（道路与铁道工程专业论文）软土地基超宽超深下穿立交顶进施工的问题研究.pdf

摘要 摘要 上海铁路局所在区域为长三角地区，是中国经济最有活力的区域，经济发达，人口众 多，城市建设如火如茶。为了城市的发展和人民的安全，地方政府有着强烈的意愿修建公 跨铁立交，以沟通铁路两侧区域的联系。下穿铁路立交对保障铁路、公路运营安全，改善 城市形象减少道路纵坡方面有着独特的优越性，而上海地区软士广泛分布，且酱遍具有 厚度大、压缩性高，强度低，指标差的特点。软土地基繁忙铁路干线修建超宽超深下穿立 交，基坑安全、管线安全、行车安全一直是困扰铁路局的难题，也不乏基坑失稳、管线开 裂、便梁支墩下沉倾斜、线路偏移下沉等严重威胁行车安全的案例。 根据沪闵路立交的设计和施工实践，对原设计方案进行优化，对各种j ：况辅以理论计 算，施工中采取各种监测手段加以验证，实践中采取切实有效的措施，确保了软土地基超 宽超深下穿立交工程的基坑安全、管线安全、行车安全。同时对本次设计和施工实践进一 步探讨，探讨保证安全、节约投资的最优方案，为今后同类工程的设计施j 【：提供有价值的 建议。 本论文通过理论计算，现场监测等手段，并结合沪闵路立交的设计与施1 ：实践。对顶 进程序、围护结构、路基边坡加固等开展了研究，主要内容包括： 1 、对项进程序进行研究，分析不同顶进程序对施：i f 安全的影响，提出超深4 孔分离式 框架先顶中箱、再顶边箱的方案。 2 、根据城市下穿立交的实际施工环境，提出高低箱的方案，研究采用高低箱方案后围 护结构的安全性及带来的经济效益，并通过实际的监测数据加以验证。 3 、对高低箱方案进一步深入研究，探讨最优的围护结构以及相应的经济效益，为同类 工程的设计提供借鉴。 4 、对本工程的设计方案进一步深入研究，探讨一直被业界忽视的线路边坡稳定性问题， 提出合理的边坡坡度及相应的经济效益，为同类工程的设计提供指导。 关键词；软土地基；f 穿立交：高低箱；顶进施j 亡 目录 a b s t r a c t t h ej u r i s d i c t i o na r e ao fs h a n g h a ir a i l w a ya d m i n i s t r a t i o ni sl o c a t e di ny a n g t s er i v e rd e l t a a r e a , w h i c hi st h em o s td e v e l o p e dd i s t r i c ti nc h i n a t h eg o v e r n m e n ti s w i l l i n gt ob u i l dt h e u n d e r p a s s e sa c r o s st h er a i l w a y , i no r d e rt os t r e n g t h e nt h er e l a t i o n s h i po nb o t hs i d e so ft h er a i l w a y u n d e r - p a s st y p ei n t e r c h a n g eh a sa d v a n t a g ei ni m p r o v i n gc i t yv i e wa n dr e d u c i n gr o a dl o n g i t u d i n a l s l o p ea n dg u a r a n t e et h es a f e t yo ft r a 伍ct r a n s p o r t a t i o n b u ti ns h a n g h a i ，t h es o f ts o i li sw i d e l y d i s t r i b u t e dw i t hh i 曲c o m p r e s s i b i l i t ya n dl o wi n t e n s i t y , s ot h eu n d e r p a s s e sa c r o s sr a i l w a yi sa d i f f i c u l t yf o rr a i l w a ya d m i n i s t r a t i o n ，b e c a u s eo ft h es a f e t yo ft h ep i ta n dp i p e s a n ds o m ep i t i n s t a b i l i t y , p i p e sc r a c k i n g , b u t t r e s ss i n k i n gi n c l i n e ，a n dl i n eo f f s e t t i n ga n ds i n k i n gh a v eh a p p e n e d b e f o r e a c c o r d i n g t ot h ed e s i g na n dc o n s t r u c t i o no fh u m i nr o a di n t e r c h a n g e ，t h ev a r i e t i e so f m e a s u r e sh a v eb e e nt a k e nt oe n s u r et h es a f e t yo fp i t sp i p e s t h e s em e a s u r e si n c l u d et h es c h e m a t i c o p t i m i z a t i o n ，c a s ec a l c u l a t i o n ，a n dc o n s t r u c t i o nm o n i t o r i n g a tt h es a m ed e s i g n ，t h ed e s i g na n d c o n s t r u c t i o np l a nw a sd i s c u s s e dd e e p l yt os a v et h ec o s t ，w h i c hp r o v i d e sv a l u a b l es u g g e s t i o nt o s i m i l a rp r o j e c t si nt h ef u t u r e t h ep a p e ri se o n c e n t r a t e do nt h ej a c k i n gp l a n ，p i ts u p p o r ts t r u c t u r e ，a n dr o a ds l o p er e i n f o r c e m e n t t h em a i nc o n t e n t sa r ea sf o l l o w s ： 1 s t u d yt h ej a c k i n gp l a n a n a l y z et h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tj a c k i n gp l a nt ot h es a f e t y i ti s s u g g e s t e dt h a t , f o ro v e rd e e p4 - h o l ef l a m eo fs e p a r a t i o nt y p e ，t h ec e n t e rb o xs h o u l db ej a c k e df i r s t , a n dt h e nt h es i d eb o x 2 。f o rt h ec o n s t r u c tc o n d i t i o n so fu n d e r - p a s st y p ei n t e r c h a n g e ，t h eh i g h l o wb o xp l a ni s s u g g e s t e d t h e nt h es a f e t ya n dc o s to fi t ss u p p o r ts t r u c t u r e 锄s t u d i e d t h ep r a c t i c a lm o n i t o r i n g d a t ai sg i v e nf o rv e r i f i c a t i o n 3 d i s c u s st h eo p t i m u ms u p p o r ts t r u c t u r ef o rh i i g h l o xb o xp l a na n di t sc o s t 。