CN103874803B - 用于建造结构的方法,尤其是建造运营铁路或类似物下通道的方法 - Google Patents

Abstract

用于建造结构的方法，尤其是建造运营铁路或类似物下通道的方法。本发明涉及一种用于显着地减少建造地下通道所需的临时服务中断的发生频率和持续时间的方法。在临时中断轨道（9）上的服务且将所述轨道放置垂直于要建造的通道的路堤后，清除路堤顶部的土壤以完成桥面（4）的建造和密封（7），然后回填（8）工作区并将轨道放回原位，以在临时中断期结束时恢复交通。通过挖掘降至地基的通路来建筑通道的侧墙（10），在其中放置钢筋并浇筑混凝土，然后对通道进行内部分级，准备建造最终的永久性底板（16）。

Description

用于建造结构的方法,尤其是建造运营铁路或类似物下通道的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，能通过支撑一个或多个铁路、公路、马路或其他道路的任何土方或路堤快速可靠且高效地建造如铁路、公路、马路、人行道或其他通道等结构，而无需长时间停止这些道路上的交通。

背景技术

路堤下方两对桥台半幅或嵌壁式侧墙的横向下沉，桥台半幅或嵌壁式侧墙成对设置，在两侧彼此相对，两侧限定要施工的通道并在道路下方道路与桥台半幅上表面之间形成有限厚度的回填土。桥台半幅大体在路堤的中间纵向平面上成对抵接，然后安装在此中间平面两侧上的相互接合区域。随后，在下沉之前或之后，将加强板在轨道下方安装到位，其长度稍稍大于分离两对桥台半幅的长度。移除加强板下方连结的道路和桥台之间的回填土。在两对桥台半幅上布置两个基墩支座，分别搁在这些桥台半幅上。移除加强板，然后以根据通道宽度的长度切断道路。将基墩之间残留的回填土分层，使两个预制半桥面的外壳安装在通道的每一侧或单侧上，在基墩上或桥台顶部上横向滑动这些半桥面以使它们通过端部共同搁置。在半桥面上重建道路，并在道路下方两对桥台半幅之间完成通道的土方工程。

一种方法，包括以对应其下施工的通道的长度切断道路后，通过两个半U型剖面元件形成接壤这段通道的混凝土框架，两个U型剖面半元件在支撑道路的路堤或土方的两侧相对排列，对土方施力移动半元件逐步汇集这些半元件相对彼此下沉直到接触，半元件渗入路堤过程时通过半元件移除切断道路，然后在框架上布置桥面以支撑道路并最终沿桥面长度重建道路。下沉包括使用千斤顶从半元件至少其中之一的一侧寻求支撑，使得这些半元件的每一个交替用作另一个的定位点，以对千斤顶的推力提供适当反应。两个半元件的下沉通过穿过堤岸的电缆装置完成，各电缆的一端系至一个半元件，另一端连接至安装在另一个半元件上的千斤顶，从而在电缆上施加牵引力使框架的两部分相互接近。需指出的是，这种方法需要预先安装辅助桥面或临时加强板。

一种称为“自移”的方法，包括在道路的支撑路堤用于通道施工的位置将道路临时切成段，并在此位置通过土地开挖筑成沟槽后，在沟槽的至少一侧上，可根据需要在堤岸两侧的每侧且彼此相对，经预先制成或布置至少一个用于各中空混凝土框架的支撑和导向筏板，混凝土框架在沟槽外部受筏板支承，筏板经安装平行于中空框架的侧面，至少一根牵引电缆，各电缆一端连接至支承筏板的混凝土框架提供的锚固突起件，另一端与框架支撑的千斤顶接合，以使千斤顶施加在电缆上的牵引力因锚固突起件的作用转化为施加在框架上的推力作用，使框架慢慢滑过筏板，然后划过沟槽平面，以在筏板前方直接渗入其中。为了便于滑动，在各框架下表面和导向筏板上表面之间连续注入一层膨润土或其它类似材料，适于润滑彼此相对的表面。

