大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推施工工法.pdf
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1、三三、工法正文、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大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推施工工法 1 前言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
2、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
3、效果。2 工法特点2 工法特点大跨度框构涵下穿铁路免抗横移桩顶推施工工法,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 页第 2 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
4、进、边出土。2.3 顶进之前,加固先行。顶进施工之前,要进行路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 3 适用范围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
5、断交”既有道路的情况。4 4 工艺原理工艺原理本工艺通过一种“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。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
6、避顶推初期、过程中顶进阻力,减小方向偏差,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 3 页梁”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 5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.15.1 施工工艺流程施工工艺流程施工工艺流程如图 5.1-1 所示: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
7、5.2 操作要点操作要点5.2.15.2.1 施工准备施工准备(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。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)施工准备(施工策划、与铁路协调、光缆保护等)框构涵预制、养护路基注浆加固既有线路纵横梁加固、(铁路部门验收)框构涵顶进及纠偏(顶进切土、出土运输、纠偏)剩余附属线路恢复施工监测第 4 页(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
8、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,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。5.2.25.2.2 桩基工程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 5 页图 5.2.2-2 防护桩施工5.2.35.2.3 工作坑滑板工作坑滑
9、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 6 页(2)基坑经确
10、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
11、层第 7 页图 5.2.3-4 船头坡5.2.45.2.4 框构预制、养护框构预制、养护滑板施工完毕以后,可以进行框构涵的施工。(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
12、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 8 页图 5.2.4-1框构正面效果图 5.2.4-2框构侧面效果5.2.55.2.5 路基注浆加固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
13、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,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5.2.65.2.6 线路横纵梁加固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
14、续插 5第 9 页根留一孔,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,之间用小滑车及木垛支撑。横梁接头避免在轨下拼接。沙城蔚县顶进方向防护桩及冠梁支撑桩钢管支架及工字钢横撑I45b 工字钢横梁框构外穿2根留一孔枕木垛沙蔚铁路I45b 工字钢横梁框构内穿5根留一孔HN900*300*16*28钢纵梁(2根)HN900*300*16*28钢纵梁(2根)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
15、 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
16、安全稳定。图5.2.6-8免抗横移桩支架侧面效果图5.2.6-9免抗横移桩支架整体效果图5.2.6-10免抗横移桩加固体系整体效果图5.2.6-11随顶进随拉紧道轨第 11 页图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。5.2.75.2.7 框构涵顶进及纠偏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。图5.2.7-1“大推力
17、”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,一般为桥结构自重的0.81.2 倍。开机启动要稳步加压,不易过快。并派专人对设备及滑板、后背、涵体进行检查,如一切正常方可加压正式顶进。顶镐必须行程一致,顶镐及施顶方向必须与涵洞轴线一致布置,在后背和顶镐、箱尾与顶铁之间各设分配梁,以保证顶镐第 12 页作用力均匀传至后背。顶铁的安设更换采用吊车更换,人工配合。为保证顶铁的稳定,顶铁纵向每 8 米设一道横顶梁,以增加顶柱的整体性能。开动高压油泵,使顶镐受液压产生顶力,推动箱身前进,当一个冲程结束后,顶镐活塞回复原位,在空档处填放顶铁,再开镐顶进,如此循环往复,直至箱
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