下穿高速铁路（共10篇）
下穿高速铁路 篇1
1 工程基本情况
1.1 设计情况
新建立交桥位于浙江省杭州市萧山区,它主要是为疏解铁路杭州南站远期交通而设置的。新建框架从西向东依次下穿城际交通场(拟建)、杭州南站普速场、杭甬客专场(在建)和杭长客专场(在建)。
商聚街立交桥框架与杭州南站既有线路夹角为90°,设计孔径为2～12 m,净宽24 m,净高5.8 m。框架基础为高压旋喷桩基础,旋喷桩直径为0.6 m,间距为1.4 m,桩长为8 m。顶进施工的框架涵身为7节,涵身长度分别为3 m×10 m、12.5 m、6.07 m、2 m×8 m。
1.2 地质情况
地层上部为第四系全新统冲海积(Q4al+m)粉土、淤泥质黏土和黏性土,中部为第四系上更新统冲海积(Q3al+m)黏性土,下为第四系上更新统冲积(Q3al)细圆砾土,下伏基岩为寒武系杨柳岗组灰岩。基坑开挖范围地层从上至下分别为:杂填土—粉土—淤泥质黏土—粉土—淤泥质粉质黏土—粉砂—圆砾。
1.3 影响既有线设备
顶进施工对既有线设备有影响:接触网线、承力索和回流线,并涉及一处硬横跨、一个接触网基础立柱和供电杆。
2 运输条件及相关部门协调和配合
2.1 封锁施工计划
商聚街立交桥每次安排要点施工120 min,施工支墩挖孔桩和线路加固。
2.2 铁路单位配合条件
2.2.1 供电、维管部门配合
既有铁路自闭线在工作坑施工影响范围内,工作坑桩基施工前需临时迁出基坑施工影响范围以外,施工后再恢复。
2.2.2 电务、铁通配合
对施工范围内信号、通讯管线进行迁移,无需迁移的管线要提出保护方案。抽、穿钢枕在电务部门监护下进行:施工前,请电务部门对施工便梁绝缘大胶垫进行绝缘性能测试;便梁组装完成后,请电务部门及时对轨道的绝缘性进行检测。
2.2.3 工务部门配合
拟采用24mD型便梁加固既有线。施工前,委托工务部门对施工范围内线路进行应力放散,对线路按设计标高实施抬道。
2.2.4 车站配合
车站值班员要与施工单位驻站联络员加强联控,确保铁路行车和施工作业安全。施工期间安排驻站联络员驻站。
3 施工方案
3.1 施工准备
3.1.1 施工现场总平面布置
商聚街顶进工作坑设在铁路西侧,施工人员驻地、钢筋加工场和料库房设在工作坑南侧,利用既有道路作为施工便道,商聚街工作坑南侧利用防护栅栏围护。施工现场的出入口、临时用电设施和基坑边沿等危险处,要设置明显的安全警示标志。
3.1.2 施工临时设施布置
布置好场地围挡,施工便道,生活和生产用房,施工供水、供电、场地排水和消防设施等。
3.1.3“四电”迁改
涉及到迁改的有:既有通信设施、既有信号设施、既有电力线路和既有电气化线路。
3.2 施工总体内容
涉及临近营业线施工的项目有:改移防护栅栏,凿除水泥路面,工作坑钻孔围护桩、止水桩施工,工作坑基坑开挖和顶进涵节预制施工。涉及要点施工的项目有:便梁支墩挖孔桩施工、便梁加固线路施工、便梁底部基坑内涵洞底高压旋喷桩地基加固、便梁底部基坑内涵节现浇和涵节顶进施工。
3.3 施工方案步骤
3.3.1 车挡缩线
施工前,对既有车挡线路缩线,使其不影响施工。将车挡位置移向大里程方向至商聚街立交桥南侧。
3.3.2 工作坑围护
工作坑基坑采用Φ100 cm钻孔桩作为围护结构,桩长20 m。四角设置角撑,角撑长11.2 m,距转角处8 m。围护结构外设Φ50 cm双头搅拌桩,桩长15 m,间距40 cm,形成止水帷幕,减少工作坑渗水。
基底加固:工作坑基底采用高压旋喷桩加固,桩长10 m,间距1.5 m。
工作坑开挖:在工作坑围护、基底加固完成后,进行基坑开挖。
工作坑排水:工作坑底部设置排水沟和集水井。排水沟设在工作坑的两侧,采用浆砌片石砌筑,流水面采用水泥砂浆抹面。在工作坑靠后侧的两个拐角设置集水井,集水井内设置污水泵,派专人对工作坑进行抽水,确保工作坑内干燥,并设专人对工作坑内的水沟和集水井进行清淤。集水井中的积水通过水泵向附近水系排水。
3.3.3 线路加固
便梁支墩施工:在施工便梁架设前,要做30个独立支墩,采用人工施工。在要点封锁线路时施工,封锁点闭之后,护筒顶面不高于轨顶,保证既有线行车安全。便梁支墩采用Φ1.8 m、长10m的挖孔桩为基础。挖孔桩开挖前,先在挖孔桩位置打设4块2m×1m钢板拼装成的防护装置,对既有线路进行防护,防止道碴坍塌。人工自上而下逐层用镐、锹进行,开挖次序为先挖中间部分,后挖周边部分。每挖深到1 m为1节,每节开挖完成后尽快下方钢护筒,钢护筒直径1.8 m,长1m,钢护筒内部利用Φ22 mm钢筋作钢支撑,纵向间距40 cm。
3.3.4 施工便梁
顶进前拟投入D24便梁7组对杭州南站普速场7股线路加固,步骤如下。
3.3.4. 1 便梁架设
在施工便梁独立支墩施工后,进行D24型施工便梁架设,一次一组,纵向架设。使用轨道车将一组施工便梁运抵杭州南站,1道要封锁点,利用轨道吊将便梁卸到位。人工拼装小横梁施工时,应在连接一头后及时加上大胶垫。两片梁就位后,用螺栓连接,横梁与钢轨采用K式扣件连接。施工时要注意轨道电路,严禁线路连电,出现红光带,设置好防纵、横位移限位设施,并做好接地线工作。利用轨道车将便梁移到1道线路长沙端顶进位置架设,加固1道线路。按相同工序分别加固长沙端2～9道线路。长沙端框架顶进完成后,将7组D24型便梁纵移至杭州端加固线路。
3.3.4. 2 成立24 h便梁养护小组
施工便梁受力后,要成立便梁养护小组,24 h不间断巡查、养护。每通过一趟车都要全面检查一遍,主要对便梁绝缘、连接螺栓进行检查,发现问题及时处理,并结合线路几何状态,适时对整体便梁实施抬梁、起道,作好各项检查记录,确保行车安全。
3.3.4. 3 便梁限位装置
便梁架设到位后,必须设置接地装置和便梁限位装置。便梁横向限位装置在条形基础上预埋钢轨头,便梁架设到位后,预埋钢轨和便梁之间采用枕木塞紧;纵向限位装置在便梁端部条形基础上预留混凝土台阶,台阶和便梁端部采用木楔塞紧。
3.3.4. 4 便梁架设和拆除流程
施工便梁架设流程:编制并上报便梁架设处的线路封锁计划;计划得到批准;落实施工便梁和相应配件、轨道吊;全面落实封锁前的准备工作;架设前到车站进行封锁登记;接到车站调度命令后,轨道吊进入施工现场,电气化接触网停电;起吊;落梁;轨道吊按调度命令离开车站;到车站撤销封锁登记;按照要求拼装便梁。
安装横梁的位置应与枕木位置一致,所以事先应将枕木间距适当调整,抽换横梁应在封锁点内施工,由纵梁两端向中心排列抽换。抽一根枕木,塞一根横梁,钢轨下需要垫大块绝缘橡胶板,防止轨道电路短路,影响信号和机车。塞入横梁时,要对准主梁联结板并定位,同时上好扣件,垫好橡胶轨垫。
施工便梁拆除流程:编制便梁架设处的线路封锁计划;计划得到批准;落实轨道吊和其他设备;全面落实封锁前的准备工作;拆除前到车站进行封锁登记;接到车站调度命令后,轨道吊进入施工现场,电气化接触网停电;将便梁起吊至轨道车上;捆绑便梁;轨道吊按调度命令离开;到车站撤销封锁登记。
施工便梁拆除前,应对便梁范围内的线路进行道碴补充和捣实,并在轨道吊进入施工现场前将便梁配件与主梁分离。主梁被吊离后,及时抽去钢枕并补充道碴。当线路整修,恢复常速后,方可取消线路的慢行。
3.3.5 线路恢复和养护
线路恢复:线路正线恢复,框架顶进就位后立即进行三角区、框架顶部道碴回填。永久三角区回填C15混凝土,地泵灌注。线路恢复后,应加强养护。
线路观测:加固地段既有铁路两侧路肩设置观测桩,进行水平位移和沉降观测。坡脚10 m处观测点地面沉降速率小于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm;水平位移速率小于5 mm/d,累计最大水平位移不超过10 mm。如果超过上述数值,应立即停止施工,并分析原因,采取必要的处理措施,等到路基稳定后方可继续施工。施工结束后应继续加强观测,时间不少于3 d,频率不少于每天2次。
线路养护:项目部成立线路养护工班,由专职线路工组成,施工期间对线路加强养护。由于施工采用D型施工便梁加固线路,养护工作基本围绕线路加固区段进行。线路慢行开始后,线路养护工班对施工区段线路24 h检查、养护,重点对施工便梁进行检查,发现便梁螺栓、配件松动,要及时紧固。
专人对便梁支座作沉降观测,一旦出现沉降现象,要及时抬高纵梁、抄垫支座。
由于D型施工便梁预设上拱度,所以应调整便梁两端线路轨顶高程,顺延便梁上拱曲线,使轨顶曲线平顺。
便梁拆除前,采用老K车对加固区段线路补充道砟,人工结合捣固机加强捣固,便梁拆除后加强线路沉降观测。根据轨顶沉降量起道、捣固道床,确保轨距、水平和方向等满足放行列车条件。
线路加固施工结束后,第一列45 km/h不少于12 h,60 km/h、80 km/h各不少于24 h,后120 km/h 2 h恢复常速。
3.3.6 路基线路安全防护
3.3.6. 1 施工慢行防护
工程于沪昆铁路下行里程K212+262处下穿杭州南站普速场7股线路。施工采用D型便梁加固线路,便梁架设至线路恢复阶段,铁路限速45 km/h,限速范围为沪昆线下行K212+162 m至K212+362 m。
3.3.6. 2 施工封锁防护
采用7组D24便梁加固线路,轨道车挂铁路平板车运至现场卸车,轨道吊装卸,7次封锁施工,每次单线封锁240 min。封锁施工时,线间距小于6.5m,两线间装卸纵梁,线间距小于6.5 m,邻线同时封锁。
3.3.7 应力放散
线路应力放散委托铁路设备管理单位(杭州工务段)施工。应力放散后,待线路稳定且满足规定的轨温时,轨道重新锁定,以保证施工和行车安全。
