护管涵框架厚覆土顶进施工技术

维普资讯 http://www.cqvip.com ３２　世界桥梁　２００７年第２期　护管涵框架厚覆土顶进施工技术　阳红生　，文华琼　，姜　彬　（１．柳州铁路局建设项目管理中心，广西柳州５４５００７；　２．中铁二十五局集团柳州铁路工程有限责任公司，广西柳州５４５００７）　摘要：介绍在既有线厚覆土地基中进行框架桥顶进的施工技术。该施工技术易操作，作业标准化、程序化，　便于施工及管理；施工机械简便，设备可以互相倒用，利用率高；使用机械设备少，工期短，效果好。　关键词：框架桥；厚覆土地层；框架顶进；施工技术　中图分类号：Ｕ４４８．２９；Ｕ４４５．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—７７６７（２００７）０２—００３２—０３　１　前　言　为居民楼房，施工场地满足不了框架预制及顶进的　要求。为了确保铁路行车、施工安全和施工的顺利　进行，后端采用钢筋混凝土挖孔桩支护后才进行开　挖，钢筋混凝土挖孔桩可作为框架顶进的后背墙，要　进行顶进顶力检算；工作坑前端、左侧采用钢筋混凝　土护壁进行施工，随挖随护壁。　２．３框架预制　顶进施工是地下桥涵施工的一个有效方法，它　不需要开挖地面层就能穿越公路、铁道、河川、地面　建筑物以及地下构筑物等，该方法以其施工简便、占　地少而得到广泛应用，但由于其施工的不可预见性　而存在施工隐患，如涌水、涌砂、地基软弱和塌方等，　如何减少干扰，增加对不可预见问题的处理能力，就　成了顶进施工技术攻关的难题。南宁市江南堤路园　工程是南宁市“１３６”工程的重点工程，下穿湘桂线　铁路立交桥护管涵工程为整个邕江堤岸的排水而　设，其下穿湘桂正线电气化Ｉ级铁路，是整个邕江堤　岸排水工程的控制点。该护管涵框架深埋在铁路线　路下１５．６　ｍ，与湘桂线电气化Ｉ级铁路相交，交角　为８６。４５　４５”。护管涵刚架全长４０　ｍ、宽５　ｍ，净高４　ｍ，内设声２．７５　ｍ市政管通过。本框架厚覆土顶进　施工技术很好地解决了深层覆土施工顶进中遇到的　问题，实施效果好。　２施工方案　２．１线路加固　本工程采用中继间法进行顶进，护管涵框架长　４０　ｍ，共分为５节预制，每节８　ｍ。框架分节长度主　要依据工作坑场地布置以及顶进水平、方向控制情　况，一般来说，分节数尽可能少。采用中继间顶进，　由于前后箱身重心的运动轨迹不易重合，产生垂直　分力形成剪力，在剪力作用下就会产生较大变形，使　重心线高差增大，以致在顶进中产生严重错牙。因　此，框架预制时，必须采取措施增强中继间的抗剪能　力，可以在前后框架间设置“插销盒”，使前后两节框　架间能互传剪力。但顶进过程中要注意进行高程控　制，同时，顶程控制在２０　ｃｍ以内，防止产生较大的　误差，减少剪力值。销盒用３　ｍｍ厚的钢板焊成　３１０　ｍｍ长的方盒，埋设在框架边墙端面内，销杆为　Ｐ４３钢轨，长度为８００　ｍｍ。本工程由于覆土厚达　１５．６　ｍ，且框架顶部路基土极为松散，顶进施工时　形成的土拱很不稳定，塌落的土直接压在框架顶上，　使框架形成“头重脚轻”状态，为了使框架顶进时重　施工前首先要进行线路加固，以确保铁路行车　安全，本工程采用Ｉ５６工字钢纵横抬线路、Ｐ４３钢轨　３—３—３—３吊轨法（４组２—１扣Ｐ４３轨）进行线路　加固，线路加固通过容许应力法检算确定。　２．２工作坑开挖　工作坑是为顶进桥涵而设置的临时性建筑物，　是预制混凝土框架和顶进的工作基地。工作坑的前　端紧靠铁路，后端布置运土通道及后背工程等。本　工程的施工场地十分狭窄，工作坑前端为湘桂铁路　电气化Ｉ级正线，左侧为南宁市桂宁小学校舍，后端　心线高差减小，在框架预制时，在框架边墙顶部预留　镐窝，在镐窝位置左右各布置１台１００　ｔ千斤顶，根　据需要进行施工顶进，实践证明，这对预防错节和扎　头、抬头收到较好的效果。　２．４顶力计算　本护管涵框架深埋在铁路线路下１５．６　ｍ，其顶　收稿日期：２００６—１２—２９　作者简介：阳红生（１　９６８一），男，工程师，１９８９年毕业于西南交通大学工程力学专业，工学学士。　维普资讯 http://www.cqvip.com 护管涵框架厚覆土顶进施工技术　阳红生，文华琼，姜　彬　３３　进为深层覆土顶进。框架顶进时，必须克服箱身与　四周土壤之间的摩阻力及端部切土的土压力，这些　阻力的总和即为框架顶进时所需的顶力，顶进顶力　可按下式计算：　Ｐ—Ｋ［－Ｎ　ｆ　＋（Ｎ　－ｉ－Ｎ　厂２＋２Ｅｌ。