顶进涵洞施工计算方法

1、既有线涵洞顶进施工技术导读 线路加固是既有线顶进施工的最关键环节，它关系到铁路的正常交通运输和列车运营安全 关键词：线路加固；涵洞顶进；检算；防护1 工程概况mhdk78+492.8 12.0m 框架涵位于新建武汉北编组站三线并行地段（麻汉上、下行及京广上行发车线），与既有线路 25斜交。涵长 34.06m。 为保证麻汉上下行按时通车，此涵洞在浇筑完基础后，用粗砂回填到路基面，用便梁加固线路，在铁路路基靠近京广下行货线一侧将已经预制好的钢筋混凝土箱涵，利用高压油泵、千斤顶，并通过传力柱、后背支承顶入麻汉上下行及京广上行发车线线路路基。施工中必须保证既有线行车和施工人员的安全，限速行驶并做好安全

2、行车防护，在铁路运营部门要求的时间内加快施工速度，从而安全优质地完成涵洞的顶进工作。2 主要施工方法2.1 滑板滑板采用 c20 号混凝土，厚度为 30cm 。长度 36m，宽度为 3 米，每隔 3 米设一加劲肋，尺寸为 30cm50cm，为防止顶进过程中拉裂滑板， 在滑板内设两层 12的螺纹钢，间距 30cm。滑板上需设置润滑隔离层，采用柴油熬制石蜡在滑板上涂抹均匀，洒上滑石粉并铺上两层塑料薄膜（见润滑隔离层结构图）如图 1。2.2 后背梁设计检算先拟定后背梁的尺寸，选用截面为顶面为 1 米宽，底为 2.25 米宽，高为 2.5 米的梯形截面，后背梁宽为 3 米。此后背梁主要承受的力为顶的反

3、力，与基底的摩擦力及背后土体产生的土压力。假设这三种力均作用在同一个面上。首先计算背后填土的被动土压力。此段为粘土，根据资料得：?酌=18kn/m2，内摩擦角?渍=20，=27，=27，=0；得被动土压力系数 kp=3.86，需要在后背梁内用钢轨加固，承受多余的水平力。用四根钢轨分担，每根钢轨受到的水平力为 167/4=41.75kn，钢轨长 3 米，入土深度为 1.5 米，假设力以集中力的方式直接作用在钢轨上。mmax=41.751=41.75knm，60 钢轨的水平截面惯性矩为 3217cm4，w=3217/9.7=332cm3 ，?滓=m/w=126mpa，小于钢轨的允许弯曲应力 200

4、mpa。满足要求。2.3 涵身预制施工流程：（1 ）在滑板上支底板模板；（ 2 ）绑扎底板钢筋；（3）浇筑底板混凝土；（4）养护；（5）支内模；（6 ）绑扎侧墙及顶板钢筋；（7）支外模；（8）浇筑侧墙及顶板混凝土；（9）养护、拆模；（10） 做防水。箱身模板采用钢模与木模相结合的形式，模板支撑采用管扣式钢管支架，模板固定采用蝴蝶扣和拉筋相结合的形式，侧模内外用钢管架打斜支 撑加以固定。预制涵身混凝土时分底板、侧墙和顶板两次浇筑，混凝土采用中建三 局的商品混凝土。混凝土的振捣采用两台 b50 振动棒。预制涵身过程中混凝土的搅拌、运输、入模振捣、养护、拆模均严格按照配合比及施工规范要求施工，钢筋在

5、车间制作成型后运至施工现场，以保证施工质量。2.4 线路加固线路加固是既有线顶进施工的最关键环节，它关系到铁路的正常交通运输和列车运营安全。本涵洞线路加固采用便梁加固线路方案。首先在线路两侧各挖两个深度为 3m 的 1.5m1.5m 的挖孔桩，横向中心间距为4.354m，纵向中心间距为 14m。浇筑 c30 混凝土。挖孔桩上横向放置两根 20 工钢，大梁采用高为 1m 的钢便梁纵向连接，在钢便梁的下方，按55cm 的间距平均布置 22 根 20 工钢作为钢枕，钢轨作用在钢枕上，架空钢枕与钢轨间加 1cm 的橡胶垫快绝缘，防止轨道电路联通。为保证架空地 段的横向稳定，在大梁上每隔 1 米采用横向

6、支撑加固。便梁架设后，派专人日夜巡守，加强养护整修，确保路基稳定和线路状态良好。施工完毕恢复线路后，应及时与设备管理单位办理验收交接手续，没有办理验收交接手续，不得擅自撤除养护人员。架空线路开通前， 必须认真检查复核架空限界，确认不超限后方可开通线路。2.5 既有线路开挖钢筋混凝土涵身预制好后，既从麻汉下行线侧进行土方开挖，开挖一段顶进一段，以利于路基土的稳定。为保证行车安全和施工的顺利进行， 制订了以下施工措施：（1） 顶进应根据顶的行程，边开挖边顶，不应超挖长距离空顶，更 不允许挖神仙土断面，防止人员伤亡。（2） 在开挖一侧设置汇水井，及时把雨水抽除；（3） 现浇基础混凝土时掺加早强剂，提