根据上述相同原理的方法，但是通过改变通道框架的几何形状以避免在交通中断的短期回填从而进行了“改良”。实际上，在开挖沟槽的过程中会穿过支撑道路的路堤形成倾斜的侧面。因此框架在其每一个垂直侧包括两个延伸的扩建部分，第一个在其上水平侧延伸，第二个倾斜设置，以便连接框架垂直侧底座延伸的相对端，第二个扩建部分在垂直面倾斜，实质上相当于路堤相对的侧面。

一种称为“保护拱顶”的技术，包括在路堤地形支撑的道路下方钻孔，相对较小直径的孔并排排列并在道路下方横向延伸，这些孔能使空心金属管安装入其中，如果需要，可注入水泥，待硬化后形成水平桩柱或类似物以及实心硬性型材，从而通过加固孔来巩固地形，在铁轨或马路下方，在要施工的通道或隧道上，通过并置这些金属管或硬性型材构成一种硬性基墩。这样能在构建隧道壁之前挖掘地形而不会造成道路塌陷。因此在路堤中横向构制的通道或隧道上方形成的基墩可具有平面或弯曲轮廓。

一种称为“自钻”的方法，包括在支撑道路的路堤两侧相对布置两个桥台半幅或类似结构，其形式为相同的空心框架，封闭或半U型剖面，预制钢筋混凝土，底脚基本上对应于要施工的隧道的横截面，框架的前面部分朝向彼此，最好部分凹进以便各自形成边缘在垂直面倾斜的唇件，通过高功率液压千斤顶控制的牵引电缆装置将这些框架一个朝向另一个逐步移动穿过路堤，系统经布置使得两个框架同时或交替地朝向彼此移动，其中一个被固定，而第二个朝向第一个移动或反之亦然。为此，将这些电缆分别连接到框架的其中一个以及另一个框架支撑的千斤顶，使得适当安装千斤顶对这些电缆施加的力能让框架渗入路堤中且朝向彼此相对位移。不断移除框架逐步相互或替代地接合时其前面的路堤区域，直到在结构的中间平面与路堤顶部道路方向平行处两个框架在其唇件接触时接合起来，然后这些框架在它们的接合区域彼此适应，以便提供道路下方施工隧道的连续性。

对上述方法的改进，上述方法有以下两个主要缺点：

当框架接合在一起时，有必要在短期（但肯定不会不需要）限制或甚至中断交通，且/或在道路下方安装辅助支撑桥面或甚至加强板以防止其在框架的安装过程中发生塌陷。

作为框架位移的结果，当它们在牵引电缆作用下更加靠近时，会强烈搅拌两个框架前端唇件夹入的土壤部分，增加这些唇件前方和上方的土壤体积，位于后者上方和每个框架前面的土壤部分因摩擦形成无限大的反作用力，这些力的作用会对火车轨道或路面产生举升力，有可能对路面产生无法弥补的损害，需要立即维修且或多或少会长期中断交通，完全违背了所谓“自钻”方法的初衷。

因此，改进包括将该方法和在移动框架上方使用保护拱顶构成支撑基墩的方法相结合，通过消除所产生的反作用力和道路的举升效应，且进一步使拱顶沿着构成它的管或型材的整个长度连续支撑，这样可避免任何交通中断。

发明内容

在路堤中开挖沟槽后，使用自推进式模块化运输车（SPMT）滑动先前预制的结构。方法如下：

-在结构的最终位置旁预制结构为框架涵洞（因此不使用筏板），然后于未来的通道处在路堤中开挖沟槽。

-组装推进式拖车的路线并安装金属支架

-加固拖车通道的土壤以获得一定的土壤承载能力。

-在通道的桥面下方滚动拖车

-通过千斤顶抬升通道

-将通道移至其最终位置

-放下结构，然后拆除且移除临时设备和拖车。

-回填桥台两侧以及桥面上的土并重建交通道路。

在路堤中开挖沟槽后，通过推动钢筋混凝土纵梁制成的装有接合到木桥面的金属导轨或焊接工字形大梁的路径，滑动先前预制的结构。使用位于金属悬臂下方结构外侧连接至侧墙或桥台的足够数量的千斤顶抬升结构以将其从其预制路面分开，为结构的位移获取足够的离地间隙。驱动系统本身位于结构的前部和/或后部，并通过液压控制在导轨上的双作用液压缸提供动力。使结构滑动的千斤顶及导轨之间的界面由聚四氟乙烯/不锈钢或涂油硬木或滚轴车道构成。

