17-框架式铁路斜交立交桥顶进工法

1、17-框架式铁路斜交立交桥顶进工法框架式铁路斜交立交桥顶进工法(TLEJGF-92-19)铁道部第十九工程局框架式铁路立交桥顶进施工，就是在既有铁路线上将预制好的框架顶入路基而增建的立交桥。它是当前框架立交桥诸多施工方法中较先进的一种施工方法，具有许多优点，适合我国的施工水平和技术经济条件，目前已受到铁路等有关部门的普遍欢迎和重视。1986年，我们在跨度为6m15.5m6m的苏家屯北九路七号铁路框架立交桥施工时，首次推广应用顶进法，取得了较好的经济效益和社会效益，曾获原铁道部工程指挥部1987年科技成果三等奖。后来，我们又相继在哈尔滨铁路枢纽哈双联铁路立交桥、新城子站北铁路立交桥、张家口至沙岭

2、子站间铁路立交桥等工程中应用，都取得了较好的效果，经过几年的施工实践及不断总结提高，形成了这一顶进工法臼一、特点及适用范围与传统的施工方法相比，本工法具有以下特点：1. 对铁路运输干扰时间短，不中断行车，能保证铁路正常运营。同时能保持路基完好和稳定，减少线路恢复工序，也不必修临时便线和迂回线，占地拆迁少，可减少大量土方和线上工程。顶进方法简便，安全可靠，技术较易掌握，施工进度较快，工期较短，质量也能得到保证口框架成整体机构，刚度大，便于顶进施工，抗震性能良好，有利于防止地面水和地下水渗入桥孔，能保证工程施工质量。基底应力小）基本不受地基地质条件的限制，另外受气候条件的影响也较小口本工法适用范围

3、为:1. 在处理旧线既有桥涵病害需扩建或增建新桥涵时。2. 既有铁路和公路的平交道口需要改建成立体交叉时。i=i3. 客运量大的车站需要增设的地道。4. 农田灌溉需要增建穿越铁路的过水桥涵。5. 各类土壤填筑的路基和路堤二、顶进工艺原理框架式铁路立交桥顶进施工，就是在既有铁路线的某一侧（一般宜选在上坡段，以防止顶进时框架扎头）开挖工作抗，现浇滑板，在滑板上浇筑钢筋混凝土框架，修筑后背，同时进行线路加固，安装顶进设备，当顶进前方挖土完成一个顶程后，即开动高压油泵，使顶镐产生顶力，通过传力设备（顶铁、顶柱和横梁），借助于后背的反使用力把框架向前推时，待推进一个顶程后，在空挡处放顶铁，挖运出土一个顶

4、程距离，以待下次开顶，如此街环进行，直到整个框架顶进就位为止（框架铁路立交桥一节顶入法如图1所示）0图1铁路立交桥一节顶入法示意图三、顶进施工工艺（一）机具设备顶进施工机具设备的规格、型号及需要数量，应根据框架尺寸和最大顶力等情况而定，其最大顶力可根据顶进长度、土的性质、地下水情况、桥的外形及施工方法等因素按下式计算：（缺公式）Pmax=KNf+(N+N)*f+2EF+RA111223式中Pmax-一最大顶力（KN；K系数，一般取K=1.2;N框架顶部荷载（包括线路加固材料载荷）（KN；F1框架顶面与顶上载荷之间的摩擦因数，视顶上润滑处理情况经试验确定，无试验资料时，可采用以下数值：涂石蜡为0

5、.170.34;涂滑石粉浆为0.3;涂机油调制的滑石粉浆为0.2;N2由框架自重产生的重力(kN)；f2框架底板与基底土之间的摩擦因数，视基底土性质经试验确定，无试验资料时，可采用0.70.8;E框架两侧土压力(kN)；f3一侧面摩擦因数，视土的性质经试验确定，无试验资料时，亦可采用0.70.8;R钢刃角正面阻力，视刃角构造、挖土方法、土的性质试验而定，无试验资料时可采用：砂粘土为500550kPa;卵石土15001700kPa;A钢刃角正面面积(m2)0根据计算出的最大顶力，可进行顶镐选型和确定顶镐的需要数量，一般应满足下式的要求：(缺公式)nKPiPmax式中n顶镐台数；K顶力利用系数，一

