下穿铁路双层框架顶进法施工.doc

摘要：既有线双层桥涵顶进施工，不仅对线路加固要求高，而且要求尽量减小上、下层顶进的相互影响。文章通过工程实例，介绍了双层桥涵顶进的方案比选、关键环节的施工方法。关键词：双层框架桥顶进加固前言北京广渠路东段热力管道下穿北京枢纽东部十字疏解线路工程，由广渠路下穿铁路的118m框架及与其平行并位于其下的两座热力管道框架涵组成，两层框架采用对向顶进。本工程下层两框架采用无覆土顶进，上层框架利用d24式施工便梁架空线路空顶就位.1、工程概况及特点该工程为北京市1997年重点工程“高碑店热力管网广渠路东段”的工期控制点，位于丰双线k29+532，穿越丰双上、下行、百星、百东、建材专用线五股道，南邻26m排水盖板箱涵，北邻交通繁忙的广渠路既有1-18m立交桥，两外股道中心距46。77m.全部工程包括：热水加固涵、蒸汽加固涵及框架立交桥各一座。热水加固涵、蒸汽加固涵全长各100m,其中顶进段72m，两端现浇段各14m。框构桥全长40m,分为13。95m和26.05m前后两节。设计型式为下层分别设12。9m及15.9m两个矩形热力加固涵，上层设1-18m拓宽广渠路框架桥，即“品字型结构，具体布置见图1。1.1地质情况:勘测报告显示自然地面标高为33。0m，地下水位标高为24。5m。土层分布依次为:自然地面以下2m内为杂填土，其下为2m厚粘砂土,再往下为8m厚砂粘土，热水加固涵涵底以下为中粗砂。1。2该工程有如下特点:1。2.1 工期紧。属北京市重点工程的工期控制点,工程自1997年2月1日开工，要求整体工程与8月底完成。因此，顶进部分必须7月初完成，顶进施工仅5个月的工期。1。2。2 施工环境差。由图1可见，工程位于既有桥涵之间，其净距仅35。6m,施工场地狭窄;南侧排水渠水面比自然地面低1。0m，工作坑底标高21。12m，给施工降水带来困难；另外,工程地处交通要道，公路交通繁忙，施工干扰大;铁路运输丰双线每天多达73对列车,施工中必须确保铁路运输安全畅通。1。2。3基坑深.由于双层桥涵结构特点，热水涵涵底标高距自然地面达12。0m深.因此，施工条件复杂,施工难度大。2、施工方案论证2.1方案比较双层桥涵顶进施工与普通桥涵相比存在如下差异:双层布置较普通桥涵基坑深.下层顶进时对上层桥基土体产生扰动。上层顶进时对下层桥涵产生附加力。在确定施工方案时，首先考虑下层对上层桥基的影响，确定基本原则：先顶进下层,就位后再顶进上层。在此前提下，提出两种顶进方案。覆土顶进施工方案:具有线路加固相对简便的优点，但顶力大、工期长、上层桥基土体加固困难。无覆土顶进施工方案：具有顶力小、工期短、上层桥基土体加固简便的优点.但必须利用便梁进行线路加固,且要求便梁支撑牢固。在方案选择过程中,对两种不同的施工方案进行了分析比较：如果采用常规扣吊轨线路加固覆土顶进施工，由于基坑深,路基安全系数低.继而提出:施工期间利用024型低高度施工便梁进行线路加固，覆土顶进方案。初步设计梁下挖土3m后，覆土顶进热力加固涵，采用12m一节中继间法施工。便梁支撑采用1500人工挖孔桩，桩长14m，总计15根。2。2顶力计算:根据公式:p=kn1f1+（n1+n2)f3+2ef3+ra式中：k取1。2,覆土6m，土重19kn/msup3；摩擦系数f1=f2=f3=0。7ra忽略不计内聚力c=10kn/m²，内摩擦角=20ordm;e=7065。06kn,由此，热水加固涵顶力：p热水=1.210807.20.7+（10807。2+7413.6）0。7+27065。060.7=36252。82kn顶力系数k=4。89热水涵工作坑宽度为10.4m，则后背顶力为3485。85kn/m。同理，蒸汽加固涵中间节顶力：p蒸汽=17371kn，顶力系数k=13。88，后背7m长顶力为2481。57kn/m。因此，总顶力p =617371+636252。82=321742.92kn由顶力计算可以看出，无论后背制作,还是总顶力，顶进设备都是相当可观的。既有设备无法满足要求.另外，覆土顶进法施工对热力涵上部土体（框架桥基)的扰动大，对框架桥顶进方向和高程控制更加困难,尤其因下层顶进的影响，无法达到设计计算的框架桥边部地基反力310kpa的要求.其次，热力涵顶程达72m，热力加固涵内断面小，使用机械出土困难，如果采用人工出土，按2m/天计算，下层顶进需36天。上部框架桥顶程80m，按5m/天计算需16天，这样总计顶进工期需要52天，难以保证工期要求。无覆土施工方案：将原覆土顶进改为取消覆土,由刃角前端出土的顶进方案。