3.3.8 顶进桥施工
3.3.8. 1 工作坑滑板
工作坑滑板采用钢模板,现浇混凝土的方法施工。滑板下设置锚梁和碎石垫层,滑板上设置导向墩。锚梁和导向墩同底板、混凝土浇筑成一体,碎石垫层用小型机具夯填密实。在工作坑滑板顶面按设计要求铺设润滑隔离层。
3.3.8. 2 后背和后背梁
后背采用钻孔桩以满足后背强度的需要,保持背后土体稳定。后背梁为钢筋混凝土结构,与工作坑滑板现浇成整体。
3.3.8. 3 框架预制及顶进
框架制作施工流程:底板钢筋绑扎;底板和侧墙模板;底板混凝土;顶板支架;侧墙内模和顶板底模;侧墙和顶板钢筋;侧墙外模;侧墙和顶板混凝土;混凝土养护。
钢筋工程、模板工程和混凝土工程在此不赘述。
3.3.8. 4 框架顶进
顶进采用16台450t千斤顶(备用4台),柱塞式高压油泵,电动液压驱动。顶进段分三个节段,自西向东顶进。
顶铁、分配横梁和顶柱横梁,采用型钢或钢轨与钢板焊接制成,顶柱采用直径50 cm的钢筋混凝土管桩。顶进所用的传力设备,用汽车吊车安装。
框架顶进在旋喷桩加固基础完成后进行。顶进设备安装后进行调试和试顶,试顶正常,再进行正式的顶进作业。当框架刃脚“吃土”时,要加快挖土、出土速度,展开连续作业,不间断顶进。顶进人工挖土,人工装车,1t机动翻斗车运输至坑外堆放场,再由自卸汽车运至指定地点。框架顶进时,要做好线路加固和防护工作。
框架顶进时,在框架顶放置道碴,运至施工场地,便于顶进完成后,进行道碴回填施工。
开挖时,要做到机械设备发生故障时不挖,较长时间不顶进时不挖,交接班前不挖,确保铁路运输和施工安全。
框架顶进过程中,准确控制顶进的方向和高程,一旦发生偏差,要及时采取针对性措施进行纠偏。
4 施工过程动态监测
4.1 沉降测量
沉降监测按国家二等水准测量规范要求进行,在施工影响区域以外,约100 m处设置2～3个水准基点作为高程起算点。每个监测点与基准点形成闭合或附合水准路线,取两次测定值的平均值作为初始高程值,使用自动安平精密水准仪测量。
观测方法采用精密水准测量方法,工作基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时,各项限差要严格控制,每测点读数较差不宜超过1 mm,对不在水准路线上的观测点,一个测站不宜超过3个,如超过时,应重读后视点读数,以作核对。首次观测,应对测点进行连续两次观测,两次高程之差应小于±1.0 mm,取平均值作为初始值。
4.2 水平位移观测
在施工影响区域以外约100m处,设置2～3个水平位移基点,基点布置方法和沉降点相同,使用全站仪量测。
4.3 监测的主要内容
4.3.1 基坑四周监测
基坑开挖前,需沿基坑边设置三维变形观测点测量位移和沉降,观测点间距10 m。从基坑开挖时到开挖完成后1周内,每6 h观测1次,1周后每日测量2次,发现单次位移大于3 mm或累计位移大于20 mm时(线路侧为10 mm),需停止施工。如果位移继续发展,则需采用回填反压处理。
4.3.2 线路沉降、几何状态监测
以新建桥的中心位置为中点,监测两侧50 m的铁路轨面标高变化(轨面上设置观测点),防止基坑开挖引起的沉降导致线路几何状态变化。水准仪在基坑开挖时到开挖完成后1周内,每4 h观测1次,以后每日测量2次,日常24 h派专职监护人员检查(包括线路高低水平、方向等)并记录。加固地段在铁路坡脚外设置观测桩,进行水平位移和沉降观测。观测点地面沉降速率小于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm;水平位移速率小于5 mm/d,累计最大水平位移不超过10 mm。
每昼夜检查线路几何状态不少于4次,测量轨温不少于2次,检查施工便梁不少于3次(螺栓复拧,绝缘大胶垫检查),观测路基变化情况每天不少于2次;顶进施工期间每昼夜检查线路几何状态不少于8次,测量轨温不少于4次,检查施工便梁不少于6次(螺栓复拧,绝缘大胶垫检查),观测路基变化情况每天不少于4次。
4.3.3 支墩监测
支墩处设置三维变形观测点测量位移和沉降。框架顶进时,4 h观测1次。平时每测量两次,支墩单次位移小于3 mm,累计位移小于20 mm,沉降速率大不于2 mm/d,累计最大沉降不超过10 mm。如果超过规定值,必须马上停止施工;如果沉降位移继续发展,则需采用回填处理。
4.3.4 线路的轨温
每天测轨温,便于指导、控制线路施工。
4.3.5 便梁的日常检查
施工便梁的日常检测:便梁和两端各50 m线路的日常检测,派驻专职监护人员检查(包括便梁的扣件、绝缘和线路高低水平、方向、正矢等),每日检查2次,并记录。便梁架设完成后,应24 h对便梁进行监控,每4 h检查1次(框架顶每2小时检查1次),由专人负责,并作好记录。施工时,作业人员应落实雨前、雨中和雨后“三检”制,以确保行车安全。
摘要：对顶进式下穿高速铁路桥梁,从施工技术、各工序等角度,就公路、铁路等各单位,各系统接口之间的衔接进行了简要论述,解决了在特殊施工条件下多系统之间的接口问题,尤其是与相对独立的铁路系统之间的问题。
关键词：顶进,下穿,便梁,高速铁路
下穿高速铁路 篇2
柳州至南宁段扩能改造工程
DK546+055 下穿宜柳高速公路桥改建
方案比选报告
编 制 者： 复 核 者： 项 目 总 工：
目 录
一、桥梁概述…………………………………………………………（1）
二、主要技术条件……………………………………………………（1）
三、梁式桥方案介绍…………………………………………………（2）
四、施工方案介绍……………………………………………………（3）
五、方案评价…………………………………………………………（5）
六、附件：
（1）DK546+055 下穿宜柳高速公路方案概算比较表
一、工程概述
既有宜柳高速公路与目前扩能改造的湘桂铁路交叉于桩号K546+051处，受柳南客专净空以及进德车站平面位置影响，需要对既有高速公路桥进行抬高和扩孔改造。改建路线起于既有宜柳高速公路GK9+400，于GK10+070处上跨新建柳南客专铁路（铁路里程D1K546+055），于GK10+110.35处上跨既有湘桂铁路，止于GK10+732.833,改移道路全长1.333Km,平面线形按既有高速公路路线布设,采用双向四车道高速公路标准,设计速度100km/h,整体式路基宽度24.5m。受下穿铁路净空影响，本工程对纵断面重新拉坡，以满足其净空要求。同时改建既有宜柳高速公路上跨铁路桥，拆除既高速公路桥（20+30+20）m。
公路立交桥位于岩溶溶蚀平原、剥蚀残丘地貌。线路通过地段地势较为平坦、开阔，地形起伏小。地形低洼、平坦地带，多种植甘庶、水稻等农作物。地表覆土较厚，未见基岩出露，两边主要是旱地，桥址范围内通车，交通方便。
桥区范围内地表上覆第四系全新统碎石土（Q4ml）；溶洞充填物（Q4ca）；坡洪积（Q4dl+pl）黏土（软土）、黏土（弱膨胀土）、粉砂；坡残积（Q4dl+el）黏土（软土）、黏土（弱膨胀土）；下伏基岩为石炭系上统（C3）灰岩、白云质灰岩。
根据国家地震局2001年颁部1/400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
二、主要工程技术标准
本项目采用双向四车道高速公路标准，设计速度为80km/h，整体式路基宽度24.5m，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级，交通工程及沿线设施采用A级。
线路平曲线最小半径为5500m，竖曲线采用了6000的最小半径。最大纵坡3.75%，最短坡长142.83m。
路面宽24.5m（双向四车道：0.75m土路肩+2.5m硬路肩+2×3.75m行车道+0.5m路缘带+2m中央分隔带+0.5m路缘带+2×3.75m行车道+2.5m硬路肩+0.75m土路肩）；硬路肩采用沥青砼路面(5cmAC-16C密级配中粒式沥青砼路层、19cm水呢稳定碎石加铺层、1cm厚沥青石屑封闭
层、18cm二灰碎石上基层、18cm级配碎石下基层)；行车道采用砼路面（26cm混凝土路面、1cm厚沥青石屑封闭层、18cm二灰碎石底基层、18cm级配碎石垫层）；
路拱横坡为双向横坡，路面及硬路肩为2%，土路肩为4%。路堤填筑边坡按1:1.5坡度施工，土层填筑时分层碾压，既有路基边坡施工时挖成内倾斜2～4%的反向台阶，其宽不小于3m。
三、便道绕行方案介绍(方案一)(一)便道跨既有铁路桥施工
1、前期准备阶段
2、便线跨既有铁路便桥施工阶段:
3、桥梁墩台盖梁施工阶段:
4、架梁阶段:
5、梁片连接及桥面工程施工阶段:(二)便道路基填筑施工（1）测量放线（2）基底处理（3）土工试验（4）摊铺（5）路基压实（6）施工检测（7）路基压实标准（8）路基成型整修
(9)附属工程
（三）工期安排(方案一)宜柳高速公路便桥： 钻孔、挖孔桩基础：60天 承台、墩台身立模与砼浇筑：30天 路基、路面及附属工程：240天 宜柳高速公路主桥主桥： 钻孔、挖孔桩基础：40天
承台、墩台身立模与砼浇筑：30天 路基、路面及附属工程：150天 总工期为390天
（四）方案评价
方案优点：本施工方案对高速公路的综合影响时间为150天，对高速公路封闭施工的运营干扰小；但本方案存在征拆影响，特别是需要拆除房子，对施工开工影响大。
方案缺点：总工期长，工程总投资约2624.75万，投资费用较高。
四、半幅施工方案介绍（方案二）
（一）施工顺序安排
