CN111041995B - 一种u型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法。其包括确定基坑位置；在基坑的下方及U型框架结构待顶进路径上进行高压旋喷桩的施工；开挖底面具有坡度且挖深低于高铁桥梁下U型框架结构设置深度的基坑；预制U型框架结构；在待顶进路径上边挖土边以下坡的方式顶进U型框架结构等步骤。本发明优点：桥墩的最大上浮值最小，且最不利影响时长最短，所引起的桥墩差异沉降也最小。施工周期短，桥下土体开挖深度较浅，保证了在最短的时间内完成桥下土体的置换。施工过程中从U型框架结构内进行出土，容易控制U型框架结构的方向与高程。顶进施工过程安全可控，可连续作业，若发生墩顶隆起，可采取U型框架结构顶压重方式及时进行控制土压力的平衡，因此能够保证高铁的运营安全。

Description

一种U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法
技术领域
本发明属于道路下穿既有高铁桥梁施工技术领域，特别是涉及一种U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法。
背景技术
随着我国经济建设的飞速发展，高铁的建设也逐渐增多，因此高铁“分割”城市和道路的情况日趋明显，同时道路穿越运营中的高铁线路的施工也越来越多。目前，由于高铁的列车运营速度非常快，因此对其桥梁和桥墩的稳定性要求极高，不允许超过2mm的变化。所以，在道路穿越既有高铁线路施工时，如何保证高铁的运营安全是选择施工方法的关键点。
通过查阅国内外相关资料、文献，一般道路下穿既有高铁桥梁主要分为平坡顶进箱体和高铁桥梁下现浇箱体两种施工方法。其中，平坡顶进箱体施工方法是在高铁桥梁一侧的地基中设置基坑，基坑底按照平坡设置，基坑开挖完成后在其内进行U型框架结构预制，之后边挖土边沿平坡顶进U型框架结构，直到将U型框架结构顶进至高铁桥梁下，由于这种施工方法属于平坡顶进，高铁桥梁下的挖深有时高达4.8m，因此取土量较大，所以对高铁桥墩的影响自然也大。从安全性来说，高铁桥墩的隆起和差异性沉降较大，安全风险较高。高铁桥梁下现浇箱体施工方法是在高铁桥梁下开挖基坑，然后在基坑内从高铁桥梁两侧至中心对称逐节现浇U型框架结构，与平坡顶进箱体施工方法相比，这种施工方法的缺点是施工周期长，在基坑暴露时间比较长，基坑挖深较大的情况下会对高铁桥墩产生较大的影响。从施工难度来说，在施工过程中由于高铁桥梁附近挖土和出土作业空间狭小，导致每次只能施工一个节段，不能连续作业，而且开挖出土、物料运输以及混凝土浇筑空间狭窄，施工困难。从高铁的安全性来说，通常高铁桥梁底距地面大约4.5m，施工机械对防护桩和高铁桥梁均会造成安全隐患，且施工基坑暴露时间较长，相对控制措施少，多为被动措施，对高铁安全的运营产生的风险比较大，所以只适用于高铁桥梁底净高能够满足施工机械操作的条件下使用。
为了减小下穿道路施工对高铁桥墩的影响，关键点是施工过程中保持土体置换的平衡，即采用基坑暴露时间短，取土量少的方法，从而使顶进前后土压力平衡，由此来控制施工中高铁桥墩的隆起和差异沉降的变化。
因此，在高铁桥梁下净高比较小，怎样既能减少取土量，又能缩短基坑暴露时间，从而保证运营高铁桥梁的安全，是本领域技术人员研究和探索的方向。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法。
为了达到上述目的，本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)在远离高铁桥梁一侧的地基中按设计要求确定好基坑的位置，然后在基坑至高铁桥梁下的U型框架结构待顶进路径的两侧分别设置一列钻孔桩；
2)在基坑的下方及U型框架结构待顶进路径上进行高压旋喷桩的施工，以保证U型框架结构顶进时的地基承载力和满足土体固化效果的要求；
3)开挖底面具有坡度且挖深低于高铁桥梁下U型框架结构设置深度的基坑，并且基坑的底面前端高度低于后端高度，然后进行基坑的支护；
4)基坑形成后在其内部分节预制U型框架结构；
5)从基坑的前端开始，在待顶进路径上边挖土边以下坡的方式顶进U型框架结构，待顶进路径上挖土后形成的沟底面坡度与基坑底面的坡度一致，直到将U型框架结构顶进至高铁桥梁下的预定位置，由此完成U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工过程。
在步骤3)中，所述的基坑的底面坡度为1.5％。
本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法具有如下优点：
(1)桥墩的最大上浮值最小，且最不利影响时长最短，所引起的桥墩差异沉降也最小。
(2)施工周期短，桥下土体开挖深度较浅，保证了在最短的时间内完成桥下土体的置换。
(3)施工过程中从U型框架结构内进行出土，容易控制U型框架结构的方向与高程。
(4)顶进施工过程安全可控，可连续作业，若发生墩顶隆起，可采取U型框架结构顶压重方式及时进行控制土压力的平衡，因此能够保证高铁的运营安全。
附图说明
图1为采用本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法时顶进过程平面图。
图2为采用本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法时顶进过程纵断面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法进行详细说明。
如图1—图2所示，本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)在远离高铁桥梁5一侧的地基中按设计要求确定好基坑3的位置，然后在基坑3至高铁桥梁5下的U型框架结构4待顶进路径2的两侧分别设置一列钻孔桩1；
2)在基坑3的下方及U型框架结构4待顶进路径2上进行高压旋喷桩的施工，以保证U型框架结构4顶进时的地基承载力和满足土体固化效果的要求；
3)开挖底面具有坡度且挖深低于高铁桥梁5下U型框架结构4设置深度的基坑3，并且基坑3的底面前端高度低于后端高度，然后进行基坑3的支护；基坑3的底面坡度为1.5％；
4)基坑3形成后在其内部分节预制U型框架结构4；
5)从基坑3的前端开始，在待顶进路径2上边挖土边以下坡的方式顶进U型框架结构4，待顶进路径2上挖土后形成的沟底面坡度与基坑3底面的坡度一致，直到将U型框架结构4顶进至高铁桥梁下的预定位置，由此完成U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工过程。
现以105国道处箱体下穿某高铁桥梁为例对本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法的效果进行评价，并与已有技术的两种施工方法进行比较：
1)若采用已有技术的平坡顶进箱体施工方法顶进箱体，在高铁桥梁一侧设置基坑，基坑底按照平坡设置。基坑开挖完成后进行U型框架结构预制，U型框架结构预制完成后按照平坡顶进，顶程为65m，每天顶进3m，共计22天。当顶进至高铁桥梁下的范围时，桥下土体均需挖深4.8m，取土量较大。
根据有限元模拟计算和相应分析，高铁桥墩顶位移最大上浮值为1.45mm，最不利影响时长为7天，
2)若采用已有技术的高铁桥梁下现浇箱体施工方法设置U型框架结构，首先在高铁桥梁下进行基坑开挖，挖深2.9～4.0m，然后现浇U型框架结构，施工时自高铁桥梁两侧至中心由远及近对称逐节浇筑U型框架结构。U型框架结构底按照纵坡3.88％设置，共分5次浇筑，每次浇筑15天，共计75天，与平坡顶进法相比，施工周期延长53天。
根据有限元模拟计算和相应分析，高铁桥墩顶位移最大上浮值为1.28mm，比平坡顶进法小0.17mm，最不利影响时长为75天。
3)当利用本发明提供的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法时，U型框架结构预制完成后按照1.5％的坡度下坡顶进，顶程为62m，每天顶进3m，共计21天，与高铁桥梁下现浇箱体施工方法相比，施工周期缩短了53天。当顶进至高铁桥梁下的范围时，桥下土体需挖深4.2～4.6m，与平坡顶进箱体施工方法相比，桥下土体少挖0.2～0.6m。