t op r o v i d e r e f e r e n c ef o r s i m i l a rp r o j e c t s 4 s t u d yt h es l o p es t a b i l i t ya n dg i v et h er e a s o n a b l es l o p ea n g l ea n dc o s t ，a n dp r o v i d er e f e r e n c e f o rs i m i l a rp r o j e c t s k e y w o r d s ：s o f ts o i lb a s e ；u n d e r - p a s st y p ei n t e r c h a n g e ；h i g h - l o w b o x ；j a c k i n gc o n s t r u c t i o n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内 容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学校有权保存学位论文的印刷 本和屯子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供 目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务：学校有权按有关规定向国家 有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可 以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 一虢土趸 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签 年月日 名： 年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名立童、x 年月日 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 上海铁路局所在区域为长三角地区，是中国经济最有活力的区域，经济发 达，人口众多，城市建设如火如荼。为了城市的发展和人民的安全，地方政府 有着强烈的意愿修建公跨铁立交，以沟通铁路两侧区域的联系，下穿铁路立交 对改善城市形象，减少道路纵坡方面有着独特的优越性。上海地区软土广泛分 布，且普遍具有厚度大、压缩性高，强度低，指标差的特点。铁路自1 9 9 7 年4 月1 日实施第一次大面积提速，率先提速至1 4 0 k m h 以来，至2 0 0 7 年4 月1 8 日，经过六次大提速，目前国产c r h 高速列车的允许速度已达到2 0 0 , - 一2 5 0 k m h ， 上海铁路局京沪、沪昆线为快速繁忙铁路，特别是沪宁线，运输密度位居全路 之首，货物列车编组达到5 0 0 0 吨，开行的动车组速度达到2 0 0 k m h ，其中部分 路段速度达到2 5 0 k m h ，是真正意义上的重载快速特别繁忙铁路。软土地基繁忙 铁路干线修建超宽超深下穿立交，基坑安全、管线安全、行车安全一直是困扰 上海铁路局的难题，也不乏基坑失稳、管线开裂、便梁支墩下沉倾斜、线路偏 移下沉等严重威胁行车安全的案例。因此，软土地基繁忙铁路干线修建超宽超 深下穿立交，优化设计、精心施工、保证安全、节约投资具有十分重要的意义。 本课题的来源为上海铁路南站沪闵路立交的设计与施工实践。沪闵路立交 为上海市最大的下穿立交之一，工点位于铁路沪昆拉线土莘庄站西侧，原有的 沪闵路口为有人看守的平交道口，西北方向与莘建路丁字交叉。该工程沿线建 筑较多，主要为铁路系统房屋及居民住宅和部分企业建筑。既有沪闵路两侧为 大片绿化带。沿线地下管线众多且复杂，给水、雨水、污水、煤气、电力、信 息管线纵横交错。顶进工作坑轴线长6 8 0 3m ，宽4 9 3 m ，深9 5 3 m ，基坑轴线 与塑沪昆铁路斜交6 5 0 。沪闵路立交于2 0 0 5 年5 月开工，2 0 0 5 年年底完成铁路 箱涵的顶进，是上海市重大工程上海铁路南站工程的配套项目。论文基于沪闵 路立交的设计和施工实践，对原设计方案进行优化，对各种工况辅以理论计算， 第一章绪论 在施工中采取各种监测手段加以验证，实践中采取切实有效的措施，确保了软 土地基超宽超深下穿立交工程的基坑安全、管线安全、行车安全。同时对本次 设计和施工实践进一步探讨，探讨保证安全、节约投资的最优方案，为同类工 程的设计施工提供有价值的建议。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内情况 箱涵顶进法在我国起步较早，国内第一座顶进箱涵工程是19 6 3 年建设( 国 外始于1 9 5 7 年) 北京永定f - j j b 穿越京广、京山铁路立交桥。