在路堤中开挖沟槽后，通过按照上述相同的原理推动滑行路径，滑动先前预制的结构。但是，滑动界面由足够数量的装配模块构成，且与要位移的结构的重量相对应。装配模块的承载工作台充入压缩空气，这样结构能在滑动轨道上滑行而几乎不会发生摩擦。通过位于桥面上的垂直框架中放置的压缩空气缸提供空气供给。通过在其最大行程范围内单独操纵装配模块的液压千斤顶可弥补滑动路径可能发生的沉降。结构到达最终位置后，阻止滑动运动，排空装配模块的承载工作台，并以类似于抬升处理的方式将结构放在其最终支架上。

在路堤中开挖沟槽后，采用起吊能力适用于要位移的结构的重量和范围的移动式起重机，吊起先前预制的结构。这种方法显然用得很少，因为它要很快地应对要位移的结构的巨大重量，通常是数百吨甚至上千吨。

回顾先前技术的各种方法之后，应指出的是，它们无一例外都具有至少一些甚至多个以下概括的缺点：

通道建筑时通常必需在所支撑的道路上不止一次暂时中断交通，特别是在如移动通常接壤铁轨或马路的电力和电话网络、建筑地基辅助桥面、建筑辅助桥面的排气管、铺设辅助桥面及工作结束拆除桥面等准备工作时。

需要安装辅助桥面或临时加强板，以在结构施工过程中维持所支撑道路上的交通。应注意的是，辅助桥面的引入和拆除需使用非常专业的铁路设备，该设备只有40米长的有限可用性（因此昂贵）且配备叉车：hydrocampe起重机架。

滑动结构时需要加固土壤以避免即使有限的沉降，这会对操作进度造成严重后果（财务、技术和延误方面）。

在交通中断的短时间（仅几个小时）内因切段和回填使结构的尺寸增加（一般以数千立方米为计）造成的大量土方工程需要调动非常重的设备和劳动力装置用于短时间使用，财务影响很大。

需要建筑和安装不属于最终通道的临时结构，包括在施工结束时这些结构的移动/拆除和处置（吊杆和带底脚的导向筏板、楔块锚固、用于一些结构的导向侧梁和浮凸饰、带局部加固握持点的支撑装置和侧翼以及用于其他结构的运输途径）

需要建筑不适用于所有通道的仅超静定的结构。

滑动半框架后，要求将其主要石材包括撑柱和钢筋嵌入安装在中间平面上，然后在筏板（和支柱，如果存在支柱）下方注入水泥浆，以填补空隙并将结构和地面接合到位。

当然，所有以上提及的方法还共同存在两个主要缺点，成本和时间或多或少基本上取决于它们存在多少上述缺点，特别是在非常短的时间（仅几个小时）内要执行的工作量和工作性质以及不涉及最终桥梁建筑但对最终建筑至关重要的临时工作的幅度。

本发明的目标是一种通过特别减少通道施工的成本和时间修正这些缺点的方法。

为此，本方法规定在第一步骤只构建通道桥面。事实上，在很短的时间（几个小时）内中断所支撑的道路上的一部分或全部交通且拆除对应于此交通的铁路轨道或路线之后，开始挖掘以达到对应桥面底板的水平（可选择增加几厘米以实现桥面路基的细极配）。随后，在现场安装好足够的模板侧如轻质板或替代方案以及钢筋制作笼并恢复正常后，在现场浇筑桥面。所用的混凝土须为高性能、超高性能或UHPC纤维（超高性能混凝土纤维）型，能在仅数小时内达到足够高阻力，因此能在交通中断期结束时使桥面可选择性密封、填充和恢复正常交通。

混凝土干燥后，必要时可使用独立式、半独立式、依赖式或任何适当方法对桥面进行密封，并使用高质量材料如处理过的砾石或替代物回填。重建铁路、地基或通道后可恢复铁路、马路或人行道交通。

当然，根据方案（场地配置、项目现场道路的可用性、交通暂时中断的持续时间）可将桥面预制为一个或多个元件，然后使用移动式起重机滑动、抬升或通过任何其他系统移动元件，然后再在现场通过预应力钢索或替代物键入或组装。桥面也可用混合钢/混凝土结构制成。结构变化包括使用钢筋或预应力混凝土以及组合两种或多种这些材料和实施技术制成桥面。