6、般取0.60.7)P每台顶镐的设计顶力(kN)；Pmax设计最大顶力(kN)。顶镐的选择应根据实际最大顶力，选择能满足其要求的相应的规格型号，高压油泵一般选用工作油压较高的,并与顶镐要求的油压相适应，同时与附属设备配套。本工法以苏家屯九路七号框架立交桥顶进施工为例，其主要施工机具设备见表1。序号名称规格型导单位ft*备注1DG32O40吉林四平产2高压油素ZB1O/5OO4吉林四平产3自卸汽车QD3527c10运土4自即汽车CA3403.5t10道土5汽车CKA31E9t4运料6CA10B*t5运料7推土机移山8039抡据机UHlRl1.6mJ15挖掘机A912-10,心110汽华吊TL-25

7、2Z5tI1L汽车吊QY-12iSt112汽牢同Q515t113装裁机966D3.5m11挖土.装土14装莪机ZL402.Cm'Z挖土、装土15抽水机6BA-BIB发电机616OAL的kNA21?电焊机AX50026kW2.肘焊机TN10Q119卷扬机JD】4220拌台机JG250400L421变压器320kVA222钢筋加工机械1财木工加工机械124其他机械5表1顶进施工主要机具设备（二）顶进施工程序框架顶进施工工艺流程详见图2施工准备筹制n进设备.开挖工作蜿井点降水i.模板M作修筑滑板加工框架概筋14.1顼制裾架111-建立组y烦Ml修筑后背线路加固4安装H透设备1i通讯联塔僚备调

8、试试安全检查f测琪进-=挖土,远土就位帝制栏轩拆除顶进设备111刃脚补投补底板安装人行遒栏杆放工验交图2顶进施工工艺流程图2顶进施工工艺流程（三）顶进施工要点开挖工作坑。工作坑是预制和顶进框架的工作场地，工作坑的位置，应根据铁路两侧地形、场地大小及土质情况等全面考虑，工作坑开挖的尺寸，除考虑预制框架平面尺寸外，还应考虑后背大小和预留一定的操作空间，一般由工作坑底板尺寸确定，工作坑底板尺寸可按下式确定：长度=框架体底板长度+顶镐长度+横梁厚度+后背地梁厚度+0.3m。宽度=框架体底板宽度+2X方向支墩宽度+0.2mJ此外，坑底四周还应留有排水沟和集水井位置，以满足施工期间排水的需要。工作坑坑顶至

9、铁路外侧钢轨的距离，根据道床及路肩宽度的最小要求不少于2.5m,对修筑在软土地基上的路基，还应进行稳定分析1. 修筑滑板。滑板主要是预制框架时的底板，同时在框架顶进时起导向作用。滑板应具有足够的刚性和稳定性，一般用C15级混凝土灌筑而成，厚度通常为20cm,滑板每隔一定距离设置一根地锚梁，两侧设导向支墩。滑板的结构形式有两种，一种是滑板与后背梁连成一体，另一种是滑板与后背梁分离，施工时视具体情况选择。2. 框架预制和安设刃角。在滑板上预制框架，应做好测量定线工作，使框架身、滑板及顶进桥位的中心线一致，以减少顶进误差。框架预制好后，顶部应设置防水层，外表进行润滑处理，以减少顶进阻力，刃角主要是导