顶进涵工法的施作 成功，填补了国内的空白，为以后顶进涵的普及奠定了基础。接着，1 9 6 6 年在 施工的天津东风地道桥时，也采用了箱涵顶进法，是第一例采用箱涵项进法施 作的地下通道。该结构地下穿越8 股铁路线，总长近6 0 m ，横断面内部净空为： 宽15 m ，高4 0 5 m ( 边孔) 和4 2 m ( 中孔) 。后来，又用顶进涵技术完成了新开路地 道桥等几个地下通道的建设。上世纪7 0 年代以来，顶进箱涵法在华北、西北、 华东等地陆续有了较多的应用，并在设计和施工工艺上逐渐有所改进。1 卵o 年 上海首次修建新华路铁路下立交，1 9 7 5 年上海隧道股份有限公司在上海市军工 路下立交工程顶进2 5 8 m x l 9 4 m x 6 2 8 m ( 长x 宽x 高) 的三孔箱涵取得成功。1 9 8 5 年上海市真北路下立交工程分别顶进四个单孔箱涵，1 9 9 4 年，浙江省海宁市水 利农业机械局的王关明住，比较详细地报道了在海宁市杭金山公路汇翻水站上使 用的顶进箱涵技术，在箱涵设计和预制、箱涵顶力计算、顶进过程和偏差纠正 方面做了分析。结果表明，使用顶进箱涵技术使得箱涵本身无损伤、公路路基 路面稳定和无损伤。1 9 9 8 年南京玄武湖水底隧道穿越古城墙部分采用箱涵顶进 工艺，箱涵长4 5 米，截面2 4 6 m x 9 2 5 m ( 宽x 高) 。1 9 9 9 年铁十六局四处的韩勤 生1 ，介绍了既有线框架顶迸箱涵施工工艺，重点在框架预制、线路加固、框架 顶进等几个关键环节，为保证顶进作业的安全，也对顶进作业安全措施方面做 了分析，从开工前的准备工作，到施工过程中的注意事项，从人员的安全保障 2 第一章绪论 措施，到工程的质量保证体系，做了较明细地阐述。2 0 0 0 年在建设石德线及直 通线( 石太一石德) 的新建2 座立交桥时，石家庄铁路局提出了在顶进新立交 桥时将1 日箱涵拉出的施工方法，即采用顶拉法拉出旧箱涵、顶进法推进新桥， 该法的成功实施， 为今后类似施工提供了有益的经验和参考。四十年来，随着 交通事业的迅速发展，国内用箱涵顶进法施工已建成几百座铁路公路立交桥， 其中最长的丰台铁路立交桥长8 3 3 4 m ，宽6 8 2 0 m 。目前，我国现有的顶进箱涵， 多数是顶入多孔或单孔闭合框架箱型结构，也试用过横向解体，分别顶进桥台、 板梁的组合式结构和单孔式刚架结构。 在理论方面方面，从查阅的资料看，无论是国内还是国外，该方面理论与实 践出现了严重地不协调，理论远滞后实践。因此没有一套现成的完整的理论可 循，尤其缺少结合施工工况箱涵的力学作用机理的研究。目前大多集中在箱涵 的结构计算方面，包括采用有限元对箱涵的内力计算、裂缝控制、稳定性分析、 顶进后可靠计算等。2 0 0 1 年，王凯针对重庆市排污沟埋式混凝箱涵啪1 ，对箱 涵沉降引起的裂缝以及顶进后箱涵的内力情况，通过有限元数值分析，探讨了 箱涵裂缝的形成机理，得出了些相关的研究成果。箱涵计算中地基模型大多假 设为弹性地基：如文克尔地基，半无限弹性地基，有限压缩层地基等。2 0 0 4 年 张孟玫根据箱涵结构设计的要求，研究了箱涵在多种工作情况和运行条件下， 利用计算机进行结构设计的方法，在v i s u a c l + + 6 0 软招开发平台上，研制开发了 箱涵结构设计c a d 系统。2 0 0 5 年铁道建筑研究设计院的周家新n 7 1 ，采用空间有 限元分析的方法，分析了下穿铁路框架桥的空间受力特性，并根据不同荷载组 合对于顶板、底板、边板的影响不同，取其最不利情况进行分析，根据跨中、 支承边的内力大小、主弯矩方向及板的几何特性分析结果来确定配筋方案选择 合适的配筋方案，为斜交框架桥的设计提供更准确的方法。2 0 0 7 年铁道第二勘 察设计院的李慧君，陈建峰为探寻一种简便可行、能够用来指导框架桥设计的 计算方法喳，通过运用mi d a s 有限元分析软件，分别建立厚板单元的三维空 间模型和平面刚架的二维平面模型对某斜交框架桥进行分析- 并采用对比法对 2 种模型结果进行对比，发现斜交角度较小的框架桥，需采用三维空间模型计算 第一章绪论 分析来指导桥梁设计。 在施工方法及技术方面，从现有的资料来看，大多是关于此类的，箱涵顶 进技术已经发展到较成熟的水平，而且远远超前其研究理论。2 0 0 0 年北京铁路 局石家庄铁路分局的陈大庆幢，介绍了在既有线顶进大型箱涵时，为确保行车安 全，如何采用控制爆破技术在岩石地段爆破石方的实施情况。2 0 0 1 年中铁l l 局王胜祖，雷位冰，杨云飞提出的振冲成孔注浆法。