＋ＲＡｊ　式中，Ｐ为最大顶力（ｋＮ）；Ｎ　为桥涵顶部荷载（覆　土重量，线路加固材料重量）；ｆ　为框架顶部表面与　顶部覆土之间的摩阻系数，本工程取０．８；Ｎｚ为框　架箱身自重（ｋＮ）．厂２为框架箱身与基底土的摩阻　系数，本工程取０．８；Ｅ为框架箱身两侧土压力　（ｋＮ）；厂３为侧面摩阻系数，本工程取０．８；Ｒ为钢刃　角正面阻力，根据刃角构造、挖土方法、土壤性质经　试验而定，本工程取５００～５５０　ｋＮ／ｍ　；Ａ为钢刃角　正面积；Ｋ为系数，本工程取１．２。　经计算，本工程护管涵框架每节最大顶力为　１２　５００　ｋＮ，每节采用ＴＤＷ一２００　ｔ卧式千斤顶８　台，可满足顶进需求。　２．Ｓ后背墙设计　由于本工程施工场地十分狭窄，深层覆土顶进　顶力很大，为了减少附属工作坑的开挖，同时满足施　工顶进的要求，采取钢筋混凝土挖孔桩（该挖孔桩同　时起到工作坑开挖支护作用）作为后背墙。后背墙　的设计面积根据顶进顶力计算确定，要满足下式：　Ｓ×［Ｐ］≥Ｐ　式中，Ｓ为后背墙的面积；［Ｐ］为后背墙的允许承载　力；Ｐ为顶进顶力。　３顶进施工控制　顶进施工的顺序为：施工准备一顶进出土一顶　进控制。　３．１顶进挖土控制　顶进施工中要特别做好中线和高程的测量控　制，顶进前和顶进后都需要进行测量，测出顶进框架　轴线和高程偏差，确定其顶进趋势，以采取有效的控　制措施。在顶进施工中，由于工作面开挖的不均匀　性以及四周土摩阻力的不对称性，因此框架顶进的　高程和方向的偏差是不可避免的。为确保偏差在允　许范围内，要采取有效的纠偏措施。　顶进框架土方开挖必须严格控制，不能让框架　正面受力，若受力则会产生力偶，使框架发生轴向偏　移（左右偏或抬头），具体如图ｌ所示。　３．２提高出土速度　本工程顶进覆土较厚，顶进过程中如果中途停　顿再开始顶进时，所需的顶力必须大于停顿时的顶　｝项力　（ａ）侧壁受力轴线（右）偏移　（ｂ）正面受力轴线（左）偏移　阻力　水平　７Ｋ平轴　架轴线　架轴线　＼一一ｊ　图１顶进挖土受力分析　力，且停顿的时间愈长增加的顶力愈大，其原因是由　于作用于框架上的土应力状态发生变化，土压力增　大，特别是，本铁路路基土质十分松散，土体很容易　坍塌，坍塌的土体直接作用于框架上，随着时间的增　长，坍落土体的范围逐渐扩大并趋于最大值，所需的　顶力也趋于最大值，顶进愈困难。“隧道式”长框架　减少施工停顿时间的关键在于顶进出土，本工程采　用小型勾机顶进开挖、传送带出土的方法大大提高　了出土速度，收到了很好的效果。　３．３顶进错台控制　中继间顶进施工时，框架节数较多，框架间水平　轴线稍出现偏差就会出现框架顶部“挤压”使框架　的重心线升高，框架间水平轴线偏差愈来愈大，因此　控制重心线是关键。为了使重心线高差减小和进行　有效控制，利用框架边墙顶部预留的镐窝位置左右　各布置的ｌ台１００　ｔ千斤顶，同时减少底部千斤顶　数量或调整油泵油压进行施工顶进，实践证明，对错　台、抬头、扎头控制收到很好的效果。顶进错台控制　示意如图２所示。　顶进　２００　ｔ千斤顶　１００　ｔ千斤顶　图２顶进错台控制不惹　３．４施工降水　水是顶进施工的“克星”，有效的施工降水是顺　利施工顶进的必要保证，其直接影响着工程安全、质　量和进度。本框架厚覆土顶进施工技术采用轻型井　点降水和集水坑排水的方法。　４结　语　运用本框架厚覆土顶进施工技术高效、优质、安　维普资讯 http://www.cqvip.com ３４　世界桥梁　２００７年第２期　全地完成了南宁市江南堤路园铁路立交桥护管涵框　宁市快速环道沙井大道４座铁路立交桥的大型厚覆　架工程，该工程竣工验收时工程合格率为１００　，优　土排水顶管工程也取得了很满意的成果，为探讨同　良率为９８　。同时利用该技术顶进施工完成的南　类工程的施工提供了很好的经验。　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　Ｊａｃｋｉｎｇ　ｏｆ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ　Ｆｒａｍｅ　ｏｆ　Ｐｉｐｅ　Ｃｕｌｖｅｒｔ　ｉｎ　Ｔｈｉｃｋ　Ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ　Ｓｏｉｌ　ＹＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｓｈｅｎｇ　，ＷＥＮ　Ｈｕａ—ｑｉｏｎｇ　，ＪＩＡＮＧ　Ｂｉｎ　（１．