1、封闭左半幅高速公路，增设公路桥两侧台尾延至改移始终点挡土墙；
2、破除既有公路路面，加高路面填筑；
3、T梁及空心板梁预制；
4、搭设既有铁路防护门架，拆除左半幅既有公路桥；
5、施工左半幅桥桩基，托梁、墩台身、帽梁；
6、左半幅架梁及桥面施工
7、开通左半幅通车，封闭右半幅；
8、拆除右半幅既有公路桥；右半幅路面填筑；
9、施工右半幅桥桩基，托梁、墩台身、帽梁；
10、右半幅架梁及桥面施工
11、开能右半幅通车。
（二）工期安排
（1）左侧半幅施工
半幅封闭：2011年4月1日
公路防护挡土墙施工：2011年4月1日至2011年5月30日计60天 半幅旧桥拆除：2011年4月1日至2011年4月20日计20天 半幅钻孔桩基础：2011年4月21号-2011年6月20日共60天 半幅承台、墩台身立模与砼浇筑：2011年6月21日-2011年8月10日共50天
制梁厂及制梁：2011年4月2日至2011年8月10日计130天 半幅新桥架梁：2011年8月21日至9月20日30天 半幅桥面系：2011年9月21日至10月10日20天 半幅公路填筑及路面：2011年6月1日至8月10日72天 新半幅开通：2011年10月13日（2）右侧半幅施工
半幅封闭：2011年10月13日
半幅旧桥拆除：2011年10月13日至2011年11月7日计20天 半幅钻孔桩基础：2011年11月7号-2011年12月31日共54天 半幅承台、墩台身立模与砼浇筑：2012年1月1日-2012年2月20日共50天
半幅新桥架梁：2012年2月21日至2012年3月20日30天 半幅桥面系：2012年3月21日至2012年4月10日20天
半幅公路填筑及路面：2011年10月13日至2012年1月10日87天 新半幅开通：2012年4月15日
其他附属工程：2012年4月15日之前完成 总工期为：380天
（三）方案评价
方案优点：本施工方案对高速公路的综合影响时间为380天，对高速公路封闭施工的运营干扰较大，且对施工安全影响也较大；
方案缺点：总工期长，工程总投资约2405.44万，投资费用较少。
五、方案选定
综合考滤优先采取方案二，主要是该方案不受征拆影响，工期可控，且投资费用较少，可节省约234万元。
六、附件
下穿高速铁路 篇3
关键词：下穿铁路；涵洞；施工技术
随着我国现代化进程加快，城市交通建设日益发展，而由于受到城市空间制约，交通阻塞情况日益严重，成为制约城市经济发展的重要因素，而引起交通不畅的重要原因之一，便是铁路与公路的平交路口，为了改善此状况，下穿铁路既有线箱涵顶进施工工程越来越多地应用于城市立交桥的建设中。以桃浦东路一真南路下立交新建工程为例，对下穿铁路既有线箱涵顶进施工关键技术的分析，可促进技术应用，为施工实践提供参考。
1 工程概况
桃浦东路一真南路下立交新建工程位于普陀区中环路与上海铁路西站之间，为规划中环路西段内侧辅道，工程穿越京沪、沪昆铁路，桥梁中心铁路里程为京沪线下行K1457+190、沪昆里程K5+800。工程为城市次干路，起点为桃浦路，沿桃浦东路而上，上跨轨道交通11号线（已建）、下穿京沪、沪昆铁路、规划沪宁城际铁路、交通路，上跨规划16号线，顺真南路而下至终点新村路交叉[l，全长约1 004 m，道路规划红线桃浦东路宽为50 m，真南路地道段红线宽为50 m，其余段为36.5 m。本工程通道采用2孔13 m框架，其中穿越既有线范围采用顶进法施工，从北侧顶进。顶进框架共2节47 m，现浇框架为45 m和54 m共2节。13 m框架边墙厚0.8 m，净高为5.3 m，顶板厚0.85 131，底板厚0.9m。顶进段框架基础采用 600 mm的高压旋喷桩加固，桩长15m，间距均为1.2 m×1.2 m。既有箱涵两侧采用 600 mm密排高压旋喷桩加固，桩长21 m。顶进段框架混凝土采用C40抗渗混凝土，抗渗等级均为S8。
2工程难点
2.1 技术难度大
本通道穿越既有京沪、沪昆4股正线，顶进箱体最长49 m，顶程58 m，箱身自重4 450 t（6.2 t/m），而工点的地质条件非常差，路基持力层承载力为仪有6t/m，4.4～6.4 m深度位置还有流砂层，顶进箱体的标高控制难度相当大。因受规划16号线影响，工作坑位置16号线保护区的32 m范围不能施工钻孔桩，基坑主要采用SMW 工法樁围护，其抗弯刚度相对较弱，易发生变形、渗漏，对基坑安全带来危险，而该基坑还存在多次变化工况以及顶进时前后均要开口的情况，因此深基坑的支护稳定性要求很高。
2.2 安全风险大
本工程线路加固和恢复工作量非常大（架拆便梁44孔次），过往列车密集（每昼夜200对）、铁路管线复杂（箱顶还有24孔60多股垂直大过轨），铁路慢行时间达5个月，还要跨春运。期问需投入大量的劳力、材料、设备进入线路施工，施工期间的行车安全、人身安全、设备安全风险非常大。工程位于软土、流砂共存区域，西侧紧邻桃浦河，工作坑开挖深度约9.3 m，西南角距离沪宁正线仅8 m，西北角距离一幢6层砖混楼房仅6 m，深基坑的安全风险很大。
3 箱涵顶进关键技术
3.1 工作坑围护
经过多次评审，基坑为2个，西基坑长56 m，宽约20m的不规则四边形，东基坑长68 m，宽23 m。基坑最大开挖深度为9.3 in。基坑围护采用SMW桩基围护方式，靠近线路～侧及靠近6层居民楼部位采用钻孔灌注桩。工法桩采用 850@600三轴水泥土搅拌桩，内插H700×300×13×24的型钢，型钢布置形式为“隔一插二”，靠近线路一侧为 1 200@1 400钻孔灌注桩，外侧设2排旋喷桩止水。基坑围护桩顶部设冠梁，型钢顶端高出冠梁700 mm；基坑上下共设2道临时支撑，第一道支撑为1 m×1 m钢筋混凝土支撑，混凝土强度为C30，支撑间距5 m，第二道支撑为 609钢管支撑，支撑间距4 m。
3.2 线路加固
采用4孔24 m便梁临时架空线路，在便梁下按1：1放坡开挖路基2.5 m，开挖后，同时施工支护高压旋喷桩格构体和滑道式地基加固桩。全部便梁支墩和加固桩达到设计强度后，架设D24型便梁于顶进部位上方，开始地基加固和顶进作业。便梁支墩采用 600 mm的高压旋喷桩加固基础。高压旋喷桩桩长为30 m，问距500 mm×500 mm，形成宽3m、长47 133的格构体，桩体28 d无侧限抗压强度要求达到1.2 MPa。格构体上浇筑钢筋混凝土便梁支墩，宽度2.0 Ill，高度2.5 m。为了顺利顶进，在顶进框架范围两侧，在施工便梁支墩基础的同时施工高压旋喷桩形成滑道，滑道宽2.m，顶进框架全长度范围内设置。
3.3 滑板及后靠背
根据现场情况，采用整体C30钢筋混凝土滑板及后靠背。滑板厚500 mm，上抹水泥浆，撒石蜡、滑石粉，铺设塑料薄膜，滑板下设防滑槽，高0.5 in、宽0.5 in，问距2 m沿基坑横向通长布置。后靠背宽1.5 m，高2.5m，钢筋与滑板连接成整体。
3.4箱涵预制施工技术
本工程通道采用2孔13 m框架，本标段共有现浇框架4个，其中顶进框架2节，长度47 m。现浇框架共2节，长度分别为51 m、55 m。13 m框架边墙厚0.8m，净高为5.3 m，顶板厚0.85 m，底板厚0.9 m。其中顶进框架采用C40抗渗混凝土，现浇段采用C30抗渗混凝土，抗渗等级均为s8。由于顶进箱体较长，为了防止出现裂缝，在预制箱体时需设置诱导缝，拟在顶进箱体内设置2道诱导缝，其余箱身根据长度每10～15 m设置1道诱导缝。各段框架预制分两次浇筑砼，第一次浇筑底板和隔墙砼，第二次浇筑墙身及顶板砼。由于一次浇筑砼方量多，体积大，聚集的水泥水化热量大，在混凝土内，高2.5m，钢筋与滑板连接成整体。本工程通道采用2孔13 m框架，本标段共有现浇框架4个，其中顶进框架2节，长度47 m。现浇框架共2节，长度分别为51 m、55 m。13m框架边墙厚0.8m，净高为5.3 m，顶板厚0.85 1TI，底板厚0.9 m。其中顶进框架采用C40抗渗混凝土，现浇段采用C30抗渗混凝土，抗渗等级均为s8。由于顶进箱体较长，为了防止出现裂缝，在预制箱体时需设置诱导缝，拟在顶进箱体内设置2道诱导缝，其余箱身根据长度每10～15 m设置1道诱导缝。各段框架预制分两次浇筑砼，第一次浇筑底板和隔墙砼，第二次浇筑墙身及顶板砼。由于一次浇筑砼方量多，体积大，聚集的水泥水化热量大，在混凝土内外散热不均匀的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力，此外，由于混凝土的收缩徐变，将导致温度裂缝的产生。同时，顶进施工时，框架受力状态随时发生变化，因此，需要采取科学的施工方法，来保证框架的质量。箱身预制过程中主要是对箱身制作过程中模板、钢筋及混凝土的质量进行控制。
4结语
箱涵顶进施工要进行详细的施工调查，编制切实可行的施工方案，组织好施工人员学习，做好技术交底工作，使施工全过程做到心中有数、有条不紊。箱涵顶进施工中应力求长距离顶进，尽可能少开挖工作坑，少扰动既有线路基，以达到减少防护和支撑工作量的目的，做到既安全又经济。后背设计从最基本的顶力计算人手，认真进行方案的比选和检算，做出既可靠又经济的后背设计。箱涵顶进作业要连续进行，不断顶进；同时控制好顶速和进尺，加强量测。对顶进偏差要及时发现，及时纠正。纠正要逐渐进行，不能急于求成。
参考文献：
[1]李小林.下穿铁路斜交箱涵顶进施工技术[J].铁道建设，2009（3）.
[2]龚宏华，胡洲，万波，林运唐.既有线高路堤下箱涵顶进施工技术[J].铁道标准设计，2010（4）.