在第二步骤中，在短时交通中断期间已建立的混凝土顶板的端部通过在回填土中挖掘地下坑道建筑侧墙支撑铁路、马路或人行道。坑道宽度与侧墙宽度相等。使用由钢、木材、混凝土或任何其它材料制成的板固定的金属型材如H型钢或类似物建造撑柱。组成撑柱的所有元件为人工搬运元件。这些材料的一部分将在现场弃用，另一部分将在顶板下方开挖过程中随后收回。使用手持或其他工具人工挖掘坑道斜度，根据挖掘的土壤性质可稍微增加斜度（约一米的量级）以实现始终符合地形自然坡度的倾斜度，这样可避免地形可能发生山体滑坡。因此，坑道撑柱和开挖同时进行。将侧墙延长以获得足够坚硬的底层并在临时及/或最终地基上建立侧墙（这取决于所遇到的地形的特质，每个地方地形的承重能力各有不同，因此还取决于地基的尺寸和形状）。

通过安装钢筋制作笼或剪切和弯曲钢筋条内部组件对侧墙进行加固。

封闭末端后使用专用模板工具用自密实混凝土（SCC）或振实混凝土完成侧墙的混凝土浇筑。也可使用高性能混凝土、超高性能纤维混凝土或两种或多种这些材料的组合来完成浇筑。

在坑道中“丢失”的最终撑柱以及地形之间插入排水系统，如土工复合材料板排水或其它合适的使用方案。

显然坑道内部密闭空间的工作将在最佳安全条件下开展，特别是安装充足的人工灯光以及进行机械通风使坑道内部空气循环并同时提供新鲜空气。

为了提供在侧墙/顶板连接处钢筋的连续性，将安装双套管。连接如下：

在与未来的侧墙连接处提供并安装装有阴极（或阳极）套管的桥面钢筋制作笼。

建筑桥面并开挖坑道后，提供装有阳极（或阴极）套管的钢筋条，简单地装入已在桥面中安装的阴极（或阳极）套管中进行粘结。

请注意，此系统能够满足所有方案要求：

标准连接：当第二根钢筋条能自由旋转时

不旋转连接：当第二根钢筋条不能旋转时

直径减小连接：当两根钢筋条直径不同时

然而，变化操作包括更换套管为钢筋嵌入桥面中或任何其它合适的方案。

侧墙混凝土干燥后，可在侧墙之间和顶板下方开始进行由此形成的框架（倒U型）内部的挖掘工作。随着土方工程的开展，一部分撑柱将被移除，可选择撑起桥面，使用锚杆、被动或主动钉、支柱和横向围挡或任何其它适用方案临时和/或永久地固定侧墙。可考虑结合使用两种或多种这些技术。必要时压缩、加固并浇筑沟槽底部以制作底板（取决于项目经理的意愿和/或设计计算书的依据）。这些操作是为了避免结构的框架发生任何不利的移动。

因此该方法为常规方法的各种缺点提供解决方案，特别是通过消除：

在所支撑的道路上所有暂时的交通中断，仅桥面（而不是整座桥）施工所必需的中断除外，这种中断当然比上述方法相关的中断小得多。

为在结构施工过程中维持所支撑的道路上的交通而安装辅助桥面或临时加强板，因为它们并不是绝对必要的。

在滑动解决方案中结构路基的加固，因为结构在其最终位置直接制成，同时避免了可能发生沉降造成的任何不便。

建造和安装临时结构，其效用仅由所使用的程序（在滚道上自移、滑动...）决定。事实上，所有这些方法都是基于在结构的最终位置外初步预制结构然后进行后续移动。这不是本发明的方法。

自移和自钻方法中半框架的主要石材安装以及在筏板（和支柱，如果存在支柱）下方注入水泥浆。

且通过大大减少：

未来通道所支撑的道路上短时交通中断期间的挖掘和回填，从几千立方米减少到只有几百立方米，同时减少了所需的人力和物料装置。事实上，与传统方法不同，本发明方法在仅几个小时交通暂时中断的关键时期只施工桥面，提供对整个结构的安装，因此遗留的发生例如水喷涌、土方工程和滑移齿轮意外停止等突发事件或任何其他意外事件（即使这种不确定性降到最小，还是备份所有这些装置并提供其他装置应对意外情况）的可能性很小。

