下穿运营铁路

下穿运营铁路（精选7篇）

下穿运营铁路 篇1

1 工程概况

大连地铁2号线工程在南关岭站与国铁新大连站换乘,相邻区间与在建国有铁路交叉。国铁在建铁路自北向南依次为丹大线、客运专线、哈大铁路线,既有哈大线进行拆除。姚家站～南关岭站区间在地铁右线里程DK1+550.104～DK1+667.400之间与国铁路基交叉,自铁路路基段下穿越,该处国铁轨底高程约16.79m,地铁轨面高程约8.223 m～6.682m,区间隧道顶面距离国铁轨底面最近处约4.237 m～5.778m。该处地铁结构采用明挖法施工。地铁施工完成后,施作铁路路基;分层碾压至路基顶面高程后,施作道床铺设轨道。国有铁路完工后,运营期间对路基及周边附属建筑沉降要求较高,对处理措施要求较严。

2 工程地质

本场地的地层分为3个主层:第四系全新统人工堆积层(Q4ml)、第四系上更新统坡洪积层(Q2el)、震旦系五行山群南关岭组石灰岩(Zwhn)。岩土参数详见表1。

场地内地层较为简单,人工堆积土层、冰碛黏土、中风化白云质灰岩物理力学性质差异较大,岩土界线清晰。

3 工程计算分析

3.1 结构受力计算分析

本计算主要考虑穿越国铁路基段箱涵结构在路基荷载和列车荷载作用下所受到的荷载分析。

涵洞结构按结构自重;土压力(竖向的和水平的);活载等集中荷载组合进行分析。

3.1.1 荷载类型

1)土压力:区间顶板以上路基高度为4.257m～5.518m。

根据《铁路桥涵设计基本规范》,路基填方作用于涵洞的竖向压力和水平压力按下列公式计算:

竖向压力P=KγH水平压力e=ξγH1

式中,p、e为压力,kPa;H为填方高度,有轨底至涵洞顶,m;H1为填方高度,由规定至涵洞计算截面处,m;γ为填料容重,kN/m3,取γ=20kN/m3;ξ为系数,填土采用0.25或0.35,选0.35;K为系数,H/D=5.18/5.85=0.943≈1,D为涵洞的外形宽度,m,故取K=1.40

2)水压力:地勘报告中未给出抗浮水位,按自然地面高程下1m考虑。

作用在地板的水浮力:e水=γ水H2=52.38kPa,侧压力e水=γ水H2=52.38 kPa

3)国铁轨道和列车荷载

(1)国铁轨道

路基填土(涵洞顶至轨底)高度不小于1.5m,满足《高速铁路设计规范(试行)》的规定,当填土大于3m不计列车动力作用,路基上的轨道及列车荷载换算成竖向静止土压力对结构进行加载。

(2)列车活载

(1)列车竖向活载采用ZK标准活载(见图1)、ZK特种

(2)列车荷载换算土柱高度h(m),参见《高速铁路设计规范(试行)》6.1.12节活载换算当量均布土层厚度h(m)可按下式计算:

式中,p为轨道荷载,kN/m,按有砟轨道荷载计算P=544kN/m;Q为列车荷载,Q=250/1.6=156.25kN/m;γ为换算土柱重度kN/m,取γ=20kN/m3;l0为换算土柱分布宽度,m,按有砟轨道计算l0=3.4 m。

列车竖向荷载:qk=γh=62kPa

(3)铁路路基施工机械荷载按22t压路机的碾压滚动线载荷为600N/cm。

YZ220荷载位于顶板上1.5m q1=60×2.35/4.082=34.54kPa

(4)地面活载:按q2=20kPa计。

水平荷载e2=11kPa,e3=4kPa

(5)地震荷载:按地震烈度7度计算,地震荷载、人防荷载经验算均不影响区间结构配筋。

3.1.2 荷载组合

结构设计根据施工过程、使用过程中在结构上可能同时出现的荷载,按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,并取各自的最不利组合进行设计。

3.2 地面沉降计算分析

本计算主要关注区间结构在压路机施工荷载和回填土堆载作用下所受到的内力(弯矩、轴力、剪力)和变形(顶板挠度),并考虑到区间结构呈狭长形,因此以平面问题简化。计算模式采用荷载结构法,参照《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)和《地铁设计规范》(GB 50157-2003)中的荷载计算方法,确定施工荷载和路基堆载压力,然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力,以便进行结构截面强度和裂缝校核。

区间梁板柱结构以梁单位模拟,侧墙和底板所受的弹性抗力用只承受压力的弹簧单元模拟。

3.2.1 沉降分析计算

1)计算模式:采用三维有限差分计算,考虑施工过程土层碾压对隧道的影响。

为分析杂填土的分层碾压施工对隧道结构的变形的影响,数值计算中采用三维有限差分的地层结构模型。为便于对比,方案分为五种工况进行模拟,模型如图3所示,模型水平宽度为50m,高度为30m。上、下行线隧道水平间距为17m,其几何尺寸基本相同,隧道衬砌厚度为500mm,计算原理采用摩尔库伦定律的弹塑性模型。

2)隧道上方路基填土为7.08m,对隧道顶部至路基1.83m、对回填土进行碾压。

工况一:在回填至自然土层上方厚1m的土层以36.45Mp的碾压机进行碾压。

工况二:在工况一的基础上回填1.5m的土层以36.45Mp的碾压机进行碾压。

工况三:在工况二的基础上回填1.5m的土层以36.45Mp的碾压机进行碾压。

工况四:在工况三的基础上回填1.5m的土层以36.45Mp的碾压机进行碾压。

工况五:在工况四的基础上回填1.58m的土层以36.45Mp的碾压机进行碾压。

工况六:在工况五的基础上施加垂直于隧道方向的列车荷载195Mpa。

3.2.2 材料属性

本模型材料采用素填土、中风化岩石和C40的混凝土衬砌(见表2)。

3.2.3 材料结构方程

拉格朗日元法是一种分析非线性大变形的数值方法,这种方法依然遵循连续介质的假设,利用差分格式,按时步积分求解,随着构型的变化不断更新坐标,允许介质有大的变形。与有限单元法相比,拉格朗日元法具有以下优点:

1)对于塑性破坏和塑性流动模型,“混合离散化”方法能够准确地进行描述。这种方法与有限单元法常用的“降低完整性”的方法相比较从物理上来讲更为合理。

2)全动态的分析使得它适合于解决物理上的不稳定过程问题。

3)与隐式法相比,采用显式差分解决方案在解决非线性问题上可以节省大量机时,而且无需存储任何计算矩阵,这意味着:(1)大量的单元只需有限的计算机存储空间;(2)由于无需刚度矩阵的更新,计算大应变问题和计算小应变问题相比几乎不增加运算机时。概言之,拉格朗日元法的优点体现在解决非线性问题和大应变问题以及模拟物理上的不稳定过程上。

由于拉格朗日元法基于动力学方程,采用了动态求解方法,因此能够更好地用于模拟动态问题。

利用本构方程的增量表达式

其中

因此应力增量可以表示为

其中,ΔσCij为应力校正项,在小应变模式可以不予考虑。在大应变情形下,

这样就可以由初始应力叠加应力增量获得新的应力。

不平衡力的计算:

节点不平衡力可以通过(5)求得:

其中l为节点编号,pi<l>表示施加在节点l上的集中力

对于静态问题,在不平衡力中加入非黏性阻力f(i)<l>。非黏性阻力可以用下式求得

式中,α是阻尼常数。

速度和位移的计算:

利用运动方程

采用中心差分格式可以得到

因此可以利用下式求得位移

综上,拉格朗日算法的基本计算步骤可以归纳为图4:

3.2.4 数值模拟

分层碾压施工及铁路运营过程中队隧道结构的变形影响数值模拟见图5、图6

计算结果显示,铁路施工及使用阶段对隧道的上下线有影响,但是对隧道结构影响较小,地铁隧道完全能够承受国铁列车荷载的影响,地面变形满足限值要求,可以满足铁路运营。

4 结论与建议

1)根据目前地质资料和荷载大小,经过对区间结构的进一步受力影响分析,区间结构建成后的使用阶段和施工阶段,配筋基本能满足承载能力极限状态和正常使用极限状态。

2)由于铁路路基施工对地铁结构影响较大,若采用振动碾压,冲击荷载为集中力,地铁结构难以承受,应采用压路机(不振动)碾压密实。本次计算按22t压路机进行计算,建议采用小于等于18t或其他小吨位(均为不振动)压路机进行施工。在施工中采用低速碾压,保证区间结构安全。碾压施工中,压路机施工宽度范围不得有其它施工超载同时发生;不得有两台(及以上)压路机在同一结构范围内施工。

3)碾压施工中,应设专人尽量利用地铁既有的永久监测点对地铁区间的结构、设备,进行不间断监测(监测频率按1次/h)。同时建议在路基施工过程中,在地铁区间结构内设置临时支架进行支顶,确保地铁结构安全。

参考文献

[1]邓红卫,朱和玲.《基于FLAC~(3D)数值模拟的前后处理优化研究》[J].矿业研究与开发,2008(2).

[2]陈蔚,李伯民,刘宏波.地基压缩层厚度的数值模拟分析和探讨[J].建筑工程学院学报,2009(1).

[3]TB10621-2009高速铁路设计规范(试行)[S].

[4]TB10621-2009)高速铁路设计规范(试行)条文说明[S].

[5]TB10002.1-2005铁路桥涵设计基本规范[S].

[6]JTGD60-2004公路桥涵设计通用规范[S].

下穿运营铁路 篇2

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.

浅谈隧道下穿既有铁路施工方法 篇3

1.1 工程概况

南水北调中线总干渠与石太引入上下行线、西环下行线交叉工程位于河北省石家庄西郊的石桥村西侧约0.5km处, 地形较平坦。渠道与铁路交叉角度51°34′41″。渠道下穿石太铁路引入线采用三孔小净距隧道形式通过, 两孔隧道中线间距20.5m, 隧道起讫桩号230+482～桩号230+644, 长162m。隧道每孔断面为马蹄形带仰拱形式, 每孔内净最大跨度9.7m, 净高9.1m, 拱顶距地表覆土厚度约6.5m。

1.2 地层岩性

暗渠所处地段地表主要为第四系上更新统冲—洪积物, 局部被全新统人工填土覆盖, 下部为下更新统冰积及冰水沉积物, 洞身穿越主要地层分述如下。

1.2.1 下更新统Q1

黏土:主要为冰积及冰水沉积, 钻孔揭露其埋深一般在41m以下。灰绿、灰白、褐红等杂色, 土质不均匀, 以粘粒为主, 局部含砂量较大, 并夹有少量灰白色强风化泥质砂岩碎块, 可塑。

1.2.2 上更新统Q3

黄土状壤土:黄、褐黄色, 土质不均匀, 以粉土为主, 局部粘粒含量较大, 具有垂直节理及孔隙, 含少量钙质结核, 偶见黑色铁锰结核, 可塑, 厚约3.4～10.5m左右。不具湿陷性, 承载力标准值fk=150kPa。

砾石: 埋深一般在34～36m间, 厚约3～5m。褐、黄褐及黑褐色, 成份以石英岩、砂岩为主, 花岗岩、辉绿岩次之, 多呈次圆状, 大于2mm的颗粒占全重的68.7%左右, 余为砂土充填, 潮湿—饱和, 中密, 承载力标准值fk=400kPa。