下穿高速铁路 篇4
1 超浅埋中暗挖法的应用
由于暗挖法的施工方式基本不会对道路有过多的占用, 对于道路交通的影响相对较小, 因而在选择超浅埋施工时往往会对其优先考虑。在进行暗挖施工时, 其技术关键在于超前支护以及初期支护这两项措施到位与否。
1.1 关于超前支护作业
超前支护作为隧道建设中必不可少的一项重要环节, 对于下穿工程而言意义重大。现阶段国内比较常用的超前支护一般有管棚工法、旋喷法以及管幕法等等。
(1) 管棚工法。所谓管棚工法, 指的是在开挖隧道之前, 对隧道进行平行钻孔作业, 并插入钢管, 在钻孔时应当注意要沿着隧道的开挖断面进行, 并以一定的距离作为其间隔, 之后则是从钢管的内部进行砂浆或者是水泥浆的充填压注, 目的是提高钢管的外部岩体在抗剪切方面的强度, 钢管能够与岩体实现一体化结合, 并由管棚以及外岩共同形成一体化的棚架系统。该功法的作用原理在能够将来自于管棚上部的围岩负载进行分散, 使前方岩土与钢架能够共同接受来自外部的负载, 从而有效降低土体自身所单独承受的压力, 确保土体结构的稳固。并且管棚工法不仅能够提高岩体周遭的物理参数, 提升地层的自身稳定性, 从而实现对地层的加固外, 同时还能够控制隧道的拱顶, 并起到防止塌方、阻止沉降的作用, 避免了由于施工而引起的地表变形情况。而水平导向的钻孔则可以借助安装在其钻头位置的传感器进行测量, 从而实现其钻头角度的偏移, 进而控制钻孔的方向。当前国内在钻孔方面的技术仍以水平导向技术为主, 管棚的一次施工其长度多在80米左右, 部分工程由于情况特殊可超过百米, 并且对于精度的控制可达0.5%[1]。
(2) 旋喷法。在旋喷法中, 通常会采用咬合式的旋喷桩进行施工, 该法能够在隧道的拱顶及其周边区域构成水平式的旋喷帷幕。该方法能够有效起到防止流沙、阻止滑移的作用, 同时兼具梁、拱两种效应, 并且对于土体也有较好的加固效果, 对于隧道的安全能够起到较好的保障作用。在旋喷法中还有一种高压水平的旋喷作业方式, 这种方式多用于含水砂层以及淤泥地层的地段的施工中, 对于不具备稳定性的地层可以起到良好的支护作用。高压水平式的旋喷桩在超前支护方面具备高强度、刚度大以及可操控的优点。但这种技术受于长度所限, 其单桩的长度基本不能超过40米, 因而在进行超前支护时往往会需要将其进行多次的循环作业, 借助互相搭接的方式完成施工, 在成本方面相对较高。
(3) 管幕法。管幕法在施工时主要是将大直径钢管进行地下预埋, 并通过密集排列组合成为大型帷幕, 从而实现大断面的地下空间施工。该方法的原理在于以单根的钢管作为其铺设的基础, 各个钢管之间借助其锁扣进行连接, 并在其锁扣处灌注止水剂从而形成密封状态。管幕法多应用于部分埋深较浅且、断开面较大并且地质情况较为复杂的环境。虽然管幕法能够针对复杂以及施工困难的环境进行施工, 但相应的其施工成本也相当高昂, 因而在施工中较少被采用。
1.2 双层支护在初期支护中的应用
下穿工程在初期支护时一般会采用双层支护的形式。这种支护形式的特点在于能够同时展开作业, 不过内层的支护要稍稍落后于外层, 并且内外两层的支护基本保持台阶状并逐层推进。就某工程的实践结果分析可知, 采用双层支护的方式在控制岩土变形方面的效果要远远好过单层支护。在埋深要求较小的超浅埋工程中, 这种双层支护在刚度方面正好能够满足其设计需要, 对于拱部下沉与变形也有着较好的控制作用, 但相应的这也要求双侧支护在作业时必须要确保内层支护能够紧跟外层支护, 以实现同时施作。通过对双岑支护的三种不同结构:双层格栅式、外钢内栅式以及外栅内钢式进行充分的研究实验, 可以得出外栅内钢式的双层结构在受力方面要更加合理, 并且对于地层变形也能够有效地进行控制[2]。
2 超浅埋中贝雷桥过渡与暗挖结合的下穿施工
贝雷桥由高强度的钢材所制成桁架结构以及横梁纵梁、桥板桥座进行连接而成。由于其桁架结构的轻便与标准, 因而只需借助专用设备便可实现迅速拼接完工, 并能够承担跨径与荷载的功能。贝雷桥在早期主要是用于军事目的, 属于军用型的钢桥, 而现在的贝雷桥除开其战备属性之外, 也多应用于诸多工程中, 例如救灾抢险、加固危桥以及市政水利等各个方面。另外也有D型的便梁结构, 这种结构同样适用于国内现有的铁路线路以及站场的浅埋架空作业当中, 这种结构具有不影响道路通行的条件下进行工程开挖以及施工作业, 并且在运输以及拆卸安装方面也有着极大地便利。这种D型便梁的结构一般用于形成限速在60公里以内的单双线线路, 并有多种型号可供选择。在隧道同高速公路的交叉位置进行栈桥的架设作业, 在进行下穿施工时, 可以让车辆经由栈桥通过其顶端。这种方案能够确保在进行隧道施工的时候, 其拱顶的薄弱区域不会受到过多的来自于车辆自重以及激振力方面的影响, 并且隧道施工也不会影响车辆的正常通行。在进行隧道区域的施工时, 要做到勤加测量, 及早封闭, 并遵循弱爆破、短进尺以及强支护的原则, 以确保通信与施工的双向安全。而在进行高速公路栈桥的架设以及拆除时, 则需要对该段道路进行封道处理。通常情况下, 如果是半幅栈桥的架设, 其封道时间一般在20天左右, 而拆卸则需要5天的时间。当双线隧道的开挖断面在净宽上超过了15米, 为了减少行车对于隧道拱顶区域的影响, 则栈桥的净跨度应当不小于40米, 以满足其承载能力方面的要求, 同时要做好栈桥在临时支墩附近路面的加固处理工作, 以免对原有路面造成破坏[3]。在进行栈桥的架设时, 关于坡度的设置一定要合理, 以免对车辆的通行造成不利影响。
3 超浅埋中盖挖法的应用
在进行道路下部的隧道修建时, 如果采用明挖开槽的施工方式, 将会对该处的交通产生长时间的影响, 如果采用暗挖法进行施工则工期又会过长, 并且随之而来的地层沉陷也会对上部结构产生较大的安全威胁, 其工程成本也相对较高。因此可以先进行隧道的顶板修筑, 之后便可在顶板的支撑保护下进行下部工程的修建, 而这方法便是比较常用的盖挖法。盖挖法在安全性方面较高, 并且实用性较强, 价格也相对合理, 因而在工程建设中较常被采用。如某地区的地铁线路场站在施工时便采用了盖挖顺做的方式进行修建, 有效降低了施工对于地面通行的影响。就安装与拆卸的方便性而言, 通过借助军用梁及其路面板等, 可以大大提高安装与拆卸的效率。盖挖法以其施工顺序可具体分为顺作法、逆作法以及半逆作法三种。所谓顺作法, 即是指率先进行围护结构以及地梁的修建, 对挡土结构进行盖板覆盖, 以构成临时性的路面, 确保交通通行, 之后便是在盖板的下方位置开挖土方, 并设计其底部的高程, 最后便是依照其常规顺序, 进行由上自下的主体结构修造。在完成以上工序之后, 便可拆除其临时性顶盖, 并做好土方的回填工作, 恢复其地下管线。如果当地的地下水位过高, 便可以选择具备止水性能的密排咬合桩亦或者是连续墙作为其围护结构。在采用顺做法时, 其顶盖部分的费用要相对较高, 并且在工程开工时要做好临时顶盖的铺设工作、临时路面的修建工作, 在完工时要做好临时顶盖的拆除工作, 并修造正式的路面, 因而对于交通有着较大的影响。鉴于此种情况, 为了能够有效减少该方式对于路面通行的影响, 盖挖半逆式的施工方法应运而生, 这种方法主要是当开挖处完成其顶板以及路面恢复工作之后, 继续向下开挖, 直至到达结构的地面, 并进行底板的修筑, 并向上逐层修造侧墙以及楼板[4]。这种方式与顺作法的不同在于, 顺挖法中的顶板在将来面临着拆除的情况, 而半逆法则能够直接完成其顶部处理。并且在其主体结构方面的施工任然是顺序进行, 因而能够有效地减少应力转换的消耗, 有利于其结构的完整以及寿命的延长, 在防水性能方面也更加可靠。
4 总结
在进行隧道工程的下穿施工方案选择时, 应当依照隧道与公路之间的断面情况、埋深要求、周边地质情况、道路通行要求、施工难度系数以及工程的成本与效益等方面进行考虑, 从而制定科学的施工方案。在诸多方案中, 暗挖法以其影响小、成本低、工艺相对成熟等优点而作为优先选择施工方式。对于需要考虑路面厚度、电缆布设、地层加固等方面因素时, 暗挖法的埋深应确保在4.5米以上。在暗挖法中, 做好超前支护工作将是确保其安全施工的关键所在, 并辅之以临时管制。对于交通通行流量比较大的路段, 为了能够减少其占用的时间, 可以采用盖挖逆作法进行施工, 同时做好交通的导改以及基坑的支护工作, 从而确保基坑以及道路通行的安全。
参考文献
[1]徐雷.试论铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术[J].科技创新导报, 2014 (05) :36.
[2]喻强, 万平德.超浅埋暗挖隧道下穿高速公路施工技术[J].江西建材, 2016 (07) :204-214.
[3]吴宇.铁路隧道浅埋下穿高速公路施工技术浅析[J].中华民居 (下旬刊) , 2014 (09) :263.
下穿高速铁路 篇5
高压旋喷桩加固下穿铁路立交工程软弱地基的应用研究
交通基础设施的建设中各类道路不可避免地会与铁路交叉,并多采用下穿箱形立交桥方式,常会遇到拟建场地地基软弱的情况,必须对地基进行加固处理.本文结合某下穿铁路立交工程软弱地基处理实例,详细阐述了高压旋喷桩加固设计和施工参数,质量检测和跟踪观测结果表明该地基处理是成功的,可同类似工程设计施工参考.
