顶进涵论文襄渝增加二线顶进涵施工工艺.doc

襄渝增加二线顶进涵施工工艺 摘要：结合襄渝增建二线顶进涵施工，详细的介绍了顶进涵施工工艺，重点对施工工艺进行了探讨，提出了施工安全保证措施，以完善施工顶进施工工艺，达到保质保量，安全快速完成施工任务的目的。关键词：顶进涵 施工 安全 线路目前，在既有线施工中顶进涵因其施工的质量与进度直接影响到既有线行车安全及施工工期的保证，故备受各建设单位及施工单位的关注。由中铁二十局集团公司承建的襄渝铁路增建二线安康-梁家坝段工程，在2009年安康-梁家坝K476+807顶进涵施工中，该指挥部针对顶进涵特殊的地质条件及交通情况，不断优化施工施工方案、完善安全保证措施，保质保量完成了施工任务，效果良好。1 工程概况襄樊至重庆增建二线设计时速为160km/h,既有线运营繁忙。襄渝二线安康至梁家坝段YDK476+807 1-3.0m顶进箱涵位于四川省万源市青化花镇，为乡村人行通道涵。该涵设计入口无提高节，高边墙压低（HT=3.5米）刚性联合基础，与线路正交，下穿既有襄渝铁路及青花钢厂铁路，既有正线加固采用24mD型便梁，D型便梁两端设置挖孔桩支墩（共四根），尺寸为直径为1.5m混凝土圆桩，桩长12m，钢厂专用线因钢厂货运业务极少，在顶进施工中钢厂专用线停用。该涵全长24.15m，分4节采用分段中继顶进施作。该涵基底置于粉质粘土及泥岩夹砂岩上，地基土容许承载力150Kpa。涵底标高548.50米，板顶标高552.25米，涵上既有正线轨顶标高为556.503米，新建正线轨顶标高556.50米。2 施工工艺2.1施工准备核对地质情况，详细了解列车通过次数及间隔时间，探查路基中埋设的地下管线及电缆等情况并及时报告设备管理单位拆除或改移影响施工部分，编制好慢行计划提报路局，准备好各种防护及抢险用品。2.2开挖工作坑根据设计和现场条件，选择工作坑位置。工作坑顶进端边坡采用1:1，后背端及侧边边坡均采用1:0.75，顶进端坑顶距既有线中心距离3.3m。工作坑采用人工配合机械开挖。工作坑平面尺寸按以下原则确定：长度前端空顶长度顶进框构长顶镐长度后背梁厚度后背厚度后端工作面；宽度顶进框构全宽两侧工作面宽度两侧集水井和排水沟宽度。工作坑四周挖排水沟。工作抗开挖好后，应检查承载力是否满足顶进涵的要求，若土质松软，或基本承载力小于150Kpa，应用级配砂石夯实以防不均匀下沉，底面还应 结合滑板制造，做成沿顶进方向头高尾低的仰坡，以便在顶进出现“扎头”时调整到预期位置。施工准备设置工作坑修筑滑板及设置润滑层修筑后背涵身预制开工前准备工作顶进作业恢复线路涵洞附属工程图2.1 顶进涵施工工艺流程图2.3 修筑滑板及设置润滑层2.3.1修筑滑板滑板采用C20钢筋砼灌筑，厚20cm。滑板修筑前在其下部地基上夯填10cm厚的碎石层。为增加抗滑力，滑板下每3米设地锚梁一道，与滑板一同浇灌。地锚梁上底40cm，下底30cm，高40cm。地锚梁直接挖槽浇注，不需支撑。滑板砼要求振捣密实，表面平整度在2米长度范围内凹凸差不超过3mm。施工时采用方格网控制高程法：用直径16mm钢筋头埋入基坑内，分成22m方格网，在灌筑砼时按点找平，以控制滑板面高程，待砼初凝后，顶面用厚度不大于2cm的M10水泥砂浆抹平压实，其平整度力求最佳。再在其上涂刷12mm厚的机油滑石粉或喷涂2mm厚的石蜡，要求表面光洁平滑。在预制涵身之前，再铺一层塑料布，以防止涵身底板与滑板粘连，减少启动阻力。2.3.2设置润滑隔离层润滑隔离层由润滑层和塑料薄膜组成，其作法是：待滑板顶面干燥后，浇一层石蜡油，厚约2mm。浇洒时沿滑板长度方向每米挂一道铁丝，作为石蜡厚度的浇洒标准，每浇完一格，用刨光的直木板马上刮平，铁丝拆除后的槽痕用喷灯烤熔整平。石蜡油凝固后，撒一层0.5mm厚的滑石粉，继着铺一层塑料薄膜，薄膜接缝处压茬20cm并使茬口朝路基方向。为防止绑扎钢筋时破坏塑料薄膜，在塑料薄膜上铺一层23cm厚与框架同标号的水泥砂浆。2.4修筑后背2.4.1顶力计算按桥规第2386条（2132）式： P=KN1f1+(N1+N2)f2+2Ef3g式中：P最大顶力（KN）K系数，取K1.2 g=10H1为轨底至涵顶高度，取H10m，H2为轨底至涵底高度，H2H1涵身全高04.44=4.44m；N1涵顶上荷载(t)，N1=0203.7=0（t）；f1涵顶部表面与顶部荷重之间的摩阻系数，取f10.3。