1.2.3 全新统Q4

主要为既有路堤填筑的壤土及砂壤土, 厚度一般为0.5～4.0m。

1.3 水文地质

工点区的地下水主要为赋存于黄土状壤土下部及赋存于砾石中的承压水, 主要受大气降水补给, 地下水埋深18.7～19.05m, 属于中性水 (或淡水) , 对圬工无侵蚀性。

2 隧道施工方法及沉降控制措施

2.1 既有线路注浆

为控制施工沉降, 保证既有线路运营安全, 对隧道拱顶上方既有线路基及邻近隧道3m范围内土体压住水泥-水玻璃双液浆。现场施工前应做压浆实验, 以确定合理注浆压力等参数, 严防路基隆起。建议注浆压力为0.3～0.5MPa。注浆采用φ42热轧无缝钢管, 壁厚3.2mm, 钻孔间距1.2m, 梅花形布置。施工前应先进行注浆加固, 待隧洞施工完成后再补充注浆, 确保路基基底不会因隧道局部坍塌产生空洞或松散土体等情况。

2.2 夯管超前预支护

在暗渠进出口处开挖土方, 挖掘到拱顶高程时, 从暗渠进出口沿拱顶布置对向夯管。依次按单双号将带连接互锁装置的钢管夯入, 夯通后利用钻机螺旋出土将管内土壤钻出, 向钢管内灌注C20细石混凝土, 形成钢管混凝土帷幕, 在夯管帷幕的保护下再进行开挖。相邻夯管间净距50mm, 用铸钢轧制的互锁连接。夯管利用行车间隔夯入, 布置夯管时要考虑夯入偏差。夯管采用16Mn热轧无缝钢管。拱顶最中的一根采用φ700mm、δ=18mm钢管, 其余采用φ500mm、δ=16mm钢管。衬砌断面及夯管帷幕布置如图1所示。

2.3 既有线加固

暗渠开挖至距离既有线10m时, 对上部既有铁路采用纵横梁进行加固。每股道采用3-5-3扣轨加固, 纵梁采用I45b工字钢, 2根一束。横梁采用I45b工字钢, 置于两侧冠梁上, 横梁与纵梁、扣轨采用U型螺栓可靠连接。隧道间相应位置采用人工挖孔桩做为硬支点。暗渠施工期间上部铁路须限速45km/h运营, 待暗渠初支封闭成环达到强度要求后, 拆除纵横梁, 恢复上部铁路正常运营。既有线路加固横断面如图2所示。

2.4 开挖支护

暗渠为分离式小净距浅埋暗挖隧道, 每孔采用CRD法施工, 进尺0.5m。以人工挖掘为主, 并配备一些小器具。每开挖一部都应及时施做初期支护, 并尽早将初期支护封闭成环, 以提高支护的稳定性。初支采用网喷混凝土和工20型钢钢架, 钢架间距0.5m/榀。临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后, 方可逐步逐段进行, 临时钢架拆除后应立即施做二次衬砌。CRD法施工设计如图3所示。

2.5 监控量测

施工前, 在地表沿暗渠纵横向一定范围内设置测点, 严密监控地表沉陷、地表构筑物情况。在暗渠开挖影响段铁路钢轨上布置轨道高程及轨距测点, 严密监控轨道变形情况, 以确保行车安全。每2h采用轨道尺对轨道结构进行测量, 对施工中出现的沉降随时回填道碴、起道恢复。施工中在各洞中埋设量测点, 及时量测并及时分析量测资料, 掌握洞内变形情况, 随时采取补强措施, 以防止坍塌、冒顶等现象的发生。

3 沉降数值分析

计算采用地层-结构模型, 模拟计算采用CRD施工方法, 隧道顶上方土体沉降, 及隧道结构衬砌受力。计算时周围土体采用莫尔-库伦材料模型, 混凝土结构采用弹性模型, 应用Full Newton-Raphson迭代算法。

计算模型的范围为40×60m, 边界条件取为直接截取边界, 即在X=0和X=60的边界上限定其X方向位移为0, 在Y=0的边界面上限定其X方向和Y方向位移都为0。有限元模型如图4所示。

计算时考虑路基注浆、夯管及超前小导管对拱顶上部土层的加固作用, 隧道开挖采用CRD方法施工, 土体开挖分四部开挖。模拟开挖时, 施做钢拱架及初支施加70%的初始应力, 施做二衬时, 再释放30%的初始应力进行计算。开挖完成后位移应力云图如图5、6所示。从图中看出, 土体开挖完成后, Y方向拱顶的位移为6mm, 仰拱底的位移为7mm, 仰拱受力最大。X方向最大位移为3mm。

4 结论

1) 通过采取以上工程措施, 拱顶位移控制在安全行车允许范围内, 以上采用的工程措施是合理可靠的, 对同类型施工有参考价值。

2) 从数值分析可看出, 施工开挖过程中拱顶及仰拱位移最大, 开挖完成后要及早封闭初支, 及时施做仰拱及二次衬砌。拱顶沉降直接影响上部既有铁路运营安全, 施工全过程中要严密监测既有线路基沉降及隧道收敛变形情况, 发现异常应立即停止施工, 采取补强措施保证施工安全。

参考文献

[1]铁路隧道设计规范[M].北京:中国铁道出版社, 2005.

[2]潘昌实.隧道力学数值方法[M].北京:中国铁道出版社, 1995.

[3]徐秉业, 刘信声.应用弹塑性力学[M].北京:清华大学出版社, 2001.

[4]中铁二局股份有限公司.土木工程施工工艺[M].北京:中国铁道出版社, 2009.