作 者：李建群 作者单位：中铁上海设计院集团有限公司南京设计院,江苏,南京,210009刊 名：中国西部科技英文刊名：SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA年，卷(期)：20109(3)分类号：U2关键词：高压旋喷桩 软土地基 加固设计 施工参数
下穿高速铁路 篇6
1.1 工程概况
兰渝铁路南峰寺隧道起讫里程为ID1K827+370～ID1K830+915, 全长3 545 m。进口内轨顶面标高396.17 m, 出口内轨顶面标高378.09 m, 线路纵坡为5.1‰。线路在ID1K830+675～ID1K830+780段105 m范围内下穿南广高速公路, 并且交叉处高速公路有一上跨公路的拱桥, 线路与南广高速公路的交角为22°24′43″, 下穿段覆盖层21.56 m。
1.2 工程地质及水文情况
南峰寺隧道下穿高速公路段隧道为丘陵地貌, 表层覆盖第四系粉质粘土, 基岩为侏罗系沙溪庙组红色泥岩夹砂岩, 岩质软, 单斜构造, 岩层产状较平缓, 倾角2°～5°。
地下水主要有第四系土层孔隙潜水, 基岩裂隙水。由于隧道范围内基岩普遍出露, 覆盖层薄, 第四系土层空隙水贫乏。此外段内基岩裂隙水主要赋存于砂岩风化裂隙及构造裂隙中, 地下水主要由地表水或土壤中水下渗补给。
2施工方案的选择及模拟计算
2.1 数据模型建立
(1) 确定最不利断面。
根据下穿段的地质情况及地表覆盖层厚度确定最不利断面形式为ID1K830+733, 即地表埋深最大且为拱桥基础处的断面为最不利断面。
(2) 计算范围确定为内轨顶面以下10
m至地表最高处, 隧道中线左右侧各50 m的范围计算受力, 首先绘制开挖处断面图, 导入Midas计算软件, 生成模型, 如图1。
2.2 确定土的力学性能
根据设计文件及现场实际勘查结果, 隧道基岩为侏罗系沙溪庙组红色泥岩夹砂岩, 采用莫尔-库仑模型建立土体, 围岩力学性能指标见表1。
(1) 定义路面及拱桥基础荷载。
(2) 路面受力采用简化均布荷载模式, 荷载选择为55 t, 即11.4 kN/m2。
(3) 拱桥基础采用简化均不荷载模式, 荷载选择为20 t, 即6.54 kN/m2。
(4) 开挖面受力为路面荷载、拱桥基础荷载及自重荷载三种形式。
2.3 数据模型计算结果
设定原始状态, 位移清零后进行模拟计算, 如图2。
根据模拟运算结果, 分别列出几种开挖方式不同长度下的公路路面沉降值、位移值, 拱桥基础的位移值、沉降值, 如表2所示。
根据数据模型计算结果及数据汇总, 台阶法开挖及分部法开挖进尺1.6 m时沉降值、位移值较小, 满足施工中的要求。为了满足施工进度, 施工中实际采用台阶法进尺1.6 m循环进行施工。
2.4 施工工艺及参数
施工过程中严格按照施工图及各项施工规范及技术措施组织施工, 并结合“管超前、短开挖、快支护、勤量测、早成环、紧衬砌”的原则组织现场施工。施工采用新奥法施工, 光面爆破, 无轨运输。具体施工步骤见图3。
(1) 超前支护。
超前支护采用拱部ϕ60中管棚超强支护, 中管棚2.4 m一环, 每环24根, 每根长5 m。此方法结合了超前管棚与超前小导管的共同施工优点, 既减少了洞内开挖管棚工作室这道工序, 又降低了洞内扩挖的安全风险, 同时又起到了超前管棚加强支护的效果, 是洞内超前加强支护的新思路。
(2) 开挖。
根据模拟分析及施工循环时间, 选择台阶法每循环进尺1.6 m作为开挖施工方法。上台阶高度为5.4 m, 上台阶长度不大于5 m。开挖下台阶时, 为了减小对已支护好上台阶初期支护的扰动, 采用弱爆破左右错开进行开挖, 错开长度不小于4榀拱架位置, 且开挖长度不超过2榀拱架, 即不超过1.6 m, 并及时安装边墙钢架。
(3) 初期支护。
采用工20b全环工字钢架加强支护, 钢架间距0.8 m;钢筋网片为ϕ8钢筋, 网格为20×20 (cm) 。喷射混凝土采用C25喷射混凝土, 厚度27 cm。系统锚杆拱部为组合锚杆, 边墙砂浆锚杆, 锚杆长3.0 m, 锚杆间距1.0×1.2 (m) (纵向×环向) , 梅花形布置。
(4) 仰拱及衬砌施工。
仰拱和衬衫施工紧跟下断面施做, 仰拱距离掌子面距离不超过35 m, 二衬距离掌子面距离不超过70 m。
2.5 施工中薄弱环节的处理
初期支护施工中利用有限元软件进行模拟分析, 分析施工中锚杆、喷射混凝土的受力及变形情况, 为现场施工提供指导, 对薄弱环节进行加强。根据数据模型模拟计算, 随着掌子面开挖的进行, 掌子面后方5～10m范围内的围岩应力逐步释放, 拱部锚杆的轴力增加, 并且轴力主要集中在锚杆根部, 施工中需对锚杆施工加强控制, 特别是锚杆根部的垫板必须严格按照设计进行施工, 防止因轴力过大造成锚杆根部陷入围岩内部。喷射混凝土受到的压力主要集中在拱顶及两侧拱腰处, 施工中需保证喷射混凝土的厚度与强度, 并且加强控制拱腰处工字钢架的链接质量, 避免应力集中, 造成初期支护变形等危害。
3监控量测
为保证南峰寺隧道顺利施工, 确保工程质量及施工安全, 隧道施工的全过程加强了监控量测, 主要监控量测项目有:围岩及支护状态观察, 水平收敛量测、拱顶下沉量测、地表下沉及位移量测。
3.1 洞内围岩监控量测点位的布置
预埋件采用ϕ8mm的钢筋加工成三角形焊于ϕ20mm螺纹钢筋端头, 三角形为4 cm的等边三角形, ϕ20螺纹钢筋长为25～38 cm, 其长度保证喷混凝土后螺纹钢筋端头外漏。测点埋设:开挖后采用手电钻, 钻孔10 cm, 然后将制作好的量测点预埋件插入并用锚固剂锚固填塞, 再施做初期支护到设计厚度, 将测点预埋件包裹牢固。
拱顶下沉测点用风钻打眼埋设好固定杆, 并在外露杆头设挂钩, 量测点埋入围岩内20 cm, 不可埋入喷射混凝土内。水平收敛与拱顶下沉的点位布置见图6～7。
3.2 水平收敛及拱顶下沉的量测频率
根据铁道部下发的《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》铁建设【2010】120号文件要求, 南峰寺隧道施工中监控量测工作根据不同围岩级别确定水平收敛及拱顶下沉量测的量测间距。
监控量测的频率根据围岩变形的速率及监控量测断面距开挖掌子面的距离来确定, 选择二者之间频率较高的确定量测时间间隔。
3.3 拱顶下沉及水平相对净空变化量测
(1) 拱顶下沉及水平相对净空变化量测应在同一断面进行, 并采用相同的量测频率。
(2) 净空变形量测在每次开挖后尽早进行, 初读数在开挖后12 h内读取, 而且在下一循环开挖前, 必须完成初读数。
(3) 测点应牢固可靠, 易于识别并妥善保护。拱顶量测后视测点必须埋设在稳定岩面上, 并和洞内水准点建立联系。
(4) 收敛量测采用JSS30A收敛仪进行量测, 仪器使用前必须经过严格标定。
(5) 拱顶下沉量测与水平相对净空量测在同一断面内进行, 采用水准仪测定下沉量。
(6) 拱顶下沉量测与水平相对净空量测采用相同频率。
3.4 数据处理
由于测量仪器的精度和偶然误差的影响使量测数据具有离散性, 根据这些数据整理出的原始时态曲线 (时间-位移曲线) 常常是锯齿形状, 所以必须采用数学方法对量测所得的数据进行分析, 做进一步整理, 找出围岩随时间变化的规律和不同时刻围岩的变形量以及围岩变形的发展趋势, 推算出围岩的最大变形量, 用以同变形临界值比较, 以便判断围岩的变形是否在允许范围。同时还可以了解到整理后的时态曲线与原始数据呈现出的离散性和随机波动性, 从而推断预测结果和分析中所应用的数据精度和误差。
由施工现场采集取得的隧道某一基线上的净空变化值, 不大可能随时间呈线性规律, 所以要选择非线性函数作为回归函数进行回归分析, 南峰寺隧道施工中采用非线性回归分析的方法进行数据处理与分析。
3.5 监控量测数据整理
3.5.1 确定回归方程
根据散点图中的散点拟合曲线的分布特征、变化特性、收敛性等, 从理论和以往经验选择能代表两变量之间内在关系的函数类型:
undefined
式中, U为收敛值;t—时间;A、B为回归系数。
回归分析的主要任务就是要根据量测数据t和u去估计未知参数A, B:进行线性相关的显著性检验;并利用对A, B估计的结果, 通过t值去预测u值。
3.5.2 确定参数A和B
利用最小二乘法估计参数A和B时, 有离差平方和undefined′) 2, 为了使S取最小值, 将上式分别对A及B求偏导数:
undefined
(r为相关系数)
undefined
根据实测原始收敛数据, 采用指数函数对实测关系曲线进行回归计算, 确定回归方程。
3.6 监控量测分析
3.6.1 根据位移值分析
注:1.硬岩取较小值, 软岩取较大值;2.拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间水平净空变化值与其距离之比;拱顶相对下沉是指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比;3.拱腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.2～1.3后采用。
初期支护达到基本稳定的条件:实测最大位移值或回归预测最大位移值应不大于极限相对位移值的2/3, 并进行变形管理。
注:U—实测位移值;U0—最大允许位移值。
3.6.2 根据变形速率分析
当净空变化速度持续大于1.0 mm/d时, 围岩处于急剧变形状态, 应加强初期支护系统;当隧道净空收敛值的速度明显下降, 收敛量已达总收敛量的80～90%, 且净空变化速度小于0.2 mm/d时 (隧道经验认为水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.15 mm/d) 时, 围岩达到基本稳定, 此时可进行二次衬砌;在浅埋地段, 及膨胀性和挤压性围岩等情况下, 应采用其它指标判别。
3.6.3 根据围岩位移时态曲线的形态来判别
当围岩位移速度不断下降时 (du2/d2t<0) , 围岩趋于稳定状态;当围岩位移速度保持不变时 (du2/d2t t=0) , 围岩不稳定, 应加强支护;当围岩位移速度不断上升时 (du2/d2t t>0) , 围岩进入危险状态, 必须立即停止掘进, 加强支护。
3.7 下穿高速公路段地表监控
根据现场实际地形及条件, 布置地表监控量测网, 共布置监控量测点34个, 高速公路路面及边坡采用反光贴片, 中央隔离带及路肩处埋设固定沉降观测桩 (见图8) 。
3.8 沉降观测的频率及时间
在开挖施工进入下穿段之前对沉降观测网进行布置及点位的埋设, 埋设后进行初始值的测量, 测量采用全站仪进行, 多测回平均后确定初始值并进行详细记录。
在开挖施工进入下穿高速公路段落后进行地表监控, 在每次开挖爆破后30 min后进行观测, 并且每天观测不少于12次, 量测后及时对采集的数据进行详细记录及初步分析, 删除个别错误值或对错误点位进行复测。
3.9 数据的收集及分析
在施工过程中对采集的数据进行整理及分析, 判定地表沉降及变形的累计变化量及变化速率是否满足设计及验算的要求, 以此判断公路路面的下沉量及拱桥基础的稳定性。根据洞内拱顶沉降及地表沉降回归曲线分析可以看出, 采用短台阶开挖, 地表和拱顶的最大变形速率为0.2 mm/d, 小于高速公路要求的1 mm/d;拱顶累计沉降值为6.5 mm, 地表累计沉降值6.7 mm, 小于高速公路要求的20 mm;地表变形速率与累计变形值满足高速公路的相关要求, 地表稳定。并且累计沉降值与模拟计算的数据基本相同, 数据模型可以正确模拟围岩及地表变化情况, 为施工过程提供理论依据。
4结束语
通过数据模型模拟施工过程, 选择了合理的施工方案, 减小了施工风险, 对施工过程中的薄弱环节进行了加强, 有效地减少了洞内变形, 保证了施工安全, 加快了施工进度, 满足了工期要求。
参考文献
[1]TZ204-2008, 铁路隧道工程施工技术指南[S].
[2]TB10417-2003, 铁路隧道施工质量验收标准[S].
[3]关宝树, 赵勇.软弱围岩隧道施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2011.
