铁路线路下顶进大跨度框架桥设计与施工技术

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  【摘 要】本文主要针对设计中的基础原则、工程所使用的结构步骤以及工程实例进行简要分析,仅供参考。
  【关键词】顶进式;下穿铁路框架桥;设计;施工技术
  引言
  许多铁路线尽管现已开始营运,可是许多当地因为种种原因有必要修建新的桥涵。为了使得线路的运营不遭到施工的影响,当时所运用的方法中最多见的就是限速行车直接顶进的方法,即我们平常中所说的顶入法。该种方法在施工中具有其独有的特色,主要是确保了铁路的安全运转,经过在路基一侧的预制箱型结构或许预制圆管,经过油压千斤顶凭借事先准备好的支持,直接顶入路基中,完成铁路桥涵建造。该种方法即顶入法,是当时铁路施工建造中最常用的方法,被应用在许多国内大型立交桥的建造中,并取得了相应的效果,得到了业界的共同肯定。
  一、设计中的基础原则
  1、在进行施工前要将框架桥所触及的规模进行整理,并对施工规模内的环境予以了解,包含地面设备以及地下设备,例如施工区域管线的品种以及位置标准,并查询清楚管线的所属单位,并对管线的暂时处置协议以及处理计划予以清晰。
  2、为了便利施工后的翼墙的建造以及行车安全,应当对框架桥的标准进行细心考量,分别对地质构造以及桥高和过桥管线等内容进行断定,此外,人行道以及刃角和围墙也是需要进行思考的因素。
  3、该种方法建立的桥梁,应当确保其前段的安稳性和安全性,设置相应的钢筋混凝土刃角的方法可以得以实现。而且还要以挖土过程中边坡的安稳作为基础,断定伸臂的长度,以确保构造可以接受住施工以及行车所发生的荷载。
  4、该种方法建立的立交桥在施工后应当在其构造后部进行尾墙的设置,然后使得其构造可以坚持平衡安稳,标语翼墙施工。而施工中以及施工后所遭到的荷载嘴和便是伸臂程度断定的基础。别的,框架桥变强所受到的附加弯矩也是影响伸臂强度的基础。
  5、若框架桥的穿越为多线结构,那么应当在充分考虑地基承载、地质结构以及温度应力和截面特性等因素后确定分解长度,通过这种综合确定法,确定单孔节长大致为15m左右,而双孔节长一般为18m左右,节缝一般设置在线间。
  6、当已经存在一个框架桥,顶进操作是同类立交桥,那么就需要在两桥之间预留充分的空间用以预防出现顶进偏差,在此基础上尽量的另两座桥的边墙距离缩短到1米左右。另外,框架桥的同线路轨道之间的高差需要根据加固材料以及道路等级等因素进行确定,一般约0.85m。
  二、工程所使用的结构步骤
  1、工作坑设计中应当注意的问题
  作业坑的设计主要包含作业坑后背的核算,滑板、锚梁和导向墩的设置。作业坑滑板是作为预制框架桥时的施工垫层及顶进发动时与基底土壤的隔离层。滑板可使框架桥构造物在灌溉混凝土的过程中不致发生不均匀的沉降,并能避免框架桥构造与其构造底面以下土壤的黏结影响顶进发动,此外滑板还对框架桥沿着一定的水平面顶进起导向作用。作业坑后背是供给顶入式框架桥所需最大顶力的暂时支持构造物。当前,普遍选用的后背方式是工字钢桩或槽钢桩加钢筋混凝土后背梁,该框架桥选用I40b工字钢桩加钢筋混凝土后背。
  2、如何有效加固线路
  为不中断铁路运营,框架桥顶进前需对铁路线路进行加固。线路加固横梁采用I40b工字钢,每隔一根木枕穿一根横梁,横梁间距09m。加固纵梁采用I45b工字钢,双根一束布置,位于线路两侧21m处,置于横梁上,用U形螺栓与横梁连接。
  3、加强降水措施
  由于结构桥处地下水位较高,施工前需进行施工降水。地层中有细砂层,渗透系数大,因此采用管井法降水。铁路路基降水与作业坑降水分别进行,先进行作业坑降水,结构桥顶进前再进行路基降水,以减少降水对铁路路基的影响。