下穿铁路顶进式框架桥设计 篇4

关键词：下穿铁路,顶进,框架桥,设计

随着科技的发展,人口密度的增加,在营业铁路线上,有很多地方需要增建桥涵。例如: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顺畅的要求,需要改造为立体交叉;有些客运量大的车站要求增加地道;在处理旧线既有桥涵病害时,有时要求扩建或增设新桥涵等等。这些新增设桥涵工程都在运输繁忙的营业线上进行,为了不中断营运,目前普遍采用限速行车直接顶进桥涵的施工方法,即“顶进法”。这种施工方法的特点是:在保证铁路安全运行的前提下,将在铁路路基一侧预制好的钢筋混凝土箱形框架,采用高压油泵带动油压千斤顶,并借助于预先修好的后背支撑,顶入既有线路路基内,即成为一座铁路立交桥,这种施工方法就称为顶进法。

1 设计原则

下穿铁路框架桥主要应遵循以下几个主要设计原则:

1)顶进框架桥施工范围内,涉及到的各类管线应查明其所属产权单位,并调查其具体型号及使用用途等,了解与相关产权单位达成的协议及具体处理办法。2)顶进框架桥前端一般会设置有刃脚,刃脚的主要作用有:a.切土,使箱涵沿着一个规则整齐的平面前进,使边墙与开挖土体面紧贴吻合,以避免不必要的超挖,并有利于路基的稳定。b.防止路基塌方,对挖土操作人员起到安全保护的作用。c.减少顶进阻力,控制挖土的边坡。目前实际采用的多为钢筋混凝土刃脚和钢刃脚,刃脚的边墙端线与水平线的夹角应视路基土质情况而定,一般均不大于60°,如图1所示。3)框架桥前端设置钢筋混凝土刃脚后,后端为平衡前刃脚需设置平衡重尾墙。4)穿越多线的框架桥,其框架桥单节长度不宜过长,应根据地质情况、地基承载力以及施工方法等多方面因素确定,框架桥节缝宜设置在两线间中心。5)框架桥顶面与线路轨底的距离应根据线路等级、加固措施等因素综合确定,一般在0.65～0.85之间。

2 工程实例

1)工程概述:

本框架桥工程位于侯月线K20+200,桥位处铁路为双线铁路,线间距4 m,电气化铁路,直线区段,钢轨为60 kg/m,钢筋混凝土轨枕。该桥场地地质情况自上而下依次是:种植土,层厚0.4 m;以下为砂质黄土,地基基本承载力:层厚0.4 m～7.5 m承载力为130 kPa,7.5 m以下为150 kPa。

2)结构确定:

根据建设单位的意见及道路的使用要求,框架桥结构孔跨布置确定为单孔12 m,框架桥轴线与铁路中心线夹角90°,框架桥轨底至顶板顶最小距离0.7 m,结构净高为5.3 m,使用净高为5 m的框架桥。框架桥顶板厚0.8 m,底板厚0.9 m,边墙厚0.8 m。顶板加腋采用0.5 m×1.5 m,底板加腋采用0.2 m×0.2 m,框架桥主体长13 m,前刃脚长3 m,后平衡重长2 m。框架桥立面布置图如图2所示。

3)结构计算并绘制钢筋图。

框架桥结构计算采用铁路地道桥CAD系统分析结构受力情况,计算出框架桥控制截面钢筋面积,并绘制出框架桥主体结构钢筋图。根据主体钢筋图,确定刃脚悬臂、人行道悬臂、刃脚及刃脚补齐、平衡重的钢筋布置图。

4)线路加固与防护。

为不中断铁路运营,框架桥顶进施工前需对既有铁路线路采取加固措施。根据铁路运营单位的要求,框架桥施工时列车限制行驶速度不应低于45 km/h,为满足列车行驶速度的要求,本桥施工时线路加固采用D16 m施工便梁进行加固。框架桥施工前需预先在线路两侧施工挖孔桩,挖孔桩直径1.25 m,桩长14.4 m。便梁一端需设置两根挖孔桩,两根桩之间以系梁衔接。另外,为了减少框架桥顶进施工过程中对线路的影响,框架桥的四角路基需设置路基防护桩,防护桩同样采用直径1.25m的钢筋混凝土挖孔桩。

5)工作坑的设计。

工作坑是预制和顶进桥涵的工作基底,工作坑前端仅靠铁路,后端一般布置运土通道及后背。工作坑位置应根据铁路线路平面、堆放材料的场地、铁路两侧的地形地貌等条件全面考虑。如顶进桥涵穿越多股线路时,工作坑一般避免设在靠近铁路正线的一侧,以减少对铁路运输的干扰;如穿越的铁路线路系曲线地段,则最好选择在曲线外侧。工作坑的设计应满足铁路安全的要求,并且坑底四周应留有排水沟或集水井位置,以满足施工期间排水的要求。

工作坑的设计主要包括工作坑后背的计算,滑板、锚梁和导向墩的设置。工作坑滑板主要是作为预制箱涵时的施工垫层以及顶进启动时与基底土壤的隔离层,使框架桥结构在浇筑混凝土的过程中不致产生不均匀的沉降,并能防止框架桥结构与结构底面以下土壤的粘结影响顶进起动。此外滑板还对框架桥沿着一定的水平面顶进起到导向作用。为了防止框架桥顶进时,工作坑滑板随着框架桥的巨大顶力向前移动,在滑板顶面需设置有润滑隔离层,滑板底面以下设有锚梁,以此来增加滑板的抗滑能力。另外在滑板的两端还设有导向墩,导向墩一般距离框架桥边墙外侧5cm～10cm,导向墩沿顶进方向设置,可起到控制框架桥空顶阶段顶进方向准确的作用。工作坑后背是提供顶入式框架桥所需最大顶力的临时支撑结构物。目前普遍采用的是钢轨桩或槽钢加钢筋混凝土后背。本工程框架桥后背根据设计最大顶力确定为钢轨桩加钢筋混凝土后背。

