厦门福厦路顶进框架桥施工设计.pdf

3 2 桥梁建设 2 0 0 6 年第 1 期 文章编号： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 o 0 6 ) o 1 -0 0 3 2 -0 4 厦门福厦路顶进框架桥施工设计 李 少波 ( 厦 门市政建设指挥部 ， 福建 厦门 3 6 1 0 0 4 ) 摘要：厦 门福厦路框架桥是厦 门机场快速路下 穿福厦路的一座城 市道路立 交桥 ， 在 浅覆土、 无支护且不中断福厦路 交通的情况下， 采用中继间顶推施工法使框架就位 。主要介绍其设计和施 工特 色 。 关键词 ：立交桥 ； 框架桥 ； 中继间顶进法； 施工设计 中图分类号 ： u4 4 8 2 9 ； u4 4 5 4 6 2 文献标识码 ： a w o r k i n g de s i g n o f f u x i a ro a d j a c k e d - i n fr a me br i d g e ，xi a m e n ci t y l1 sh a o - b o ( xi a me n ci t y co n s t r u c t i o n he a d q u a r t e r s o f mu n i c i p a l e n g i n e e r i n g，xi a me n 3 6 1 0 0 4 ，ch i n a ) ab s t r a c t ：th e f u x i a ro a d j a c k e d i n fr a me br i d g e ，xi a me n ci t y i s a n i n t e r c h a n g e o f xi a me n ai r p o r t r a p i d r o a d p a s s i n g u n d e r n e a t h f u x i a r o a d i n t h e c i t y th e b r i d g e wa s j a c k e d t o p l a c e wi t h r e l a y c h a mb e r me t h o d a t s h a l l o w o v e r b u r d e n s o i l wi t h o u t l a g g i n g a n d wi t h o u t i n t e r r u p t i o n o f t r a f f i c o n t h e ro a d i n t h i s p a p e r ，t h e d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n f e a t u r e s o f t h e b r i d g e a r e ma i n l y d e a l t wi t h ke y w o r d s ：i n t e r c h a n g e f r a me b r i d g e ；j a c k i n g wi t h r e l a y c h a mb e r me t h o d ；wo r k i n g d e s i g n 1 概述 厦门福厦路框架桥位于机场快速路与福厦路 的 交汇处 ， 福厦路呈南北走 向， 是厦门市进 出岛的咽喉 要道， 机场路为东西走 向， 下穿福厦路 ， 斜交6 8 2 9 。 。 为确保施工期间福厦路能够正常运 营， 采用顶进框 架的施工方法 。框架顶面距福厦路路面仅3 7 3 m， 覆土厚度薄。福厦路东侧有 1 0 m 和 o 6 m的 自 来水管 ， 埋深约 2 m， 是厦 门岛 的供水生命线 ； 西侧 有通讯 电缆 、 o 4 m雨水管等 ， 埋深均在 2 m左右 ， 还有 位 置不 明 的军 用 电缆 等 。框 架 总体 布 置 见 图 1 。 立交桥设计 荷载上下层均 为汽车一超 2 o级 ， 城一a级 ； 验算荷载为挂车一1 2 o级 ； 人群荷载 3 5 k n m。 