CN111764286A - 一种框架桥顶进施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种框架桥顶进施工方法，属于顶进施工技术领域，其包括以下施工步骤：在铁路一侧挖设工作坑，施工后背桩和后背梁；预制多孔框架桥和一孔框架桥；在多孔框架桥两侧外壁上吊装多个直径为50cm的钢制滚筒；安装多道水平注浆管；在框架桥桥区的四个拐角处的铁路路基上设防护桩；施工一排抗横移桩；安装多根工字钢横梁并与铁轨连接固定，工字钢横梁抵接至抗横移桩的侧面；三座框架桥同时顶进并在框架桥内部进行挖土与排土工作至顶进完成，顶进过程中，钢制滚筒抵抗挤压力，保证框架桥之间的间隙；通过注浆管进行注浆，浇筑三座框架桥之间50cm的间隙；拆除顶铁与千斤顶。本发明能够保证三座框架桥安全、准确的顶进到位，同时保证铁路行车安全。

Description

一种框架桥顶进施工方法

技术领域

本发明涉及框架桥施工领域，特别涉及一种框架桥顶进施工方法。

背景技术

某市政交通工程，需要在既有京九铁路与与新建公路干道的交汇处修建框架桥，框架桥主体由一个由多孔框架桥制成，框架桥净跨8.5-12.5-9-12.5-8.5m，全长30.24m，全宽57m，其顶板顶面距最低铁轨地面的距离为0.94m；多孔框架桥两侧还设置有均由一孔框架桥制成的雨水方沟和综合管廊。雨水方沟净跨为1-13.6m，雨水方沟全长29.74m，全宽15.6m，其顶板顶面距最低铁轨地面的距离为0.8m；综合管廊净跨为1-19.5m，综合管廊全长.29.744m，全宽21.7m，其顶板顶面距最低铁轨地面的距离为1.1m。两个一孔框架桥的涵洞轴线与多孔框架桥涵洞直线相互平行设置且三者之间相互间隔50cm，施工完成后回填C20细石混凝土。由于京九铁路为双线电气化铁路，为国家Ⅰ级铁路干线，而框架桥与两座框架桥总宽达到95.753m，长细比大，三座框架桥同时顶进，该结构及工况为国内首例，工程难点很多，主要包括施工安全风险大，施工影响范围长，运输影响大，顶进过程中如何保证方向不偏差，避免出现三座框架桥间隙太大或造成碰撞等。因此，需要设计一种施工方法，保证三座框架桥安全、准确的顶进到位，同时保证京九线的行车安全。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种框架桥顶进施工方法，能够将三座框架桥安全精确顶进到位。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种框架桥顶进施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一、在铁路一侧挖设工作坑，在工作坑内远离铁路的一侧施工后背桩和后背梁；

步骤二、在工作坑预制一个多孔框架桥和两侧的一孔框架桥，三座框架桥相互平行，且位于后背梁与铁路之间，三个框架桥之间均间隔50cm；

步骤三、在多孔框架桥两侧外壁上吊装多个直径为50cm的钢制滚筒；

两个一孔框架桥背离多孔框架桥的外壁安装多道水平注浆管，注浆管的一端封闭，注浆管的周壁上开设有多个出浆孔；

步骤四、在铁路路基设防护桩，防护桩设置四组，分别设置在框架桥桥区的四个拐角处，每组防护桩包括布置成L形的多根防护桩，每组防护桩的上端浇筑形成有连接冠梁；每组防护桩垂直铁路方向的一排桩紧贴三座框架桥的最外侧墙壁；

步骤五、在铁路的另一侧沿铁路线路方向施工一排抗横移桩；使用多根工字钢横梁横穿入铁轨下部进行支撑，工字钢横梁与钢轨连接固定，多根工字钢横梁用纵梁连接成整体；工字钢横梁接长抵接至抗横移桩的侧面；

步骤六、对框架桥和后背梁进行养护，同时安装顶铁和千斤顶，千斤顶的柱塞杆均顶在框架桥底板后端端面上；

步骤七、空顶框架桥使框架桥的前端到铁路路基的坡角处；

步骤八、三座框架桥同时顶进并在框架桥内部进行挖土与排土工作至顶进完成，顶进过程中，通过调整多个千斤顶，使得三个框架桥保持设定方向，当三座框架桥相互靠近时，钢制滚筒抵抗挤压力，保证框架桥之间的间隙；