3 结语

框架桥对于改善既有交通状况起到十分重要的作用,由于其结构简单,施工方便,因此得到了广泛的应用。框架桥在设计中应注意以下几点:1)下穿框架桥结构的确定必须综合考虑多方面的因素,以便更好的为行车及行人提供良好的交通环境。2)下穿框架桥采用顶进法施工,为保证施工过程中铁路限速不低于45km/h安全通过,线路加固措施需完善,保证铁路列车不间断运营。3)工作坑后背的设计必须满足顶进框架桥设计最大顶力的要求,防止在桥体顶进过程中发生后背开裂、倾覆等事故,延误施工工期。4)框架桥附属结构及辅助工程需依据实际情况进行设置,选择合理的结构形式,保证框架桥在使用过程中的整体稳定,并满足一定的美观要求。

参考文献

某地铁盾构隧道下穿铁路分析研究 篇5

某地铁盾构 ( 泥水盾构) 隧道正下穿的一四线铁路, 铁路路基为半堤半堑形式, 道床形式为碎石道床, 隧道顶与铁路的竖向净距约为9. 5 m, 下穿位置处的土层自上而下依次为: 粉质黏土层, 圆砾层, 粉细砂层, 泥岩层。隧道主要穿越土层为粉细砂层。

2 计算分析

对加固土层前后 ( 加固前后计算过程类似, 下文重点介绍加固前计算分析过程) 穿越工况计算分析对比加固措施的可行性。

2. 1 模型的建立

地铁区间穿越铁路, 将会引起铁路股道的沉降, 影响铁路的正常运营。为确定区间穿越铁路的施工措施, 本报告采用有限差分软件FLAC3D, 通过建立三维模型就地铁左右线穿越铁路过程中股道的沉降规律进行了分析。围岩及盾构衬砌采用实体单元模拟, 盾构机外壳采用壳单元模拟, 在掌子面施加0. 15 MPa压力模拟水泥平衡压力, 盾尾采用低刚度等代层来模拟盾尾间隙, 在盾尾一定长度范围内施加径向压力模拟盾尾注浆压力, 采用提高围岩材料参数来模拟旋喷注浆加固。钢轨采用梁单元来模拟, 两支轨道简化为两个梁, 忽略轨枕对钢轨的影响。为简化计算, 仅研究一股轨道在盾构穿越过程中的沉降规律。本报告按照先施工右线隧道, 后施工左线隧道进行模拟。图1 为隧道下穿铁路股道的横断面图, 图2 为数值分析软件划分有限元网格。

2. 2 计算参数

根据地质资料, 结合规范并参考相关文献, 确定围岩和支护结构的力学参数如表1 所示, 值得说明的是, 考虑管片接头对管片整体刚度的影响, 计算过程中, 采用了0. 8的刚度折减系数。

2. 3 计算结果及分析

1) 盾构直接穿越铁路 ( 未进行土层加固) 过程中, 钢轨最大沉降为9. 4 mm, 沿钢轨最大差异沉降值为9. 7 mm/10m, 不满足沉降控制标准, 需采取工前加固措施, 考虑采用旋喷注浆加固。

2) 采用旋喷注浆加固后盾构穿越铁路沉降分析。右线盾构隧道穿越后, 监测点a断面沉降云图见图3。

左线盾构隧道穿越后, 监测点a断面沉降云图见图4。

经过综合比选, 本工程拟采用双排旋喷桩进行穿越前地基加固。加固后隧道开挖过程中, 监测点a、b沉降随掌子面位置的变化规律见图5。

监测点a、b随隧道开挖沉降变化规律同加固前, 最大隆起量为0. 75 mm, 最大沉降值为3. 1 mm, 两监测点最大差值为0. 35 mm。加固后, 隧道开挖过程中, 监测点c、d沉降随掌子面位置的变化规律见图6。

监测点c、d随隧道开挖沉降规律同加固前, 但其量值呈现不同的变化趋势, 最大隆起量为0. 86 mm, 最大沉降值为2. 5 mm, 两监测点最大差值为0. 35 mm。1#轨道随右线盾构开挖沉降曲线演变过程见图7。

随右线隧道开挖, 钢轨沉降曲线变化规律同未加固前。右线通过后, 右线隧道正上方最大沉降为2. 6 mm, 隧道两侧最大隆起值为0. 9 mm, 沿钢轨最大差异沉降值为3. 7mm /10m。见图8。

随左线盾构隧道开挖, 钢轨的沉降变化规律同为加固前一样, 故不再赘述。监测点a最终沉降为3. 1 mm, 监测点c最大沉降值为2. 8 mm, 隧道两侧最大隆起值为0. 7mm, 沿钢轨最大差异沉降值为3. 9 mm /10 m。

由此可得, 盾构穿越铁路过程中, 钢轨最大沉降为3. 1mm, 沿钢轨最大差异沉降值为3. 9 mm /10m, 见表2。

通过计算分析及以往的工程实际经验可知, 旋喷加固对沉降控制效果良好, 钢轨沉降大幅度降低。

3 结论

通过对某地铁盾构隧道下穿铁路的分析研究后得知, 旋喷加固对沉降控制效果良好, 钢轨沉降大幅度降低。可应用于地面加固受限的其他建构筑物。[ID: 002569]

参考文献

[1]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社, 2004.

[2]陈周斌, 吴祖福, 董光炎.浅埋隧道下穿铁路的线路加固措施与效果分析[J].铁路标准设计, 2005, 49 (3) :27-29.