此法既能满足箱涵顶进作 业时工作空间相对狭小这一特殊环境因素，顺利完成各种施工作业，又能确保 铁路运输安全、正常运营。其基本原理是在每次箱涵顶进前，利用有限的工作 空间对下部土体进行超前注浆，待水泥浆液基本固结，土体承载力满足设计要 求后，再进行箱涵顶进，随之进入下一个作业循环。同年彭春强介绍了上海远 东大道镇北路地道工程4 孔大跨度预应力钢筋混凝土箱涵采用无粘结预应力技 术的设计、施工情况啪，论述了此类结构的设计特点和施工要求。2 0 0 4 年，罗 继前介绍了运用泡沫聚苯乙烯块形成地面拱桥来减轻箱涵垂直土压力的新型填 土技术射，通过试验施工及实际观测，其有效性得到了确认。同年彭华、周恒平、 李振国对既有线下深层软土地基中进行框架顶进的施工h 引，提出了斜交铁路桥涵 顶进施工技术。工程充分利用线路加固的工字钢等设备，采用预制桩进行地基 加固，预制桩和地基加固平行施工。实践证明它有简捷、有效、工期短、效果 好、施工使用机械设备少等特点。国内在软土地区采用管幕工法结合箱涵顶进 技术也有研究。同济大学基于上海北虹路下立交的工程，进行了相关的室内试 验和数值模拟。朱合华等根据网格挤土平衡原理推导出网格工具管长度计算公 式。该法无论是理论上还是施工工艺方面都有创新和突破。且此工程采用的箱 涵截面相当大，在国内外都很少见。因此对以后类似工程具有宝贵的借鉴和指 导作用。2 0 0 4 年，南昌铁路局的熊春庚，结合京九( k 1 4 5 5 + 6 3 6 ) 框架桥工 程实例，阐述前导法顶进大跨度箱涵的原理、方案设计，详细介绍在既有线厚 覆盖土内采用前导法顶进大跨度箱涵的施工工艺及注意事项。2 0 0 5 年张自然基 于厦门市仙岳路铁路立交桥i 级城市主干道下穿鹰厦铁路框架桥m 1 ，介绍下穿曲 线段铁路斜框架桥顶进施工采用的线路加固、斜框架桥预制与项进、软基处理 4 第一章绪论 等技术。2 0 0 7 年，中铁十六局集团张晓峰利用计算机数值分析法1 ，对直径 3 2 5 m m 大管棚支护条件下，于首都机场飞机滑行道下顶进长度为1 4 8 m 双孔公 路隧道的过程中，开挖掌子面的土体应力、应变和松弛区范围进行仿真，通过 找寻影响沉降的因素，分析相应的沉降机理，得出滑行道沉降的趋势和规律， 从而找出对控制沉降的预处理措施及对沉降影响的众多因素，并结合现场监测， 以判断和控制掌子面开挖安全。为了防止顶进过程中，相邻各节箱体在垂直方 向上产生严重错牙，吴振忠提出了箱涵中继间法顶进施工技术。施工时在前后 节箱体间设置剪力楔，即在前节箱体边墙端面内埋入3 n u n 厚薄钢板制的空 盒，并涂上润滑机油，在后节箱体正面预埋短钢轨楔( 采用4 3 k m 钢轨，长 度5 0 c m ) ，楔子插入空盒中，箱体在顶进时楔子在盒内滑移。为防止顶进过程中 土壤挤进涵身，在箱体外的侧三面设置钢护板，为了防止顶进过程中，巨大的 摩擦使钢护套脱落，采用在混凝土中预埋钢筋穿孔与钢护板焊接形成一个整体。 1 2 1 国外情况 世界上最早使用顶进箱涵技术的国家是德国，1 9 5 7 年初在奥芬堡市的铁路 线下，顶进一宽2 5 m 、高2 4 m 的盒式钢筋混凝土框架人行通道。德国后来又在 其它地方采用项进箱涵的方法修建了截面更大的地下通道。近年来德国大力采 用顶进方法修建跨线立交。在吕贝克一汉堡双线铁路下，顶进一净宽1 4 米，净 高4 6 米，长1 2 7 米，重1 1 5 0 吨的钢筋混凝土箱涵。在汉堡至阿尔托纳复线 上，修建了一座长1 7 0 米的双线隧道，顶进一宽1 0 2 3 米，高6 8 3 米，长1 7 0 米的预制钢筋混凝土箱涵。接着，箱涵工法在英国得到一定的发展，1 9 7 0 年英 国伦敦用顶进法修建在四线铁路线下面的双车道公路地道，顶进一宽8 3 米， 高3 7 米，长4 0 5 米的预制预制钢筋混凝土箱涵，并且采用两侧对顶法施工。 美国从6 0 年代开始进行箱涵顶进施工，从那以后的3 0 多年的时间里，箱涵顶 进得到显著发展，从3 m 2 截面的地下人行通道到单孔为2 5 m x l 2 m 截面的铁路下通 道。1 9 9 9 年修建的波士顿i 一9 0 和i 一9 l 州际高速公路与火车南站交又处3 座箱涵通道，截面尺寸均为2 5 m x l 2 m ，长为5 0 m ll o m ，采用冻结法施工，这 第一章绪论 是当时世界上最大断面和最复杂的箱涵项进工程，使得美国在箱涵顶进施工方 面达到新的高度。 在理论方面，也跟国内的研究相似，出现理论滞后实践的情况。现有理论 研究包括：采用有限元对箱涵的内力计算或者裂缝控制，顶进后可靠计算等。 