  4、辅助工程施工
  框架桥附属构造及辅助工程主要有:出入口挡土墙、三角顶块、栏杆、电缆槽、挡水矮墙、钢刃角、防撞角钢、限高架、查看台阶等。这些附属构造及辅助工程能够根据框架桥的具体情况选择设置
  三、工程实例
  工程概况
  本工程位于大理州祥云县彩云南现山地新城开发项目处,东侧靠近祥宾公路,有房屋,西侧为诸葛山寨,框架桥下穿广大铁路,与铁路相交角度为90度,相交处铁路中心里程为K164+780。
  广大铁路为单线非电气化铁路,预留电气化条件,P50钢轨,有缝铁路,Ⅱ型轨枕,碎石道碴,线路纵坡-3‰,设计范围内为直线段、高路堤,东侧路肩有两条铁路通信电缆;桥址处北侧有既有1-4m排水涵,铁路里程为K164+812。铁路东侧有两条通信电缆在施工前探明走向,并做好防护措施。
  桥下规划道路连接祥宾公路与云南现山地新城,道路等级城市道路三级,道路宽18m,为2m非机动车道+7m机动车道+7m机动车道+2m非机动车道。线路纵坡为2.5%,框架桥中心处路面标高为2019.55m。
  本次新建框架桥孔径为2-11m,两孔分开修建,桥内净高6.5m,总高8.4m,轨顶至框架底的高度为9.75m。框架垂直于线路方向主体长度10m。框架桥分孔预制,待线路加固完成后分孔顶进施工。
  1.线路加固施工方案—挖孔桩
  (1)挖孔桩施工
  锁口施工前在孔位开挖范围外靠近线路侧及铁路行车限界外插打ф50mm钢管桩,间距30cm,在枕木头处设置钢板围挡,高度不得超出轨底,钢板厚度δ≥3mm,道碴围挡设置长度为3m,防止开挖引起道砟的滑塌。
  施工期间,正线列车按限速为45km/h行驶,慢行点内按规定设置各种作业牌、安排驻站联络员及现场防护员。
  板桩施工前对板桩开挖边线外1m处每隔4m在线路两侧搭设枕木支垫支撑3-5-5-3扣轨系统,受施工条件限制,开挖板桩时,需要将作业平台降低1.5m左右,以便施工,出土采用横穿线路掏槽出土,两侧墙壁采用挡板支撑。   a.开挖
  挖孔作业采用人工逐层开挖,由人工逐层用镐、锹进行,遇坚硬土层用锤、钎或风镐破碎,挖土次序为先挖中间部分后周边,允许误差为30mm。
  挖土一般情况下每层挖深1m左右。桩孔挖掘及支撑护壁两道工序必须连续作业,不宜中途停顿,以防坍孔。分节开挖分节浇筑护壁,必须当天开挖当天浇筑护壁,严禁超挖。
  锁口完成后即可安装垂直运输设备,垂直运输设备采用矮型手摇轱辘,安装时保证满足站内限界要求,必须安装稳定、牢固,并使吊桶中心线与桩中心线重合。
  当垂直运输设备安装完成,即可进行第二节桩孔土方开挖,第二节桩孔开挖开始使用垂直运输设备,挖孔人员必须戴好安全帽,以防土块、石块等杂物坠落伤人。挖孔时照明灯电压不能超过36伏,在吊运渣土及吊运护壁模板时,孔上孔内操作人员要密切联系,保持精神高度集中,在作业面上方2m处安置活动挡板(选用优质竹胶版),渣土上吊时,作业人员必须在挡板下站立。孔口操作人员一定要将安全带与护栏连接,以防止跌入孔中。挖孔过程中随时进行桩位检查,利用护桩检查桩位中心,用尺竿检查桩孔直径及井壁,用第一节护壁顶面高程控制点检测孔深。从第二节开始,设置上下爬梯,爬梯可采用软梯或采用直径不小于φ14的圆钢制作,3米一节搭接。
  挖孔时如有水渗入,应及时支护孔壁,防止水在孔壁浸泡流淌造成坍孔,渗水应及时用水泵抽干,渗水量大时则采用边抽水边开挖,井下作业人员应佩戴好必要的劳保用品,如绝缘水鞋等。
  b.护壁施工
  护壁采用外齿型,护壁模板采用组合钢模板或木模,模板由四块组成,模板间用插销连接,模板必须有足够的承载力和刚度。模板内径略大于设计桩径,每节长度为1m。护壁模板采用拆上节、支下节重复周转使用。模板之间用卡具、扣件连接固定,在每节模板的上下端采用角钢做成的内钢圈作为内侧支撑,防止内模因受涨力而变形。不设水平支撑,以方便操作。
