铁路运营线m正交顶进涵施工工法

铁路运营线1-7.0m正交顶进涵施工工法1前言实现铁路提速后,在既有铁路线下修建小桥涵对保证铁路行车安全要求越来越严格,困难也愈来愈大。但是城乡道路交通的迅猛发展又要求修建更多的与铁路交叉的箱涵，因此在铁路线下如何增建小桥涵已成为具有社会效益高、工程风险大、技术工艺难等特点的新课题。本1-7.0m顶进框架涵穿越既有线四股道，线间距为5.0m，=1\*ROMANI道轨底标高为9.321m,=2\*ROMANII道轨底标高为9.285m,3道轨底标高为9.069m，4道轨底标高为9.031m。列车慢行最底限制速度为45km/h,慢行速度较高，每昼夜通过列车120对。在施工过程中，本涵顶进采用了一次顶入法施工。我们结合该顶进框架涵的施工实践，对上述课题进行了一次有益的探讨，归纳后形成本工法。2工法特点顶进施工法与便桥法及其他方法在铁路运营线下增建小桥涵相比有以下特点。2.1不必中断行车即能完成建桥作业。2.2施工过程中临时占地少。2.3因采用框架结构建筑高度底，改善了公路引道的坡度而且结构轻巧美观。2.4封闭形框架有很大的承压面能适应不良地基，在软土、流砂层上也不必另行处理即可修建。2.5框架结构整体性好，其抗震性能优于其他类型桥梁。3适用范围本工法适用于运营铁路既有线7.0m以下跨径40m以内顶程的正交顶进涵施工。4工艺原理先在铁路一侧根据框架尺寸，开挖一工作坑，经整平夯实后浇筑20cm厚C20钢筋混凝土滑板，为了防止箱体起动时带走滑板，在滑板下设置地锚梁。因箱体重心离开滑板易扎头，滑板预留0.5～1‰上坡，表面需整平抹光，经润滑处理后上铺设隔离层。支立模板，绑扎钢筋，浇筑箱体混凝土。在箱体后端不远处修建后背,堆置反压土，并浇筑钢筋混凝土后背梁，其作用是将顶力均匀传递给后背。安装好顶进设备，即千斤顶组，与此同时对铁路线路进行加固以保证行车安全，然后开顶起动直到箱体前端刃角切土停止顶进，进行挖土作业，达到一个顶程时继续顶进，如此循环作业，直到箱体穿越铁路到达设计位置。图4-1框架涵顶进示意图5工艺流程及操作要点施工工艺流程见下图5-1。框架预制框架预制滑板施作后背修筑施工准备工作坑开挖场地布置线路加固防护传力设备安装液压系统安装顶进设备调试、试顶线路安全检查申请列车限速系统安全检查启动顶进观测装置设置测量中线水平顶铁调整土方开挖土方运弃车道加长循环顶进框架就位记录量测结果附属工程施工恢复线路、取消慢行限速竣工验交图5-1顶进涵施工工艺流程图5.1工作坑开挖根据设计要求测设框架涵中心线，工作坑选址尽可能接近铁路路基，减少空顶距离。工作坑尺寸计算综合考虑后背梁结构尺寸，后背梁与框架涵尾墙之间有顶进设备安装空间，预制箱体施工作业空间，根据现场土质情况考虑放坡开挖的坡度。开挖工作坑时要控制好标高和平面尺寸，机械开挖预留10～20cm，然后采用人工开挖，开挖完成后整平夯实，做好排水沟及降水井，将地下水位降至滑板以下0.5～1.0m。5.2滑板制作开挖地锚梁基坑，绑扎锚梁与滑板钢筋，支立模板，进行混凝土浇筑。施工时要保证底板中心线与框架涵设计中心线一致。底板顶面的平整度要求：2m尺量小于5mm。施工时可采用方格网法控制高程，在浇筑底板混凝土时，用直径16mm的钢筋头埋入混凝土内，分成2.5m方格网，控制高程，按点找平。滑板顶面设0.5～1‰的仰坡。埋设方向墩，方向墩高出底板约0.4m，采用废旧P50钢轨，方向墩与箱体间留7cm的空隙，以便导向。同时，在浇筑滑板混凝土前，注意预埋锚栓，以便框架桥主体立模加固用。5.3润滑隔离层施工滑板混凝土顶面干燥后，施工隔离层，隔离层采用滑石粉、塑料薄膜、油毡三重隔离，最上层油毡接缝处压缝0.1m，加热粘接并使接茬口朝路基方向。