10、向和对施工人员起安全保护作用，安装时必须严格要求，不能出现向下或向上的倾角，以防框架顶进时广生局程偏差。3. 修筑后背。后背主要是承受顶进时的水平顶力之反力的临时结构物，它是保证顶进工作顺利进行的重要设施，直接关系着顶进质量。因此，后背要有足够的强度和稳定性，始终不裂不断。后背的尺寸规格经计算确定，必须保证能够承受框架在顶进行的全过程中所出现的最大顶力，并且在适当的安全储备。后背的形式有板桩式、重力式和拼装式等几种类型，施工时可根据实际情况选择既经济可靠又合理的后背形式。线路加固。为保证顶进时铁路线路的绝对安全和列车正常运行，在顶进施工前必须对线路进行加固。线路加固的形式有多种，施工时可根据线

11、路情况、运输情况、地质情况、顶桥结构尺寸、覆土深浅、地下水情况以及施工季节等进行综合考虑后选择。加固用的扣轨梁一般用43kg/m钢轨组成，横抬梁采用工字钢（也可用槽钢组成的钢束），线路加固长度及间距经计算确定。为了能使扣轨梁和轨枕结合牢固，施工时应将混凝土枕换成木枕；吊轨搭接接头相错应不少于1.0m,吊轨梁应做临时梭头。为防止线路变形，在两条线路之间每隔1.52.0m用圆木或方木相互顶紧，同时在顶进的反方向每2根横抬梁与后背桩顶紧，并随时以不等厚木楔调整线路水平高度（线路加固示意图如图3所示）。1仰却川川巾川川抑HJ用【川叩h扣髓un«e姓木2-2«®平Kit木U

12、型（桂扣板、uooCy扣槌、43吊兼.图3绶路加固平血.割面示意图omiiiinnnii顽福布醉商蹄岬晦击面谛蒿滴阀w茄盍制嚣寥嚣!RHK=W些MJBH血!5£里寒巨至岂主更而1二二"切？空鳖'布电Fm,7?E屯土祈胃荷质诚见片密司际££等器:M»vjumaflimBVHBttwauig】脉胆些，土逾迎蚯日兼萸秘照萸淑婪湖丽祯莓,嬖琴MBiSii图3线路加固平面、剖面示意图顶进设备安装及调试。顶进设备主要包括液压系统和传力设备两大部分。设备布置得是否恰当，关系到顶进的成效，因此，安装前，对液压系统的各部件应进行单体试验，合格后方可进行安

13、装。顶镐布置：正顶一般为均匀布置；斜顶时，为防止框架产生扭矩而被顶裂，布置顶镐前应进行最大扭矩计算，尔后根据计算结果采用不同的布置方案，以达到顶力均匀传递的目的。计算时一般以框架中心为旋转原点，计算简图如图4所示4扭矩计算简图图4扭矩计算简图其计算式为：Me=EL3L3=C0Sa式中M土体侧压力产生的力矩（kN-m）；E框架每侧土压力的合力（kN）；L3E作用线之间的距离（m）；B框架桥宽（m）；a框架中线与铁肾中线的交角（度）0顶镐布置如图5所示。均刁布:-'，->.'台正顶时斜顶时-'.图5顶镐布置示意图图5顶镐布置示意图安装好全部液压系统，包括顶镐、油泵、油

14、箱、管路以及配套辅助设备后，要进行检查调试，使其运转正常。此外，对传力设备等也应进行仔细检查，以满足顶进的而要。4. 试顶与顶进。顶进的实施是整个工程的关键环节，因此开顶前应进行试顶，试顶顶力一般约为顶桥结构自重的0.40.8倍，但开始起动时不应突然增大到此数值，而应使顶镐同步逐渐增压，最好是每次升到一定压力后稳定几分钟，并对设备及滑板、特别是后背和框架进行检查，如一切正常，方可加压正式顶进。在加压过程中，如油压突然下降，一是表明框架已脱离滑板开始移动，这时则可继续顶进；二是后背或框架出现变形，这时应停止顶进，分析变形原因，采取加固措施。顶进过程是：在滑板上空顶，当框架前刃角接触路基边坡时，开