步骤九、通过注浆管进行注浆，对一孔框架桥背后土体进行填充加固；浇筑三座框架桥之间50cm的间隙；

步骤十、拆除顶铁与千斤顶。

通过采用上述技术方案，抗横移桩和工字钢横梁的配合，使得顶进过程中，路基横移对钢轨产生的横移力量得以消除，防止了钢轨和横移变形；横梁与纵梁形成的支撑结构对钢轨进行了支撑，防止因顶进时底部土体不密实而造成的下沉，保证了铁路的正常通行；顶进过程中，两个框架桥的侧壁均与滚筒的外壁抵接，从而能够对相邻的两个框架桥进行限位处理，保证相邻的两个框架桥在向铁路顶进的过程中能够始终保持相互平行，由于有了滚筒的设置，顶进过程中调整顶铁控制顶进方向时，可以大胆的将两侧的一孔框架桥向多孔框架桥靠拢，所以防止出现相邻框架桥间隙大于50cm的情况；最终达到精准控制框架桥间隙的目的，此外滚筒还能够保护桥身不受损伤；

L形的防护桩保证了非框架桥区的土体不被顶走，同时由于受到防护桩的限制，贴近框架桥外侧墙体的路基土体不容易产生大量坍塌，从而保证了路基的安全；

注浆管的设置使得顶进完成后，能够快速将框架桥外侧墙体背后的松散土体进行填实，恢复路基的固定性，保证铁路行车恢复正常速度的运营。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：多孔框架桥每侧的滚筒设置有两组，两组滚筒分别安装在多孔框架桥侧壁靠近桥体两端的位置处。

通过采用上述技术方案，在能够对两个框架桥保持良好的限位同时，能够减少使用滚筒数量，从而降低生产成本，减少工作人员安装滚筒的工作量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：相邻的两个所述滚筒上下错位设置。

通过采用上述技术方案，上下错位的滚筒能合理增大滚筒对多孔框架桥与一孔框架桥上下对应的作用区域，减小滚筒的长度，使得经济节约，受力合理。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述滚筒内设置有钢筋笼并填充混凝土。

通过采用上述技术方案，相对于完全有钢材制成的滚筒，既能够有效降低滚筒自身重量，从而在对滚筒进行安装时更为方便，还能通过钢筋笼与混凝土提升滚筒本体的结构强度，从而在两个框架桥均与滚筒抵接时，能够降低框架桥前进路线发生偏移后将滚筒挤压变形的可能性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在步骤七顶进框架桥前，对框架桥范围内及防护桩范围内轨道下部路基进行注浆加固。

通过采用上述技术方案，对土质部内部整体的结构强度进行加强，防止顶进过程中，路基土体松散坍塌太快，造成路基空洞，影响铁路行车安全；同时，减小了贴近框架桥外侧墙体的路基土体的坍塌，减小后期注浆量。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：步骤五中，抗横移桩的桩顶设置有截面为L型的桩顶冠梁；接长的工字钢横梁的一端头搭接在L型桩顶的平台上，并抵紧在的桩顶冠梁的内侧面。

通过采用上述技术方案，方便了横梁的安装和受力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：两个一孔框架桥背离多孔框架桥的外墙墙体内预埋有多排垂直墙面的预埋钢筋，预埋钢筋伸出墙面，注浆管焊接在预埋钢筋伸出墙面的部分。

通过采用上述技术方案，通过预埋钢筋，便于后期将注浆管固定安装在一孔框架桥上。

综上所述，本发明具的有益技术效果为：

1. 通过设置抗横移桩和工字钢横梁，使得顶进过程中，路基横移对钢轨产生的横移力量得以消除，防止了钢轨和横移变形；横梁与纵梁形成的支撑结构对钢轨进行了支撑，防止因顶进时底部土体不密实而造成的下沉，保证了铁路的正常通行；