5.4箱体预制5.4.1箱体预制的施工程序：在滑板上进行箱体底板隔离层的处理→绑扎底板钢筋→浇筑底板混凝土→底板混凝土养护→安装箱体内模及顶板底模→绑扎侧墙及顶板钢筋→安装箱体外模→浇筑侧墙及顶板混凝土→侧墙及顶板混凝土养护→拆模→箱体防水层及润滑层施工。5.4.2注意事项：在滑板润滑隔离层上预制钢筋混凝土箱体，首先要做好测量定位工作，应使箱体中心线、工作坑滑板中心线和顶进涵设计中心线三者重合。为减小箱体顶进时的阻力，框架桥箱体模板采用大块钢模，模板安装应顺直平整无错台，模板表面不得出现鼓肚。在箱体两侧墙前端2m范围内的外模，可向外放宽1cm，使前端保持正误差，尾部为负误差，形成倒楔形。焊接箱体底板钢筋时，应在施焊点铺设一块约0.5m2的石棉板，随焊接位置移动，以免焊渣烫坏隔离层。浇筑箱体混凝土分两次施工，框架桥箱体混凝土采用混凝土输送车直接送到施工地点，混凝土入模采用混凝土输送泵车一步到位，混凝土采用插入式振动棒振捣密实，混凝土养护采用洒水养护并覆盖塑料薄膜保水的方式进行。先浇筑箱体底板及肋脚以上部分侧墙，施工缝设在肋脚往上40cm以上位置，两侧墙施工缝分开设置，杜绝设在同一水平面上。箱体底板混凝土强度达到规定的要求后，开始绑扎上部钢筋，浇筑边墙及顶板混凝土。预制箱体时在箱底前端作船头坡，以便顶进时将高出箱底的土壤压入箱底，增加其承载力，防止扎头。船头坡用土坯制成坡形，铺上油毛毡，浇筑混凝土即成。1:101:100.5m0.5m图5-2船头坡示意图5.5箱体防水层防水层采用冷涂胶乳液，顶进时箱体两侧除冷涂胶乳液防水层外，要涂以1：3机油滑石粉，减少顶进摩擦力。同时在箱体顶做C30细石混凝土保护，内设8#铁丝网，最薄处5cm，做成3‰的排水坡，强度达到设计要求后方可进行顶进。5.6线路加固及箱体顶进线路加固采用扣轨结合工字钢横抬梁法。根据现场调查结果，3道采用一个加固体系，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII、4道采用一个加固体系。施工准备穿横向工字钢顶进施工防横移加固穿枕木扣轨穿纵向工字钢拆除加固设备工线路移交工线路养护维修图5-3线路加固流程图加固作业时间的选择在列车慢行点进行加固，在加固过程中对穿枕，吊轨，纵横工字钢之间的连接各环节需认真作业。连接牢固，各加固设备不得侵入行车界限。线路加固及箱体顶进施工步骤如下。穿枕木：在不改变线路状态、保证行车安全的前提下，直接在原线路混凝土枕间每隔3根穿入3.2米长木枕1根。上垫板与木枕钉固，其他两空穿横向=1\*ROMANI40b工字钢，由框构桥中心向两侧对称进行。5.6.2吊轨：按3-5-3制式，采用P43轨，吊轨接头须错开1.0m以上，两端伸出框架桥边墙外10m。吊轨与枕木用Ф22U型螺栓紧固连接在一起，吊轨两头设置梭头。穿横、纵向工字钢：=1\*ROMANI、=2\*ROMANII道、4道加固体系横向工字钢单根长度23米，3道加固体系横向工字钢单根长度14米，接头交错布置，间距不小于1.5米，框构桥两侧各穿7根，由框构中心向两侧穿。穿完横抬梁后上纵向=1\*ROMANI45a工字钢，顺线路方向两侧两根一束，不得侵限。长度与吊轨齐。接头错开1.5米以上。纵横工字钢、吊轨，枕木用U型螺栓连接紧固成一个稳定牢固的整体。图5-4线路加固示意图防横移加固：为防止桥体顶进时线路发生横移影响行车。在线路南侧设4根Ф1.0米抗横移桩。同时采用在箱顶上预埋锚栓，顶进时用导链拉紧。箱体顶进：根据箱体重量、摩檫系数等计算箱体起动需要的最大顶力，合理配置千斤顶。检查调试顶进设备，就绪后试顶，至刃角切土停止顶进，进行挖土作业，达到一个顶程时继续顶进，如此循环作业。箱体进入横抬梁范围后，在横抬梁底位置下方箱体上放置滑轮小车，小车与横抬梁之间用枕木来支撑，每顶进2m，放置一组滑轮小车。