地基模型大多假设为弹性地基：如文克尔地基，半无限弹性地基，有限压缩层 地基等。国外对顶进箱涵的理论研究方面也主要集中在的箱涵的内力计算方面。 b e a l ，d a v i db 介绍了波形金属制的箱涵力学行为，分析了铝箱涵在荷载作用 下的应变和挠度情况，对箱涵提出改进措施，并通过实验测试验证( 1 9 8 6 ) 。 b e l i n a ， c o n s t a n c e ，m e y e r ，d a l l a sw 通过调查内布拉斯加州的箱涵实践情 况，分析了规范在指导箱涵设计时的一些不合理地方，指出该规范低估了土压 力的影响，并可能忽略了其它影响因素( 1 9 8 8 ) 。s e e d ，r a y m o n db ，b r a y ， j o n a t h a nd ，t h o m a s ，d a v i dc 介绍了地下输水管道在净空限制下的光面箱涵 设计的问题，分析了水力效应对箱涵的影响( 1 9 8 9 ) 。g r f r e d e r i c k la n dk m t a r h i n i1 在1 9 8 8 年波兰举行的实验力学进展会议介绍了箱涵在荷载作用下 的应变分配和变形特点，并通过模型实验验证，得到满意的结果。 在施工技术及方法方面，日本在箱涵工法方面达到很高的水平，自上世纪 七十年代以来，箱涵顶进技术在日本有了很大发展，陆续研发了很多工法如： u r t ( u n d e r r a i l w a y t u n n e l i n g ) 工法( h s u h i s a ，1 9 5 7 ：f u u r y m a a n a d m u r a i ，1 9 9 6 ) 、 p c r ( p r e s r t e s s e d c o n c r e t e r o o f ) 工法，s c 工法等。同本在项进法的基础上，采 用牵引法。该法与顶进法相反，它是在计划埋设结构物位置的前方配置千斤顶， 通过水平钻孑l 设置预应力钢缆，将结构物拉入。其中牵引法又包括：一侧牵引 法、双向牵引法、牵引盾构法。日本国铁常磐线隅田川车站陆羽道口立交箱涵， 穿越七条铁路股道，净宽1 6 5 米，高6 米，地质条件为粉砂软土，覆土深0 8 米，用分段牵引法，将长2 8 米的箱涵分为四节前顶拉进。德国在汉堡至阿尔托 纳复线修建了一座长1 7 0 米的双线隧道，使用的是接力顶进施工方法。在1 9 7 0 年，英国伦敦四线铁路修建双车道公路地道使用的是解体顶进法。 近年来，顶进箱涵有了较大的发展，在顶进施工工艺和设备方面做了不 6 第一章绪论 少改进。例如，在顶进结构的前端加设一盾构式设备，以便切入土层。有的还 在结构和盾构间安装项进和控制方面的千斤顶，作为盾构的顶进设备。降低结 构物表面与土层间的摩擦力，也是减少顶力的一个重要措施，国外用的较多的 是膨胀土泥浆，可使的摩擦力降低5 0 左右。另外，现在正盛行的结合管幕法顶 进箱涵技术。我国同济大学在这一方面有较成熟的研究。 1 3 主要研究内容 前面已经提到，无论是国内还是国外，该方面理论与实践出现了严重地不 协调，理论远滞后实践。目前大多集中在箱涵的结构计算方面，包括采用有限 元对箱涵的内力计算、裂缝控制、稳定性分析、顶进后可靠计算等。而箱涵顶 进技术已经发展到较成熟的水平，而且远远超前其研究理论。 本论文通过理论计算，现场监测等手段，结合沪闵路立交的工程建设，对 一些项进设计与施工实践中被忽视的、没有先例的，或缺少系统分析的，但对 下穿立交顶进施工又是非常重要的内容，如顶进程序、高低箱、路基边坡加固 等开展了研究，主要包括： l 、对顶进程序进行研究，分析不同顶进程序对施工安全的影响，提出超深 4 孔分离式框架先顶中箱、再顶边箱的方案。 2 、根据城市下穿立交的实际，提出高低箱的方案，研究采用高低箱方案后 围护结构的安全性及带来的经济效益，并通过实际的监测数据加以验证。 3 、对高低箱方案进一步优化。探讨最优的围护结构以及相应的经济效益， 为同类工程的设计提供借鉴。 4 、对本工程的设计方案进一步深入研究，探讨一直被业界忽视的线路边坡 稳定性问题，提出合理的边坡坡度及相应的经济效益，为同类工程的设计提供 指导。 7 第二章沪闵路立交工程概况及原设计方案的不足 第二章沪闵路立交工程概况及原设计方案的不足 2 1 沪阂路立交工程简介 沪闵路下穿立交工程位于铁路沪昆拭线上的莘庄站以西，原有的沪闵路口 为有人看守的平交道口，西北方向与莘建路为十字交叉，东南方向与莘城路为 丁字交叉，两路口相距约六百米。