2.通过设置滚筒，顶进过程中，对相邻的两个框架桥进行限位处理，保证相邻的两个框架桥在向铁路顶进的过程中能够始终保持相互平行，最终达到精准控制框架桥间隙的目的，此外滚筒还能够保护桥身不受损伤；

3.L形的防护桩保证了非框架桥区的土体不被顶走，同时由于受到防护桩的限制，贴近框架桥外侧墙体的路基土体不容易产生大量坍塌，从而保证了路基的安全；路基内注浆加固的措施进一步保证了顶进的安全。

4.注浆管的设置使得顶进完成后，能够快速将框架桥外侧墙体背后的松散土体进行填实，恢复路基的固定性，保证铁路行车恢复正常速度的运营。

附图说明

图1是铁路一侧预制框架桥及后背的结构示意图；

图2是多孔框架桥与两个一孔框架桥在预制完成后的结构示意图；

图3是图2中A部分的局部的放大示意图；

图4是滚筒的结构示意图；

图5是防护桩和抗横移桩的平面布置示意图；

图6是路基注浆加固示意图；

图7是线路加固及抗横移桩的立面示意图。

图中，11、后背桩；12、后背梁；21、千斤顶；22、顶铁；3、抗横移桩；31、桩顶冠梁；4、框架桥；41、五孔框架桥；42、一孔框架桥；421、预埋钢筋；422、注浆管；5、滚筒；51、钢筋笼；6、注浆孔；71、防护桩；72、连接冠梁；81、木枕；82、横梁；83、纵梁；84、钢轨。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

结合图1、图2，本发明公开的一种框架桥顶进施工方法，包括以下施工步骤：

步骤一、在铁路一侧挖设工作坑，在工作坑内远离铁路的一侧施工后背桩11和后背梁12；基坑采用放坡开挖的形式，工作坑坡顶距铁路路基坡脚保留5.0m平台。

后背桩11采用直径1.5m、桩长20m间距1.8m钻孔灌注桩形式，后背桩11合计114根。后背梁12顶面高出原地面3m，后背梁12朝向铁路路基的一侧安装有钢板。在框架桥4顶进前对后背桩11后方进行后背填土夯实，填土分层碾压夯实。

步骤二、在工作坑预制一个五孔框架桥41和两个一孔框架桥42，三个框架桥均位于后背梁12与铁路之间，三个框架桥相互平行设置且两个一孔框架桥42分别位于五孔框架桥41的两侧，三个框架桥之间均间隔50cm。

结合图2与图3，预制框架桥4时，两个一孔框架桥42背离五孔框架桥41的外墙墙体内预埋有多排垂直墙面的预埋钢筋421，预埋钢筋421伸出墙面。框架桥4预制完成后，在两个一孔框架桥42背离五孔框架桥41的外壁安装多道水平注浆管422，注浆管422焊接在预埋钢筋421伸出墙面的部分。注浆管422的靠近铁路路基的一端封闭，注浆管422的周壁上开设有多个出浆孔。

步骤三、制作并安装滚筒5：

如图4所示，采用铁板围成桶状，焊接后形成直径为50cm，高度为2.5m的钢制滚筒5，滚筒5底部焊接底板，然后在滚筒5内安装钢筋笼51并浇筑填充混凝土；采用圆形顶盖焊接后将滚筒5封闭，使得筒内完全成为实心。

如图2所示，在五孔框架桥41两侧外壁上安装耳板，耳板上通过钢丝绳将多个滚筒5吊装在五孔框架桥41两侧，优选地，每侧滚筒5设置有两组，两组滚筒5分别安装在五孔框架桥41侧壁靠近桥体两端的位置处，且相邻的两个滚筒5上下错位设置。

步骤四、如图5所示，在铁路路基设防护桩71，采用人工挖孔桩法进行桩基施工，防护桩71直径1.25m，相邻桩间距1.8m。防护桩71设置四组，分别设置在框架桥4桥区的四个拐角处，每组防护桩包括多根防护桩71，多根防护桩71呈L形布置，形成沿铁路方向和垂直于铁路方向的两排桩，每组防护桩71的上端浇筑形成1m高的钢筋混凝土连接冠梁72；每组防护桩71垂直铁路方向的一排桩紧贴三座框架桥4的最外侧墙壁。每组多根防护桩71能够对框架桥4两侧对应区域的土质部的结构进行加强，从而当框架桥4在两组防护桩71之间顶进过程中，框架桥4两侧对应路基的土质部不会发生严重的垮塌情况，从而能够使得框架桥4顺利地顶进。

