CN114396076B - 一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，主要包括以下施工步骤：把框架桥顶进就位；回填铁路路基恢复原有铁路线；框架桥底部施工水平向钢管；框架桥底部土体中打入钢桩；开挖框架桥底部土体至设计标高；铺设水泥找平层；组装施工各节地下管廊；向地下管廊的外围注入浆体。本发明具有下列优点：地下管廊的施工对恢复铁路线的工期无影响，对既有铁路线的影响可以忽略不计；由水泥土搅拌墙、钢管、钢桩形成的支护体系具有较大的强度，为地下管廊的施工提供了安全、稳定的空间；基于注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，使地下管廊与四周土体之间充满注浆体，保障了施工质量。
Description
技术领域
本发明涉及地下工程施工技术领域，具体而言，涉及一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法。
背景技术
基于城市道路发展与既有铁路的提速要求，道路与公路交叉道口从平面逐渐改为立交。道路下穿既有铁路，以顶进框架桥的方式在既有铁路下修建立交桥，占地小、干扰小，在下穿施工中无需中断运营，对于铁路运营的影响较小，下穿框架的占地面积较小，有利于提高城市土地的利用率，也更加符合城市景观要求。
同时，为了减少后续的重复开挖，可将地下管廊(主要是支线综合管廊或缆线管廊)与框架桥同步设计、同步施工。城市地下管道综合走廊是将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。综合管廊分为干线综合管廊、支线综合管廊及缆线管廊。
若框架桥两侧的空间有限，比如说受到高铁桩基础或便梁桩基础的限制，地下管廊的设置就成了施工的难题。首先，需要做到地下管廊的设置不影响既有铁路通行；其次，做到确保地下管廊外周具有较高的支护稳定性；此外，需要保证提高安全性的同时具有一定的经济性。
目前，尚未发现有解决上述问题系统性的文献报道。本发明彻底解决了上述问题，满足了城市道路发展与既有铁路的提速要求。
发明内容
本发明的目的是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，对于框架桥两侧的空间有限，地下管廊设置于框架桥底部，施工简便、对不影响既有铁路运行，且地下管廊四周土体支护稳定性高，整个施工方法具有经济、安全的特征。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
1)、常规施工工作坑防护桩、后背桩，开挖工作坑，施工底板，在底板上预制框架桥，施工隔离桩；
在既有铁路路基拟施工框架桥的位置两侧施工桩基础与条形基础，每侧桩基础上端设置条形基础，两侧条形基础顶部搭建承担施工范围内既有铁路线的便梁；
2)、逐段开挖每次顶程范围内土体，并在框架桥两排桩位孔外侧的底部土体中施工构成两排水泥土搅拌桩，两排水泥土搅拌桩无间隙构成两堵防渗墙，再基于动力设备把框架桥顶进，行进长度为一个顶程；再进行下一次开挖、施工水泥土搅拌桩与顶进，如此循环，直至把框架桥顶进就位；
3)、在框架桥外部防水措施完成后，按要求对框架桥四周的空间进行分层回填，最终使回填修复后的铁路路基满足使用要求；拆除便梁，恢复原有铁路线；
4)、在两排水泥土搅拌桩的内侧施工水平向钢管，使钢管位于邻近的水泥土搅拌桩与桩位孔之间；
5)、基于框架桥的桩位孔向框架桥底部土体中打入钢桩，钢桩的桩顶嵌于框架桥的底板中；
6)、开挖框架桥底部位于两排钢桩之间的土体至设计标高；
7)、在上一步开挖土体的底部铺设水泥找平层；
8)、把各节地下管廊相继顶入、组装施工在找平层上方；
9)、各节地下管廊组装完成后，基于框架桥底部的注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，硬化形成注浆体，使地下管廊与四周土体之间充满注浆体，由此完成地下管廊的施工。
