框架桥顶进施工既有线路加固方法

框架桥顶进施工既有线路加固方法在既有线顶进框架桥施工中必须对铁路进行加固，以确保行车安全和施工安全。加固形式应根据既有铁路状况、框架桥尺寸、使用的器材设备，施工环境等因素来确定加固形式。一、轨束梁1、当顶进框架桥孔径小于3m，铁路位于直线，通过列车较少、地基土质良好，刃角安装良好时，可使用43kg/m或50kg/m钢轨组成轨束梁，采取线上吊轨或线下扣轨的形式进行线路加固，一般慢行速度不超过25km/h。2、轨束梁是用钢轨组成的梁，结构简单，取材容易，架设简便，但截面小，强度低，适用于短跨度临时性桥梁。由于梁的容许跨度比整根钢轨的长度小，如使用整根钢轨组成的扣轨梁，可作为连续梁使用。3、轨束梁分单层和双层两种，每组轨束梁的钢轨数量在9根及以下的用单层，12根及以上的用双层。每层必须用同类型的钢轨。4、轨束梁钢轨容许应力=170MPa。5、轨束梁跨度由强度和挠度两个条件控制，为安全计，采用其中小的数值作为最大容许跨度。6、弯矩：不限速时M=P+（1+0.5）K；限速时：M=P+（1+0.5）K，=。式中：M弯曲力矩（kNm）；P均布静载（kN/m）；K换算均布活载（kN/m）；不限速时的动力系数；限速时动力系数的折减率；Vkp机车临界速度，取80km/h；V列车时速（km/h）；lp跨度（m）。7、挠度f=。式中：n钢轨根数；E钢轨钢的弹性模量，取205GPa；I钢轨截面惯性矩（m4）。二、纵吊（挑）横抬当顶进框架桥孔径较大，且无覆盖硬质路基，线路加固可采用轨束梁与工字梁进行。抬梁一端放在箱顶上，另一端放在路基上，抬梁的终端应加枕木挡墙，抬梁与轨束梁用U型卡子连结成整体，利用列车间隔每顶一次对线路进行拨正，列车限速为25km/h。纵吊横抬梁布置立面示意图纵吊横抬梁布置横断面示意图吊轨梁横断面示意图三、低高度施工便梁较大框架桥顶进可采用低高度（D型）施工便梁进行线路加固。它最大的优点是在不中断行车的条件下，开挖既有路基土，顶进箱形桥。低高度施工便梁分为D12、D16、D20、D24四种型号，适用于单线、双线（曲线线间距根据线形布置），直线、曲线（R400m），采用铁路“建限”限界，列车慢行限速60km/h，线路钢轨不小于43kg/m。常用的低高度施工便梁有D16和D24，列车慢行限速45km/h。低高度施工便梁规格参数表序号梁型跨度（m）全长（m）重量（kg）直线、双线最小线间距（m）纵梁分节长度（mm）1D1212.0612.416772.943855+4690+38552D1616.0816.424549.744515+7370+45153D2020.120.4836663.54.516555+7370+65554D2424.1224.548903.54.517225+10050+7270低高度施工便梁构造示意图便梁使用过程中注意事项：低高度施工便梁在安装就位时必须严格按使用说明书的要求执行，以确保便梁在水平和垂直方向的位置。在曲线上，便梁按平分中矢布置。中矢计算：缓和曲线：E=；圆曲线：E=。式中：E中矢距；l便梁跨度；t缓和曲线至计算点长度；ls缓和曲线长度；R圆曲线半径。当施工条件处于站场时，按说明书中的布置形式均不满足线间距和限界的要求时，可采用缩短或加长型横梁。缓和曲线、竖曲线不宜上桥。设置在曲线上时，以抬高外侧纵梁来实现外轨超高。桥上应尽可能避免钢轨接头，不能避免时，钢轨接头应调整在横梁上，采用接头扣板。全部构件不得漏装。使用过程中，应随时检查，上紧松动的螺栓。当线路与框架桥斜交时，两侧纵梁可以错位布置。由于纵梁错位架设，因此两头各有几根横梁一端挑空，为保证便梁的整体稳定性，必须在两个对角各增加一段联接梁。因加长段的基础均为线路路基实土，不存在抗弯问题，因此对联接梁的强度和刚度要求不大，通过计算可用型钢加工成简易纵梁。型钢腹板上按钢枕间距焊接加劲肋板，其上开孔，用螺栓和联结板固定钢枕，形式与正规纵梁相同。在现场起重能力不足的情况下，可采用分节式纵梁。因为分节式纵梁连接采用高强度螺栓，为增加板束间的摩擦力，对栓接部位进行了喷铝处理。施工过程中要保护栓接面，在重复使用时，应对栓接面重新进行喷砂喷铝处理。高强度螺栓应根据预拉力和扭矩系数确定扭矩，采用扭矩扳手施拧。高强度螺栓不得重复使用。四、管幕法大型框架桥顶进可采用管幕法加固线路。1、工程概况某框架桥下穿火车站既有10股道、车辆段5股道及配件厂专用线1股道，下穿施工区域有道岔4组，四个站台，并预留火车站改建后站场布置。