桥涵接长与顶进施工技术.ppt

桥涵接长施工与顶进施工技术 吴宇QQ 85319336 一 概述二 桥涵接长施工技术三 顶进施工技术 一 概述 桥涵接长 在既有线改造和新建复线中 为满足技术指标要求 往往需要进行线路平面 纵断面 新建 改建 由此引起路基新 改 建路基加固 既有桥涵接长 桥涵改建 更换道岔 道碴 更换轨枕等工程 就桥涵工程来说 主要具体施工项目包括 桥梁横向限位加固 桥涵接长或新建 换梁和梁换盖板等 要确保经过改建和加固后的桥涵能满足提速目标的实现 在铁路复线改造并线地段 对既有桥涵的改造 设计上一般是采用原位接长涵和纵向接长桥墩台 单线桥改扩为双线桥或多线桥 在桥涵接长施工时 对既有线的扰动是不可避免的 由于施工方案或防护不当影响既有线运营的事例时有发生 如何因地制宜 科学合理地制定 实施施工方案和防护措施是保证桥涵接长安全施工的关键 顶进 在营业线上 不少处所需要增建桥涵 诸如 有些铁路和道路原有的平交道口不能适应交通安全和车流畅通的要求 需要改造为立体交叉 有些客运量大的车站要求增加地道 江南水繁忙的网地区要求增建穿越铁路的通航桥涵 在处理旧线既有桥涵危害时 有时要求扩建或增设新桥涵 等等 这些增设桥涵工程在运输繁忙的营业线上进行 施工方法主要有以下几种 1 交通中断一段时间 在拟定桥位处开挖路基建桥 2 建筑便线便桥维持通车 在既有线拟定桥位处开挖路基建桥 3 使用施工便梁承托既有线轨道 以保证通车 然后开挖路基建桥 或者先修建桥梁墩台 待桥梁墩台建成后装入主梁 最后开挖桥下土方 4 采用箱型桥台 顶入路基 再架梁 最后挖除桥下土方 5 限速行车直接顶进桥涵 二 桥涵接长施工技术 桥涵接长大部分拆除原有翼墙 从原涵身与翼墙沉降缝处延伸接长 施工要求与原涵衔接 不漏水 沉降小 拆除既有涵的边墙和翼墙 这里要特别注意对路基边坡的防护 一般在拆除边墙和翼墙前要在路肩处打入板桩或挖孔桩 对于电气化铁路改造施工 为避免影响接触网 最好采用挖孔桩防护 既有线防护的对象 路基的加固 防止路基塌方 失稳或下沉 线路的加固 防止线下的构造沉陷 位移或失稳时 引起线路变形 既有桥涵的加固 防止既有桥涵下沉 倾斜或位移 各种电缆防护 防止电缆因其他构造物变形位移或开挖基坑时被拉断 损伤 挖断 2 1防护方案 防护加固方案应考虑的因素了解设计文件所考虑的防护措施 并根据实际情况进行优化 了解既有线的构造特点 了解施工组织及安排 要考虑桥涵主体工程量 施工进度和施工季节 工期安排 并分析防护方案所用材料 机械的适用性 了解桥涵地质 水文 地形特点 特别是了解既有桥涵基础的类型和埋深 持力层的地质情况 地下水情况 周边的地形情况和汛情状况 2 1防护方案 常用的安全防护方案 1 基坑有挡防护 当挖深在2m以内时 可采用袋装土或袋装渗水土码砌防护 当挖深在2 3m时 可辅以打人木桩加强 2 钢板桩或钢轨桩防护 适用于土质或砂卵石地质 挖深 4 10m 无地下水或渗水量中 弱地质 最好有打桩设备及打桩地形条件 当挖深4 6m时 可采用钢轨桩或槽型钢板桩 当挖深6 10m时 宜用工字钢板桩 在基坑尺寸较小时 可考虑在防护丽端基坑开挖界外增设斜钢架支撑 条件许可时 还可设拉锚加强 在地形或机械不利时 可用人工拉槽开挖逐根打入钢桩 3 钢管脚手排架防护 适用于挖深3 8m内的各种地质条件 采用钢管脚手架沿开挖边坡作靠壁式支护 