1:8 水泥砂浆,尺寸为 0.35m3.0m。滑板表面要保证光滑平整,高程误差不超过3mm。图 5.2.3-3 润滑层第 6 页图 5.2.3-4 船头坡5.2.4 框构预制、养护滑板施工完毕以后,可以进行框构
11、涵的施工。(1)主体施工分两个阶段进行,第一次施工底板,第二次墙身和顶板一起浇筑。 支立模板均采用定制钢模角隅配竹胶板,设16 拉筋 0.9m0.75m 设置,顶板排架 采用盘扣式脚手架及钢支撑。主体使用 C40P8 抗渗混凝土,泵车浇筑,插入式振捣 器捣固。底板浇筑一次浇筑完成。墙身交界部位浇筑高度设在下倒角顶部。墙身和 顶板采用一次浇筑成型,保证结构的完整性。在顶板后部按照间距 3m 的位置预埋二排25 的钢筋拉环。(2)边墙顶板混凝土养护 14 天后再进行防水层施工。框架桥边墙外侧设聚氨 酯防水涂料,边墙外侧满涂两道。桥体顶面设高聚物改性沥青防水卷材和 50mm 厚 C40 细石聚丙烯腈
12、纤维混凝土保护层。顶板主体混凝土顶面进行基层处理(M10 砂浆抹面), 然后铺设高聚物改性沥青防水卷材,顶板保护层使用 C40 细石聚丙烯腈纤维混凝土 浇筑,由一侧开始向另一侧推进浇筑顶板保护层,保护层最小厚度 5cm 并设 1%流水坡。第 7 页第 8 页图 5.2.4-1 框构正面效果图 5.2.4-2 框构侧面效果5.2.5 路基注浆加固顶进前应对既有路基进行注浆加固,注浆固化范围:沿线路方向,框构两边墙 外缘外侧 15m 以内全断面注浆。注浆固化深度:自铁路路肩以下 2m 起至框构底板底 下 4m;框构边墙外缘 2m 范围内,待框构桥顶进就位后须二次注浆加固。注浆采用双 重管注浆技术,
13、水平或斜注浆施工。注浆孔间距:一般为 0.5m1.5m。路基加固完毕,委托第三方检测中心进行检测并出具报告书。图 5.2.5-1 路基注浆加固5.2.6 线路横纵梁加固横纵梁线路加固系统:线路加固采用 2HN9003001628 型钢纵梁和横抬 纵挑法布置的 I45b 工字钢横梁以及路基防护桩、支撑桩、抗横移桩及冠梁组成线路加固系统。(1)线路加固使用的纵、横梁设备进场后应进行合规性检查、验收,方可使用。工字钢横梁垂直于线路方向布置,在既有枕间插入,横梁布置间距框构以内连续插 5顶进方向根留一孔,框构以外连续插 2 根留一孔,横梁一段支撑在抗横移桩 L 型冠梁上,另一端支撑在框构顶面,之间用小
14、滑车及木垛支撑。横梁接头避免在轨下拼接。 钢管支架及工字钢横撑沙城蔚县支撑桩HN900*300*16*28钢纵梁(2根)沙蔚铁路HN900*300*16*28钢纵梁(2根)I45b 工字钢横梁 枕木垛防护桩及冠梁 框构外穿2根留一孔I45b 工字钢横梁 框构内穿5根留一孔第 9 页图5.2.6-1横纵梁示意图图5.2.6-2 横梁插入 图5.2.6-3 木垛支撑(2)横梁安装完毕以后,安装纵梁,在两侧路肩共设 2 道 75m 长纵梁,其中两 侧路肩位置每束均为 2HN9003001628 型钢纵梁组成。纵梁与横梁之间采用 22U 型螺栓联结在一起,纵梁两端支撑于线路防护桩冠梁上或枕木垛。纵梁拼
15、接次采用拼接钢板+高强螺栓拼接。图5.2.6-4 纵梁加固局部效果图5.2.6-5 横纵梁加固整体效果第 10 页图5.2.6-6 横纵梁加固平面效果图5.2.6-7 横纵梁加固正面效果(3)通过创新,抗横移桩及冠梁采用新抗移体系“盘扣式钢管架+工字钢横撑 ” 来代替。工字钢横梁一端支撑在新抗横移体系横梁上,另一端支撑在框构顶面的木 垛上。新抗移体系仅起到一个支撑线路加固横向工字钢的作用,线路抗横移措施为,在框构尾部每隔 3 米设置拉环,采用手拉葫芦与线路加固系统联系在一起,边顶进边拉紧线路。保证线路的安全稳定。图5.2.6-8 免抗横移桩支架侧面效果图5.2.6-10 免抗横移桩加固体系整体
16、效果图5.2.6-9 免抗横移桩支架整体效果图5.2.6-11 随顶进随拉紧道轨图5.2.6-12 免抗横移桩加固实施效果(4)线路加固完毕,邀请铁路部门进行验收,完善验收手续,验收合格方可开始顶进施工。5.2.7 框构涵顶进及纠偏在现浇钢筋混凝土“后背梁 ”与所预制框构涵间,设置若干台千斤顶形成“大 推力 ”液压动力系统,千斤顶的总吨位按照额定顶力的 70%计算,且要备用 2 台顶镐,液压设备使用 1 套、备用 1 套。整体同步顶进框构涵,边顶进、边出土。第 11 页图5.2.7-1 “大推力 ”顶进系统图5.2.7-2 千斤顶(1)正式顶进之前要进行试顶,试顶顶力不宜过大,一般为桥结构自重
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