7、高混凝土标号，保证在较短时间内达到设计强度，以缩短路基土的暴露时间。（4 ）钢便梁处限速 45km/h，桥两端各 800m 处设减速移动信号牌，钢便梁两端各 20m 处设减速地点标。移动减速信号牌的设置按照铁道部颁 发的铁路工务安全规则执行。（5） 为防止在线路开挖后出现便梁支点下沉的情况，须在开挖前准 备 200t 千斤顶 4 台，道碴若干。（6） 桥涵顶进挖土，采用分台阶开挖，台阶高度不宜大于 2.0 米，且不大于 3 个台阶。防止土体坍塌伤人。宜边顶边挖，每一个顶进循环为 0.5 米，开挖时必须保证工字梁支墩的稳定。2.6 涵洞顶进过程中涵洞位置的控制为保证涵洞的位置准确，箱涵在顶进过程

8、中，测量人员及时观测箱身的顶进方向和高程，偏差较大时及时进行调整。为控制涵节在启动以后空顶阶段的位置，在滑板两边距涵节预制位置 5cm 处设型钢导向墩，如发生左右横移现象，利用两顶的不同进程来调整。在施工中，只要把涵节前的 土清理干净，一般不会出现抬头现象。期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为防止扎头，在顶进过程中，可适当提高底板的标高，形成一个前高后底 的纵坡。八字墙待涵身主体顶进后现场浇筑。钢筋混凝土箱涵顶进到位后及时回填涵背渗水土和完善附属工程。本箱涵采用整体顶进，顶进行程为 34m。 2.7 便梁拆除（1 ）涵洞顶进结束后，补偿因顶进缺失的 a 料及道碴，并层层压实。（2） 向铁路相关部

9、门要点，拆除钢枕上的约束，抽出钢枕，使钢轨 作用在混凝土轨枕上，保留大梁及支点处的钢枕。（3） 利用天窗点，用轨道车将大梁直接吊至火车上，将钢枕人工配 合装车运走。（4） 施工时先下行后上行，利用四个有效工作日完成。（5） 取消慢行，恢复正常行车。3 顶推设备的选用和顶进作业3.1 顶推力计算及设备选用本工程采用挖空铁路既有线下的路堤土及道碴后一次性顶入到位，箱涵两侧、顶部及前端均无土压力及土阻力，故计算顶进箱涵的最大顶力为： pmax=knfpmax-最大顶力；k-系数，一般采用 1.2；n-结构自重，经计算为 143.4t；f-摩擦系数，涂石蜡滑石粉为 0.3则：pmax=knf=1.21

10、43.49.80.3=506kn千斤顶的配置：根据计算最大顶力、千斤顶的活塞面积及工作压力配备千斤顶，千斤顶宜采用活塞面积大、工作压力小、顶程不宜小 50cm 的卧式千斤顶，并考虑 25%的储备量。根据施工情况，需配置两台千斤顶。 则：t=pmax/（nn）t-千斤顶有效顶力；n-配置千斤顶个数，取 2；n-千斤顶效力系数，一般 n=0.7 ；则 t=506（1+0.25 ）/（0.72 ）=451.8kn=45.18t根据以上计算，实际配置两台 200t 油压千斤顶。后背梁及土压力的检算根据上述计算，最大顶推力仅为 45.18t，后背梁局部承压面积 a=0.50.52=0.5m2局部压应力为

11、：0=45.1810/0.5=903.6kpa=0.904mpa =12mpa 满足要求。3.2 涵体顶进顶进过程中设专人指挥，专人检查线路。在施工方案报批批准后，方可进行顶进作业。利用高压油泵带动千斤顶，并借助后背支承将预制好的 29m 钢筋混凝土箱涵一次性顶入铁路路基。桥涵顶进作业应在列车运行的间隔时间内进行。列车通过时，必须停止箱体顶进。顶进期间，应派专人在每趟列车通过后，检查路基和线路几何尺寸、工字梁和支墩的技术状态，发现不良情况立即停止顶进，进行加固、整修。对连接螺栓、垫木、撑木每通过一趟列车必须复紧或塞紧一次。顶进过程中，每当油泵油压升高 5 10mpa 时，应停泵观察，如有异状及时处理。严禁施工人员接近、跨越顶铁，或站在已经定位的顶铁上。顶进中设专人观测顶铁有无弯起，如有变化应随时停顶整修，续接顶铁长度 4 8m 时应加横向连接板一道，以增大顶柱之间的稳定性。顶进时，车站设驻站联络员，预告列车通过时间，动车组通过