。行车道净宽 2 8 5 m， 双 向 4车道 。人行 道宽 2 2 0 m。设计行车速度 8 0 k m h 。 图 1 全桥 总布置 单位c m 2 结 构设计 2 1 框架结构 框架为 2 1 1 6 m双孔钢筋混凝土斜框架， 全 长 4 8 0 m， 净宽 1 1 6 m， 净高 6 1 m， 顶板厚 8 0 c m， 底板厚 1 0 0 c m， 边墙厚 9 0 c m， 中墙厚 8 0 c m， 框架 内侧 四周设 置 梗 肋。框架 与福 厦路 斜 交 角度 为 6 8 2 9 。 。框架正截面见图 2 。 收稿 日期 ：2 0 0 5 一o 8 2 9 作者简介：李少波( 1 9 6 8 一) ， 男， 高级工程 师， 1 9 9 0年毕业 于同济大学桥梁工程 系， 工学学士 维普资讯 隘 _ 稿厦跚丁 砸 进把螭橼临丑蹬汁 市少涟 3 3 t l i 互 ! 塑： 顶置于底板钢护套上a -i l 始 i 0 蛳j =i 。l l m l、 f 帮“l is l m 妯 11 。 1 l _ 矗 l l i 舯 灿 【 【l l il 壤 姆 坪豫限 1 帮。 i ： ； f 锕 f 鳓i h 【 、 i ! j 1 114 钠 嘲 脊析一碾肆 啦 蕊 社 目 1噼 罄聋懈 嘏辫 端 甫两 锕楫御 寄t删硅 戚 轴碘 角、 侧 角、 中刃角和t j 问平台。 博 辟 珥 用毋啦 瞩槔 的纵向一 i二 字钢预 于框架混凝 ： 内 ， 捧与其 内钢 筋 焊接。 佃刃组与 t o 4 m； 巧 角 币 台将框架钠闭划分 作丽。刃角均 乘州 底 长 和 平 土 工 另在 箱窖薄 弱处加 殳 尔 增 番 钢制 成 纵断面 向为 2道 ， 横截=l!i= 力 r n j 为 3道 见图 3 。 i ； h 川 溺 b 雠 1 r 囊 =【 = _ l ； 穗 j 、 炳 。、 h 、 l t h n ， - _ _。i_ j ； j = = = i ! 1 【 i 【 i i f 陆 # 帮 l i1 ： r l l、姒 、 j ， l i l i ， 1 稍 i 【 ， 、 州 外 h j 娅 自 f 岖 簖 1 襁 i 哇 ! u 椰 豇 磁 i 、 i 【 l - 14 , _ 1 ： l： ， ： ： 淮 外 t f f f 喇 婶 ： “ _1 _ _ l 一 i 川 li lifj 相 觥 糟n 1 串 出 -、 ， j h i 卅 一 ii 小 i 诃 j 姐 f 川l l l t 止 彳 构 媾 l iq【 2 3_f 1 继间构造 i - i ii q i 框架采用中继间法顶进施瓣 醅埒1、 ： mi 菇 分_为 苴抵【& 口 斓l f 日 巾绷噼槎l躲麻振 用齿 形镐窝构造 便于放置册烯顶1 咖 怖榔中墙 l傲剪 却楔 剪 协l搠 鞑 枷 摄i 形成 襁橱 飙挫壁接 缝四 周地龌 障 瀣 利 用 丑。日 嬲l垮懒 期 聪编嘲 圃 ， m 屙 2 4 后背梁及滑扳 采用整体式钢筋 融疑 l 后背粱和滑板 。后背梁 高 】 3 n l 厚 0 8 m 滑板腰 q 2 m， 滑饭两删设鼹导 向墩 表面设润滑层 ， 润滑壕 山 r 层 料薄 膜 、 1 mm 厚滑石粉和 3 m ,m 厚石蜡组成。 滑板腻部铺设 l 层 1 0 。 m 的 碎 石 垫 层： 潜 粒侦 郝设3 札 帔 施 j r f 1 为缩 粥 蔓 和鲢磅通 瞒 瑚搠 掣 幅 菜 预制 防 业顶鼎进妖铺安稳： 顿i 趟 馈逝 观浇瞧凝土 穗缺 ll ： ， 川 l一 - 2 5 后背及工祥境 出 1 l l i i 埘士 琉竣 樯廊路l窳侧； 才 钢窜 0 枷开挖基坑 形成 钢轨糕 其眉1划l仲蛆捌睹背j魄怍坑_庠有两 韫 i 辩设赣 个集嫩 哆 c 翱 r 台 玳 - - m4 1 l【ii l l _ i i j 川 1 鞠 【 一ii 3 摧娴萤力蚌冀 朋剞 叭 l i jil l 。 根据 箱粱打f 转理论 和弹性地 基 沧 利用网格 梁有限元汁算法， 采用 钢筋混凝主 嘲架 舞獠序 进 始 略_枷分析许算州垒磷典姊 j 盼3 螺。 ： 6 个单先 f 雠算揣载乜 悔潮 绀枸 鲫 土谭 j 盘 体蝴嬷掰 行遗 随铺嚼 忏噼 活蛾 滑 载土眶力、 温度力、 辊凝掘喇缩翔徐盎等烦c 。 i 舜 i - 1 “ 1 i l 叫 l 0 4 框架顶进过程 中土体受 力计算 一 ， i i 。 l 采 f fj 3 i ) 一s ig m 1分褂糊 r 面帧拟子 谈避撼曲科矧腠。鲫恼 “ 熊 l巡神施 由学分 析 艘 计 琐 l 蛐嘲l4 u u t i 卿 糖 路錾范围 辩j 44 各取垧 市墩 f -j j嘲 逊坩、 吲瞰2 曲 川周 酗丑体采腑赫纯束0 薷 磨螂 磕惜 i - n i 蝌 衅怄 岱l j “ j u： - i ： 二蛩【 i酊 啦 l 川 l 1 j l t l ：|圈 4 # 融 i 羹型 ， 【 根撼计嫜j缩嘴k 露 湘 n l施 咄椰 的 悼他移色 谱图l 梨地鲥1出慵【 醯 矬愤 迎 中纳 梳 竣j形璧l 提取路 魄啤 惘 情糊举 1 觯捌越距离数据 做鹏 英 禁 闼 携 “ 麴 绪聚嘶 甚 i 掌 两进 入 们u h 嵩l 蜉画：波降趟母稳定0 ll 。 l j 维普资讯 3 4 桥梁建设 2 0 0 6年第 1期 3o 目 2 5 捌 2 0 遵 嚣s 掌 子面 掘进 距 焉 m 图 5 路面最大沉 降计算值和掌子面掘进 距离 关系 计算结果还表明， 掌子 面最 大变形 2 2 mm， 地 表最大沉降 3 0 mm， 地表及边坡在非降雨条件下安 全 ， 在降雨条件下则会出现边坡坍塌 。 施工过程中土体会向掌子面方向移动， 在土体滑 移线的范围内土体因此而滑动， 当超过土体的强度 时， 就会发生土体的破坏 ， 这是导致施工过程 中地层 变形和边坡破坏的原因。在降雨过程中由于土体的 湿密度增加 ， 土体的强度降低 ， 容易引起土体的坍塌。 5 顶进施工设计 框架桥采用中继问法顶进施工 ， 施工顺序为 ； 工 作坑开挖一修筑后背梁及滑板 、 后背一分节浇注主 体框架一 中继间法施顶一框架就位一沉落缝处理一 出入口挡墙一人行道及附属工程。 为控制施工中福厦路的变形及管线的安全， 采 取以下关键措施 。 5 1 保证框架顶进线形的措施 为防止出现“ 扎头” 现象 ， 在框架底板前端预 留 船头坡 ， 在滑板顶面和顶刃角上预留 3 的仰坡 ， 并 在顶进过程中随时测量底板标 高， 据 以调整前端挖 土深度 。顶进过程 中的左右偏差 ， 采用变换千斤顶 的位置 、 左右两侧不同的挖土和左右两侧不同的顶 力等措施来控制。 采用中继间顶进 ， 节与节之间设置剪力楔以传 递剪力， 使前后节箱体在顶进过程中， 重心的运动轨 迹尽可能重合， 为使剪力楔更好地发挥作用。 防止节 间剪力过大， 控制中继间千斤顶的顶程不超过 2 0锄 。 s 2 保证福厦路和管线安全的措施 顶进挖土时 ， 始终使顶、 侧钢刃角入土深度3 o c m， 不允许超挖， 在钢刃角四周设 置入土标 志线 和 开挖标志线 ， 使开挖 面与侧刃角前端平行。每次顶 进前 ， 在框架 四周的顶进前方先挖探洞 ， 以探明顶进 前方土内是否有不利于顶进作业 的障碍物( 如不明 管线、 孤石等) ， 确保每次顶进作业安全顺利 。 为尽可能减小施工 中福厦路路基的变形 ， 避免 顶进过程 中带动路基土体移动， 使施工 中框架与土 体间的摩擦力尽可能减小， 设计采用 2 项减阻措施： 严格框架预 制施 工工艺 ， 保 证框架表 面平整 光 滑 ， 并于顶进前在预制框 架外表涂刷润滑层 ； 在 钢刃角前端设置注浆管 ， 随顶随灌触变泥浆 ， 在框架 周围形成泥浆幕 ， 既对路基起到“ 护壁” 作用 ， 又有效 减少顶进阻力 。注浆 管采 用 6 0 mm 钢 花管 ， 5 6 1 o mm注浆孔梅花形布置 ， 触变泥浆的配制根据施工 情况调整其稠度 ， 注浆连续进行 ， 不中断 、 不堵管， 使 顶进过程能顺利完成。注浆管的布置见图 6 。 另外， 加强在施工 中注意防雨排水的措施 ， 保证 掌子面稳定和土体强度 。 