頂進(jìn)橋的加固和頂進(jìn)施工方案

王俊偉

大同繞城高速公路K 12+943頂進(jìn)框架橋下穿大秦聯(lián)絡(luò)鐵路線,該鐵路線運(yùn)營為萬噸重列,列車通行繁忙平均每 5min通行一列,這對線路加固將是保障行車安全的核心,為確保行車安全,本橋采用三組縱梁等強(qiáng)拼接、四組橫梁結(jié)合、C20混凝土挖孔樁支撐的加固施工方案。

1 線路準(zhǔn)備

1)申請行車速度按45 km/h慢行;跨線移梁申請利用天窗點(diǎn)施工。2)便梁支墩挖孔樁施工。a.開挖前,應(yīng)在挖孔樁鐵路側(cè)用木枕設(shè)置擋碴墻,防止道碴滾落,保護(hù)線路穩(wěn)定及作業(yè)人員人身安全。b.開挖時要保證挖孔樁的設(shè)計(jì)寬度,注意不要超挖,亦不得欠挖。每成孔 1.0m,應(yīng)及時檢查挖孔樁的外圍尺寸及垂直度,以確保挖孔樁符合設(shè)計(jì)要求和垂直受力。c.挖孔樁挖到最后 0.5m時,注意向四周呈放射狀加寬0.3m。挖孔樁挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,要對基底土壤的性質(zhì),承載力等進(jìn)行檢查,如與設(shè)計(jì)不符或承載力不夠,或土質(zhì)不均勻,則需繼續(xù)開挖,直至滿足設(shè)計(jì)承載力要求為止。d.支墩采用C20混凝土灌注,要求振搗密實(shí),不允許出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象;保證混凝土的密實(shí)度。3)線路加固絕緣措施。a.穿橫抬梁和鋼枕時,在鋼枕頭接近鋼軌時,提前墊入絕緣墊;b.鋼枕和橫抬梁就位后,與軌道接觸部位,及時墊絕緣膠墊,用木楔打緊;c.派專人晝夜輪流值班,對所有與軌道接觸部位的膠墊、木楔嚴(yán)格控制,杜絕連電。

2 頂進(jìn)施工方案

2.1 頂力計(jì)算

按橋規(guī)第11.2.2條(2-132)式:

其中,K=1.2;N1為框構(gòu)頂上荷重,由于橋頂至軌底高度小于1m,僅計(jì)線路加固荷重,P1=1 t/m2,框構(gòu)受載面積B×2.5,所以N1=2.5B;f1為橋頂表面與頂部荷重之間的摩阻系數(shù),取f1=0.3。

N2為框構(gòu)自重,N2=QL+10。

其中,Q為每米長度箱身自重,t/m;L為箱身長度,m;10為機(jī)具、人群、刃角以及未能及時運(yùn)走的土重等施工荷重,t;f2為框構(gòu)底板與基底土的摩阻系數(shù),取f2=0.8。

E為框構(gòu)兩側(cè)土壓力,箱頂土壓 e1=ξγH1;箱底土壓 e2= ξγH2。

其中,ξ=0.3;γ=1.9 t/m3;H1為軌底至箱頂高度,取H1= 1m;H2為軌底至箱底高度,H2=H1+箱全高=1+H。

所以E=(e1+e2)HL/2=0.285×(2+H)HL。

f3為側(cè)面摩阻系數(shù),取0.8。

所以2Ef3=2×0.285×(2+H)HL×0.8=0.456×(2+H)HL。

R=55 t/m3;A為鋼刃角正面積,按只計(jì)兩側(cè)刃角考慮,A= 2×0.02H=0.04H,H為框構(gòu)全高。

將以上各值代入橋規(guī)(2-132)式,整理后得:

P=L[0.96Q+0.547 2(2+H)H]+3.3B+2.64H+9.6。

按上式計(jì)算框架最大頂力為 5 400 t。

2.2 頂進(jìn)設(shè)備

其中,N為需用千斤頂臺數(shù);Pmax為計(jì)算最大頂力;T為千斤頂額定推力;η為千斤頂?shù)墓β氏禂?shù),按 0.6計(jì)算,代入公式得:

確定采用320 t頂鎬 28臺,2臺備用,總計(jì)配置 30臺。

2.3 傳力設(shè)備

1)頂程計(jì)算:23+8.2×1.5+0.8=36.1m。

2)配備頂鐵:頂鐵用鋼板和舊鋼軌焊接制成,長度規(guī)格分10 cm,20 cm,25 cm,30 cm,40 cm,50 cm,每種規(guī)格按頂鎬數(shù)量配備,另備若干1 cm,2 cm,3 cm厚的補(bǔ)空鐵墊板,以填充頂鐵間的空隙,減少空頂。

3)配備頂柱:28×36.1=1 010m。

頂柱用鋼板和舊鋼軌焊接制成,長度分 1m,2m,3m,4m,按最大頂程計(jì)算,總需配備數(shù)量分別為 56套,112套,56套,112套。

4)頂柱穩(wěn)定措施:頂柱用薄鋼板夾緊,填土壓實(shí)。

2.4 安裝泵站、油頂、試頂

頂鎬必須行程一致,保持同一種頂力,頂鎬及施頂方向必須與橋軸線布置一致,為使頂鎬作用力均勻傳至后背,在后背和頂鎬、箱尾與頂鐵之間各設(shè)分配梁。頂鐵的安設(shè)更換用 8 t吊車,人工配合,為保證頂鐵的穩(wěn)定,頂鐵縱向每 8m設(shè)一道橫頂梁,以增加頂柱的整體性能。開動高壓油泵,使頂鎬受液壓產(chǎn)生頂力,推動箱身前進(jìn),當(dāng)一個沖程結(jié)束后,頂鎬活塞恢復(fù)原位,在空擋處填放頂鐵,再開鎬頂進(jìn),如此循環(huán)往復(fù),直至箱身就位。