所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：所述的框架桥截面呈矩形状，底板中心线上设置一排注浆孔，注浆孔两侧对称设置间隔分布的桩位孔。
所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：所述的注浆孔与桩位孔提前预制在框架桥底板上，其中每侧桩位孔的数量为2～4个。
所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：步骤四中水平向钢管布置：
当铁路股道不超过3股时，在路基的一侧用水平螺旋钻进法进行钻孔钻透至另一侧，再把钢管压入钻孔中，钢管为贯穿布置，每侧钢桩的数量不少于2根，钢桩靠近钢管的两端；
当铁路股道超过3股时，在路基的两侧用水平螺旋钻进法进行钻孔，钻孔的水平长度超过铁路路基宽度的一半，两侧钢管的搭接长度不小于1.0m，每侧钢桩的数量不少于3根，在铁路路基中部两侧钢管搭接处分别设置一根钢桩。
所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：步骤四中水平向钢管布置：无地下水影响、土体强度相对较高时，钢管的竖向间距大于3倍管径；若地下水位较高、土体强度较大，钢管的竖向间距应取小值不大于2倍管径。
所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：步骤九注浆时，基于注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，注浆压力应根据土压、水压、框架桥强度、地下管廊强度与浆液特性综合判断决定。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明受到高铁桩基础或便梁桩基础的限制时，框架桥两侧的空间有限，通过将地下管廊设置于框架桥的下方，不影响既有铁路通行，进一步提高安全性，表现在地下管廊外周具有较高的支护稳定性，可操作性强。
2、本发明地下管廊设置于框架桥的下方，在框架桥顶进就位、原有铁路线恢复正常运行后再施工地下管廊，故地下管廊的施工对恢复铁路线的工期无影响，对既有铁路线的影响基本可以忽略不计；
3、本发明由水泥土搅拌墙、钢管、钢桩形成的支护体系具有较大的强度，能有效维护后续土体开挖形成的空间，为地下管廊的施工提供了稳定的空间，安全性、可靠性高；
4、本发明地下管廊顶进施工就位后，基于注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，使地下管廊与四周土体之间充满注浆体，既有利于地下管廊的外部防水，又对地下管廊的结构形成了有效保护，提高了施工质量。
5、地下管廊是在框架桥、钢桩的保护下逐段开挖与顶入施工，与传统放坡开挖相比，土方开挖量大大降低，后续回填量也非常小，故总体上造价更低，具有经济性与合理性。
附图说明
图1为本发明框架桥三维示意图。
图2为本发明框架桥桩位孔与注浆孔位置分布示意图。
图3为本发明框架桥顶进就位示意图。
图4为本发明拆除便梁铁路线恢复正常示意图。
图5为本发明施工水平向钢管示意图。
图6为本发明施工钢桩示意图。
图7为本发明开挖地下管廊位置处土体示意图。
图8为本发明施工地下管廊底部的找平层示意图。
图9为本发明地下管廊施工就位示意图。
图10为本发明基于注浆孔向地下管廊四周注浆形成注浆体示意图。
附图标记说明：1、框架桥；2、桩位孔；3、注浆孔；4、桩基础；5、条形基础；6、便梁；7、水泥土搅拌桩；8、钢管；9、钢桩；10、找平层；11、地下管廊；12、注浆体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
城市地下综合管廊分为干线综合管廊、支线综合管廊及缆线管廊，本技术所指地下管廊主要为支线综合管廊及缆线管廊，其尺寸相对较小，且采用预制方式。