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｌｉｕｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｌｉｕｚｈｏｕ　５４５００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌｉｕ—　ｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｉ　ｔｄ．，Ｃｈｉｎａ　Ｔｉｅｅｒｓｈｉｗｕｊｕ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ，Ｌｉｕｚｈｏｕ　５４５００７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｆｒａｍｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋ　ｏｖｅｒｂｕｒ—　ｄｅｎ　ｓｏｉｌ　ｇｒｏｕｎｄ　ｕｎｄｅｒ　ａｎ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｒａｉｌｗａｙ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｎ　ｑｕｅｓｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ，ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｉｓ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄ，ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｓ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎｖｏｌｖｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ａｒｅ　ｓｉｍ－　ｐｌｅ，ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｐｅａｔｅｄｌｙ　ｕｓｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｇｒｅａｔ．Ｍｏ—　ｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ａｎｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｌｅｓｓ，ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｓｈｏｒｔ　ａｎｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｉｓ　ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｒａｍｅ　ｂｒｉｄｇｅ；ｔｈｉｃｋ　ｏｖｅｒｂｕｒｄｅｎ　ｓｏｉｌ　ｌａｙｅｒ；ｊａｃｋｉｎｇ—ｉｎ　ｏｆ　ｆｒａｍｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈ—　ｎ１ｑＵｅ　ｍｍｍ，ｍｍｍｍｍ，ｍｍｍｍｍｍｍ，ｍｍ，ｍｍ，，，ｍｍｍ，ｍｍｍｍ，ｍｍｍ，，　单跨双层预应力筋ＰＣ梁桥　青春桥　青春桥（ＳｅｉｓｈｕｎＢｒｉｄｇｅ）位于日本群马县吾妻郡孀恋　村，横跨普通河流大堀川，连接孀恋村运动公园和孀恋村立　西中学，是一座人行桥。该桥为双层预应力筋ＰＣ梁桥，桥　长６０．１　ｍ，桥面净宽２．０　ｍ，纵向坡度３．５　，人群荷载２．０　ｋＮ／ｍ　。采用ＲＣ箱式桥台。施工工期为２００５年９月６　日～２００６年６月２０日。　该桥主梁采用３３个Ｕ形截面预制节段组成的预制构　造，为减小风荷载的作用面积和主梁自重，主梁侧壁设置直　径６５　ｃｍ的圆形开口（见图１）。由于侧壁兼栏杆的功能，　圆形开口处设置铝制竖杆。主梁侧面设置垂直加劲肋，提　图１主梁侧面的设计　高侧壁的面外刚性的同时，还可安装直线力筋转向器。　本刊编译自　椅梁　基碇，２００６，４０（９）：５—１０．