N2涵身自重（t）。N2QL10（t）=15.3820+10=317.6（t），式中Q为单位长度涵身自重（tm），L为顶进涵长（m），10（t）为机具、人群、钢刃角以及未能及时运走的土重等施工荷重。f2涵身底板与基底土摩阻系数，取f20.8。E涵身两侧土压力(t)。涵顶土压e1=H1，涵底土压e2H2 ，式中 0.3，1.9t/m3。E（e1+e2）HL2=112.4（t）f3侧面摩阻系数，取f30.8。P=KN1f1+(N1+N2)f2+2Ef3g=1.2（00.3+317.60.8+2112.40.8）10 =5207.1KN2.4.2 后背施工后背组成为后背墙、斜撑和后背填土三部分（详见图2.2所示），后背墙采用C20钢筋砼，在挖好工作坑后与滑板一起施工。后背墙墙后设3根斜撑（中间1根，两端各1根），斜撑长3m，宽1.0m，与墙身倾角为25。后背墙墙厚1.5m，长4.5m，基础埋深经简算后确定。后背抗倾覆检算主要是检算后背墙的基础埋深是否能承受最大顶力而不发生位移，具体检算过程如下（检算过程中未考虑斜撑的支承力，只考虑了主动和被动土压力，计算简图如图2.2所示）：图2.2 YDK476+807顶进涵后背组成示意图及抗倾覆计算简图根据静力平衡条件M=0得:P0.25+Ea2t/3=Ep(2t/3-1.2/3)地基土层为黏性土,黏聚力c=20KN/m2,重度=20KN/m3(近似将水土合算);内摩擦角按=25计。Ea为主动土压力：Ea=0.5H2Ka-2cH Ka1/2+2c2/其中Ka=tan2（45-/2）= tan2（45-25/2）=0.41H=t求得Ea=0.5H2Ka-2cH Ka1/2+2c2/=4.1t2-25.6t+40Ep为被动土压力：Ep=0.5H2Kp+2cH Kp1/2其中Kp=1/tan2（45-/2）= 1/tan2（45-25/2）=2.46H=1.2+t求得Ep=0.5H2Kp+2cH Kp1/2=24.6t2+121.8t+110.8根据P0.25+Ea2t/3=Ep(2t/3-1.2/3)（P为最大顶力5207.1KN）得：5207.10.25+（4.1t2-25.6t+40）2t/3=（24.6t2+121.8t+110.8）(2t/3-1.2/3)即t3+6.2t2-0.1t-98.3=0解之得t=3.24m也就是说后背墙基础埋深3.24m即可满足抗倾覆要求。后背是顶进的主要受力结构，虽系施工临时建筑物，但其作用很重要，必须安全可靠，故施工质量一定要保证。特别是基础埋入不能马虎。2.5涵身预制2.5.1预制施工程序在工作坑底板润滑隔离层上预制钢筋砼涵身，首先要做好测量定位工作，使涵身中心线、工作坑底板中心线和顶涵中心线三者均在同一条直线上。预制的施工程序是：安装底板模板绑扎底板钢筋灌筑底板砼养护安装侧墙内模绑扎侧墙钢筋安装外模灌筑侧墙砼养护安装顶板内模绑扎顶板钢筋灌筑顶板砼养护拆模作涵身防水层及润滑设施。涵身外模采用组合钢模板，内模采用大面积钢模板。外侧模板用方木和钢管支撑，内模用碗扣式满堂脚手架支撑。为了减少顶进时的阻力，模板支立应直顺平整，不得出现鼓肚、错茬现象。在涵身两侧墙前端（靠路基端）3米范围内的外模，向外放宽1厘米，使前端保持正误差，尾部为负误差，形成倒楔形。不能出现涵身前窄后宽的楔形现象。 所有主筋必须按设计及规范要求采用加工施焊，并且将接头进行纵向打磨加工；为了便于砼的振捣，涵身侧墙部位的水平钢筋先间隔绑扎，随砼灌筑再逐一绑上。焊接涵身底板钢筋时，在施焊地点铺设一块为0.5m2的石棉板，随焊接位置移动，以免烧坏塑料薄膜隔离层。灌筑前要详细检查各部位的预埋件数量及安装位置是否正确无误。涵身砼分三个阶段施工，先灌筑涵身底板（包括下梗肋），当底板强度达到设计强度的70后，再绑扎上部钢筋，灌筑两侧边墙至约3/4高度，最后再灌筑上部剩余边墙及顶板（包括上硬肋）。 为防止顶进时出现“扎头”现象，预制框构时其底板前端50cm范围内作1:20的船头坡，船头坡在底板砼灌筑前用土坯制成2.6 线路加固及架空 2.6.1线路加固为确保挖孔桩施工时，既有线路路基及道床稳定，先对既有线路进行加固，加固材料采用直径为1.5m的钢筋混凝土护筒，长3m，埋入地面1.8m，出露1.2m，清理道碴并开挖至深度，将护筒埋设在一定承载力硬土，然后回填夯实。