1、顶力计算P=μM（μ=1.5，M为箱体自重）箱体混凝土数量为：588.61m3，按2600kg/m3考虑，则M=588.61×2600×9.8/1000=14997.78KNP=1.5×14997.78=22496.67KN＜设计最大顶力35000KN。2、顶进设备的配备：高压油泵一台；320t顶镐14台，其中2台备用。顶铁长度按4m、3m、2m、1m、0.8m、0.5m、0.3m组成，断面尺寸0.4m×0.4m。3、顶进前的准备工作：提前申请慢行点（限速30km/h）；与车站、工务、电务等部门联系，并签定安全协议；组织人员及机械设备、顶进设备、车辆进场；检查线路的加固质量，加固部件有无侵限情况，加固件是否脱落，工字钢与既有线钢轨接触点的绝缘是否良好等；高压油泵、千斤顶安装前要加以整修，并做压力试验；油管路安装完毕后，要进行试运转，检查压力是否达到规定标准，油管是否漏油，顶铁的长度、规格及数量配置是否符合施工要求；检查测量平台是否完备，测量仪器是否齐全、良好。4、启动（试顶）：顶进的实施是整个工程的关键环节，因此开顶前必须进行试顶。试顶顶力不宜过大，一般为桥结构自重的0.8-1.2倍。开始启动时不能突然增到此数值，应使顶镐同步加压，每升压一次要稳定几分钟，并派专人对设备及滑板、后背、桥体进行检查，如一切正常方可加压正式顶进。在加压过程中如油表压力突然下降，表明桥体与滑板脱离，桥体向前移动。空顶时严格控制桥体方向，防止偏离中线给顶进工作带来困难；刃脚吃土后空顶完毕。5、顶进及挖土作业：开镐顶进是现场顶进的中心环节，每次开镐前应对顶进设备及线路情况进行全面检查，确认一切正常后再开镐顶进。完成一个顶程后回镐，更换不同的顶铁再次开镐顶进，如此反复，直到顶进就位。顶进利用列车通过间隙进行，当列车通过时，线路防护人员（驻站联络员）提前用对讲机与现场指挥员联系，以便及时停镐，确保行车安全。挖土、运土作业：坚持四不挖制度，即列车通过时不挖、桥体顶进时不挖、发生塌方迹象时不挖、机械发生故障时不挖。根据土质情况及顶镐顶程，严格控制挖土，自上往下挖，一次不超过50cm，严禁超挖，并保证刃角切入土层内10cm以上。挖土的坡度与刃角坡度一致，挖土坡面大致平顺整齐，同时挖土与测量工作紧密配合，根据桥体偏差情况及时掌握挖土方法。6、顶进时的纠偏及防“扎头、抬头”措施桥体顶进方向的控制：一是在滑板上设导向墩；二是调整两侧顶力并配合增减两侧刃角阻力的办法。防扎头：使刃角及早吃土，借以加大刃角阻力；在桥体前端底板底层设“船头坡”，同时使底板吃土顶进；在滑板前端设混凝土垫层过渡段，增强地基承载力。防抬头：可在刃角和底板处超挖。7、顶进控制：做到每顶一镐测量一次桥体水平和中线，并根据测量结果及时调整顶进方法、确定挖土方案；为防止顶铁崩飞，在桥体空顶阶段顶铁上面要附着重物；吃土顶进时，固定不动的顶铁上面用土覆盖，活动顶铁上压重物。8、钢轨调整：在顶进过程中，为不影响行车安全，对线路钢轨必须认真检查，及时调整。为保持水平，在横梁与枕木间应保留一定的调整余量，用1～5cm厚木板垫塞，钢轨底部采用“穿袖”木楔打紧，借以调整线路轨顶水平。当线路方向不良时，可将钢轨下木楔打紧后，松开附近几个吊轨螺栓及方向不良范围内横向支承，用起道机、千斤顶拨道。要随时上紧松动的吊轨螺栓，加强对线路的观察，发现异常及时整修。箱体顶进就位后，拆除线路加固体系，恢复线路。先抽横向工字钢，抽完一根及时填道碴，捣固密实后再抽取下一根，保证线路水平方向，然后拆除纵向工字钢，最后拆除吊轨。图5-5框架涵箱体顶进示意图5.7线路养护及移交线路加固设施全部拆除后，进行大机养道，验收合格后移交运营单位，恢复正常运行。6材料和机具设备材料和机具设备见表6-1。表6-1材料和机具设备表序号名称及型号单位数量1高压油泵个22320t千斤顶顶个14375KW发电机机台14蛙式夯实机（1180kgg）台1516t吊车台16PC220挖掘掘机台17ZL50C装载载机台185t自卸车台39小型石碴捣固机机台210顶铁