下穿运营铁路 篇6

目前, 我国盾构机主要用于软弱和富水地层 (上海) , 普通地层 (北京) 和滑移岩层 (广州) , 工程界针对盾构法施工前后的沉降规律进行了大量的研究, 但是软土地区盾构下穿既有线铁路的工程实例较少。本文通过对上海轨道11号线下穿沪宁铁路的工程案例, 由大量实测数据, 初步得出了隧道下穿铁路的沉降规律, 为将来类似的工程提供参考。

1 工程概况

上海市轨道交通11号线 (赛车场站～同济嘉定校区站) 北侧地面线与敞开段区间盾构隧道穿越沪宁铁路 (铁路里程为DK24+581和DK24+593) , 呈南北走向。铁路为双线线路, 线路中心间距6.70m, 与隧道基本正交 (相交角85°) , 周围房屋建筑较少。盾构隧道顶埋深为11.1m, 水平中心间距为12.4m, 隧道外径6.2m, 内径5.2m, 每环管片宽度为1.2m, 厚度为35cm, 管片采用通缝拼装形式。

根据现场原位测试分析, 本场地自地表至40m深度范围内所揭露的土层均为第四纪松散沉积物, 浅部地下水属潜水类型, 主要补给来源为大气降水与地表径流, 钻孔水位埋深为0.2～1.75m, 各地层特性见表1。

2 地基加固设计

根据盾构法施工的规律, 推进过程中将引起上方铁路线路的轨面变形, 将对列车的正常运行产生安全隐患;此外, 铁路列车的动应力也将传递到盾构管片, 使其承受附加动应力的长期作用, 影响隧道结构自身的可靠性和耐久性。因此有必要对路基本体周围的土体进行加固措施。常用的加固方案包括地基的主动加固和路基本体上安装施工便梁。结合本工程地质特性和隧道埋深等因素, 通过数值模拟, 最终确定了加固方案。

2.1 加固范围的选取

路基两侧采用二重管高压旋喷桩加固, 三排咬合旋喷桩宽度4.2m;主加固区为旋喷桩范围以内, 采用劈裂注浆加固;次加固区为旋喷桩范围以外, 采用压密注浆加固, 主、次加固区之间在强度及刚度上要求逐渐降低, 形成过渡。旋喷桩的加固深度至⑥2层内1m, 桩长18m, 主、次加固区加固深度自③1层顶至⑥1层顶, 即地面以下3.8m～14.0m。全部加固宽度为42米。

加固区平、剖面图见图1和图2。

2.2 地基加固施工技术要求

本工程选用注浆加固和旋喷桩加固的方法进行地基加固, 从而确保铁路运营与隧道施工的安全。为了达到最佳的注浆效果, 拟先做旋喷加固区, 待旋喷桩达到一定强度之后, 再施作主加固区和次加固区。

加固施工技术要求采用以下技术标准:

(1) 主加固区, 注浆加固, 要求ps>1Mpa;采用复合浆液和单浆液分层注浆加固。首先对地面下3.8m～6.8m之间采用复合浆液劈裂注浆;注浆完成后, 再对地面下6.8m～14.0m之间进行单浆液注浆加固。加固后28天后土体ps强度不小于1.5Mpa。

(2) 次加固区, 注浆加固, 要求ps>0.8Mpa;采用单液浆进行直孔压密注浆。注浆管间距1m, 排距1m, 梅花形布置, 铁路两侧各布置10排, 共20排。先进行外围封浆, 再按顺时针方向由外而内进行压浆。

(3) 旋喷加固区, 由三排直径为1.5m的旋喷桩相互咬合形成, 咬合量为0.2m;32.5号普通硅酸盐水泥掺量为20%, 加固28天后无侧限抗压强度不小于1Mpa。由于高压旋喷桩施工对线路变形影响最大, 采用施1隔5的工序。

(4) 盾构施工:在铁路下方时土压力设定值为180～192kPa, 盾构掘进速度控制在2.0-2.5cm/min, 匀速掘进;每天10环, 24小时连续作业。注浆量:每环注浆量为2.5m3, 浆液稠度控制在9～10cm。

2.3 监测布点

本工程的监测主要是针对隧道正上方的铁路沿线以及周围的地表沉降。通过对加固阶段, 盾构顶进阶段和盾构推过后续的沉降三个阶段来分析下穿铁路的沉降规律。

图3为沉降测点布置图, 沿铁路方向在旋喷桩范围以内排了5排测点, 分别标为A, B, C, D, E。

3 现场监测下穿铁路沉降分析

3.1 铁路线路加固阶段

线路加固历时25天, 三个阶段如下:旋喷桩施工1月13日～1月29日, 次加固区压密注浆施工1月20日～1月29日, 主加固区斜孔注浆施工, 引孔1月28日～2月7日, 注浆1月30日～2月9日。主要变形量是由近路基一排旋喷桩施工引起, 以及后期的斜孔注浆引起;1月20日到1月26日为动车组试验阶段, 旋喷桩停止施工, 两次较大隆起量之间变形曲线平稳。最大累计变形量不大, 在1.0cm以内, 未超过报警值。图4为加固阶段的隆沉图。其中, 正值表示隆起, 负值表示沉降。

3.2 盾构上行线通过阶段

上行线盾构于3月10日穿越沪宁铁路, 盾构机头进入南侧次加固区;由于施工方在施工初期常常遇到机械故障、停水等问题, 又加之南侧旋喷桩较为坚硬, 所以施工进度较慢, 平均推进速度7小时/环。在施工后期, 施工方逐渐改善不利情况, 最终加快了施工进度, 平均推进速度3小时/环。图5为盾构上行线穿越铁路施工期间, 垂直于盾构推进方向的监测断面测点累计沉降量随时间变化曲线。

3.3 盾构下行线通过阶段

下行线盾构于3月29日穿越沪宁铁路, 盾构机头接近南侧次加固区;此次施工进度较快, 平均推进速度2小时/环。图6为下行线推进过程中最大隆点的累计变形曲线。

3.4 盾构推进后续沉降阶段

受到第六次铁路大提速的影响, 后续沉降不能上道监测, 因此只能对路基下方的地表进行监测, 取几个典型位置的点进行观测, 如图7。

4 结论与建议

(1) 铁路线路加固采取旋喷和注浆加固, 加固期间铁路路基范围内整体呈现隆起的现象, 隆起高度最大在10mm之内, 发生在主加固阶段。

(2) 在盾构上行线下穿铁路施工期间, 各测点的变形规律基本上是先隆起后沉降, 其最大隆起量为5.69mm (A2) , 最大沉降量为15.31mm (D3) ;在盾构下行线下穿铁路施工期间, 其最大累计隆起量为11.69mm (A8) , 最大沉降量为18.76mm (E7) 。数据量值不大, 加固效果明显, 对变形控制有较好效果, 但后推的明显较先推的大, 这是由于上行线对原状土已经产生了较大的扰动。