框架桥中心线与铁路上行线法线斜交246，框架桥全长162.24m。框架桥采用1-5m+1-14.25m+1-5m三孔连续框架结构，全宽27.25m，全高8.3m，框架桥共分九节，全长162.24m。采用C35钢筋混凝土，抗渗标号不小于P8。自西向东依次为第一至九节，每节长度依次为15m、16m、17.5m、18.5m、20m、21m、22m、16m、16m。其中第二节至第七节框架115m采用桥式盾构加管幕超前支护，从东往西单侧中继间顶进施工；第一节及第八、九节采用现浇施工。顶进箱总重量达23000t，总顶程143m。框架桥平面布置示意图由于箱顶覆盖地层主要是人工填土，结构松散、厚度仅1m左右，因此需对线路进行超前支护。超前支护采用管幕法，即在框架桥上方按32cm间距，沿框架桥顶进轴线方向将27310mm的管幕钢管水平铺设在土体里，共93根，每根管长100m，使框架桥同上覆土体隔开，以保证框架桥顶进的顺利进行。为了控制框架桥高程和方向，框架桥两侧与底部滑道均采用97014mm管幕钢管，其中8根两侧的管幕顶进长度为120m、6根底部管幕顶进长度为125m，施工采用9m节长的钢管，跳开打设，管幕焊接采用坡口焊。管幕布置图（单位：厘米）2、地质概述该工程所穿地层为第四系土层，自上而下分别为：杂填土：杂色，松散，成份复杂，含煤渣，建筑垃圾等。层厚0.52.5m。粘土：褐黄色，硬塑。层厚03.3m。呈透镜体状局部存在。粉质粘土：褐黄色，硬塑。层厚1.27m。该层全场分布。粉砂：褐黄色，稍中密。层厚0.42.8m。中砂：褐黄色，中密，湿饱和。底部局部为薄层粗砂，并含少量卵砾石（粒径220mm），全场分布，层厚2.25.9m。-1粉质粘土（中砂夹层）：褐黄色，软硬塑。层厚0.81.7m。砾砂：褐黄色，稍中密，饱和。层厚01.8m。园砾：褐黄色，中密，饱和。层厚89.2m。场地地下水在勘察范围内见：上层滞水主要分布于人工填土层内，埋深12.5m，呈透镜体状不均匀分布，水量较小；孔隙潜水主要分布于、强透水层中，稳定水位标高在10.3812.2m之间。3、非开挖铺设管道施工工法介绍液压顶管施工法主要用途：主要用于非开挖穿越高速公路、铁路、公路、建筑物等。用钢管或水泥管道直线铺设。施工原理：采用液压设备，对钢管（或外套管）轴向加压，将其直接顶进地层实现穿越铺设。根据地层条件和管材直径大小，可采用一次顶进，边钻边顶，边掏边顶等工艺方法。适用条件：管径在0.62.2m；管材一般为混凝土管、钢管、陶土管、玻璃钢管；管线一次性施工长度一般为500m内；粘土、流砂层、回填土、夹砂层等非坚硬地层。设备条件：由液压站、液压油缸、导轨等组成专用顶管机。一般情况下，采用一台或多台油压千斤顶进行施工。场地条件：在穿越地段两侧分别设置工作坑（入口坑）和出口坑。工作坑的深度与管道的深度平行，入口坑后壁应能提供足够顶进力的支撑，工作坑的长度取决于导轨长度和顶管设备的需求。施工优点：对地表交通的干扰少；设备简单，操作简便，施工成本低；与传统的方法相比施工时震动小，噪音低，对周围环境影响不大。泥水平衡顶管施工法施工原理：泥水平衡顶管就是采用泥水平衡顶管机进行施工，并利用顶管机泥水仓内的泥水压力来平衡顶管机所处土层中的土压力和地下水压力，同时利用排出的泥水来输送弃土的一种顶管施工工艺。施工优点：适用的土质范围比较广，如在地下水压力很高以及变化范围较大的条件下，它也能适用；可有效保持挖掘面的稳定，对所顶管子周围的土体扰动比较小；与其他类型顶管比较，泥水顶管施工时的总推力比较小，尤其是在粘土层表现的更为突出，所以它适宜于长距离顶管；工作坑内的作业环境比较好，作业安全可靠，它可以在大气常压下作业，也不存在采用气压顶管带来的各种问题及危及作业人员健康等问题；作业时的进度比较快；噪音低，震动很小。适用范围：适用的土质范围比较广，而且在许多条件下不需要采用辅助施工措施，不适用在岩土及有机土中施工；适用小口径顶管施工。水平螺旋钻进施工法（导向顶管法）施工原理：水平螺旋钻是一种高度机械化和高度自动化的顶管施工设备，其通过前方钻头切削地层，将钻屑土传送到孔外，使地层成孔，然后由液压系统将管子顶入挖掘的孔内。一般水平螺旋钻设备顶进速度平均达40cm/min。施工程序：测量放线工作坑开挖工作坑支护安装钻机轨道安装调试钻机安装水平仪和调向装置顶进作业顶管验收。夯管施工法夯管施工法是指用夯管锤将待铺设的钢管沿设计路线直接夯入地层，实现非开挖穿越铺管。