本发明方法的另一优点包括通过制作固定和/或移动轴承来建筑等静压或超静定结构或同时制造这两种结构。

附图非常概括地示出了根据本发明建筑通道的方法的横向和纵向部分。

图1-a和1-b示出了：移除道路，打开结构至通道顶板的底板水平，然后建筑通道。

图2-a和2-b示出了：桥面上方的回填，放回道路恢复交通并逐步通过开挖基础坑道。

图3-a和3-b示出了：继续坑道开挖工作直至面层焊道以及底脚。

图4-a和4-b示出了：侧墙和底脚的加固。

图5-a和5-b示出了：侧墙和底脚的混凝土浇筑。

图6-a和6-b示出了：在通道内部至筏板水平的挖掘。

图7-a和7-b示出了：建筑筏板以及建筑通道末期。

图8示出了：已完工的地下通道的横截面。

根据图1，该方法在中断列车交通几个小时（例如周末的某个时间）且移除建筑在路堤（1）中以支撑这些道路的未来通道（以虚线在位置（5）示出未来的侧墙，在位置（6）示出未来的筏板）处的铁路线（3）后，在路堤中打开一小部分（2），在未来桥面（4）的下侧建筑沟槽底部。

待桥面的混凝土快速干燥后，使用适用的密封复合材料（7）且用合适的材料（8）回填。这样可将铁路线（9）放回到桥面上方并在交通中断期结束时恢复铁路交通前铺道渣。

一旦掩埋桥面且恢复交通即可开始侧墙（10）的建造工作。实际上，由于土方工程是使用手持工具完成的，因此采用逐步通过和人工装入的方法，开挖宽度等于最终完工侧墙宽度的坑道完成建造工作。坑道的开挖将继续至侧墙的表面底脚（11）水平。这些底脚可以是暂时性或永久性的（其尺寸和形状取决于在现场遇到的地形，并会足够宽以保证劳务工在更好的安全条件下工作）。土方工程结束时将填充钢筋（12），模板将彻底封闭坑道整个高度的末端。

然后可使用自密实混凝土（13）填充坑道开始侧墙的混凝土浇筑。

待侧墙硬化后，将使用适当的装置在通道内部实施顶板（14）下方的挖掘，且在侧墙的中间高度安装支柱和桥接（15）。

一旦到达沟槽的底部，将压紧底部，包围外边缘，然后浇筑混凝土加固以建造通道的筏板（16）。

然后可以建造侧翼和/或迂回墙（17），设备设置为常规方式并布置侧墙（这些操作并非本方法的一部分，因为它们在暂时交通中断之外进行：本方法涉及通道结构的建造：支撑件、桥面、地基和可选筏板）

当然，本发明显然并不限定于参照附图在上文更具体描述的实施，只要总体原理相同，在以下权利要求范围之内的其它变型都能够应用。

根据本发明的方法能通过支撑一个或多个铁路、公路或马路的任何土方或路堤建造如铁路、公路、马路、人行道或其他通道等结构，而无需长时间停止这些道路上的交通。

Claims (1)

1.一种在暂时中断道路上的交通后，能通过支撑一个或多个铁路线（3）、公路、马路、人行道或其他道路的任何土方或路堤（1）建造铁路、公路、马路、人行道或其他通道结构的方法，其特征在于，在第一步骤包括在支撑这些道路用于未来通道施工的路堤位置移除道路或部分道路，充分打开路堤，建筑桥面（4），然后回填材料（8）并放回道路以在暂时交通中断期结束时恢复交通,在第二步骤中，采用逐步通过和人工装入的方法，开挖宽度等于最终完工侧墙宽度的坑道完成建造工作，坑道的开挖将继续至侧墙的表面底脚（11）水平，上述地基的建造根据遇到的土壤的特征，在坑道内部建筑侧墙，然后在通道内部实施顶板下方的挖掘（14），安装临时和/或最终的保持结构和撑柱，以避免结构的框架发生任何不利的移动。