CN204530417U - 既有铁路下深基坑框架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁领域，具体涉及既有铁路下深基坑框架结构。该结构包括上层连续格构梁结构、下层分离式框架桥结构；其中，上层连续格构梁结构和下层分离式框架桥结构通过自密实混凝土浇注；上层连续格构梁结构包括：上层连续框架桥、群桩基础和隔梁，隔梁处于上层连续框架桥的孔洞中，分别与上层连续框架桥和群桩基础连接。本实用新型解决了深基坑、多股道条件下桥梁架空的问题。

Description

既有铁路下深基坑框架结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁领域，具体涉及既有铁路下深基坑框架结构。

背景技术

目前顶进技术在国内外已应用广泛，技术成熟，形成中小断面的顶管技术和大断面的盾构、TBM技术。但国外很少将顶进技术和铁路架空技术结合起来进行施工的工程实例。国内架空顶进技术经过十几年的发展，已形成一定的理论基础。但该技术多应用于架空长度不超过60m、基坑深度不大于20m的工程条件下，超出该条件的工程实例则无法实施，遇到无法解决填土高度大、顶进设备无法布设的困难。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种既有铁路下深基坑框架结构，能够解决深基坑、多股道条件下桥梁架空的问题。

根据本实用新型的一个方面提供一种既有铁路下深基坑框架结构，包括上层连续格构梁结构、下层分离式框架桥结构；其中，所述上层连续格构梁结构和所述下层分离式框架桥结构通过自密实混凝土浇注为一体化结构；

所述上层连续格构梁结构包括：上层连续框架桥、群桩基础和隔梁，所述隔梁处于所述上层连续框架桥的孔洞中，分别与所述上层连续框架桥和所述群桩基础连接。

在一些实施例中，优选为，所述上层连续框架桥底板开有注浆孔，所述上层连续格构梁结构、所述下层分离式框架桥结构之间利用注入所述注浆孔的自密实混凝土连接。

在一些实施例中，优选为，所述上层连续框架桥和所述下层分离式框架桥结构之间距离15-30厘米。

在一些实施例中，优选为，所述上层连续格构梁结构和所述下层分离式框架桥结构之间利用自注浆孔压注的自密实混凝土连接。

在一些实施例中，优选为，所述下层分离式框架桥结构包括：多座独立的单孔框架桥；相邻两个所述单孔框架桥间存在间隙。

在一些实施例中，优选为，所有单孔框架桥沿桥孔的轴向均布。

在一些实施例中，优选为，所述单孔框架桥的数目为3座。

在一些实施例中，优选为，所述上层连续格构梁结构顺铁路方向全宽52.2米，垂直铁路长度为35米，结构全高8.5米，顶板厚度为0.6米，边墙及中墙厚度为0.6米，底板厚度为0.7米。

通过本实用新型的实施例提供的既有铁路下深基坑框架结构，与现有技术相比，基于基坑深、股道数目多、架空范围大的状况，设置分体式双层结构，将传统成熟的单次架空顶进工法调整为两次架空、分层多次顶进的施工方法。下层采用分离式框架桥，用于满足总干渠输水要求，上层采用连续框架桥，用于承担施工过程中第二次架空作用和减少下层填土重量的作用。整体解决了填土高度大、顶进设备无法布设的难题。工程规模减小，充分将永久的第二次架空体系和临时的第一架空体系结合设置，大量减少临时工程；满足不中断铁路运输要求下，将施工过程中铁路运输慢行时间压缩了约60％，不但降低了工程本身的造价，而且减少了铁路慢行时间，减少了铁路运输的损失，具有良好的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是本实用新型一个实施例中既有铁路下深基坑框架结构立体模型示意图；

图2是本实用新型一个实施例中既有铁路下深基坑框架结构分层顶进方法示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本实用新型所保护的范围内。

考虑到铁路桥梁施工中存在的股道数目多、架空范围大、基坑深度大于20米的困难情况，传统架空和顶进方法难以解决填土高度大、顶进设备无法布设的问题，本实施例提供了一种既有铁路下深基坑框架结构。

既有铁路下深基坑框架结构，包括上层连续格构梁结构、下层分离式框架桥结构；其中，上层连续格构梁结构和下层分离式框架桥结构通过自密实混凝土浇注为一体结构；上层连续格构梁结构包括：上层连续框架桥、群桩基础和隔梁，隔梁处于上层连续框架桥的孔洞中，将上层连续框架桥和群桩基础连接起来。

与现有技术相比，基于基坑深、股道数目多、架空范围大的状况，设置分体式双层结构，将传统成熟的单次架空顶进工法调整为两次架空、分层多次顶进的施工方法。下层采用分离式框架桥，用于满足总干渠输水要求，上层采用连续框架桥，用于承担施工过程中第二次架空作用和减少下层填土重量的作用。整体解决了填土高度大、顶进设备无法布设的难题。工程规模减小，充分将永久的第二次架空体系和临时的第一架空体系结合设置，大量减少临时工程；满足不中断铁路运输要求下，将施工过程中铁路运输慢行时间压缩了约60％，不但降低了工程本身的造价，而且减少了铁路慢行时间，减少了铁路运输的损失，具有良好的经济效益。