在沪闵路处南侧增加一股道。箱身中线与铁 路线的夹角为6 5 0 。 沪闵路规划为二级公路，规划红线宽度5 6 m ，设计行车速度为8 0 k m h ，路 面结构计算负载：b z z - 1 0 0 型标准车。箱涵顶轨面设计负载：铁路标准中一活载， 框架内路面设计负载：汽车一超2 0 ，挂车一1 2 0 。道路采用规划道路中心线作为 设计道路中心线，沪闵路从桥下穿越沪昆铁路，设计宽为8 m + 1 2 2 5 m + 1 2 2 5 m + 8 m 分离式钢筋混凝土顶进框架桥，箱身长度为2 1 0 3 m ，高度7 5 m ，设双向两个机 动车道，两个非机动车道和两侧人行道，机动车道与非机动车道分箱布置，便 梁支墩设于其间，引道部分采用敞开式u 型槽结构，人行道设在主体框架的两 端，通过人行地道及梯道与地面人行道相接。顶进框架基础采用0 6 0 c m 高压旋 喷桩。 本工程沿线地下管线众多且复杂，存在地下拆迁的问题。所遇管线主要有 给水管道( 管径2 0 0 m m 1 4 0 0 m m ) 、雨水管道( 管径3 0 0 m m 5 0 0 m m ) 、污水管道( 管 径4 5 0 m m ) 、煤气管道( 管径2 0 0 m m 及5 0 0 m m ) 、1 2 孔和2 4 孔信息管块。有的管 线在施工前拆迁，有的保留，在下立交顶进施工过程中必须保证管线的安全， 因此对基坑开挖后的变形要求很严格。 本工程特点有： 1 施工中必须确保沪昆铁路的运营安全。 2 基坑开挖施工面较大，深度较深。 3 临时便道距离本基坑较近，保护要求较高。 4 场地周边管线距离本基坑较近，需要进行针对性保护。 5 工作面较小，施工较困难。 沪闵路立交概况见图2 1 沪闵路全桥平面图，图2 2 沪闵赂立交工程全桥纵 断面布置图。 8 鲁萱 至一 兰 至， v ；基未- 2 i , s d 止l t l i 1 ，t k z 。1 2 f 1 。h l 忒h t2 。1 k 叫l a # l - 5 h t l 蛐参 i 至! 塑必l 墅埘1 7 盘 舞 篁 曾 三 - 95 蕾t l 协7 h 翼 量葬蛐- t i - 1 1 h 皓t - 札l 睫长2 h ，薯重 l 井舢h e t 眦 ，s f o c 碍鼍* t2 叫 l h - i i l i 岫h 2 1 7 蛔厦l 捧t * h l mh 坫l t 缸砒l 抽，- 童“i 捧- 到h i l - 9 1 ) ，h 盏l 曩肆蚋t 赫o 曩tj 2 l ：! ! ! 垡量茎望! ! 坚些 日钢 00 2 00 ，l0 一【j h9 - h ：日0 - 2 口o 一一o - 6 ，en - 王 q 1 1们i l 1 5 5 f 0 业柑| j k e2 1 f 7 联# t 5 h t l | - i - l i 工 ：! ! ! ! 墅塑! ! ：坚! ! ，日t2 0 0 t 1 0 , 1 6 t 池 ! ! ! ! ! ! ! ! 塑堕坚! ! ! _ 韵b ，一瑚一1 0 1 6 t 5 c - t 一1 埘又擅舞t - o i t i c 详圈 ；= = l ：l j 劂| s 扳鳓! 蝴叫“埘2 叫晰 l # 蛐雠l - 圈粱变高度详圈l = = = = ；= = ；一i ：l i c - 重 蔑芦基 i - l ，唾1 1 吨t t 。 1 嫡洱 抖i辞萨爿棚 一i 口驵 l _ 夔变高度详圈2 。2 * 2 2 = 2 2 ；一1 ：i n 州 螂耐1 k i 础雌埘2 l p 1 b l l # 椰啡l h 至至j 圳“静h t l 静7 嗽女拄# 蛐啡 之 墅 肘出 i ，丰圈尺寸肇里程以素计井，索琦双屋素许 2 0 + 0 9 3 0 8 - 0 + 2 13 5 3 谩横霉一道，更坑硬o 乓_ 鬃一道竞1 _ 2 l 高1 “ 0 + 2 1 1 ”心3 1 5 * & 捧p + t e i 舟l l 坑to 钿，坑1 2 5 q _ l 自逢1 l i t n 女1 o n , + 2 鹞卜幢n 3 谩横捧l 下再重- 舟捌更坑疆t - 坑底2 5 一啊秉两道，置1 2 矗1 1 l 1 + 2 4 0 卜1 + 3 2 墩攮霉上下矗鼍，其中正蕞霉分鬟歪坑夏1 2 l 坑底2 氯薪麓霉分曼更巍蕞玑4 - 、坑赢l3 i = i 差秀道，竞1 2 i 膏1 氟 0 + ，2 3 扣j 2 1 设接l 上下再逢，分舅年托孺“n 境意己址l 秉焉董。毫l ，n 膏】。