日照港岚山北港区铁路专用线框架桥顶进施工技术探究

摘要:详细的阐述一座框架桥顶进平移的施工方法,顶进前的各项施工准备尤其重要,是保证顺利顶进的关键。

Abstract: This paper expounds the construction methods of a frame bridge jacking transtation. The construction preparation before jacking is especially important, and is the key to ensure the jacking smooth.

关键词:框架桥顶进;后背墙;工作坑底板

Key words: framework jacking;back wall;working pit bottom

中图分类号:[U24]文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0114-02

1工程概况

1.1 日照港岚山北港区油码头罐区铁路专用线工程,线路总长5.5Km。2-10m框架桥位于区间联络线DK0+326处,在桥西拆迁区的拆迁工作未全部完成的情况下,按建设方要求,2-10m框架桥主体已经施工完毕。后因拆迁费用过高,建设方要求设计单位重新改线,将原区间线路北移及西部咽喉岔区位置改变,以避让原计划的拆迁物。桥下预留的公路位置相应西移6.5m,因此该桥位置也向西北移位17m(见图1)。

1.2 桥上线路情况:桥上为曲线,R=250m,坡度为0.2%,桥轴线与铁路正线夹角18.38°。

1.3 地质情况:桥基底置于中粗砂层上,箱身设计基底应力σ=145kpa,地基允许承载力[σ]= 150kpa。

1.4 设计标准与技术指标桥式:钢筋混凝土框架桥;孔径:2-10m;结构净高:5.5m;通行净高:≥5.0m;设计活载:铁路:中-活载, 道路: 公路-Ⅱ级。

2施工准备

①对施工地点的地形、地质水文、地上设施、地下管线等情况进行周密调查,联系建设单位及时改移桥址处电缆、地下管线等。②熟悉设计文件及施工图纸,掌握设计意图,建立框架桥顶进专职组织机构。③认真对建设单位提供的公路中线控制桩、水准基点进行复测,确保桥中线与公路中线贯通一致。④制定切实可行的施工方案,以满足建设单位对本工程的总体要求,合理的进行施工组织安排,充分利用各种有利条件、减少不必要的工程费用开支,降低工程成本。⑤制定安全保证措施,确保施工安全。坚持开展文明施工,避免或减少施工对周边环境的干扰。

3总体施工方案

根据现场实际情况,先纵向顶进箱体移动16.92m,然后再把箱体横移6.51m到设计位置。先做纵向顶进钢轨桩后背,再做横向顶进钢轨桩后背,同时施工箱前的工作地板,导向墩,及桥底板楔形三角块。在箱体基础前,安装三组轨排(均在边墙及中墙下),并进入垫层底0.5米。在施工后背墙前,必须先复核箱涵具置及角度,是否符合实际。框架桥顶进为施工重点,高度重视测量复核定位,保证框架桥顶进施工质量。

42-10m框架桥顶进施工

4.1 工作坑范围内降排水根据2-10m框架桥主体施工时的资料显示,该处地下水稳定水位标高为3.80～5.40米,框架桥基底标高4.65米;排水采用四周挖坑草袋围护,水泵抽水方法降低水位。地表明水的处理:在中桥顶进施工基坑外设截水沟和集水井阻断地面明水进入基坑,基坑外侧设草袋围堰挡水,以防积水汇入基坑。