下穿高速铁路 篇7
1 防止浅埋铁路隧道施工沉降的重要性
在铁路工程施工的过程中，常常会遇到地质条件较为复杂的区域，为了降低铁路工程的施工难度，控制工程的造价，需要采用修建隧道的方法来确保工程的顺利进行。由于隧道的修建属于负高空作业，因此施工的难度较大，对工程质量的要求也有着明显的提高。尤其是在工程建设位置的地表存在有建筑物时，如何防止工程建设对地表建筑物产生的影响，是铁路隧道施工的关键。在浅埋铁路隧道施工的过程中，常常会出现需要下穿高速公路等地表建筑的状况，如何在确保工程顺利实施的条件下，降低隧道建设对高速公路造成的不利影响，防止高速公路发生沉降，确保高速公路的正常通车，是浅埋铁路隧道施工的关键。
浅埋铁路隧道对工程的防沉降技术的要求较高，特别是在地表存在有建筑物的前提下，如何有效的降低施工过程中产生的地表沉降，是保证地表建筑物安全的基础。由于浅埋铁路的埋深较浅，因此其上部结构的稳定性与支撑能力均要弱于传统的隧道结构，大大提高了浅埋隧道在建设施工的过程中发生沉降的可能性。一旦隧道发生沉降，不仅会威胁到隧道工程的正常施工，也会对地面的建筑造成严重的影响。如果在浅埋隧道下穿高速公路的过程中发生施工沉降，将会严重损坏高速公路的路基，使高速公路提早出现病害，缩短高速公路的使用寿命，降低高速公路的行车安全。因此，加强浅埋铁路隧道施工过程对地表沉降的防治力度，将隧道的施工过程对周边环境的影响控制在最低限度，对确保我国交通行业的快速稳步发展有着重要的作用。
2 导致浅埋铁路隧道施工沉降的主要因素
2.1 铁路隧道的开挖面积
隧道的开挖面积在很大程度上决定了隧道需要支护的数量与密度。随着隧道开挖面积的增大，隧道上部结构需要的支撑数量也会不断增多。当隧道横截面的宽度扩大时，隧道顶部结构的质量也会相应提升，而构成隧道的岩体或土体本身的强度有限，对上部提供的支撑力在达到一定程度后便很难有所提高。例如，在黄土地带进行施工时，隧道的跨度一旦超过8 m，其上部结构便很难保持自稳，加之隧道上部高速公路对地表造成的压力，进一步降低了土体维持自稳的临界值，提高了工程对防沉降技术的要求。
2.2 施工地点土壤岩性的影响
隧道施工地点的地质岩性决定了土体的强度和稳定性，当施工地点的土壤强度较高、岩体稳定性较好时，隧道上部结构对支护的要求相对较低，反之，隧道施工地点的土质为软土或湿陷性黄土，则会大大提高施工的难度。此外，地层覆盖的厚度和整体性决定了地层抵抗外界扰动的能力，在上部地层的整体性差、厚度低的地区进行施工，很容易造成土体潜在应力的释放，令围岩因失稳发生塌陷，给隧道的施工和地表的建筑造成严重的损害。
2.3 地下水的影响
地下水含量丰富的地区，土壤的含水量也要明显高于正常地区，使其突然发生软化，湿陷性提高，此外，在地下水的浸泡、冲蚀与溶解作用下，会进一步弱化土体之间的结合力，使土体失稳，发生坍落。即使排干地层内部的水分，也很容易导致原有的土体在失水的情况下内部应力发生变化，使土壤收缩干裂，降低上部结构的稳定程度。同时，隧道地基的承载能力不足也是造成隧道沉降的重要因素，土壤含水量较高的地区，地基更容易发生不均匀沉降，提高施工沉降发生的可能性。
2.4 高速公路行车的影响
高速公路在重力和自身质量的作用下，会对下方的土壤施加一定的压力，一旦压力超过土壤的最大承载能力，便会导致土壤发生沉降。除了高速公路的自重，路面行车也会间接的给土体带来压力，特别是大型车辆行驶时，对下部的土壤造成的压力会在短时间内迅速增大，因此，高速公路的车辆行驶对施工沉降的影响力也是不可忽视的。
2.5 施工因素的影响
浅埋铁路隧道施工期间的支护质量对减小施工沉降有着决定性的影响，尤其是在浅埋隧道施工的过程中，先期的支护对隧道沉降的预防起到了至关重要的作用，具体包括支护的类型、结构、选材、使用时间以及加装支护的手段等。此外，施工过程采用的方法也会在一定程度上影响隧道发生沉降的可能性。一旦施工方案设计不当，便会给工程的施工带来严重的负面影响。
3 控制浅埋铁路隧道施工沉降的有效措施
3.1 工程施工前期的沉降预防措施
3.1.1 加强工程施工前期地质勘测的力度
加大工程施工前期地质勘测的力度，可以为施工计划的拟定提供充足的依据，使施工单位能够详细的了解工程所在地的地质状况、土壤岩性、地下水的分布状况，以及高速公路路基的情况等，从而了解施工过程中的重点与难点，并有针对性的制定出科学的方法与控制措施，为降低浅埋铁路隧道的施工沉降打下良好的基础。所以，在浅埋铁路隧道施工的前期，应当重点做好工程所在地的地质勘测工作，掌握隧道施工段的各种参数，并着重对隧道与公路交叉的位置进行勘测，包括公路的路基与边坡的土质和构造、路基的稳定性、路面是否发生不均匀沉降现象等，从而为后期的施工计划的拟定以及施工过程中的沉降监控提供充足的数据。
3.1.2 详细了解高速公路与铁路隧道的关系
由于高速公路本身的性质以及车辆的运行均会对浅埋铁路隧道的施工沉降造成一定的影响，因此，详细的了解高速公路的施工状况与行车特点，对制定科学的施工计划有着重要的意义。同时，高速公路与浅埋铁路隧道之间的关系也是需要了解的重点之一。只有掌握了高速公路的实际情况，才能够了解浅埋铁路隧道在施工的过程中将面临何种程度的压力，应当采取怎样的支护与加固手段，从而保证工程施工的顺利进行。
3.2 工程施工过程中的沉降预防措施
3.2.1 合理处置施工地点的地下水
铁路隧道施工地点的地下水会对当地的土质产生不良影响，降低土壤的承载能力，提高工程的施工难度。因此，在架设支护之前，应当合理的处理施工地段的地下水，防止地下水的渗透对施工过程产生不利影响。为了防止因地下水导致的沉陷发生，需要对施工地点进行排水处理，并在施工场所开挖排水沟，确保地下水能够顺利流出，保证施工场地的干燥，避免围岩被地下水浸泡而发生软化。
3.2.2 对隧道进行超前支护
对浅埋铁路隧道进行施工时，对隧道进行超前支护能够在沉降发生之前对隧道的周边进行加固，能够有效的防止沉降现象的产生。特别是在围岩自稳能力不强的地区施工时，如果缺少超前支护对隧道的支撑，将很容易发生沉降甚至塌方事故。使用导管对隧道的土体进行注浆加固作为正式施工前的超前支护手段，可以将松散的岩体进行固结，达到强化开挖面、增强围岩稳定性与承载能力的目的。在进行注浆的同时搭配大管棚超前支护技术，可以进一步的稳定隧道的围岩，加强隧道的抗沉降能力。
3.2.3 选择合理的开挖方式
在对下穿高速公路的浅埋铁路隧道进行施工的过程中，为了保证隧道基础的稳固，需要采用短台阶人工小步距的开挖方式，按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的思路进行施工，在开挖的同时做好配套的初期支护工作，减少工程施工过程中出现沉降的可能性。而在浅埋铁路隧道施工时，难免会遇到需要采用爆破手段配合开挖的地段，此时应当适当的压缩爆破的规模，采用小药量、弱震动的方式进行爆破，尽可能的减小爆破过程对隧道产生的冲击力，维持隧道围岩结构的稳定。
3.2.4 做好隧道的支护工作
浅埋铁路隧道对沉降的抵抗能力较低，加之隧道需要下穿高速公路，因此更加提高隧道支护工作的难度，在隧道施工的过程中，应当重点加强高速公路下方隧道的支护工作，在增加支护数量的同时，科学的选择支护的种类，合理的规划支护的结构，并在隧道开挖的过程中及时对隧道周边的岩土进行注浆或喷淋混凝土浆，达到提高隧道围岩自稳能力的目的，有效的防止了施工沉降的发生。
4 结语
在浅埋铁路隧道下穿高速公路地段的施工过程中，采用“超探测、预堵水、管超前、强支护、短进尺、早封闭、勤监测、备预案”的思路对施工沉降进行控制，能够有效的降低隧道施工对高速公路产生的不利影响，确保高速公路与铁路的行车安全。
摘要：简要的介绍了防止浅埋铁路隧道施工沉降的重要性以及导致浅埋铁路隧道施工沉降的主要因素,并提出了控制浅埋铁路隧道施工沉降的有效措施,以期在确保铁路正常通行的前提下保证高速公路的行车安全。
关键词：浅埋铁路隧道,高速公路,施工沉降,稳定
参考文献
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[3]连俊明.大断面浅埋黄土隧道下穿高速公路沉降控制施工技术[J].科技情报开发与经济,2009(12):103-105.
[4]帖卉霞.浅埋近距隧道下穿高速公路差异沉降率理论分析与施工措施[J].铁道标准设计,2008(4):39-40.
下穿高速铁路 篇8
1.1 工程简介
新建上海至南通铁路(南通至安亭段)位于长江口,途径江苏省南通市,及苏州市所辖的张家港市、太仓和昆山等四县市和上海市嘉定区。沪通铁路是连接上海市与江苏省南通市的高速客货铁路干线,是中国沿海地区铁路网的重要组成部分之一。
沪通铁路铁路等级为国家Ⅰ级,其全长248.9km,工程估算486.8亿元,路段旅客列车设计行车速度:正线200km/h、联络线≤160km/h、局部地段限速;安亭至蕴藻浜增建三四线处既有京沪铁路设计行车速度120km/h。由于沿线地质、环境复杂多变,且需多次修改并与既有线交叉并行,施工安全风险较为突出。沪通铁路与既有京沪线同孔下穿G1501绕城高速,沪通线修建期间对既有京沪线的安全及稳定运行带来一定的阻力,且地基加固处理时施工机械设备侵限影响既有京沪线的运营。因此,为确保施工期间既有京沪线的运营安全,需采用合理可行的施工方案进行施工,将产生的所有风险和影响降低到最小。沪通铁路现场照片详见图1。
1.2 地质特征
本线为长江冲积平原河口新三角洲平原区,局部为湖沼积平原区。全线地形平坦,地势开阔,海拔标高2.0m~4.5m。沿线河网密布,水塘星罗棋布;公路交通发达,城镇化较快,厂房、民居密布;其余空地多为高产农田、菜地。
线路所经地区为长江冲积平原河口三角洲平原区,底层成因主要为冲海积,局部为冲积及湖沼积,具有海陆相互交替沉积的特点。施工区域内特殊岩土主要是第四系全新统松散堆积的淤泥质土层及淤泥,该土层一般含水量大、压缩性高,强度低,为软土层,分布厚度一般5m~15m,局部厚达25m。天然含水量w=42.5%,天然密度r=17.7k N/m3,孔隙比e=1.2,压缩系数a1~2=0.62m Pa-1。
1.3 工程特点
1)地基加固处理时施工机械设备侵限既有京沪线的运营,为施工带来了一定的难题。
2)地基加固处理时对既有G1501高速公路桥墩的稳定带来了一定的风险。
3)如何在不影响既有线安全运营的条件下保证施工质量及进度;且线间施工空间狭小,工程协调难度大,组织困难。
2 施工方案
沪通铁路与既有京沪线同孔下穿既有G1501高速公路,沪通铁路此段需加固处理,地基加固处理时施工机械设备侵限既有京沪线的运营,为确保施工期间既有京沪线的安全运营,拟在北侧邻孔结合永久工程新建施工便线,采用施工过渡方案进行此段地基的加固处理。考虑下穿G1501施工便线受上跨外青松公路钢便桥限制,按速度目标值60km/h修建,设计最小曲线半径1 200m,夹直线最小长度55.3m。详见图2沪通铁路下穿G1501施工过渡方案平面示意图。
具体施工过渡方案如下:
第一步:按设计标准修建施工便线1(从G1501桥下邻孔下穿)段路基;待便线1路基完成满足铺轨条件后,人工铺设不影响营业线运营安全段的便线1线路铺砟整道达开通条件。
第二步:择时封锁此段京沪下行线,便线两端拨接,将京沪下行线改至便线运行,停运便线范围内京沪下行线。
第三步:对此段沪通下行线进行地基加固处理;加固处理完成后,人工铺设此段下行线不影响营业线运营安全段的线路并铺砟整道达开通条件;同时修建便线2与已铺沪通下行线相连,并且铺砟整道使便线2达开通条件。
第四步:择时封锁此段京沪上行线,拨接此段京沪上行线两端与便线2接通,将京沪上行线改至便线2及沪通下行线运行,停运便线2范围内京沪上行线,对此段沪通上行线进行地基加固处理。
第五步:G1501桥下沪通上行线地基加固处理完成后,择时封锁此段京沪上下行线,拆除便线1和便线2,按原设计位置和标准开通既有京沪上下行线。
由于沪通铁路与既有京沪线同孔下穿G1501高速公路,施工时既要考虑到对既有京沪线安全稳定运营造成的影响,又要防止施工时地基加固处理对G1501高速公路桥墩的稳定带来的风险。所以营业线上的施工工序越少,安全风险越低,此施工方案工序较少,需侵限的空间有限,且施工便线和地基加固处理在同侧,使沪通铁路的修建对既有京沪线和G1501高速公路的安全运营造成的风险减少到最低。因此,此方案为合理可行的施工方案。
3 项目风险管理
3.1 工程风险识别
所谓风险识别,即为工程风险管理的开端,是在搜集相关工程资料与特定的科学研究方法的前提下,系统的识别工程建设过程前后所遇到的各种风险。风险识别流程一般是收集数据、分析项目中的不确定、分析并确定风险事件、编写风险识别报告。
本次风险识别的主要对象是沪通铁路与既有京沪铁路同孔下穿G1501高速公路临时施工便线拨接在G1501高速公路桥墩同侧的施工方案给工程带来哪些风险?风险识别的主要内容有:
1)与既有线同孔下穿G1501高速公路桥墩一侧,临时施工便线的修建位置与既有京沪线的距离是否是安全距离?是否会影响沪通铁路的正常运营?