步骤五、如图6所示，对框架桥4范围内及防护桩71范围内轨道下部路基进行注浆加固。路基注浆范围具体可以是沿铁路线路方向框架桥4范围及框架桥4两边墙体外缘外侧各15m范围内进行路基注浆固化处理，沿垂直铁路方向铁路中心线两侧各15m范围内进行路基注浆固化处理； 本实施例中注浆沿铁路方向为长度为125m，垂直铁路方向为34m。注浆深度须渗透至框架桥4底板底以下3m处。

路基注浆孔6设置按沿铁路线路方向距2米一个，垂直线路方向间距2米一个，打入注浆管422顺序为自下而上先完成靠近路基坡脚处注浆管422安装然后依次向上，两组人员分别自线路两端向中间对向作业。

步骤六、线路加固及抗横移桩3的施工：

如图7所示，在铁路的另一侧（即没有基坑的一侧）沿铁路线路方向采用人工挖孔桩法施工一排抗横移桩3，抗横移桩3的直径为1.25m，桩顶浇筑有截面为L型的桩顶冠梁31；

线路加固采用3-5-3扣轨加纵横梁82加固方法。加固范围为超出框架桥4两侧不小于10.0米，加固全长125米。加固地段砼枕间加设I类长木枕81，木枕81与钢轨84连接，每根木枕81底部设置一根工字钢横梁82，横梁82横穿入铁轨下部进行支撑，横梁82间距以0.6m，0.6m，1.2m循环穿插于既有轨枕间，平均间距为0.8米。横梁82与木枕81用上下两块钢板夹紧，并用穿过钢板的螺栓拧紧连接固定（图中未画出）。横梁82上设置有纵梁83，横梁82和纵梁83采用I40b工字钢，纵梁83在中线路间、线路两侧均为两根一束，纵梁83与横梁82用钢板和高强螺栓连接成整体。横梁82靠近抗横移桩3的一侧接长，端头搭接在L型桩顶的平台上，并抵紧在的桩顶冠梁31的内侧面。

步骤七、回看图1，对框架桥4和后背梁12进行养护，达到100%设计强度后，安装顶铁22和千斤顶 21，千斤顶 21的柱塞杆均顶在框架桥4底板后端端面上；顶进共配备500t千斤顶21共85 台（含备用 5 台），雨水方沟框架桥4配备 14台千斤顶 21， 市政框架桥4配备 44 台千斤顶 21，综合管廊框架桥4配备 22 台千斤顶 21， 每台千斤顶 21最大顶力按400t 计算，配合四组智能泵站进行顶进。

顶进开始前先进行试顶，试顶的顶力不能过大，一般应为桥体自重0.8～1.2倍，开始启动时不能突然增大到此数值，应使顶镐逐渐加压，每升压一次要稳定几分钟，并由专人对滑板、后背、框架和设备进行检查。如一切正常，方可加压进行正常顶进。

步骤七、空顶框架桥4使框架桥4的前端到铁路路基的坡角处，使三座框架桥4的桥头平齐。

步骤八、三座框架桥4同时顶进并在框架桥4内部使用挖机和铲车进行挖土与排土工作至顶进完成。

顶铁22或顶柱保持与立交桥轴线平行布置，每行顶铁22和顶柱的中线与千斤顶21轴线平行，各行长度一致。顶进时不断增加顶铁22，并注意观察顶柱受力情况，在顶铁22上填土碾压防止崩出伤人。

顶进过程中，通过调整多个千斤顶 21，使得三个框架桥保持设定方向前进，当三个框架桥同时向铁路顶进过程中，相邻的两个框架桥4相互靠近的侧壁均与滚筒5的外壁抵接，从而能够对相邻的两个框架桥4进行限位处理，保证相邻的两个框架桥4在向铁路顶进的过程中能够始终保持相互平行，从而能够保证框架桥4的施工质量。上下错位的滚筒5在能够对五孔框架桥41与一孔框架桥42进行限位的同时，合理增大滚筒5对两者上下对应的作用区域，降低生产成本，使得两者能够稳定前进。当三座框架桥4顶进速度有细微不一样时，滚筒5在相邻框架桥4之间滚动，防止了滚筒5对桥身的损坏。