参见附图，一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其施工步骤为：
1)、施工工作坑防护桩、后背桩，开挖工作坑，施工底板，在底板上预制框架桥，施工隔离桩；在既有铁路路基拟施工框架桥1的位置两侧施工桩基础4与条形基础5，搭建便梁6，使施工范围内既有铁路线的荷载由便梁6承担；
该施工步骤内容与传统框架桥的施工方法相同。
所述的框架桥1的底板中心线上设置一排注浆孔3，注浆孔3的两侧对称设置桩位孔2，每侧桩位孔2的数量为2～4个；注浆孔3与桩位孔2均提前预制在框架桥1底板上。所提框架桥1如图1与图2所示。
2)、逐段开挖每次顶程范围内土体，并在框架桥1两排桩位孔2外侧的底部土体中施工形成两排水泥土搅拌桩7，再基于动力设备把框架桥顶进，行进长度为一个顶程；再进行下一次开挖、施工水泥土搅拌桩7与顶进，如此循环，直至把框架桥顶进就位，如图3所示；
所述的框架桥1每次顶进前在底部土体中施工形成的两排水泥土搅拌桩7，最终形成两堵防渗墙，阻止地下水向后续地下管廊11的施工空间渗透。
水泥土搅拌桩7的参数可根据工程地质条件、水文地质条件、地下管廊埋深等具体情况综合确定。
3)、在框架桥1外部防水措施完成后，按要求对框架桥1四周的空间进行分层回填，最终使回填修复后的铁路路基满足使用要求；拆除便梁6，恢复原有铁路线，实现铁路线的正常速度运行，如图4所示；
地下管廊设置于框架桥的下方，在框架桥顶进就位、原有铁路线恢复正常运行后再施工地下管廊，故地下管廊的施工对恢复铁路线的工期无影响，对既有铁路线的影响基本可以忽略不计。
4)、在两排水泥土搅拌桩7的内侧施工水平向钢管8，使钢管8位于邻近的水泥土搅拌桩7与桩位孔2之间，如图5所示；
多根钢管8在同一竖向断面上沿水平向分布，钢管8的直径、间距根据土层地质条件、施工机械的便利性、后续土体开挖深度等条件综合确定。如无地下水影响、土体强度相对较高时，钢管8的竖向间距可取大值(大于3倍管径)；若地下水位较高、土体强度较大，钢管8的竖向间距应取小值(不大于2倍管径)。
当铁路股道不超过3股时，在路基的一侧用水平螺旋钻进法进行钻孔钻透至另一侧，再把钢管8压入钻孔中，钢管8为通长布置，该情况下每侧钢桩9的数量可取2根，钢桩9尽量靠近钢管8的两端；当铁路股道超过3股时，在路基的两侧用水平螺旋钻进法进行钻孔，钻孔的水平长度应超过铁路路基宽度的一半，两侧钢管的搭接长度不小于1.0m，该情况下每侧钢桩9的数量至少为3根，在铁路路基中部两侧钢管搭接处需设置一根钢桩9。
当铁路股道不超过3股时，跨度相对较小，钢管长度能够整体穿越；当铁路股道超过3股时，跨度相对较大，钢整体穿越难度较大，故可两端向中间钻孔，两侧钢管在中部位置相互交叉与搭接。；
5)、基于框架桥1的桩位孔2向框架桥1底部土体中打入钢桩9，钢桩9的桩顶嵌于框架桥1的底板中，如图6所示；
钢桩9的底部嵌入深度较大、强度较高的土层中，钢桩9的顶部嵌入框架桥1底板中。钢桩9的作用是：对沿竖向断面分布的一排水平向分布的钢管8形成支挡作用，钢管8与钢桩9共同形成强度较大的支护体系，能承受较大的侧压力，能有效维护后续土体开挖形成的空间，为地下管廊11的施工提供了稳定的空间，安全性、可靠性高。
6)、开挖框架桥1底部位于两排钢桩9之间的土体至设计标高，如图7所示；
由于施工空间有限，且开挖过程中不可触碰、损伤框架桥1的底板，故无法采用大型机械开挖。通常采用小型工具，人工逐步开挖。
7)、在上一步开挖土体的底部铺设水泥找平层10，如图8所示；
找平层10一方面保证了后续各节地下管廊11底板的平整度，另一方面为地下管廊11的施工提供了相对较硬的施工平台。
8)、把各节地下管廊11相继顶入、组装施工在找平层10上，如图9所示；
各节地下管廊11的相互连接(接头处理)应符合相关规范要求。
9)、各节地下管廊11组装完成后，基于框架桥1底部的注浆孔3向地下管廊11的外围注入浆体，硬化形成注浆体12，使地下管廊11与四周土体之间充满注浆体12，由此完成地下管廊11的施工，如图10所示。