接下来，将对既有铁路下深基坑框架结构详细的描述：

在如下描述中主要以南水北调中线总干渠焦枝线平顶山西铁路暗渠工程为施工背景。

南水北调中线总干渠焦枝线平顶山西铁路暗渠工程河南省宝丰县境内，为国家重点工程南水北调中线总干渠下穿焦枝铁路平顶山西车站站场而设。总干渠在SH(3)25+625.5(总干渠桩号)处与焦枝铁路相交，交角为90°。相交处焦枝铁路为4股道，分别为焦枝上行、焦枝下行、牵出线、煤专线。国铁I级干线，电气化无缝线路铁路为路堤，较地面高约6～7m。

根据南水北调中线总干渠的设计要求：1、下穿铁路工程处设计流量为320m³/s，加大设计流量为380m³/s，过水断面宽度≥27m，断面高度≥7.8m。2、由于总干渠全线采用无压自流方式输水，要求进口处渠底高程为122.858，出口处渠底高程为122.843。既有轨底距离总干渠渠底高差为20.05m。3、为保证总干渠养护检修需要，建议下穿铁路结构采用暗渠形式，暗渠进出口设置检修闸室。

根据总干渠设计和现场情况，本工程采用采用架空既有铁路，顶进框架结构的方案可以满足工程要求，但由于本工程存在股道数目多、架空范围大、基坑深度大于20m等困难条件，在以上条件下进行架空顶进施工在国内外尚无先例，属于行业内空白，采用常规的结构和工法无法实现。

基于上述施工环境，发明人经过多次研究，确立了核心的施工思想：利用不同高度的两次架空来克服架空支点无法设置的难关，利用分层结构和多次顶进工序来解决填土高度大、顶进设备无法布设的难题。

基于上述思想，发明人设计出具体的既有铁路下深基坑框架结构，如图1所示，其包括上层连续格构梁结构、下层分离式框架桥结构；上层采用连续框架桥1、群桩基础5、隔梁搭建第二次架空体系，以承担施工过程中第二次架空作用和减少下层填土重量；下层用于满足总干渠输水要求。二者分别顶进，然后压住自密实混凝土结合到一起形成一体结构。

其中，上层连续格构梁结构包括：上层连续框架桥、群桩基础和隔梁，其中，三者在最后的成品中为一体结构，但是在实际操作过程中为逐渐浇筑而成。具体为，上层连续框架桥为提前在铁路旁预先浇筑，浇筑前，在上层连续框架桥底板预留一些桩孔，用于群桩基础浇筑；同时预留众多注浆孔，在顶进下层分离式框架桥结构时，用于浇注自密实混凝土将下层分离式框架桥结构与上层连续格构梁结构连接在一起。上层连续框架桥首先被顶进到铁路下方的第一架空体系内，然后，利用桩孔，进行人工挖孔，从桩孔浇注混凝土形成群桩基础，然后，在上层连续框架桥中构建钢筋框架浇注成隔梁，充满上层连续框架桥的孔洞，隔梁和上层连续框架桥、群桩基础相连，形成新的、一体的支架结构，用作第二架空体系。

下层分离式框架桥结构为分离式的结构，在顶进时也是逐渐分次顶进，然后采用自密实混凝土逐渐分次浇注连接，即每次顶进的结构与上层连续格构梁结构用自密实混凝土自注浆孔浇注连接为一个整体。

针对上述的施工环境，该上层连续框架桥为6孔6-8米的连续框架桥，下层分离式框架桥结构分左、中、右三个孔洞框架桥。

对上述确定的分体式双层结构确定结构的孔跨、净高等主要参数。根据工法细化后的四种工况进行建模计算。采用midas GTS进行数值模拟计算，计算结构模型分为上部结构、下部结构和群桩基础5三大部分。模型中结构体和群桩基础5均采用实体单元模拟，结构的边界和桩基底部约束采用只能受压(受拉自动脱离)的曲线弹簧，而桩基侧部曲面采用点弹簧进行三向约束，弹簧强度系数根据地基系数确定。

上层连续格构梁结构为6-8米连续框架桥。

其中，上层连续格构梁结构的连续框架桥顺铁路方向全宽52.2米，垂直铁路长度为35米，结构全高8.5米，顶板厚度为0.6米，边墙及中墙厚度为0.6米，底板厚度为0.7米。上层的连续框架桥的底板开挖φ1.5m挖孔桩(不含护壁)群桩基础5。

下层分离式框架桥结构为3-9米分离式框架桥，具体包括：中孔框架桥3、左孔框架桥4、右孔框架桥2。

为了顺利顶进下层分离式框架桥结构，避免与上层连续格构梁的底板接触，阻碍顶进，上层连续格构梁的底板(也可以理解为上层连续框架桥的底板)和下层分离式框架桥结构的上表面之间的距离控制在15-30厘米，待顶进后，再自注浆孔浇注自密实混凝土将二者的距离填实，称为一体化结构。