Claims (2)

1.一种U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法，其特征在于：所述的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)在远离高铁桥梁(5)一侧的地基中按设计要求确定好基坑(3)的位置，然后在基坑(3)至高铁桥梁(5)下的U型框架结构4待顶进路径(2)的两侧分别设置一列钻孔桩(1)；
2)在基坑(3)的下方及U型框架结构(4)待顶进路径(2)上进行高压旋喷桩的施工，以保证U型框架结构(4)顶进时的地基承载力和满足土体固化效果的要求；
3)开挖底面具有坡度且挖深低于高铁桥梁(5)下U型框架结构(4)设置深度的基坑(3)，并且基坑(3)的底面前端高度低于后端高度，然后进行基坑(3)的支护；
4)基坑(3)形成后在其内部分节预制U型框架结构(4)；
5)从基坑(3)的前端开始，在待顶进路径(2)上边挖土边以下坡的方式顶进U型框架结构(4)，待顶进路径(2)上挖土后形成的沟底面坡度与基坑(3)底面的坡度一致，直到将U型框架结构(4)顶进至高铁桥梁(5)下的预定位置，由此完成U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工过程。
2.根据权利要求1所述的U型框架结构斜向下穿高铁桥梁的施工方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的基坑(3)的底面坡度为1.5％。
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