2)临时施工便线的同侧修建,施工时地基处理是否会对G1501高速公路一侧桥墩产生沉降与位移影响?
3)由于沪通铁路临时施工便线的修建,既有京沪线的运营速度在此施工段是否需要降低?
3.2 工程风险评价
工程风险评价是指在风险识别的前提下,对工程风险进行详细分析,并根据风险对工程目标的影响程度对风险大小进行排序并分出风险等级,为下一步的风险管理提供依据。风险评价方法一般有定性分析要与定量分析两种。所谓工程风险的定性分析就是对已识别风险的影响程度进行分析,并根据风险对工程造成的影响程度进行排序的过程。按照风险发生的概率一般把风险分为五个等级,影响程度依次降低。通过风险评价,将沪通铁路此段施工方案对既有线造成的风险程度进行了等级划分,见表1。
从表1可以看出沪通铁路与既有京沪线同孔下跨G1501高速公路此段施工,G1501高速桥墩的沉降与位移是最易发生的风险,因此,应重点研究解决此段施工方案。同时,由于临时施工便线的修建需要加固处理路基,对京沪线路基沉降及营业线的平稳安全运营造成严重影响。虽然各种机械设备事故发生的概率较低,但这样的风险极易危机施工人员的安全,造成不必要的财产损失,因此,我们应给与重视。
3.3 工程风险管理
工程风险管理是指对工程未来发生的不确定性进行识别、评价、应对与监控,降低不确定性对工程造成的影响,最大程度上保障工程总目标的实现。针对沪通铁路此段施工进行风险管理,主要是G1501高速公路桥墩位移、沉降与京沪线安全平稳运营。
1)G1501高速公路桥墩位移、沉降。由于上海地质条件普遍较差,加上大部分为软土区域,所修建的施工便线下跨既有G1501高速公路,其地基的加固处理必将引起路基的位移与沉降。所以在G1501高速公路桥墩周围打钢护筒,将桥墩的地基应力约束住,不得拔出,这就解决了桥墩的沉降与位移问题。
2)京沪线路基沉降。由于新建沪通铁路分布在既有京沪线相两侧,距离较近。因此,沪通线的修建影响京沪线运营,为了避免这种情况的发生,拟在京沪线与G1501临侧桥墩同时修建两天临时施工便线,将京沪上下行线临时拨接至临时便线上,并在此段控制京沪线运营速度,进最大可能降低对京沪线路基的影响。
4 结论
通过合理的施工方案,利用临时便线的拨接并控制营业线在此段的运行速度,将风险降低到最小。通过对各风险的应对措施我们可以总结出以下经验:
1)在与既有线同孔下跨既有线时,做好安全防控措施尤为必要,为了防止新线的修建对既有桥墩造成沉降与位移影响,应在桥墩四周用钢护筒保护约束起来,集中桥墩周围的地基应力,再进行便线的地基加固处理,这是一个可行的选择。
2)新建铁路临近既有线施工,应在不影响既有线安全平稳的运营下进行施工,利用天窗时间点进行施工,并在此段降低既有线运行速度,控制在60km/h一下。确保整个工程在安全的基础上能够顺利进行。
参考文献
[1]任旭.工程风险管理[M].北京:北京交通大学出版社,清华大学出版社,2010.
[2]王卓甫.风险及其应对[M].北京:中国水利水电出版社,2005.
下穿高速铁路 篇9
关键词：高速公路,下穿铁路,顶推,施工工艺
1 工程简介
江都至海安高速公路是江苏省高速公路网规划“五纵九横五联”中“横三”的重要组成部分。高速公路主线桩号K87+450～K88+210段落下穿新长铁路,全长760 m(包括箱体及引道)。道路中心线与新长线交点公路里程K87+814.812,铁路里程K346+235.312。箱体采用预制顶进的方式进行施工,顶板厚0.95 m,底板厚1 m,侧墙厚0.95 m,上梗肋尺寸1 m×0.35 m,下梗肋尺寸0.3 m×0.15 m;两孔箱身相互分离,中间设0.1 m的沉降缝。工程所处地区地质条件不佳,施工地段所处位置为低洼的水塘及农田,土体含水量大,承载力及土体的粘结力低,基坑开挖极易造成塌方;箱体单箱重量3 357 t,箱体施工定位精度要求高,顶进过程中控制难度大。
2 施工方案
2.1 总体施工顺序及规划
总体施工顺序为:首先进行临时设施建设、场地平整、基坑开挖及顶进箱体预制等,同时在顶进涵预制及养生阶段做好箱体顶进的准备工作,即线路的加固、高压旋喷等工作;既有线路下方箱涵顶进就位后,同时现浇剩余两节箱涵,并做好三角区回填;最后进行线路恢复、护轮轨安装及附属工程的施工。
2.2 高压旋喷桩施工
本工程桩基数量为424根,ϕ50 cm,桩长18 m,在线路两侧各两排呈直线形布置。高压旋喷桩施工在线路边坡坡脚进行,桩顶标高为箱体设计底标高,在施工时桩头超打1 m,保证成桩质量。旋喷桩施工钻孔采用旋转式钻机,单管旋喷注浆加固,注浆前全面检查注浆设备与材料,拌浆操作人员严格按配方配料,正式注浆后连续作业,保证成桩质量,相邻桩体的作业间隔时间不应少于48 h,间距不小于1.5 m,根据设计桩为密打直线形布置的情况,现场采用间隔跳打法施工。
2.3 基坑降水、工作坑排水
1)基坑降水。工作坑开挖前对基坑进行降排水处理,对工作坑范围内进行清淤,施工便道及加工场地范围进行清淤后换填。降水采取以深井降水为主,局部采用轻型井点降水的方法。开挖前在工作坑的外侧按一定间距设置深井,开挖后根据深井降水效果考虑是否设置轻型井点。箱体顶进阶段在线路另一侧增设深井。2)工作坑排水。工作坑外侧设置河塘截水围堰,工作坑内部设置排水沟及集水井。在工作坑的四个拐角设置集水井,集水井中积水通过水泵向附近水塘排水,派专人对坑进行抽水,确保坑内干燥。
2.4 开挖方式
1)基坑开挖。工作坑土方采用机械挖土,提前布置深井降水。根据设计图纸及现场地质情况,挖土深5.6 m左右,路基侧作用边坡大于1∶1.5,后靠侧采用拉森钢板桩支护,边侧采用1∶1.5放坡。2)顶进时线路下方土方开挖。当箱体强度达到设计及规范要求、线路加固完毕后立即进行顶进施工,箱体顶进24 h连续作业,确保最短时间内完成箱涵顶进。为防止路基塌方,两侧根据土质适当放坡。线路下方土体开挖采用机械进行,人工配合,挖土时严禁超挖,列车通过时停止一切作业,设专人24 h对便梁支座及线路边坡进行观测及防护。
2.5 滑板及后靠制作
2.5.1 滑板制作
滑板设置采用20 cm厚的C20混凝土面层,10 cm厚碎石垫层;为增加滑床板与基坑底的摩擦力,在滑板内设置间距为4 m的防爬锚梁,尺寸为0.4 m×0.2 m,滑板内设置钢筋网,防止顶进过程中滑板开裂。
2.5.2 后靠
后靠制作采用钢筋混凝土分配梁结合拉森板桩及后靠配重压土而成。 后靠分配梁采用C20钢筋混凝土制作;其截面尺寸为1.5 m×2 m,分配梁与滑板连接成整体,其底标高在滑板顶面以下0.5 m。
1)顶力计算公式:
P=K[N1f1+(N2+N1)f2+2Ef3+RA]。
其中,P为最大顶力,kN;N1为桥涵顶部荷载,取值为0 kN;N2为桥涵箱身自重,顶进段按15 m长箱体计算,取值15 176 kN;f1为桥涵顶部表面与顶部荷载之间的摩阻系数;f2为箱身底部与基底土的摩阻系数,取0.7;f3为侧面摩阻系数,一般取0(由于采用全断面开挖,边挖边顶的施工方法,可不考虑侧面摩擦力);E为箱身两侧土压力,kN;RA为钢刃角正面阻力,取0;K为系数,取1.2摩擦系数。
P=1.2×15 176×0.7=12 748 kN。
2)后靠验算。
箱涵最大顶力P=12 748 kN,桩后土压力作用高度H=h+y=7.2 m,钢板桩后填土被动土压力:
E>P=12 748 kN,满足要求。
2.6 箱体制作
1)箱体分节制作。因箱身较长(33.18 m),自重大(约3 357 t),桥址所在地地质情况差,地下水位高,顶进施工较易产生“扎头”,就位偏差大等现象,为确保箱体准确就位,分三节制作。首先于线路东侧开挖工作坑预制顶进段箱体(长度15 m),顶进到位后在线路两侧现浇两节长度为9.09 m的箱体。三节箱涵间接缝采用埋设钢销剪、PE1橡胶止水带,缝内填充聚乙烯低发泡填充板,内侧塞RS弹性密封膏,外墙贴外贴式止水带。2)混凝土工程。采用商品混凝土,箱涵分两次浇筑,第一次浇筑箱身底板;第二次浇筑箱身边墙及顶板混凝土。框架预制完成并达一定强度后,可进行防水层制作。框架顶防水层采用TQF-Ⅰ型,为氯化聚乙烯防水卷材、聚氨酯防水涂料及钢纤维混凝土保护层共同构成。
2.7 线路加固
箱体顶进前做好线路加固:首先采用2组D16型便梁、1组D24型便梁临时加固线路,同时施工三处便梁基础钻孔桩及钢筋混凝土条形基础,此时便梁支墩采用简易支座,D16型便梁相对于条形基础居中架设,D24型便梁偏向长兴侧;第二步进行新沂侧箱体顶进,该侧箱涵顶进时线路采用2组D16型便梁,1组D24型便梁加固,D24型便梁架设在钻孔桩及条形基础上,两侧各采用1组D16型便梁联架;第三步进行长兴侧的箱体顶进,该侧箱涵顶进采用,1组D24型便梁,1组D16型便梁加固线路,其中D24型便梁一端架设在就位后的箱涵顶部,另一端架设在条形基础上,同时采用1组D16型便梁联架,见图1～图3。