图 6 注浆管布 置 单位c m 6 施工中的问题及处理措施 在整个顶进施工过程 中， 主要 出现了掌子面塌 方 、 框架水平偏斜 、 顶进 阻力过大使框架难以前进 、 路基向顶进方 向变形 等问题 ， 经科学 、 及时处理 ， 均 得以圆满解决， 最终使框架成功就位 。 6 1 掌子面塌方 顶进作业开始后 ， 由于在掌子面出现严重超挖 现象 ， 未能按设计要求保证掌子面的倾斜度 ， 钢刃角 入土深度不能满足设计要求 ， 许 多地方甚至 出现刃 角脱空现象， 叉因为福厦路路基为人工填筑土( 具有 弱膨胀性) ， 密实度极不均匀， 遇雨水后松软膨胀 ， 导 致局部密实度小的掌子面塌方 。 主要处理措施为 ： 严格按设计要求的掌子面 倾斜度和钢刃 角人土深度进行 开挖 ， 严禁超挖 ； 对塌方的掌子面采用水平打入“ 土钉” 进行加固， “ 土 钉” 采用 庐 5 o mm的钢管或 2 5 mm 的钢筋 ， 打入深 度大于 5 m， 间距 1 m 的梅花形布置 ， 并保证边开挖 边打入， 使“ 土钉” 始终发挥作用 ； 在路基顶上边 坡加盖防雨布 ， 设置排水边沟 ， 尽量保证路基不受水 浸 ， 保证掌子面干燥 。采取以上措施处理后 ， 顶进作 业继续， 未再出现掌子面塌方事故。 6 2 框架水平偏斜 由于框架为斜框架 ， 采用斜向顶进 ， 第 1 节框架 入土约 i 3后 ， 框架发生偏转 。 主要处理措施为 ： 在框架边墙处设置横向千 斤顶， 在顶进过程中随时纠偏 ； 经过计算分析后 ， 维普资讯 厦门福厦路顶进框架桥施工设计 李少波 3 5 随时调整后座千斤顶的顶力布置 ， 使作用在框架上 的力形成反力矩 ， 克服框架转动力矩 ； 调整左右 两侧不同的挖土量， 据以调整左右两侧 的阻力。 6 3 顶进阻力过大使框架难以前进 当第 1节框架前端 到达路基 中间附近时 ， 后背 开裂破坏 ， 顶进作业终止。加固后背后开顶 ， 发现启 动顶 力远 大于设 计最 大顶 力 4 7 4 2 0 k n， 顶力 达 5 4 0 0 0 k n时， 框架 向前位移 ， 但当停止顶进时， 框架 向后 回弹 ， 说明框架并未与土体发生相对位移， 而是 与路基一起发生弹性变形。分析其原 因， 主要是 由 于框架停顶 1 5 d ， 导致路基土体与框架周边挤密 ， 预 制框架时制作 的周边润滑层也可能破坏 ， 静摩阻力 大大增加， 使框架无法启动。 主要处理措施为 ： 加大顶板注浆管触变泥浆 的注入量； 在边墙 和底板加设注浆孔， 梅花形布 置， 间距 3 5 m， 压力灌注触变泥浆。当采取以上 措施后重新开顶 ， 顶力达到 3 8 6 4 0 k n 时， 框架启 动， 顶进顺利进行。 6 4 路基向顶进方 向变形 当钢刃角前端距 出 口路肩 约 5 m时 ， 观测发现 福厦路路基向顶进方 向出现较大 的变形 ， 主要原因 是框架顶的覆土较薄， 前端路基土体越来越少 ， 不能 抵抗框架的整体顶力， 使前端土体发生整体变形， 若 不采取措施 ， 路面可能会开裂 ， 影响路基 内管线安全 和路面行车 。 主要处理措施为 ： 在出口端堆载反压 ， 采用袋装 土在出口端按既有边坡 的坡度码砌堆载， 反压土体 宽度约 1 0 m， 沿福厦路路基方向的长度按超 出框架 主体两侧各 1 0 m 的范 围进行控制 。框架顶进就位 后 ， 将反压土体挖除， 按既有边坡恢复。反压土体的 布置见图 7 。 i ! q q i 单位：c lll 图 7 出 口端反压土体布置 7结语 福厦路框 架桥 于 2 0 0 2年 l 1月 开工建 设 ， 于 2 0 0 3年 9月竣工通车 通 过精心设计 、 合 理施工、 科学监测 ， 在顶进施工 中采用了一系列行之有效 的 措施 ， 保证了顶进 过程 中框架就位满足设计 和规范 要求 ， 福厦路的路基 、 管线等的变形在预期的控制范 围内， 保证了福厦路行车畅通 ， 为今后类似浅覆土、 无支护情况下下穿公路顶进框架桥 的设计 、 施工 、 监 控和事故处理措施等方面提供 了借鉴 ， ， ， ， ， ， ， ，