  护壁采用C25钢筋混凝土,尺寸及钢筋布置按设计图施工。
  锁口砼护壁高出地面30cm,以便于挡杂物、水和定位。
  每节桩孔开挖完毕后,要立即浇筑护壁混凝土,护壁混凝土坍落度为3-5cm,灌注时采用人工插捣。严禁用插入振动器振捣,以免影响模外的土体稳定。护壁混凝土要根据气候条件,浇灌完毕须经过24h 后方可拆模。为满足早期混凝土强度要求,在护壁混凝土中添加适量早强剂。首层护壁混凝土浇筑时,制取2组试件,每12小时进行试压,记录试件的抗压强度,数据作为护壁混凝土拆模的参考。
  逐层往下循环作业,每下挖1m检测桩径及垂直度,同时,在施工前进行通风换气。弃土和其它建筑材料在井内垂直运输时,在井底适当位置利用挡板设置安全区,以防物体堕落伤人。掘进工作必须连续进行,交接班的时间尽量缩短,使未经支护的土体减少在空气中的暴露时间,以防坍塌。对桩孔底部地下水较大的情况,设置抽水机及时抽排,防止长期浸泡桩底部位而垮塌。到达设计标高后,及时向设计和监理工程师进行地质勘探,做好地质确认手续。护壁完成后,保持桩径满足设计要求。
  c.钢筋笼制安
  钢筋笼采用井内成型的办法进行。
  钢筋笼表面应洁净,使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净。钢筋的规格、数量、型号及加工尺寸严格按设计要求及规范要求进行控制,在井外提前分型号加工好;钢筋下放时要对准孔位,扶稳、 缓慢、顺直,避免碰撞孔壁,严禁侵入既有线安全限界。主筋与加强箍筋必须焊接牢固,以保证钢筋笼的整体刚度;主筋与螺旋箍筋采用扎丝进行绑扎。主筋接头采用搭接双面焊,焊缝长度不小于5d,焊缝要求清除焊渣、焊缝饱满。钢筋接头错开距离>1m以上,同一断面接头不超过总根数的50%。
  d.桩身混凝土浇灌
  混凝土浇筑采用砼输送泵进行浇筑。输送泵输送至施工位置,混凝土灌筑时再用串筒引至浇筑位置。串筒直径约为30cm,其接头连接牢固。
  混凝土浇灌采用分层浇灌并振捣,振捣的层厚不超过0.5m。振捣以垂直插入为主,操作做到快插慢拔,并使插点均匀排列,防止漏振;振捣上层砼时,振棒应插入下层5~10cm,以保证砼上下层的总体结合。
  桩芯混凝土应一次连续浇筑完成,不得间歇。如必须间歇,其间歇时间尽量缩短,并应在前层混凝土初凝之前,将次层混凝人浇筑完毕。
  混凝土浇筑到桩顶时,应保证在剔除浮浆后,桩顶标高符合设计要求。如浮浆高度过大,先将浮浆进行清除,再按桩顶设计标高浇灌桩顶混凝土。
  当进行桩基混凝土灌注时,邻近桩位停止挖孔,以防桩孔在较大侧压力下土体失去稳定而坍塌。
  e.钢梁限位设施预埋
  在混凝土灌注到设计标高位置时,精确埋设限位预埋件。在支座的外侧及端部各预埋一根L100*8的角钢作为限位器,埋深30cm,露出混凝土面20cm,预埋角钢离开梁边缘10cm,梁就位后用杂木板塞紧。
  结束语
  下穿框架桥作为当下使用最多的桥梁施工建设技术之一,对我国的交通建设影响甚为深远,而对于该类桥梁的建设,其质量的主要影响因素便在于其设计之上。通过上述的分析论述,可以看出在进行该类桥梁的设计中必须保证以下几方面内容,首先需要综合考虑桥梁的混色机,对施工中所涉及的各种因素进行全面的分析,避免对行车以及行人活动的影响;其次,还需要注意,在设计中同现浇框架中钢筋的使用相比,该种桥所使用的钢筋量要更大,从而避免病害的发生。
  参考文献:
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