线路加固共设置三处钻孔桩及条形基础便梁支墩。条形基础尺寸为18 m×3 m×2 m,每个条形基础下方设4根ϕ1.0 m钻孔桩,桩长36 m。便梁架设至线路恢复阶段,线路设置慢行防护,铁路行车限速45 km/h。
2.8 箱体顶进
箱体分三节制作,采用顶入法施工,箱体长15 m。先顶进新沂侧箱体,再顶进长兴侧箱体。最大顶力为15 176 kN,配备200 t千斤顶。配备数量为:N=P/200/0.7=11台。为防止箱涵顶进出现扎头现象,滑床板施工时沿顶进方向设置1%上坡。
完成顶进设备安装后,进行试顶工作,以顶动箱身为止,试顶时加强箱身中线、水平和纵向位移的观察,同时还要注意观察后背和底板的变化。顶进作业开始前全面检查箱身混凝土设计强度、线路加固情况、后靠、现场照明和液压系统及试验情况、记录人员的组织和仪器装置、施工人员与铁路行车单位的联系情况。上述工作经检查完备后,方可试顶,使箱身与底板分离。当试顶检查一切正常后,即可进行正式顶进作业。
3 经验
下穿高速铁路 篇10
随着城市的快速发展, 对外不断扩张、对内不断的升级改造, 城市道路与既有的铁路、高速公路的冲突越来越大, 为了打通铁路、高速公路等对城市的包围、分隔, 大量的箱涵、地道的设置, 成为城市交通设施建设的必然选择。以山东淄博新城区为例, 胶济铁路横穿新区, 将整个新区分割成大小不一的两部分。在道路网规划中, 下穿胶济铁路共设置了箱涵5座, 其中, 世纪路、西十路两座箱涵实施较早, 引道内积水、水损坏、漏水现象较为严重, 为此, 在2009年建设原山大道下穿胶济铁路箱涵引道工程时, 综合采用了诸如引道前纵断设置反坡、路面结构中设置排水垫层及排水盲沟、地上采用生态排水边沟等一些较为先进的设计理念及方法, 能够为其它类似工程提供参考。
2 工程概况
原山大道是淄博市新的西外环, 是淄博市一条重要的南北向货运、客运通道, 本项目南起昌国路, 北至济青高速, 全长约7km, 双向6车道规模, 一级公路, 是G205国道附线的一段。下穿胶济铁路引道全长为600m, 铁路下采用四孔箱涵, 分别为10m+12m+12m+10m, 根据箱涵断面, 胶济铁路立交桥引道道路全宽39m, 断面布置为:5m辅道+2m分隔带+12m主路+1m中央护栏带+12m主路+2m分隔带+5m辅道, 路面横坡为2%, 主路与辅路采用分离式路基, 主路两侧设置浆砌片石重力式路肩挡土墙, 辅道外侧边坡采用六边形空心植草砖护坡。引道路段地质情况较好, 多为黏土、亚黏土, 透水性好, 是良好的路基填筑材料, 地下水埋深较深, 主要补给来源为大气降水。引道效果图见图1。
3 主路路面排水
3.1 纵断面设计
为了有效控制暴雨时引道内积水, 设计时主要考虑了两个方面的因素, 一是缩小汇水面积, 减少客水的涌入;二是尽量缩短引道内的地面汇流时间, 尽快排除积水。
1) 纵断面设置反坡
为了减少客水涌入引道范围内, 在引道两侧设置了0.5%的反向坡, 反向坡的最高点高于两端路段积水的最高标高。此种设计, 一是可以防止道路纵向上的地面径流汇入引道内, 二是减小了汇水面积, 从而能有效地减小引道泵站的规模, 从而降低了工程造价。引道反坡示意图见图2。
2) 设置锯齿形偏沟
在纵断面设计时, 引道底部设置了半径为3000m的凹形竖曲线, 造成道路纵向有效坡度小于0.5%的路段长度约100m, 这样会造成地面径流流速在引道底部减小, 在暴雨时容易造成地面积水, 因此, 为了提高该路段地面径流的流速, 在有效纵坡小于0.5%的路段设置了锯齿形偏沟, 偏沟设置宽度为4m (最外侧的1条车道及路缘带的宽度) , 保证道路边缘纵坡大于或等于0.5%, 在偏沟低点设置雨水口。
3.2 路面结构设计
本工程引道内采用水泥混凝土路面结构, 为了减少水损坏, 结构设计时采取了防水与排水相结合的设计思路。
1) 半刚性基层上设置下封层
路面结构组合设计时, 我们放弃了当地传统的半刚性基层上直接铺筑水泥混凝土面层的做法, 而是将沥青混凝土路面的下封层的概念应用于此, 在水泥稳定碎石基层顶面设置了1cm厚SBS改性沥青下封层。此种设计, 一是可防止水泥混凝土路面缝隙渗下的水进入半刚性基层, 给半刚性基层提供一个基本上封闭的工作环境, 以延长其使用寿命;二是封闭的环境能有效地减轻重载车辆高速驶过时对基层内自由水造成的瞬间的高压冲击和真空负压, 从而缓解半刚性基层内的自由水对基层材料的冲刷破坏。
2) 半刚性基层下设置排水垫层
设置下封层, 对防止路面结构出现的一些早期水损坏具有显著的效果, 但在路面结构使用年限内, 很难避免水进入基层, 因此, 在半刚性基层下设置了20cm厚的级配碎石排水垫层, 并为了加快排水速度及控制排水方向, 在垫层内还加入了矩形断面长丝热黏排水体, 以保障在使用年限内排水垫层的通畅。路面结构排水示意图见图3。
4 辅道及路基排水
辅道采用分离式路基从箱涵两边孔穿过, 辅道外侧为路堑边坡, 在坡脚处设置生态型边沟, 排除分隔带、辅道及路堑边坡范围内的雨水。
生态型边沟由两地上浅边沟及地下盖板沟两部分构成, 地上部分为浅碟形边沟, 沟宽120cm, 深度约25cm, 沟内全部铺草皮;地下部分为40cm×40cm的C20预制混凝土盖板沟, 每隔30m设置1个雨水口, 雨水口高于碟形沟沟底15cm以上。暴雨时, 地面径流先汇入蝶形边沟, 当沟内积水达到雨水口外露高度以后, 则开始汇入暗沟排水。此种边沟设置不但能够满足排水功能的需要, 而且景观效果非常好。辅道范围内雨水通过排水管道接入主路排水管道;渗入土基内的水由碎石盲沟排除。生态边沟示意图见图4。
5 截、排地下水
对于路堑段, 地下水的渗透的危害非常大, 不但危害路基、路面、构筑物等的结构安全, 而且地下水一旦渗流到路面会造成路面湿滑, 尤其是冬季结冰期, 造成引道内大面积的结冰, 影响交通安全。在本项目中引入类似封闭式路堑的设计理念, 主要采用了下面两种技术措施。
1) 路床范围内设置隔水层
本项目一般路段的路床范围内全部采用了掺加6%的石灰进行处理, 而引道路段的路床范围内自上而下采用了0~40cm采用10%石灰处理、40~80cm采用10%的石灰处理, 利用石灰土的致密性, 减少地下水浸入80cm路床范围, 保障路床的水稳定性。
2) 路床下设置横向截水盲沟
由于原山大道是新城区的西外环, 重载货车非常多, 按照现行教材中路基工作区的计算公式计算:
式中, Za为路基工作区深度, m;K为系数, 取值0.5;P为一侧轮重荷载, kN;n为系数, 取5~10;γ为路基土容重, kN/m3。
对于一级公路采用汽-超20进行验算:P=70kN;γ=18kN/m3, 当n取值5~10时, 路基工作区深度Za的计算值为2.13~2.69m。
因此, 为了保证路基工作区内的稳定性, 在方案设计时, 决定在80cm路床下设置深100cm、宽40cm的横向碎石截水盲沟, 每隔40m一道, 以截、排沿道路纵向浸入引道段的地下水;在道路边缘挡墙基础处设置纵向盲沟, 与横向盲沟相连, 沿纵向将地下水引入排水管道, 同时也可以截断横向浸入主路路基的少量的地下水。截水盲沟设计图见图5。
6 其他设计
在路堑段, 经常有地下水通过两侧挡墙缝隙或泄水孔渗入道路表面, 造成路面湿滑, 若到了冬季, 还经常造成路面结冰, 影响交通安全。因此, 在本项目设计时, 挡土墙墙背面采用防渗土工膜覆盖, 以防止出现缝隙漏水, 将平时设置于路面以上30cm的泄水孔埋置于地下, 直接与主路排水垫层相连, 通过地下管道排出, 避免了上述现象的发生。
7 结论
通过采用地上减小汇水面积、路面结构封、排水、路基排水、截、排地下水等各项措施后, 该引道段形成了1个对外部水封闭、对内部水排水通道顺畅的稳定区域, 这对该引道段的使用安全起了至关重要的作用。
自2010年原山大道竣工通车以来, 共经历了3个雨季, 尤其是在2013年7月13日的百年一遇特大暴雨时, 市区内多处积水严重, 而原山大道引道内未出现大面积的积水现象。此外, 由于对排除地下水的重视, 在冬季也未出现引道内结冰的现象, 受到了业主单位的好评, 并且, 本项目的成功经验应用于新城区的西九路下穿胶济铁路引道工程, 也同样取得了良好的工程效果, 因此, 本项目的成功经验值得推广。
摘要：以原山大道下穿胶济铁路箱涵引道的路基路面排水的设计方案为例, 从道路的纵断面设计、路基路面的结构设计、排水构筑物的设置等多个方面详细论述了下穿型引道的排水设计, 为类似工程提供参考。
关键词：引道排水,反坡,下封层,排水垫层,截水沟,生态边沟
参考文献
[1]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社, 2000.