技术原理：在压缩空气驱动下，夯管锤反复夯击钢管或水泥管后部，将需铺设的管道打入地层，实现管线穿越铺设，可连续多节夯入。适用地层：对土层适应性强，除坚硬岩石外，其他土层均可施工。设备条件：气动夯管锤，空气压缩机，各种配套工具。施工优点：对地表干扰极小；对土层扰动小；设备简单，投资少，施工成本低。适用范围：管径为202000mm；管线长度为1080m；管材为钢套管；适用于不含大卵砾石的各种地层，除坚硬岩石外，其他土层均可施工，包括含水地层。场地条件：由于锤和要铺设的钢管均在工作坑的一端，所需工作坑一般要比所铺管道长度多8m的位置即可施工。定向钻施工法主要用途：用于穿越公路、铁路、河流，湖泊，建筑物等障碍物铺设长距离的石油和通信线路等管道。施工原理：定向钻进法是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术。按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔，随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔至尺寸要求后，在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线，回拉铺设地下管线。适用范围：管径为50mm1000mm；管线一次性穿越可达1000m；管材为钢管，PE管；适应一般土层。（注：砂卵石层不能施工）施工流程：地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻先导孔、回拉扩孔、回拉铺管。施工优点：穿越施工具有不会阻碍交通、不会破坏绿地、植被、不影响居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响；穿越精度高，易于调整铺设方向和深埋管线，弧形铺设距离长、完全可以满足设计要求深埋并且可以使管线绕过地下障碍物；与其它施工方法比较，进出场地速度快，施工场地可以灵活调整，施工占地少，工程成本低，造价低，施工速度快；施工不受季节限制，具有施工周期短、使用人员少、成功率高，施工安全可靠等特点。微型隧道施工法主要用途：主要用于铺设精度要求较高，埋深较大的小口径管道（一般为污水管道）；非开挖穿越山林、公路、建筑物、河流等铺设直径大于100mm的水泥管道或其它坚硬质料的管道。技术原理：采用微型隧道掘进机钻进、同步分段顶进需要铺设的管道。设备条件：主要由切削系统，激光导向系统，出渣系统，顶进系统，控制系统等组成。是一种遥控，可控向的顶管施工。4、27310mm管幕施工根据工程设计、质量要求、地质条件、管幕长度等条件，顶部管幕铺设采取“一次性跟管钻进工法”，施工设备选用一台FDP-28水平定向钻机。一次性跟管钻进是借鉴水平定向钻进技术发展而来。水平定向钻进是非开挖管线施工的一种方法，要旨在：钻进过程中能准确测定钻头在地下的位置和方向，据此确定钻进轨迹同设计轨迹的差异，利用能进行方向调节的导向钻头改变钻进方位，从而按设计轨迹钻通铺管孔道，其后再经扩孔、拉管等工序，完成地下管线的铺设。箱顶管幕施工中，用幕管代替钻杆，其最前端加装导向钻头，后续幕管之间采用丝扣进行连接（接头加车丝内套管），利用水平定向钻机将幕管依次打人土体中。在钻进过程中，对钻进角度进行调节，使幕管按设计轨迹钻进。当幕管打进至设计深度后，立即向管内注浆。 水平钻机安装图 全断面切削型钻头5、97014mm管幕施工两侧与底部滑道97014mm管幕施工采用泥水平衡式顶管工法，以装有回转运动刀盘的顶管机为先导体，由顶进装置、泥浆输送装置以及减摩剂注入装置等构成的系统，在工作井对顶进管（钢管）远距离操纵，进行顶进作业。DT-800（1000）型泥水平衡顶管机总结：1、轨束梁只适用于小孔径框架桥线路加固，结构简单，取材容易，架设简便，但截面小，强度低，跨度短（最大跨度5m左右），线路变形大，列车限速低，对运输影响大，铁路干线不能采用。2、纵吊（挑）横抬法适用于较大孔径框架桥线路加固，结构简单，取材容易，但线路变形大，列车限速低，对运输影响大，铁路干线不能采用。3、低高度施工便梁安全可靠，线路变形小，列车限速较高，对运输影响较小，适用于铁路干线。但对框架桥孔径有限制。4、管幕法可对大孔径框架桥线路加固，线路变形小，列车限速较高，对运输影响较小，适用于铁路干线。但施工复杂，工期长，成本高。