防基坑边坡坍塌 该法使用的材料较普通 支护施工方便 施工简单 但材料投入较多 2 1防护方案 4 钢筋混凝土桩板墙防护 适用于地下水较小 挖深4 12m的各种地质条件 采用人工挖孔桩 待桩孔达到一定强度后进行桥涵基坑开挖 在桩间随开挖随模注混凝土或钢筋混凝土 挖孔桩设护壁 桩身截面以方形为宜 应进行配筋设计 该法一般设在线上构造沉陷有严格规定地段或受场地限制无法设置其他防护的地段 工程造价较高 施工周期长 5 沉井 井顶围堰防护 适用基础尺寸较小 挖深不大于12m 其造价较高 常用于地质较差的施工防护 6 既有线线路加固防护 该法一般需要点封锁既有线施工 施工完后常需限速运行 会影响既有线运营 在复线桥涵接长施工防护时尽量不采用 仅在其他防护措施难以实施或不能确保安全时才考虑 一般有扣 吊轨梁加固和便桥加固 前者防护线路跨度一般以12m为宜 后者以20m以内为宜 码砌防护 在基坑开挖前 要掌握地下水情况以确定袋装土是用粘土或渗水土并备好足够数量的袋装土 基坑开挖边界除了正常作业尺寸外 应加上码砌的宽度 施工时一般采用分段开挖 突击开挖至标高 并立即用备好的袋装土纵横搭接码砌到原地面以上30cm 并做好截水沟 遇砂卵石地层 在开挖时用木撑作临时支护防护 袋装土码砌体在基坑回填时可不拆除 钢板桩或钢轨桩防护的施工 首先要按防护设计备好打桩设备 钢板桩或钢轨桩 桩长要满足要求 材料一次备足 放样定出桩位 先行拆除表层污工 有拉锚或斜撑时 应提前埋设锚锭和斜撑座 2 2安全防护的施工 机械打入桩施工 先打入角桩 后安设横梁和斜撑及拉锚 施焊或用拉线器收紧 而后用导桩或限位器逐根补插打人防护桩 在机械打桩地段 基坑开挖一般也是用挖掘机施工 如桩难以一次打入到位 可按挖深分层逐次 打入 开挖一打入 周期施工 并随开挖随安设桩问支挡木板或废旧钢模 并在挡板和开挖面及时用土回填紧密 人工打桩施工 不适合板桩施工 仅适用钢轨桩或工字钢桩施工 采用周期施工 拉槽开挖 逐根打入钢桩 基坑大面开挖 桩间支护 每一循环下挖1 5 2 0m为宜 钢管脚手架防护的施工 钢管脚手架材料可用常用施工脚手钢管 扣件 竖向钢管长度以2 3m为宜 以利随挖随向下接长 脚手架为网格状 间距1 2 1 5m 双层层距1 0m左右 施工前 先打入钢管 并扣接好地面以上的网格架 随开挖跟打入竖向钢管 扣接钢管脚手架 与开挖立面问用木板或杂木填塞紧密 回填拆除脚手架时 先拆除除立杆外的其他钢管 回填夯实后 用倒链提拔拆除竖向立杆 钢筋混凝土桩板墙防护施工施工程序为 场地平整一放线 定桩位一挖第一节桩孔土方一支模灌注护壁混凝土一在第一节护璧上放桩位十字线及控制标高一安装挖孔及护璧施工的脚架 电照 运输机具一按第一节的施工程序循环开挖 灌注护璧混凝土 下挖至标高一安 吊 装钢筋一灌注桩身混凝土一桩身强度增长到一定强度后进行桥涵基坑挖基 并分段随下挖随施做桩问混凝土 钢筋混凝土 挡板墙 沉井及井顶围堰施工 一般在增建n线并行地段 n线桥梁与既有线桥梁相距很近 地质条件差 如软土地基 新桥基础比既有桥基础埋深大 新桥基不能正常安全开挖到设计标高时 才考虑沉井基础及井顶围堰 施工程序一般为 筑岛一测量定位一 安装垫木一安设刃脚及立模一安设沉井钢筋一灌注沉井混凝土一拆模养护一沉井下沉一接长沉井或施做井顶围堰一下沉至沉井设计标高一沉井封底 填芯 封顶 施工桥粱墩台身 