基于注浆孔3向地下管廊11的外围注入浆体时，注浆压力应根据土压、水压、框架桥1强度、地下管廊11强度与浆液特性综合判断决定，且经过反复试验确认注浆效果后方可实施。
注浆压力不宜过小，过小导致地下管廊11与土体之间的缝隙难以填充密实；注浆压力不宜过大，过大会导致地下管廊11与框架桥1受到较大的压力，导致各节地下管廊11相互错位、框架桥1发生隆起等病害。因此注浆压力应根据试验及施工经验反复确定。
附图中仅展示了框架桥与地下管廊的部分形状及部分支护方式，按照所提思路，可以改变支护的组成方式、位置、形状，形成其他相关类型的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其均属于本发明的等效修改与变更，此处不再赘述。
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本发明思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：
1）、常规施工工作坑防护桩、后背桩，开挖工作坑，施工底板，在底板上预制框架桥，施工隔离桩；
在既有铁路路基拟施工框架桥的位置两侧施工桩基础与条形基础，每侧桩基础上端设置条形基础，两侧条形基础顶部搭建承担施工范围内既有铁路线的便梁；
2）、逐段开挖每次顶程范围内土体，并在框架桥两排桩位孔外侧的底部土体中施工构成两排水泥土搅拌桩，两排水泥土搅拌桩无间隙构成两堵防渗墙，再基于动力设备把框架桥顶进，行进长度为一个顶程；再进行下一次开挖、施工水泥土搅拌桩与顶进，如此循环，直至把框架桥顶进就位；
3）、在框架桥外部防水措施完成后，按要求对框架桥四周的空间进行分层回填，最终使回填修复后的铁路路基满足使用要求；拆除便梁，恢复原有铁路线；
4）、在两排水泥土搅拌桩的内侧施工水平向钢管，使钢管位于邻近的水泥土搅拌桩与桩位孔之间；
施工水平钢管时：
当铁路股道不超过3股时，在路基的一侧用水平螺旋钻进法进行钻孔钻透至另一侧，再把钢管压入钻孔中，钢管为贯穿布置，每侧钢桩的数量不少于2根，钢桩靠近钢管的两端；
当铁路股道超过3股时，在路基的两侧用水平螺旋钻进法进行钻孔，钻孔的水平长度超过铁路路基宽度的一半，两侧钢管的搭接长度不小于1.0m，每侧钢桩的数量不少于3根，在铁路路基中部两侧钢管搭接处分别设置一根钢桩；
水平向钢管布置：无地下水影响、土体强度相对较高时，钢管的竖向间距大于3倍管径；若地下水位较高、土体强度较大，钢管的竖向间距应取小值不大于2倍管径；
5）、基于框架桥的桩位孔向框架桥底部土体中打入钢桩，钢桩的桩顶嵌于框架桥的底板中；
6）、开挖框架桥底部位于两排钢桩之间的土体至设计标高；
7）、在上一步开挖土体的底部铺设水泥找平层；
8）、把各节地下管廊相继顶入、组装施工在找平层上方；
9）、各节地下管廊组装完成后，基于框架桥底部的注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，硬化形成注浆体，使地下管廊与四周土体之间充满注浆体，由此完成地下管廊的施工。
2.根据权利要求1所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：所述的框架桥截面呈矩形状，底板中心线上设置一排注浆孔，注浆孔两侧对称设置间隔分布的桩位孔。
3.根据权利要求1或2所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：所述的注浆孔与桩位孔提前预制在框架桥底板上，其中每侧桩位孔的数量为2~4个。
4.根据权利要求1所述的铁路线下方位于框架桥底部的地下管廊施工方法，其特征在于：步骤九注浆时，基于注浆孔向地下管廊的外围注入浆体，注浆压力应根据土压、水压、框架桥强度、地下管廊强度与浆液特性综合判断决定。
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