(3) 由于沪宁线路上的行车密度大且车速较快, 所以线路后续沉降较大, 在做阶段性监测时仍有较大的变形, 根据以往下穿的工程实例, 后续沉降在软土地区下穿铁路中占到了很大的比例, 因此不能忽视, 仍应该继续加强监测及铁路线路的养护维修。

(4) 施工引起的铁路路基变形影响了列车的正常运营, 因此, 在施工阶段, 对列车采取了限速的措施。

摘要：根据软土地区盾构下穿的地质情况, 确定旋喷与注浆结合的加固方案, 结合上海轨道交通11号线盾构下穿沪宁铁路实测数据, 发现土体加固阶段, 呈现出整体隆起的规律;在盾构下穿阶段, 地表变形先隆起后下降;后续沉降持续时间较长, 且占总沉降比例较大。

关键词：盾构隧道,下穿铁路,地表变形

参考文献

[1]吕培林, 周顺华.软土地区盾构隧道下穿铁路干线引起的线路沉降规律分析[J].中国铁道科学.2007 (3) :12-16.

[2]田海波, 宋天田.轨道交通9号线下穿铁路工程风险及对策研究[J].地下空间与工程学报.2007 (2) :147-150.

[3]黄全中, 杜文举.浅谈盾构下穿铁路地基加固的设计与施工[J].山西建筑.2007 (6) :308-311.

下穿铁路地道桥顶进施工技术 篇7

天津市复康路下穿陈塘庄支线铁路地道桥位于既有陈塘庄支线铁路K12+451处,该段铁路采用60 kg/m钢轨,钢筋混凝土枕,曲线区段,曲线半径800 m,每天列车行车密度约40对。地道桥与铁路夹角为82°57′8″,为10 m单孔框架结构,孔径净高3.8 m,轴向全长19.929 m。本桥采用顶进施工,最大顶力1 600 t,设计顶程18.015 m,顶进就位后框架顶板覆土约80 cm,采用一次顶入施工工艺。

2顶进前技术措施

天津地区地下水位高,桥位处路基为回填土,稳定性差,路基易产生溜塌,后背、滑板易断裂。针对该工程的具体情况,做了以下的技术措施。

2.1 加固土桩施工

工作坑前方边坡采用直径60 cm的水泥搅拌桩加固土体,间距1 m,防止桥体在顶进时下沉扎头和边坡塌方。并严格按照设计图纸施工箱体两侧防护桩、前端支撑桩、抗移桩。

2.2 路基降水

经现场勘察桥址处地下水埋深4.3 m,且桥体顶进要求地下水位低于滑板1 m以下,必须进行降水。根据地质资料,桥址土层为粉质粘土,没有明显砂土层,透水性较差。为减小路基沉降,在顶进前10天开始进行路基降水,每座地道桥沿铁路两侧各设7口降水井,间距4 m,井深13 m,共14口,对称降水,直至地下水位已至滑板以下1.5 m。

在铁路上布置线路位移、沉降观测点,掌握因降水铁路路基及线路的影响,并及时采取有效措施,保证铁路运营安全。

2.3 路基注浆加固

2.3.1 加固范围

沿铁路方向:框身范围以及框构两外墙外缘外侧各10 m。

框构轴线方向:滑板前端放坡段、箱体就位位置。

注浆深度:自放坡段至顶进就位处自天然地面以下1 m起至框构底板底下4 m。箱体两侧各10 m范围内自天然地面起至框构底板底下1 m。地道桥注浆固化范围纵桥向剖面图见图1。

2.3.2 注浆顺序

线路下注浆很容易引起线路隆起,在保证安全和施工工期的要求下,要对注浆顺序进行合理的安排。线路下面由两侧路肩距线路中心4 m处布置斜孔,斜插入线路下面进行辐射注浆,其他地方采用垂直注浆;根据施工范围定出孔位,孔距0.8 m,梅花形布置。

注浆顺序:先内后外,隔孔跳注,先注垂直孔,再注斜孔。

线路下面注浆孔的倾斜角度各不相同,倾斜角依次为10°,20°,30°,40°,50°。为减小路基的隆起,先注最上面的倾斜角为50°孔,然后依次注40°,30°,20°,10°孔,注入量逐渐加大。纵向注浆顺序由框构桥中心向边墙方向进行。此阶段由于正好在线路下面,最容易引起线路隆起,对线路加强观测,采用水准仪测量,并控制注浆压力,防止隆起。

2.3.3 注浆工艺

注浆材料配比为:

A液:水∶水玻璃(体积比)=1.6;C液:水∶水泥(重量比)=1。A液∶C液=1∶1。

注浆压力:

线路下方斜孔注浆区域箱体底板以下部分注浆压力控制在2.5 MPa～3 MPa,箱体底板以上注浆压力控制在2 MPa。线路以外垂直孔注浆区域箱体底板以下部分注浆压力控制在3 MPa～4 MPa,箱体底板以上注浆压力控制在3 MPa。

2.4 线路加固

线路采用吊轨纵横梁法进行加固。吊轨采用43 kg/m钢轨,组合方式3—5—3,吊轨束长50 m,隔1根木枕用ϕ22的U形螺栓与∠63×9角钢将轨束夹紧,并与木枕相连。