4.2 后背墙施工顶进后背墙采用钢轨桩和钢筋砼后背梁复合形式。为减少工作量和保证后背墙的承载力,后背墙的打桩和土方回填质量是保证顶进工作顺利完成的关键工序,需严格按照设计断面进行施工,确保后背墙钢轨桩的施工质量。①钢轨桩施工:钢轨桩分为两部分,南侧钢轨桩后背长24.5m按6根/m布置,打入基底标高以下1.6m,钢轨桩长4.6m。东侧钢轨桩后背长10.5m按16根/m布置,打入工作坑以下2.5m,钢轨桩长7.3m。②后背梁施工后背梁基坑开挖至最高水位标高,在基坑两侧开挖集水坑进行抽水降低水位,然后再进行基坑开挖。挖至设计标高基底清理干净后,立即帮扎钢筋、支模,落潮时浇注砼,防止海水涨潮时排水不及时地下水进入基坑。钢筋砼后背梁要一次性施工完毕,保证后背梁与钢轨桩之间密贴,使后背墙受力均匀,回填土方的夯实度达到规定要求。③框架桥底板顶进处楔形三角块:框架桥与公路斜交,底板顶进面与顶进方向不垂直,在纵向顶进的底板处等间距做四个楔形三角块,其一条直角边与顶进方向垂直,三角块为钢筋混凝土结构,钢筋伸入底板50cm。

4.3 工作坑底板施工工作坑底板中线与设计中线一致,前后端分别比桥身长出1米,两侧比桥身各宽0.8米,按照定型图《济桥702》施工,设置锚梁,间距为3米1道;设置8个导向墩,每侧4个,间距4米;为保证箱桥顶进启动时不致将工作坑底板带走,工作坑底板前端伸进桥基础垫层底0.5m,组装长约6米左右三组轨排,采用废旧P43轨,废旧砼枕间距1m,安装好分别放在桥两侧及中间墙身底部对应位置的工作坑地板上,同底板钢筋一起浇注,轨顶标高同工作坑底板顶标高。底板要做的平整,表面平整度要求在2米范围内的凹凸差不超过3毫米。施工时采用方格网控制高程,分成2米的方格网,用1:3水泥砂浆抹面,逐点找平并拉线检测。隔离层共设二层,分别为3mm石蜡、1mm的滑石粉。

4.4 油顶布置及后背梁尺寸检算筋混凝土框架桥全长23.296米,平行长度22.5米;桥宽(斜宽)6.15米,平行宽度5.84米,两侧各设1.56米宽的人行道悬臂,桥全宽9.41米;桥全高7.3米;桥轴线与铁路正线夹角18.38°。

①最大顶力计算:

Pmax=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]

安全系数:K=1.2;摩擦系数:f1=0.3,f2=f3=0.8

桥上线路重:N1=0

箱桥自重:N2=(388.2+30+32.6+15.15)*2.5=1165t

土壁侧压力:E=0。刃角正面积:A=0刃角阻力:R=0

最大顶力:

Pmax=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]=1.2*1165*0.8=1118.3t

②油顶布置计算油顶个数:采用300t油顶,油顶效率按70%计,每个油顶有效顶力210t,共需要油顶1118.3/210=5.3,按8个设置。

③后背设置根据郎金被动土压力计算公式:

P=γξh2tg2(45°+?准/2)

后背墙顶部土压力:

P1=γξh2tg2(45°+?准/2)=1.9*0.5*2*tg2(45°+30°/2)=5.7t/m

其中:取h2 =2m;土体比重γ=1.9t/m3;坡度为1:1

修正系数ξ=α/90°=0.5

中粗砂内摩擦角?准=30°

后背墙底部土压力:

P2=γ(h1+ξh2)tg2(45°+?准/2)=1.9*(h1+0.5*2)*tg2(45°+30°/2)

=5.7+5.7h1

后背墙土压力:EP=(P1+P2)h1/2=(5.7+2.85h1)h1

1)顺公路方向顶进时

选取后背墙长度:L=7m

被动土压力与顶力平衡Pmax=EPL

即:(5.7+2.85h1)h1*7*2=1021.6t解得h1=4.16m

2)垂直公路方向顶进时

选取后背墙长度:L=7.8m

即:(5.7+2.85h1) h1*7.8=1021.6t解得h1=5.85m

4.5 框架桥顶进桥体顶进前应具备下列条件:底板钢筋混凝土强度达到设计强度的100%。后背梁施工完毕并达到设计强度,顶进设备安装完毕已进行试顶;地下水降至滑板以下1.0米;观测人员、仪器装置及劳动力组织准备完毕;实施性施工组织及安全措施编制落实完毕。箱体顶进设计最大顶力11860KN,顶程16.92m,布置300T顶镐8台,由1个液压控制台控制,顶镐等距布设于箱体底板后部。