步骤九、通过注浆管422进行注浆，对一孔框架桥42背后土体进行填充加固；浇筑三座框架桥4之间50cm的间隙；

步骤十、拆除顶铁22与千斤顶 21，并进行后续附属工程的施工。

本具体实施方式的实施例均为本发明较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

步骤一、在铁路一侧挖设工作坑，在工作坑内远离铁路的一侧施工后背桩(11)和后背梁(12)；

步骤二、在工作坑预制一个多孔框架桥和两侧的一孔框架桥(42)，三座框架桥相互平行，且位于后背梁(12)与铁路之间，三个框架桥之间均间隔50cm；

步骤三、在多孔框架桥两侧外壁上吊装多个直径为50cm的钢制滚筒(5)；

两个一孔框架桥(42)背离多孔框架桥的外壁安装多道水平注浆管(422)，注浆管(422)的一端封闭，注浆管(422)的周壁上开设有多个出浆孔；

步骤四、在铁路路基设防护桩(71)，四组防护桩(71)分别设置在框架桥(4)桥区的四个拐角处，每组防护桩(71)包括布置成L形的多根防护桩(71)，每组防护桩(71)的上端浇筑形成有连接冠梁(72)；每组防护桩(71)垂直铁路方向的一排桩紧贴三座框架桥的最外侧墙壁；

步骤五、在铁路的另一侧沿铁路线路方向施工一排抗横移桩(3)；使用多根工字钢横梁(82)横穿入铁轨下部进行支撑，工字钢横梁(82)与钢轨(84)连接固定，多根工字钢横梁(82)用纵梁(83)连接成整体；工字钢横梁(82)接长抵接至所述抗横移桩(3)的侧面；

步骤六、对框架桥(4)和后背梁(12)进行养护，安装顶铁(22)和千斤顶(21)，千斤顶(21)的柱塞杆均顶在框架桥(4)底板后端端面上；

步骤七、空顶框架桥使框架桥的前端到铁路路基的坡角处；

步骤八、三座框架桥同时顶进，并在框架桥(4)内部进行挖土与排土工作至顶进完成，顶进过程中，通过调整多个千斤顶(21)，使得三个框架桥保持设定方向，当三座框架桥相互靠近时，钢制滚筒(5)抵抗挤压力，保证相邻框架桥之间的间隙；

步骤九、通过注浆管(422)进行注浆，对一孔框架桥(42)背后土体进行填充加固；浇筑三座框架桥之间50cm的间隙；

步骤十、拆除顶铁(22)与千斤顶(21)。

2.根据权利要求1所述的一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：多孔框架桥每侧的滚筒(5)设置有两组，两组滚筒(5)分别安装在多孔框架桥侧壁靠近桥体两端的位置处。

3.根据权利要求2所述的一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：相邻的两个滚筒(5)上下错位设置。

4.根据权利要求3所述的一种框架桥顶进施工方法，所述滚筒(5)内设置有钢筋笼(51)并填充混凝土。

5.根据权利要求1所述的一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：在步骤七顶进框架桥(4)前，对框架桥(4)范围内及防护桩(71)范围内轨道下部路基进行注浆加固。

6.根据权利要求1所述的一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：步骤五中，抗横移桩(3)的桩顶设置有截面为L型的桩顶冠梁(31)；接长的工字钢横梁(82)的一端头搭接在L型桩顶的平台上，并抵紧在的桩顶冠梁(31)的内侧面。

7.根据权利要求1所述的一种框架桥顶进施工方法，其特征在于：预制框架桥(4)时，两个一孔框架桥(42)背离多孔框架桥的外墙墙体内预埋有多排垂直墙面的预埋钢筋(421)，预埋钢筋(421)伸出墙面，注浆管(422)焊接在预埋钢筋(421)伸出墙面的部分。

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