应合理确定沉井筑岛标高 可对既有路基或桥梁后台填土适当开挖 并作好防护 可以减少岛及清除筑岛土方的数量 水泥土挤密桩施工具体施工方法 1 机具定位 按照设计要求的桩位标准和纵横向间距定出桩位 在施工过程中 为便于桩位记录 以防漏桩 给桩位统一编号 做好相应记录 2 道碴层部分成孔 采用护筒分节跟进成孔 筒内道碴用钢钎松动 取碴器取出 为方便施工 在埋设护筒之前 先用扒碴工具将道碴扒至与轨枕底面齐平 然后将护筒放置在桩位中心 边取碴边下沉护筒 直至道碴不再塌落 可视具体情况安放1 2节护筒 每节长30cm 3 基床成孔 在道碴取至既有线路基顶面后 采用旋转取土铲取土 取出的土倒入预先准备的容器内外弃 以免污染道床 4 材料配合比 材料组成 水泥稳定土由水泥 砂粘土或粘砂土 水三种材料组成 5 材料装填 根据试验结果确定 每层虚铺厚度以不超过60cm为宜 采用大小统一的编织袋定量装填 每袋38kg 以保证夯实后厚度不超过35cm 6 夯实 每层填料均以橄榄锤夯实 做到即使填料密实又将基床沿水平和竖直方向挤密 根据试验结果 每层夯击次数不少于35次 锤落距不小于60cm 最后一次夯实后再加少量水泥土以补平坑穴 再用平底锤夯实 以控制桩顶稍高于路基面1 2 7 起拔护简 在夯平桩顶后 逐渐向护简内填人道碴 提拔护简并夯实 直至护简全部拔出 并将孔口及枕底道碴捣实 2 3主要技术措施 施工缝处理 新建涵洞与利用既有的涵洞间的混凝土连接 按施工接缝处理 因为对于既有涵洞沉降己完成 新建接长部分沉降尚未完成 连接处的防水要认真处理 否则很容易渗水 为防止变形缝处的渗漏水现象 除在构造设计中考虑防水的能力外 通常还采用止水带防水 目前 常见的止水带所用的材料有 橡胶止水带 塑料止水带 氯丁橡胶板止水带和金属止水带等 止水带构造形式有 粘贴式 可卸式 埋入式等 目前较多采用的是埋入式 根据防水设计的要求 有时在同一变形缝处 可采用数层 数种止水带的构造形式 2 3主要技术措施 集水井降水这种方法是在基坑或沟槽开挖时 在坑底设置集水井 并沿坑底的周围或中央开挖排水沟 使水在重力作用下流人集水井内 然后用水泵抽出坑外 集水井降水方法比较简单 经济 对周围影响小 因而应用较广 但当涌水量较大 水位差较大或土质为细砂或粉砂 易产生流砂 边坡塌方及管涌等问题 此时往往采用强制降水的方法 人工控制地下水流的方向 降低水位 2 3主要技术措施 井点降水井点降水就是在基坑开挖前 预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管 井 在基坑开挖前和开挖中 利用真空原理 不断抽出地下水 使地下水位降到坑底以下 井点降水有下述作用 防止地下水涌人坑内 防止边坡由于地下水的渗流而引起塌方 使坑底的土层消除地下水位差引起的压力 因此防止了坑底的管涌 降水后 使板桩减少了横向荷载 消除了地下水的渗流 也就防止了流砂现象 井点降水有两大类 轻型井点和管井类 一般根据土的渗透系数 降水深度 设备条件及经济比较等因素确定 2 3主要技术措施 施工监测 1 支护的观测与分析 基坑开挖时的路基上设沉降观测桩 并在支护结构上设水平位移观测标志 加大对路基安全情况的监控 2 地下水位变化情况监测 在支护结构施工期间和基坑大开挖后 要进行地下水位变化情况监测 确保地下水降到基底以下0 5m以上 结论 铁路既有线改造桥涵接长施工工程 