15、始挖土运土（如图6所示），当刃角前方挖土宽度达6070cm（根据顶镐行程长度而定）即可开动油泵，使顶镐推动框架前进，待顶镐顶完一个行程，即安放一个不同规格的顶铁，等待下次开顶，如此反复直至框架就位。挖土与运土。顶进速度主要取决于洞内的挖、运土速度，故应尽可能为提高挖、运土的速度创造条件，如工作面宽广，尽量采用机械挖、运土，人工开挖底边刃角。挖土时，每次掘进深度应视土质情况及有关要求而定，一般每次进深约为2050cm在土质松散或软塑土层顶进时严禁超挖，必须保证刃角切入土层内10cm以上，同时，挖土应与测量工作紧密配合，根据框架偏差情况及时改变挖土方法。苏家屯北九路七号铁路框架立交桥挖、运土如图6

16、所示。图6快工送土示总图图辛观测点帝置图6挖土运土示意图测量观测。测量观测是顶进施工的重要组成部分，它直接关系到框架的就位精度。一般框架桥顶进的测点可按图7所示布置。每完成一个顶程，就要进行一次水准测量，以便及时掌握框架的坡度变化情况，方向观测一般以立交桥中线基桩为原点，用高精度经纬仪拨90直角设置顶进观测站和观测基点，顶进时在观测站内架设经纬仪，进行连续观测，以便随时纠偏口图7观测点布置5. 顶进方向及高程控制。框架顶进时，方向和高程容易出现偏差，因此在顶进过程中要采取措施严格加以控制，发现问题应及时纠正使其达到设计要求。常用控制偏差的方法是：(1) 控制挖土：多挖土的一侧阻力小，另一侧可适

17、当少挖土而增加阻力，即可纠偏；(2) 及时调整顶镐的工作台数及位置，使两侧顶力不等而达到纠偏目的，实施时应逐渐纠正，不可急于求成;(3) 采用两套不同的液压系统，在顶镐对称布置的情况下，用不等压的方式形成纠偏力矩来进行纠偏；(4) 滑板预留坡度和加大刃角阻力，可防止框架“扎头"；(5) 在底刃角前方适当向下超挖12cm,可纠正框呆“抬头”；控制顶镐的着力点，使顶镐的合力低于或高于摩阻力的合力，对防止框架“扎头”和“抬头”也能起到一定的作用。（四）劳动组织以苏家屯北九路七号铁路框架立交桥为例，顶进施工的劳动组织见表2。表is进施工劳动组坂序写工种人数主要工作内容指挥组全面负责椎架顼进的

18、现场给织指挥2技术指导纸务待技术方寮的制定和施工中的技术揩导,操作台i顶进时的机械撷作4浏量观剥4限进旅.匚的各项控制倒斌5挖上运土按规定控运土及道路唯修工作b机械设备保障15SO设济安装.更换顶铁理柱.机械胜峰保养7度最芟全4顶避中各理质睛安全捡查及普卫值班S物获供应J顶进中符顼物券供应9透爪联络*4四姓中各项通讯联路表2顶进施工劳动组织（五）施工注意事项1. 施工前应做好现场场地布置，完成水电及相应的管线设施，修好临时便线，保证工程物资和机械设备的进场运输，现场料具堆放整齐；同时按要求进行井点降水,努力为顶进施工创造条件口2. 顶桥如穿越多股线路时，工作坑应避免靠近铁路正线一侧，以减少对铁