①顶进前准备本桥分两个方向顶进,先沿公路方向向北顶进,再向西顶进至设计位置。顶进前工作坑底板打上石蜡,在两个方向的终顶位置做好标志,沿顶进方向划出桥中心线,并做好测量控制。顶进设备、传力设备安装调试完毕。

②顶进施工开始顶进移动时的摩擦阻力最大,初顶能否成功关系到后续的顶进工作成败,也是对后背梁强度及顶镐顶力的实际检验。施工中为了防止后背墙顶坏,在后背墙与顶镐传里杆之间布设了6根钢轨焊接成的轨束梁,实际中效果很好。

初顶成功后,开始顶进施工,全部顶进到工作坑底板之上,即可减少顶镐,以减少更换传力杆时的工作量,同时也有利于控制顶进方向。箱身在工作坑底板上顶进时,要特别注意箱体的轴线方向,严格限制每次作业循环进尺,施工中每次顶程控制在0.8m左右,然后进行下一循环的施工。顶进中施工人员每一顶程,均对其方向测量一次,发现偏差下一顶程调整顶镐来进行偏差纠正。距离终顶位置3m时随顶随测防止出现大的偏差。施工中没有遇到“仰头”“扎头”现象,最终成功顶到设计位置,满足顶进偏差要求。

5框架桥顶进施工的一些改进措施

5.1 在后背墙与顶镐传里杆之间增设轨束梁,能防止后背墙局部受力造成破损。

5.2 在与框架桥墙体对应的工作坑底板上增设3组轨排,能防止顶进时桥底将底板划破致使接触面破损,同时也能防止顶进时带动工作坑底板,从而增加顶进难度。

5.3 框架桥向西顶进时,顶镐与桥墙体间增加短轨排,有效防止顶镐将框架桥墙体顶裂或造成破损面。

6框架桥顶进施工难点

6.1 方向纠偏:上一个顶程出现的方向偏差,在下一个顶程中不能全部纠偏,有时会延续好几个顶程才能纠正。掌握好纠偏时机,太迟了桥顶到位也纠正不过来。

6.2 顶程过大,传力杆组合增长:向北顶进时顶程较大,传里杆不够长,需要将2根或多根传力杆组合连接起来。组合根数过多连接处不稳定,容易出现两传力杆崩开的现象,故顶进时严禁人员站在传力杆处,尽量少组合杆件。

6.3 框架桥与公路斜交:本框架桥顶进时不是沿着桥轴线方向,而是沿着公路轴线及垂直方向顶进,造成顶进时方向不易控制,尤其向西顶进时,顶镐作用面长度小,顶进方向桥体长因而更不易控制。

6.4 框架桥最初设计非顶进桥:因起初桥底部未作光面处理,桥顶进到工作坑底板上时,桥底面并不是全面平整的与底板接触,有悬空部位,这样顶进时极易造成旋转,从而造成方向偏差。

7结束语

通过本次框架桥顶进施工成功实施,为建设方既解决了拆迁工作所面临的困难,节省了拆迁费用,同时保证了铁路建设的顺利推进,为建设项目的早日投产运营创造了有利条件。

参考文献:

[1]《日照港岚山北港区油码头罐区铁路专用线工程DK0+306 2-10m框架桥施工图》.中铁济南勘查设计咨询院有限公司.

[2]《日照港岚山北港区油码头罐区铁路专用线工程DK0+306 2-10m框架桥顶进施工图》.中铁济南勘查设计咨询院有限公司.

[3]《济桥702》.中铁济南勘查设计咨询院有限公司.

[4]《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002.

[5]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》 TB10415-2003.