必须确保线路设备安全 复线桥涵接长安全施工的关键是因地制宜 科学合理地制定 实施施工方案和防护措施 3 1顶进主要方法3 1 1顶入法顶入法是最早使用的桥涵顶进方法 工艺简单 用途广泛 特点 箱涵一次预制 一次顶入到位 只要顶力设备许可 无论桥位正交 斜交 覆土厚薄 一般都能一次顶入到位 但因单侧顶入 顶力大 要求后背梁牢靠 传力设备多 顶入法与后面介绍的几种施工方法就施工程序和工艺而言 基本相同 主要介绍顶入法施工 三 顶进施工技术 3 1 2对顶法对顶法主要用于箱涵过程 顶进距离也很长 需要顶力大 致使后背及顶进设备发生困难 或工作坑长度受限制 而设置中继间也有困难时采用 对顶进方向和高程要求高 地基情况要求良好 且要求有切实纠偏措施时才考虑采用 3 1 3对拉法对拉法不需设置后背 可在后背修筑困难或不经济时采用 主要用于涵身不长 且地板位于原地面附近的单孔小孔径箱涵 较少采用 3 1 4中继间法当涵身较长分成若干节 用中继间法顶进 也就是前节箱涵利用后节箱涵作为后背 用节间设置的中继间千斤顶进行顶进 3 1 5顶拉法箱涵穿越股道较多 涵身较长 顶部无覆土或土层不厚 在顶进时能将线路架空时 采用顶拉法较为合适 一般中小箱涵特别是后背修筑困难时采用顶拉法施工效果良好 顶拉法施工犹如蚯蚓蠕动 将整座箱涵分成若干节 用通常的钢筋束或用螺栓连接起来的型钢作为拉杆 将各节箱涵串联起来 根据中继间的工作原理 利用其中两节或更多节箱涵的摩阻力 借助于千斤顶克服另一节箱涵顶进时的摩阻力 依次逐节顶拉前进 做到不设后背而将箱涵顶入路基 3 1 6其他顶进方法另外还有牵引法 分箱多次顶入法 使用较少 有兴趣的可参考有关资料了解 3 2 1工作坑开挖工作坑是预制和顶进箱涵的工作基地 工作坑的位置根据现场的地形 场地及土质情况全面考虑 工作坑每边尺寸应比结构物各宽约1m 并留出排水沟 后背及工作操作位置 工作坑的开挖和后背的修筑统一安排 同时施工 本桥由于需制作降水井 东西边尺寸较结构物各宽2 5m 如为深基坑 要监控基坑变形 沉降 位移 基坑开挖一定要利用 时空效应 严禁大面积开挖 开挖一段 立即封闭底板一段 如为软土深基坑 必须要用测斜管观测土体深层位移 并要对地板地基进行加固后方能开挖 不可盲目优化 3 2顶进施工顺序 3 2 2滑板施工滑板又称工作坑底板 通常采用厚度为20cm的C20级混凝土 滑板内不设钢筋 滑板主要作为预制框架的施工底板 保证框架在浇筑混凝土时不致产生不均匀沉降 并防止框架结构物在顶进时与基础以下土壤粘接 框架一旦顶进就位即宣告滑板报废 为了控制箱涵顶进高程 滑板应设置0 5 的上坡以防止顶进时栽头 箱涵顶端设置船头坡 滑板顶面要求平整 光滑 启动阻力越小越好 滑板顶面要求有较高的平整度 以利铺设润滑隔离层 减少起动阻力 同时可使底板表面平整 减少最大顶力 船头坡示意图 润滑隔离层可采用石蜡 机油和塑料薄膜 其做法 铺石蜡掺机油一层 厚2 3mm 先将石蜡加热至150 左右 再掺入25 的机油 搅拌均匀后 用扁嘴喷壶浇在滑板上预先放置的两道10号铅丝 每米一道 之间 用木板刮平 取走铅丝 并用喷灯烤合铅丝留下的槽痕 在浇洒的石蜡面上洒滑石粉一道 厚1mm 在其上铺塑料薄膜两层 接缝处用宽5cm的塑料胶带粘接成整体 亦可采用黄油上覆薄膜 3 2 3钢筋混凝土箱涵预制一般分次浇注 第一次为底板混凝土浇筑 