经万源工务车间同意，由万源工务车间配合，在“天窗”点内将桩范围的砼轨外侧用6米长P60短轨垫起，以分散桩基位置轨枕因桩基开挖造成的侧应力。2.6.2线路架空采用D型便梁架空线路。根据设计图纸结合现场具体情况，由于既有线K476+680-K476+830段位于直线上，故选用D型钢便梁，布置形式为甲式，纵梁位置为高位设置，根据D24型钢便梁的布置形式（甲式）及纵梁位置（高位），轨底至梁底37.5cm，P60钢轨高度为17.6cm，既有线轨面高程为556.503，故推算支墩顶高程为555.912。便梁两端采用挖孔桩灌筑砼支承墩作为支点，临时支墩达到设计强度后安装钢便梁。D型钢便梁架设及拆除时，均在慢行及 “天窗点”内进行。2.7顶进施工2.7.1试顶和涵身起动 试顶的目的是继续检查一下顶进设备是否正常，顶力是否均匀，后背、滑板及涵体有无异状，并使涵身与滑板分离。试顶时，油泵应逐渐加压，每次升压后还要稳定10分钟，并对设备及滑板、后背梁等发生的裂缝情况进行检查。2.7.2顶进顶进工作的过程是：当前方角处挖土完成一个顶程后，即开动高压油泵，使千斤顶产生顶力，通过传力设备，借助于后背的反作用力，推动涵身前进。涵身前进后，回镐使千斤顶复原，然后在空档处填放顶铁，以待下次开镐。如此循环往复，直至涵身就位。顶进时注意以下几点：图2.3 箱涵顶进施工示意图涵身起动后，开始为不切土的空顶，但此时需要注意控制好涵身顶进的方向，切不可麻痹大意，以免产生较大的偏差，造成纠正困难。涵身沿正确方向入土后，至涵身入土1/2长度前，是顶进孔道定型阶段，此时要严格控制中线偏移和水平高差，经常观测，及时进行纠偏的调整水平。涵身入土超过1/2长度后，孔道已基本成型，除继续掌握水平外，纠偏摆动要小，注意防止涵身“扎头”，涵身底板需吃土顶进。安放顶铁、顶柱要做到三个一致，即轴线一致、长短搭配一致、位置一致。为减少顶柱自由长度和增加稳定性，每间隔4米顶柱长设横梁一道。每行顶柱间用方木顶紧，顶柱上填一层50-100cm厚的土层并夯实。为确保既有线线安全，顶进时采用少挖多顶的方法，每次开挖顶长度控制在30-40cm。顶进过程中要对中线、高程、油表读数、千斤顶开动台数、顶力、顶进时间、顶进距离等勤观测、勤记录，以供分析和为下一次挖土顶进时采取纠偏措施提供依据。2.7.3 顶进挖土洞内挖土采用人工方法，分上下两层进行，即要涵身内设置挖土中间平台。中平台采用木制结构，安装在涵身前端侧墙螺栓固定的型钢上。挖土按每米工作面1-1.5人布置劳力。挖土操作如下：每次挖掘进尺控制在30-40cm，严禁超挖。开挖面宽度高度比涵身轮廓小10cm，保证角切土顶进，以利方向控制。挖土边坡不大于1：0.8，挖土时应掌握坡度的平整，由上向下开挖，严禁掏洞取土或出现倒坡，以利安全。涵身底面应预留高出5-10cm厚度的土层不挖，使底板吃土顶进，减少“扎头”。挖土工作利用列车通过间隔进行，当有列车通过时，应停止挖土，人员离开工作面。发现机械设备有故障不能顶进时，亦应立即停止挖土。挖土工作必须与观测工作密切配合，根据偏差分析，决定挖土方法。2.7.4 接长车道运土接长车道采用活动架空车道。活动车道采用枕木架空，上铺枕木作为路面。枕木前端搭在涵身底板尾部的枕木垛上，枕木垛随涵身一同前进，后端搭在顶柱枕木垛上。当每前进一定距离，枕木离开枕木垛后，拆除路面枕木，继续在顶柱上往前搭设枕木垛，再搭上路面。2.7.5箱涵顶进到位箱涵顶进到位后，按设计要求在涵全长范围内涵身两侧设置盲沟，盲沟出口和在通过正面铺砌部分时留200泄水孔。3 恢复线路箱涵顶进到位后,及时拆除线路加固（便梁）。并对线路及时进行养护，补充道碴，找平轨面，拨正方向（此项施工均需在天窗点内进行），然后会然后会同工务部门和设备管理单位共同检查验收，办理撤消要点及慢行计划。4 施工安全保证措施严格贯彻执行铁道部现行的既有线施工运输安全管理规定、铁路技术管理规程、铁路工务安全规则、铁路线路维修规则和有关既有线上施工安全的规定。按既有线施工运输安全管理规定和铁路工务安全规则设置施工安全防护，驻站联络员、现场防护人员应由经过考试合格的、责任心强的专