30/50//80/1100/2200/3300/4400cmm套111GTS602电电子全站仪仪台112DSZ2水准仪仪台113对讲机个614Ⅰ40b、Ⅰ455a工字钢8m，14mt45153.2m长木枕枕根15016P43旧钢轨，单单长12..5m根1407质量要求框架涵预制外形尺寸要求见表7-1。表7-1框架涵外形尺寸允许偏差和检验方法序号项目允许偏差（mmm）检验方法1宽度±50尺量检查不少于于5处2轴线长度±50测量检查3顶、底板厚度+20，-5尺量检查不少于于5处4边墙厚度+20，-5尺量检查不少于于5处框架涵顶进后允许偏差见表7-2。表7-2框架涵顶进后允许偏差和检验方法序号项目允许偏差（mmm）检验方法1中线（一端顶进进）200测量检查不少于于2处2高程1%顶程，且+1550，-2000测量检查不少于于4处8安全措施在既有线下顶进桥涵，必须保证行车安全，其措施如下。8.1线路加固必须提前报送施工计划，经运营单位批准同意后方可进行施工，任何人不得随意改变作业时间及作业内容；批准顶进后，必须认真组织，保证昼夜连续进行施工，在确保行车安全的情况下，尽量缩短工期。8.2慢行计划：施工时提前制定慢行计划，从加固开始所有列车必须按施工规定的速度慢行通过，以确保行车安全。按照《铁路营业线施工及安全管理办法》（铁办［2005］133号）、《铁路工务安全规则》（铁运［2006］177号部令发布）要求设作业标、限速标，同时按要求配备作业地点近端、远端安全防护人员及驻站联络员，安全防护人员必须经过安全培训并考核合格。8.3铁路上行线为无无缝线路。为防止框架涵顶进过程中，无缝线路发生胀轨、跑道，造成严重的行车安全隐患，顶进前，对施工影响范围无缝轨道锁定轨温，施工完成后，对该段无缝轨道进行应力放散，再重新锁定。8.4施工负责责人应与车车站值班人人员加强联联系，掌握握列车运行行情况，最最大限度地地利用行车车空隙对线线路随时进进行检查养养护，做到到每通过一一次列车就就对线路轨轨距、水平平、方向检检查一次，并并注意检查查线路的加加固情况，发发现问题及及时处理；；并准备足足够数量的的道碴、方方木、草袋袋，组织好好人力和工工具，一旦旦发生不良良情况，立立即进行抢抢修加固，必必要时将刃刃角处用木木板封闭，严严禁冒险放放行列车。8.5建立各项安全制制度，设专专职人员做做巡回检查查施工范围围内线路和和安全防护护，各工种种间加强协协作，互相相配合，统统一指挥，做做好交接班班记录，避避免接班人人员情况不不明，盲目目顶进。8.6为确保安全，严严格执行来来车时不顶顶进制度，并并随时对线线路及桥体体中心线和和水平进行行观测，以以免线路变变形危及行行车安全或或造成桥体体就位不准准。8.7所有机械不准带带病作业；；现场施工工必须注意意人身安全全，做到列列车通过时时停止顶进进，线路上上作业人员员及时下道道避车；顶顶进作业时时顶柱及顶顶铁上严禁禁站人。8.8顶进完成后，恢恢复线路时时的安全防护护工作也极极重要，不不容疏忽。8.9不宜跨雨季施工工,雨季施工工易使路基基失稳塌方方，造成行行车事故。9环保措施严格遵守《环境境保护法》、《水水土保持法法》、《全全国生态环环境保护纲纲要》等环环保法规和和当地政府府的规定和和要求。9.1施工中采采取有效的的防范措施施，确保工工程所处地地的水源等等不受污染染，杜绝由由于施工方方法不当引引起的生态态平衡破坏坏和水土流流失加剧，各各项环保及及水土保持持指标完全全