2.5 出土便道

試頂前要做好出土便道的修筑,在橋后中間出土,填筑后背時預(yù)留 8m通道。便道坡度不得大于 5%,頂進(jìn)逢雨時,便道要鋪砂石墊路。滑板部位填土墊道。

2.6 箱身挖土及頂進(jìn)作業(yè)

出土采用一臺P220或P320挖掘機(jī)挖土,一臺0.3m小挖掘機(jī)清基、修整邊坡。一臺裝載機(jī)出土,嚴(yán)禁超挖亂挖,每次進(jìn)尺一般約2m為宜(視土質(zhì)情況而定)。正面開挖坡度應(yīng)控制在 1∶0.5。兩側(cè)直立部分宜先形成弧面,開頂前再切除弧面部分。列車通過時,挖土人員應(yīng)離開工作面 2m以外,嚴(yán)禁繼續(xù)搶挖土。

如發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備有故障,不能頂進(jìn)時,應(yīng)立即停止挖土,并做好防護(hù)措施。在后背一定距離設(shè)置觀測站,設(shè)經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀各一臺,及時觀測箱身的軸線和標(biāo)高。

挖土必須與頂進(jìn)緊密結(jié)合,每頂一鎬,測量一次,并做好記錄,隨時根據(jù)箱身頂進(jìn)的偏差情況改進(jìn)挖土方法,調(diào)整千斤頂布置。為減少墻側(cè)土壓力及便于糾偏,將要調(diào)方向側(cè)超挖 5 cm～10 cm;清基時預(yù)留15 cm～20 cm土層,吃土頂進(jìn);因框構(gòu)較重,當(dāng)框構(gòu)主體離開滑板 1/3時,可能出現(xiàn)扎頭,如扎頭在框架前方邊墻兩側(cè)施工速凝混凝土帶,具體尺寸根據(jù)實(shí)際情況確定。頂進(jìn)就位時允許軸線偏差不大于 20 cm,標(biāo)高上、下偏差為頂程的 1%以內(nèi),但偏高不大于15 cm,偏低不大于20 cm。

因框架頂程較長,頂力較大,為了防止頂柱起拱,當(dāng)框架頂?shù)?0m左右時,施工一道C25速凝鋼筋混凝土后背梁,后背梁尺寸為10m×1.8m×0.8m+10m×1.8m×0.8m。

框架進(jìn)入路基后,作業(yè)實(shí)行晝夜三班倒,不間斷快速施工,決不允許中間停頓。每挖一個行程的土,緊跟著頂進(jìn)箱身,不可間斷,防止箱身阻力增大。如由于某種原因迫使頂進(jìn)暫停時,亦要間續(xù)地頂動箱身,防止箱身阻力增大。

2.7 頂進(jìn)作業(yè)注意事項(xiàng)

1)每次頂進(jìn)前要做好檢查,油頂油管及頂鐵位置嚴(yán)禁站人,以防油管漏油及頂鐵崩傷人。2)頂進(jìn)時對線路要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),如發(fā)現(xiàn)線路橫向變形,應(yīng)立即停止施工,及時糾正。3)發(fā)生下列情況應(yīng)停止頂進(jìn)、挖土,處理后方可重新開始:a.頂進(jìn)設(shè)備控制失靈,千斤頂、油管漏油嚴(yán)重,使油壓力不穩(wěn);b.路基坍塌,線路橫移,列車通過時,危及既有線行車;c.交接班時,夜間施工照明中斷;d.后背破壞無法持力。

3 線路恢復(fù)

頂進(jìn)就位后,先安排恢復(fù)線路,如橋兩側(cè)有超挖或塌方現(xiàn)象,要回填與路基相同的土,直到夯平填實(shí)為止;隨即補(bǔ)充道碴,要搗固結(jié)實(shí)。線路恢復(fù)時與換橋枕同步進(jìn)行;抽撤鋼枕和舊混凝土枕,按隔六抽一的原則,抽一根舊枕換一根新橋枕,每換一根橋枕要隨即補(bǔ)充道碴并搗實(shí)。橋枕安裝前,按規(guī)范要求錨固螺紋道釘,并按排列順序準(zhǔn)確排列,避免返工,確認(rèn)路基無病害后方可撤梁。縱梁下道前,每片縱梁要留兩根鋼枕用來穩(wěn)定縱梁,待縱梁下道后再全部撤除。縱梁下道,利用天窗點(diǎn)封鎖線路,用 40 t～50 t吊車吊裝撤離。便梁下道后為保證擋墻施工不危及線路,在擋墻開挖前,在開挖側(cè)橫向穿鋼枕,縱向采用 1扣 ～2扣軌梁,利用挖孔樁支點(diǎn),將線路扣牢。線上施工結(jié)束,要根據(jù)道床沉降情況,隨時補(bǔ)充道碴,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),確認(rèn)線路穩(wěn)定后,方可移交工務(wù)段。

綜上所述,便梁加固最大優(yōu)點(diǎn)就是加固整體性好,安全性能大大提高,完全能夠滿足萬噸列在 45 km/h的通過速度,比原有扣軌加固限速25 km/h以下有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn),且施工時整體拆裝方便快捷、安全性好、速度快,是對施工質(zhì)量、速度及線路運(yùn)行安全強(qiáng)有力的保障。

[1] 蔣相坤.鋼管拱橋主弦管混凝土泵送頂升施工技術(shù)[J].山西建筑,2010,36(9):335-336.