中繼間構造形式及頂力布置

摘 要:天津市咸陽路立交橋下穿天津西站下行到達場11股線路，采用中繼間底板搭接頂進方式克服地基土質軟弱、地下水位高且滲透系數小、路基土質松散等特點，完成頂程近90m的頂進，誤差達到優良標準。

關鍵詞:中繼間構造頂力布置

中圖分類號:U448文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(b)-0087-02

1 概述

1.1 工程概況

天津市咸陽路立交橋位于天津西站下行到達場內，立交橋為兩座平行的1～16m鋼筋混凝土框架橋，中心里程分別為津浦下行線K6+964.9和K6+999。其中東橋長為141.23m、西橋長141.35m。頂進段長度78.41m，頂程87.24m;每座箱體分6節，分節的最大長度為26.56m;前三節頂進，后三節在頂進段就位后現澆。中繼間設計最大頂力5000t。

結構斷面:頂板厚0.90m，底板及邊墻厚1.0m;凈高5.80m，結構總高度7.70m，總寬度18m。

立交橋穿越線路11股，其中正線3股(津浦上下行及陳塘支線)，站線及專用線8股。

1.2 地質情況

根據地質報告，橋位地層組成以雜填土、粘土、亞粘土為主，持力層為亞粘土，基本承載力110kpa。鐵路路基面以下3.5～4.5m為山皮土、碎、塊石及建筑垃圾，無粘結性，開挖后極易坍塌。

2 中繼間構造形式

2.1 中繼間介紹

中繼間為多節箱涵(兩節以上，含兩節)在頂進過程中，在節間設置的用于布置頂進設備的工作間。頂進時，在中繼間內及箱涵尾部設置頂鎬，按順序各節依次逐節頂進。

采用中繼間法進行箱涵頂進施工，可以解決因單節箱涵自重大而造成頂力過大的矛盾。但采用此方法施工，會因前后兩節箱涵在頂進過程中其重心的運動軌跡不易重合，產生垂直及水平分力，使重心偏差增大，從而造成前后節箱涵產生錯口。

2.2 中繼間的常規做法

為使前后節箱涵能互傳剪力，并隨時掌握頂進時箱涵的高程及方向控制，不使其產生較大的頂進誤差，以減小剪力值，防止錯口，常在箱涵節間設置剪力楔、傳力鋼筋及鋼搭榫，稍大橋體采用墻體搭接、底板搭接方法，以上做法均起到中繼間處前后順接的作用，防止前后節箱涵在頂進過程中產生錯口。

2.3 本工程中繼間構造形式

2.3.1 中繼間斷面

本工程考慮箱涵斷面尺寸及單節箱涵自重，將中繼間做成底板搭接形式。具體方式為:中繼間處邊墻以內底板采用后節壓前節，自后節底板厚度一半(500mm)以上部分向前節延伸500mm，前后節底板接觸部位采用預埋20mm厚鋼板隔開，以減小頂進時混凝土摩擦阻力。同時在前節底板底預埋20mm厚鋼板，鋼板寬790mm，與前節焊接寬度為270mm，伸入后節底板下520mm，鋼板長為邊墻內底板寬16m，作用為防止后節向前頂進時底板下泥土進入中繼間縫隙，所有鋼板均與箱涵主筋焊接。(詳見中繼間斷面圖)

此外在中繼間側墻外側及頂板頂部預埋10mm厚鋼板，鋼板寬1m，側墻處鋼板長為箱涵全高7.7m，頂板上鋼板長18m，所有鋼板均與前節箱涵主筋焊接，焊接寬450mm，伸入后節550mm，防止前節箱涵頂進時側面土體及頂部雜物落入中繼間。

2.3.2 中繼間平面

本工程在每個中繼間前節底板上均布設7個鎬窩，鎬窩沿頂進方向長1.25m，寬1m，深0.5m，自邊墻向內平均布設，每個鎬窩可并排安放3臺頂鎬，并以后節搭接底板作為后背頂進前節(詳見中繼間鎬窩斷面圖)。

箱涵頂進就位設備清場后，將底板上鎬窩鑿毛做防水處理，按原設計配筋補打同標號混凝土。

3 頂進設備

頂進設備主要包括液壓系統和頂力傳遞設備兩部分。

3.1 液壓系統

液壓系統包括高壓泵站、高壓油管及頂鎬三部分。

3.1.1 高壓泵站

本工程因東西兩座箱涵所配泵站型號不同，所以配置不同:西側箱涵由1#泵站(35Mpa、額定流量250L/min)負責兩個中繼間的頂進，由5臺小油泵串聯組成泵站(31.37Mpa、額定流量125L/min)負責箱涵尾部頂進;東側箱涵由2#泵站(35Mpa、額定流量178L/min)負責兩個中繼間的頂進，3#泵站(31.37Mpa、額定流量145L/min)負責箱涵尾部頂進。各泵站均為電磁閥控制，并分組供油隨時調整兩側頂力控制頂進方向。