线路加固是保证顶进施工期间既有线安全运营的重要措施,此项工作由天津工务段负责。

3框构桥顶进

3.1 顶进设备及顶镐布置

地道桥框构桥设计最大顶力均为1 600 t,布置500 t顶镐6台,左右各3台。顶铁布置与顶镐相匹配。后背梁前安放横梁,横梁与后背梁间缝隙用干硬砂浆填塞密实,以分散顶铁的顶力,禁止将顶铁直接顶在后背梁上,以防止将后背梁顶坏、顶断。顶镐后安放1 cm钢板,禁止将顶镐直接顶在桥体上,防止顶裂桥体,见图2。

3.2 桥体内出土

箱桥顶进速度取决于洞内出土速度,挖土时,严格掌握挖土顺序和切土量,挖土应自上而下进行,不得逆坡挖土,挖土坡面不得陡于刃脚坡度,先挖中间,后挖两侧,顶进前在两刃脚下掏底,底板根据高程变化吃土顶进、侧墙吃土顶进,确保路基不发生塌方,保证既有线运行安全。

3.3 破除支撑桩

因支撑桩影响地道桥就位,顶进施工中需要破除,为防止破除两侧支撑桩时,出现侧塌,分两步破除支撑桩。

第一步:地道桥顶进至前悬臂板距离支撑桩1 m处,工务段拆除支撑桩枕木垛后,破除支撑桩上部2 m,继续顶进箱体至底板距离支撑桩1 m处。

第二步:破除支撑桩至底板就位标高以下0.1 m处,低洼处回填级配碎石并且夯实。先破除一侧的支撑桩,回填级配碎石夯实后,用土回填刃脚下方,防止出现侧塌,再破除中间的支撑桩,最后破除另一侧的支撑桩。破除完后将刃脚下回填土挖出继续顶进。

3.4 方向控制及纠偏措施

桥体在滑板上空顶时,可由导向墩控制顶进方向。当箱桥脱离滑板后,通过调整两侧顶镐顶力,结合挖土来控制顶进方向。桥体刚吃土时,不可掉以轻心,确保桥体入土位置正确,为桥体正确就位打好基础。

随着桥体入土深度增加,特别是桥体进入线路后,顶进路径已形成孔道,此时不可强行纠偏,以防止由于纠偏发生路基侧塌和桥体损坏。

顶镐调整应与挖土及其他措施结合使用,才能收到更好的效果,当桥体左偏时,减少左半边底板吃土,减少左侧阻力,使桥体左侧顶进速度快于右侧,同时适当增大左边墙吃土量,减少右边墙吃土量,增大左侧土抗力;右偏时反之。一般情况下两边墙外侧土体不能挖空,边墙吃土量不少于5 cm。

3.5 水平控制及软基处理

框架桥顶进过程中容易出现“扎头”,一旦出现“扎头”,再将桥体抬起就相当困难,所以框构桥水平控制,重点防止桥体出现“扎头”。

为了防止桥体出现“扎头”,在滑板制作时设置了2‰上坡,用以消除桥体在脱离滑板前,桥体重心前移造成的滑板下沉。 桥体预制时底板前安装了钢刃脚,设置了1.5 m 10%船头坡,桥体在土体上顶进时,钢刃脚切割土体,船头坡挤压土体,使桥体获得向上分力,并将桥下土体压实,防止桥体下沉。

在顶进过程中调整底板、边墙吃土量,以控制桥体上升和下降,桥体出现下降趋势时,加大底板、边墙吃土量;桥体向上爬坡时,减少底板、边墙吃土量;爬坡严重时,底板前端适当超挖,在底板前端堆土配重,顶进时将挖掘机停在桥体前端,将边墙吃土量减少到最低限度,但不得挖空边墙外土体,依靠桥体巨大重量使桥体下降。

桥址处土质为粉质粘土,承载力较低,在顶进前进行了注浆加固,桥体不易出现扎头,桥体一旦出现“扎头”需对软基处理时,采用底板强行吃土顶进、向底板前端回填生石灰块、打生石灰桩等方法使桥体抬头。

4与铁路部门配合

1)施工前与铁路各有关业务部门签订安全监护协议或施工配合协议,请求铁路部门派驻施工现场监护人员并按时上岗。严格制定施工计划,提早办理好相关审批手续。

2)线路加固之日起至线路恢复正常状态止,作业地点施工限速45 km/h。根据批准的施工计划,认真办理车站登记、签点手续,未接到施工命令及未设好防护不得施工。

3)为了及时掌握列车运行动态信息,慢行期间在主管车站派2名常驻联络员,24 h轮流值班,用专用施工电话及时将列车运行信息传到工地总指挥(工务段领导),工地施工听从总指挥统一指挥。桥上、桥下采用信号灯、警铃联系,绿灯施工、红灯停,在列车通过箱体时禁止顶进、挖土工作。

4)顶进施工期间,施工影响区段由天津工务段防护,在桥址上、下行800 m处设限速标志牌并设专人看守,标志上标示速度要求。在施工边缘50 m处设列车慢行地点标,并派专职人员用信号旗与过往机车联络,通报线上运行信息和速度要求,确保列车运行安全。

5结语

地道桥顶进施工必须严格遵守铁道部、铁路局的有关规定,要紧密结合现场实际情况,在地下水位较高、地质条件差的地区,对于铁路路基范围内的降水、加固以及顶进过程中的控制更是地道桥施工中的关键环节,必须认真组织施工,只有这样才能确保既有铁路行车安全和施工质量。

摘要：结合具体工程实例,从铁路路基降水、铁路加固、顶进控制等主要方面进行了论述,并提出了相应的技术要点及措施,对既有线顶进地道桥施工具有一定借鉴意义。

关键词：下穿铁路,地道桥,线路加固,顶进施工

参考文献

[1]朱健身,陈东杰.城市地道桥顶进施工技术及工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006:167-200.

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