一l 0 + 3 2 4 1 0 + 3 9 2 0 3 设接掉上下爵连舟景臣坑囊札抽坑1 2 5 _ 秉焉道宽1 2 l 蠢1 札 0 + 3 9 2 1 3 - 0 * 4 9 2 9 l 霞投# 一道，巨蕞# 0 - ；_ l 一道。置1 2 1 札 舌膏_ 重l 标寿j 1 t 譬 d 王 l i l 设计i_ 肆 复核 专生设计负责 煲总工程师 铁道第四勘察设计院 上聋铁路枢纽新建上海铁路南站配套工程 尹阋路立交工程 墓坑围护平面布置田 围号i 沪闰路施( 栝) 一17 比例l 1 ：5 0 0 期 2 0 0 4 1 2 第2 6 张共1 1 5 张 墨叠苫。一z 一1 i 一一一 一一 一 毗 。 妻 。，。1l 静 蕾 ，il 芸叠 = 一t 薹 盎垡z 第二章沪闵路立交工程概况及原设计方案的不足 第二章沪闵路立交工程概况及原设计方案的不足 2 1 沪阂路立交工程简介 沪闵路下穿立交工程位于铁路沪昆拭线上的莘庄站以西，原有的沪闵路口 为有人看守的平交道口，西北方向与莘建路为十字交叉，东南方向与莘城路为 丁字交叉，两路口相距约六百米。在沪闵路处南侧增加一股道。箱身中线与铁 路线的夹角为6 5 0 。 沪闵路规划为二级公路，规划红线宽度5 6 m ，设计行车速度为8 0 k m h ，路 面结构计算负载：b z z - 1 0 0 型标准车。箱涵顶轨面设计负载：铁路标准中一活载， 框架内路面设计负载：汽车一超2 0 ，挂车一1 2 0 。道路采用规划道路中心线作为 设计道路中心线，沪闵路从桥下穿越沪昆铁路，设计宽为8 m + 1 2 2 5 m + 1 2 2 5 m + 8 m 分离式钢筋混凝土顶进框架桥，箱身长度为2 1 0 3 m ，高度7 5 m ，设双向两个机 动车道，两个非机动车道和两侧人行道，机动车道与非机动车道分箱布置，便 梁支墩设于其间，引道部分采用敞开式u 型槽结构，人行道设在主体框架的两 端，通过人行地道及梯道与地面人行道相接。顶进框架基础采用0 6 0 c m 高压旋 喷桩。 本工程沿线地下管线众多且复杂，存在地下拆迁的问题。所遇管线主要有 给水管道( 管径2 0 0 m m 1 4 0 0 m m ) 、雨水管道( 管径3 0 0 m m 5 0 0 m m ) 、污水管道( 管 径4 5 0 m m ) 、煤气管道( 管径2 0 0 m m 及5 0 0 m m ) 、1 2 孔和2 4 孔信息管块。有的管 线在施工前拆迁，有的保留，在下立交顶进施工过程中必须保证管线的安全， 因此对基坑开挖后的变形要求很严格。 本工程特点有： 1 施工中必须确保沪昆铁路的运营安全。 2 基坑开挖施工面较大，深度较深。 3 临时便道距离本基坑较近，保护要求较高。 4 场地周边管线距离本基坑较近，需要进行针对性保护。 5 工作面较小，施工较困难。 沪闵路立交概况见图2 1 沪闵路全桥平面图，图2 2 沪闵赂立交工程全桥纵 断面布置图。 8 鲁萱 至一 兰 至， v ；基未- 2 i , s d 止l t l i 1 ，t k z 。1 2 f 1 。h l 忒h t2 。1 k 叫l a # l - 5 h t l 蛐参 i 至! 塑必l 墅埘1 7 盘 舞 篁 曾 三 - 95 蕾t l 协7 h 翼 量葬蛐- t i - 1 1 h 皓t - 札l 睫长2 h ，薯重 l 井舢h e t 眦 ，s f o c 碍鼍* t2 叫 l h - i i l i 岫h 2 1 7 蛔厦l 捧t * h l mh 坫l t 缸砒l 抽，- 童“i 捧- 到h i 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四系松散沉积物，主要由饱和粘性土及粉性土、砂性土组成。其中，、 、层土为q 4 沉积物，、层为q 3 沉积物。地基土的构成与特征详见表 2 2 地层特征表。 9 第二章沪闵路立交工程概况及原设计方案的不足 灰黄色粉质粘土 淤泥质粉质粘土 砂质粉土夹粘土 淤泥质粘土 砂质粉夹粉质粘土 粉质粘士 砂质粉士 粉质粘土 砂质粉土 粉质粘土 砂质粉土 含云母，含铁锰质结核 含云母，夹薄层粉砂，土质不均 含云母，夹半腐植物，土质不均，局部夹粘性土 含云母，偶夹少许粉砂团块，土质不均 含云母，夹大量粉质粘土，土质不均 含云母夹薄层砂质粉土，土质不均 含云母，夹薄层粘性土，土质不均 含云母，夹砂质粉士 含云母，夹少量粘性士，土质不均 含铁猛质结核。夹氧化铁斑点 含云母，夹少最粘性土，士质不均 表2 2 地层特征表 2 2 3 潜水 本场地潜水水位随着季节、气候等影响变化，