顶力计算：此时n1=0,则侧压力e热水=2503.46kne蒸汽=884。58knp热水=1。27413.60.7+22503。460.7=10433。24knp蒸汽=1.212510.7+2884。580。7=2536。93kn总顶力 p =（10433。24+2536。93）6=77821。02kn与覆土方案比较,每节顶力分别减少71。22%和85。4，总顶力减少75。81,顶进设备随之减少,后背顶力明显减小.在此基础上,进一步提出改进，将原12m一节中继间改为18m,各减少两个中继间。同时,无覆土方案可实现:、由顶进人工挖土改为提前机械挖土，缩短工期。、框架桥基底通过回填处理更稳定可靠。2。3 从工程成本方面分析：无覆土顶进,因采用机械挖土，减少了土方费用；随顶力减小和工期缩短，节省机械费开支;同时减少4个中继间的费用，从而降低工程成本.但是,无覆土顶进需要加强便梁支撑，因而需要增加桥台桩数量,便梁支撑费用会加大，通过桥台计算：南台单排布置单线2根桩,双线3根桩.北台群桩分别为18m、14m、10m，阶梯布置，双线7根桩，单线6根桩，总桩数27根，有效桩径为1500,采用人工挖孔桩。根据顶力计算，结合本工程工期要求，通过方案论证比较，认为无覆土顶进方案优于覆土顶进。经过有关部门审核， 施工方案被采纳。方案要求，蒸汽涵较热水涵滞后一节，前端错开,同时顶进.便梁支撑按桥台设计，热力涵安装钢侧刃角，严格侧面吃土顶进,以避免扰动侧面土体，热力加固涵按18m一节布置,框架桥在顶进前基底土切实进行夯实或加固。工艺流程见附图。由于采取无覆土顶进，工程实际施工中最大顶力p热水=14400kn，p蒸汽=3200kn；工期自热力涵试顶至刚构桥顶进就位仅用28天，比覆土顶进方案缩短24天.取得明显效果。3、几个主要环节的施工方法3.1 双层间的桥基处理此项施工考虑地基承载力的要求,框架桥两侧采用砂夹卵石夯填，跨中位置采用3 ：7灰土掺入4水泥的复合土夯填,均按0.3m厚一层填筑，振动碾压实。回填的顶面处理考虑到框构桥基底为夯填土,后节到丰双线后，前节脱节到三条线路下,基底扰动大，为保证箱体在夯填土的顶进方向和分节顶进的平顺，采用浇注一层0。2m厚c20砼层，为防止垫层随顶进箱体滑移,按5m方格网设置0。2m0。2m抗滑梁，并沿顶进方向通长设置导向槽，通过以上方案处理，框架桥准确就位.3。2工作坑布置双层桥涵工作坑布置主要考虑以下因素：基坑壁稳定问题。本工程受场地限制，热力涵工作坑必须设置护坡桩进行土壁支护。刚构桥布置应以热力涵前端顶进到位不扰动刚构桥为原则，且同时保证前端接长时需要护坡桩的工作面，以实现框架桥就位后及时开挖前端接长段基坑土方。工作坑布置如附图所示。3。3工作坑施工降水根据工程实际，降水方案采用北侧及西侧布置无砂砼管井井点降水，间距6m，井深18m，考虑到南侧为防止河道污水渗漏,采用2m间距无砂砼管井,井深14m.将渗漏污水和地表渗水导入基底砂层,然后北侧抽水,为保证施工降水效果，南侧管井必须保持完好，待必要时与北侧同时抽水,因方案恰当，基坑开挖后基底一直保持干燥。3。4 桥台施工在承台桩施工中，为了增加桩的承载力，设计要求浇注桩砼前，在护壁上打入1m水平注浆花管注浆，经过试验,发现因管外壁与护壁间阻力小,浆液沿注浆管外壁流出，无法实现在砂粘土中注浆，难以达到设计要求.鉴于此，设计变更其桩径为人工扩孔桩,施工时因18m桩底部3m厚粗砂含水量高，扩孔极易出现坍塌及护壁坠落,为保证施工安全和设计要求的承载力，经过反复研究论证，决定加长桩长1m，在加长部分打入50水平注浆花管,间距0。2m梅花型布置，同时在桩孔靠近跨中一侧打入4根50水平花管,l=0。75m,并联在一起，由一根50管竖直延伸至桩顶。在浇注砼前，先注入2msup3；水泥砂浆，1小时后观察浆液下降0。1m，灌注桩身砼后,由桩顶再利用预留的50管，采用0。1kpa的压力注入纯水泥浆，每根桩注1.2msup3；，克服了沿注浆管外壁流出问题。双层顶桥施工中，合理布置工作坑,确定合理的施工降水方案，以及可靠的护坡桩设置，是工程顺利施工的重要保证.4 、结束语由于施工方案得当，保证了铁路运营安全。工程自2月1日开工于1997年7月8日顺利顶进就位，为后序工程赢得了时间，取得了良好的社会效益和经济效益，为企业赢得了信誉。实践证明，既有桥涵施工采用低高度施工便梁进行线路加固技术可行,尤其在雨季施工期间更有安全保证.特别是采用无覆土的明顶方案，可达到工期短、施工误差小、上层桥基处理可靠的目的。