3.1.2 高壓油管

高壓油管承壓35Mpa，按流量不同分為回油管路和分油管路，連接高壓泵站及頂鎬。

3.1.3 頂鎬

頂鎬是液壓系統傳力終點，也是箱涵頂進的實施工具，本工程采用的頂鎬規格分為兩種，各中繼間均采用400t×500mm頂鎬，西箱涵尾部采用400t×500mm頂鎬，東箱涵尾部采用320t×700mm頂鎬。

3.2 頂力傳遞設備

頂力傳遞設備負責將頂鎬施加的壓力傳遞給后背，使箱涵得以向前移動，包括橫梁、頂柱、頂鐵和連接板四部分。

3.2.1 橫梁

頂進過程中橫梁集中頂鎬及前排頂柱的頂力，平均分攤給后排頂柱及后背梁，并使傳力系統穩固。本工程橫梁分為0.8m×0.65m×8.6m及0.8m×0.65m×6m兩種規格，橫梁為型鋼焊接而成，內設加強筋，設置在頂鎬后及后背前，并每隔兩排頂柱設置一道。

3.2.2 頂柱

頂柱是主要傳力設備，由型鋼焊接而成，斷面為0.5m×0.5m，長度為6m、4m、2.4m、1.2m和0.6m不等。

3.2.3 頂鐵

頂鐵的斷面及作用同于頂柱，長度遠小于頂柱，分為0.3m、0.2m、0.1m及2cm和1cm厚鋼板，只有由頂鐵積累出頂程才能置換成頂柱。

3.2.4 連接板

連接板起到穩固頂柱，不使其錯位的作用，用2cm厚0.5m寬鋼板焊接而成，長度視頂柱布置情況而定。

4 頂力布置

4.1 頂力計算

各節頂力計算按以下公式:

P=

式中:K——系數，一般取K=1.2

N1——箱體頂面荷載(線路及加固材料重)

f1——箱頂摩擦系數，無試驗資料時可按以下經驗取值:涂石蠟0.17～0.34;涂滑石粉漿0.3;涂機油調制的滑石粉漿0.2

N2——箱體自重

f2——箱體底板與地基的摩擦系數，無試驗資料時0.7～0.8

E——箱體兩側土壓力

f3——側面摩擦系數，無資料時可取0.7～0.8

A——鋼刃角正面積

R——鋼刃角正面阻力，無試驗資料時可取:

砂粘土 500～550kPa(5～5.5kg／cm2)

卵石土 1500～1700kPa(15～17kg／cm2)

4.1.1 分節長度及各節自重

第①節:25.35m2974t

第②節:26.56m3115t

第③節:26.50m3110t

4.1.2 計算條件

（1）各節在頂進過程中承受的線路荷重:

第①、②節按5股道，第③節按4股道計算，每股的計算長度18m。計算指標按2.5t／m。

（2）水平靜土壓力E

按“橋規”的公式;取及t／m3;結構全高承受水平靜土壓力，每側洞身每m的水平土壓力E為:

;

（3）關于正面阻力RA

第①節考慮正面阻力，第②③節無此項。

按砂粘土取R=55t/m2;前端考慮側墻和底板各吃土0.2m，

（4）摩擦系數

頂面摩擦系數，由于橫梁下安滾動小車，故取f1=0.15;其余各面的摩擦系數取為

4.1.3 各節頂力

（1）第①節

P1=

=

4488t

（2）第②節

P2=

=

=4232t

（3）第③節

P3=

4.2 實際布鎬

本工程第一中繼間布鎬21臺，第二中繼間布鎬14臺，箱涵尾部布鎬18臺，每座箱涵設置400t級頂柱10排，橫梁兩根(8.6m+6m)為一組(詳見頂進設備布置圖)。

為保證箱涵啟動時軸線可控，在第一節箱體兩側回填2m高土體并分層夯實，受此條件及后節箱體的壓制，最大啟動頂力出現在西箱第一中繼間，油壓15Mpa，頂鎬21臺，單臺鎬頭受力面積0.08m2，箱涵自重2974t，啟動頂力=15×103/10×0.08×21=2520t(1tf/m2=10kPa)，啟動系數=2520/2974=0.85。

頂力最大值出現在西箱第三節，當時累計進尺29.34m，第二節箱涵前端低21mm、后端高37mm，第三節箱涵前端高40mm、后端高28mm，兩節箱涵形成“入”字形，第三節箱涵整體偏右10mm，箱涵自重3110t。在頂進糾偏時，油壓27MPa，頂鎬18臺，單臺鎬頭受力面積0.08m2，頂力=27×103/10×0.08×18=3888t(1tf/m2=10kPa)，頂力與自重比為=3888/3110=1.25。

頂進過程中，各節箱涵最大頂力均小于設計最大頂力及計算頂力值。

5 結語

由于中繼間設計及頂力布置合理，最終本工程東西兩座箱涵克服地基土質軟弱、地下水位高且滲透系數小、路基土質松散等特點，完成近90m頂程的頂進，誤差達到優良標準。今后遇有同類型工程，此中繼間構造形式是可以借鑒的。

參考文獻

[1]CJJ74-99.城鎮地道橋頂進施工及驗收規范[S].1999.

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