19、路运输的干拢。在曲线地段，工作坑宜选择在曲线的外侧。工作坑底土层的承载力应满足设计要求，若土质松软应进行适当的加固处理，一般用砂石夯填，以防不均匀下沉口工作坑底板顶面光滑平整，并在板上设置润滑隔离层，以减小阻力并避免框架与滑板粘连03. 框架模板宜采用钢模或木模包铁皮，以使混凝土表面光滑，起到内侧美观，外部在顶进中减小阻力的作用。在灌注混凝土时，应按设计要求将框架各部位预埋件安装齐全，并做到正确无误。4. 顶进设备应尽量安装在框架中心附近，使油压能基本一致，油管尽量做到长短一致，便于调整与控制。5. 在顶进过程中，挖土应掌握土坡的平整，并保持与刃角坡度一致，或根据路基土质情况选用适当坡度，严禁

20、出现反坡。挖土时严禁超挖，一般应形成框架吃土前进，保证路基不受扰动，不影响地基承载力.6. 当有列车通过或机械设备出现故障不能顶进时应暂停挖土，并随时对线路和框架的中线和水平进行测量，以免线路变形危及行车安全和框架就位不准。四、质量要求顶进施工除遵守现行有关的质量标准和要求外，根据顶进施工的实际情况，还应遵守以下几点：1. 框架顶进应建立质量保证体系，按TQCP7法进行管理，把决定顶进质量的人、机、料、法、环、检等诸因素组成一个有机的统一体，自始至终围绕质量管理目标开展工作。2. 开工前应提出创优目标，力争单位工程合格率达到100%优良率达到90汨上。3. 对操作人员和施工人员要进行顶进施工质

21、量标准、操作规程、工艺流程以及全面质量管理教育，强化群体质量意识原材料进场后要进行检验，其规格、尺寸和物理力学指标等均应符合设计要求。4. 顶进施工时，防止框架被顶裂的方法主要是：(1) 预制框架时，应在框架底部与顶镐接触的地方预埋一块1012mm厚的钢板，使其在顶进时起到传力均匀的作用；(2) 顶进前，应对框架进行全面检查，底板和框架四角不得有裂缝，并必须待框架结构混凝土达到设计强度后方可进行顶进施工；(3) 在顶进过程中，如框架发生方向偏差，应采取不等压的方式逐渐加压纠偏；(4) 顶镐倒置。5. 修筑后背时，钢筋混凝土应达到设计强度，浆砌片石要符合要求，回填土应夯填密实，以免顶进时后背破裂

22、。6. 以规范、标准、设计文件为依据，对顶进施工过程中的钢筋加工绑扎、模板制作安装、混凝土作业、测量、试验、框架顶进等主要工序随时进行质量检查，发现问题及时解决，以确保顶进质量。7. 把工程质量与经济效益直接挂钩，切实做到奖罚分明。五、安全措施框架桥顶进除遵守相应的安全施工规定外，还应遵守下列安全措施：1. 组织操作人员学习有关法令、法规、指示和安全操作规程，对操作人员进行岗前培训，经考核合格后才能上筒操作口顶进施工时应有严密的统一组织，分工明确，互相协调，做到统一指挥，统一行动，整个顶进过程应按分工各负其责，做到忙而不乱。2. 施顶时，操作人员应严格按安全操作规程办事，戴安全帽，在高处作业时

23、系好安全带，配备专人检查顶进设备，并随时注意其运转情况，出现故障及时处理。非操作人员应离开工作坑，严禁施工人员按近或跨越顶铁顶柱，以防崩铁伤人。3. 顶进挖土时应分台阶开挖，开挖坡度随地质、水文、气候条件选定，宜控制在1：0.81:1.2之间，随挖随顶，防止超欠挖，以免框架顶进时产生方向和高度偏差。4. 指定专人检查线路上部建筑，经常测量铁路轨距和高度，发现问题应立即停止顶进，采取加固措施，并随时与铁路运输部门取得联系，确保行车安全5. 框架顶进应利用列车运行的间隙进行，列车通过时，严禁顶进作业。6. 加强安全防护，施工现场和机械设备周围必须树立明显标志，脚手架和脚后板搭设牢固，严防机具、物体坠落伤人。用电时避免火线漏电与结构钢筋碰触