第二次为边墙和顶板混凝土浇筑 施工缝设在底板以上20cm处 为防止箱涵渗水 在施工缝处预埋10cm宽 1 5mm厚止水钢板 箱涵预制尺寸误差前端为正误差 1cm 尾部为负误差 1cm 以减少顶进阻力 在顶面和侧面制作防水层采用聚胺脂甲料 聚胺脂乙料和二甲苯 掺合比例为1 1 5 0 12 并进行润滑处理 减少顶进阻力 箱涵前端预留压桩孔 为日后如出现顶进低头 压桩抬升用 3 2 4后背的修筑及顶力后背是承受顶进时水平顶力反力的重要构筑物 它是保证顶进工作顺利进行的重要设施 直接关系到顶进质量 因此后背要有足够的强度和稳定性 自顶进开始到结束应保持不裂不断 后背的尺寸 规格 式样经计算 结合现场实际情况选定 一般采用钢筋混凝土修筑 后背能承受顶进桥在顶进的全过程中出现的最大顶力 并有适当的安全储备 设计最大顶力P 1 5N 桥重 顶进桥在起动时 由于需克服与滑板的粘着力 其起动顶力较大 为设计最大顶力的0 8 1 1倍 而起动后顶进桥属于空顶阶段 其顶力较小 以后随着顶进桥入土 顶力又逐渐增加 当顶进桥脱离底板且接近就位时顶力为最大 3 2 5线路加固顶进段施工采用吊扣轨与横抬梁相结合或者D便梁加固的方法加固既有线 将既有线路架空 3 2 6顶进顶进速度主要取决于洞内挖 运土的速度 应尽可能地为提高挖运土的速度创造条件 一般机械挖土 顶进的实施是整个工程的关键环节 开顶前应试顶 试顶顶力约为顶桥自重的0 4 0 8倍 但在开始时不应突然增大至此数值 使顶镐同步逐渐增压 一般每到一定压力后稳定几分钟 检查顶进设备 后背 滑板和框架涵是否正常 如一切正常方可正式顶进 在顶进过程中 如油压突然下降 一是表明框架已起动 二是后背或框架出现变形 应立即停止顶进 分析发生变形的原因 采取加固措施后 方可继续顶进 每顶程为200 500mm 不宜超过500mm 否则方向 高程不易控制 易出现高程 轴线超标 安放顶铁时必须保持顶铁与顶进桥轴线顺直一致 并与横梁垂直 要平 直 顺 尽量做到各顶铁长度一致 间距一致 按顶进长度随时更换不同规格的顶铁 并在顶进一定距离后 加设一道横梁 以防顶铁拱起 3 2 7中线与高程监控测量观测是顶进施工的重要组成部分 它关系到框架的就位精度 发现高程和轴线出现偏移 应立即进行纠正 切不可积累偏差再处理 存在侥幸心理和经验主义 一般采用全站仪 经纬仪 水准仪 监控顶进过程中的中线与高程 当然也可以更先进的中线与高程微机控制系统监控 每隔10秒定测一次 随即在微机显示屏上显示水平及高程变化值 可及时调整顶力进行纠偏 3 2 8箱涵施工质量及安全控制预制箱体时 在箱体底部与顶镐接触的地方预埋10 12mm厚钢板 使其在顶进时起到传力均匀 防止框架被顶裂 进行后背墙填土时 要分层夯实 保证回填土密实度 以防顶进时后背墙被顶裂 顶进前 对箱体进行全面检查 底板和四角不得有裂缝 必须保证待箱体混凝土结构达到设计强度后方可进行顶进施工 在顶进过程中 如箱体发生偏移 采取不等压的方式逐渐加压纠偏 顶进时要观测顶铁 顶镐 后背 油压泵压力及方向 高程等的变化 发现问题及时停止顶进 修正后再顶进 顶进时 如发现线路横向变形 要及时整修恢复加固 施工注意事项施工便梁支墩时 应在混凝土顶面预埋限位螺栓 以便将便梁支座固定牢靠 防止其出现纵 横向位移 便梁支墩完工后 要准确测量记录支墩原始位置 为日后观测支墩位置变化提供可靠