另外，由于上述实施环境中铁路较宽，顶进下层分离式框架桥结构时所需动力较大，且顶进效果不理想，为了解决该问题，本实施例中将下层分离式框架桥结构中每个单孔框架桥均分成多段，相邻段之间设置中部千斤顶推进器。待所有单孔框架桥到达预设位置后，采用混凝土浇注将相连两段单孔框架桥连接在一起。

下面针对上述的既有铁路下深基坑框架结构进行现场环境施工，如图2所示：

步骤101，在既有铁路下施工架空桩，再架空桩的桩顶安装架空纵横梁，形成第一架空体系；

具体为：在轨道间人工挖出Φ1.5m，深度为24米的挖孔桩，5排54个桩。线路采用吊轨纵横梁法进行加固，横梁一端担于挖孔桩上，另一端担于架空桩沿上，利用I100大型工字钢作为架空纵梁、I56工字钢作为架空横梁、Φ1.5m人工挖孔桩作为架空支点，三者共同形成立体受力体系，作为第一架空体系。

步骤102，预制上层连续框架桥；

本步骤可以与步骤101同时进行。具体操作为：在铁路旁挖基坑；将预制底板置入基坑内；在预制底板的上表面铺设润滑层；上层连续框架桥钢筋安装每米片排架，预留一些桩孔和众多注浆孔，一次浇筑完成；对连续框架桥进行防水处理；在顶进端安装带有斜率的钢板刃角；在推动端的附近搭上工字钢梁，筑气垫石后背。

上层连续框架桥顺铁路方向全宽52.2米，垂直铁路长度为35米，结构全高8.5米，顶板厚度为0.6米，边墙及中墙厚度为0.6米，底板厚度为0.7米。

步骤103，顶进预制的上层连续框架桥至预设位置；

待第一架空体系施工完毕后，利用千斤顶，顶进上层连续框架桥至预设位置；采用千斤顶顶进，每次顶进1米，顶进过程中拆除顶进路程上的架空桩。

步骤104，利用上层连续框架桥底板预留桩孔挖孔群桩基础；

上层的连续框架桥的底板人工开挖48个φ1.5m挖孔桩(不含护壁)群桩基础。

步骤105，在上层连续框架桥的孔洞中施工横向隔梁，将桩基与上层连续框架桥连为一体，形成第二架空体系；

待群桩基础施工完毕后在桩顶的上层连续框架桥的孔洞施工隔梁，利用隔梁将群桩基础和上层结构浇筑为整体。此时群桩基础、隔梁、上层结构共同形成立体结构体系，作为第二次架空体系。

步骤106，预制下层分离式框架桥结构；

在第二次架空工程施工同时，在铁路外进行深基坑开挖，构建底面滑板；在滑板的上表面涂覆润滑层；为提高施工效率，顶进采用中继间顶进，每个位置的框架桥都分多段(本实施例分2段)，两段间设置千斤顶，两端同时顶进。基坑预制下层3-9.0m分离式框架桥。在本实施例中，下层分离式框架结构包括：中孔框架桥、左孔框架桥、右孔框架桥。

步骤107，将预制的下层分离式框架结构的各分离部分按设定方式依次顶进第二架空体系内；

具体操作中要保持受力均匀、对称。首先顶进中间位置的中孔框架桥的两段同时顶进；到达预定位置后，利用注浆孔向下浇注自密实混凝土，将上下层连接，构成新的支点；然后同时顶进左孔框架桥、右孔框架桥，顶进方式与中孔框架桥相似，拆除顶进方向上的桩基；利用注浆孔向下浇注自密实混凝土，将上下层连接。

需要说明的是：分别顶进下层东孔、西孔框架桥时，需在顶进过程中拆除受影响的桩基，其它桩基和下层中孔框架桥作为上层格构梁基础，格构梁、中孔框架和桩基形成整体架空体系，共同承受铁路荷载。

步骤108，将上层连续格构梁结构和下层分离式框架桥结构通过混凝土压注为双层框架桥结构，以承受铁路荷载。

步骤109，修建其他附属工程。

目前国外顶进技术多用于中小断面顶管工程，国内铁路行业将顶进技术和架空技术结合起来广泛应用于城市中小型立交下穿既有铁路的工程中。经过国内近十几年的发展，架空顶进技术已形成一定的理论基础，但目前该技术局限于架空长度不超过60m，基坑深度不大于20m的工程条件，超出该条件的工程实例目前极为罕见。本技术创新在于将单层结构调整为分体式双层结构；将成熟的单次架空顶进工法升级为两次架空、分层多次顶进的新型工法，解决了南水北调中线穿越焦枝铁路平顶山西车站的工程难题。

通过研究，确定并验证了结构设计和结构受力体系动态模型、结构计算理论。证明在深挖方(高填方)、多股道条件下采用两次架空、分层多次顶进新型工法实施的技术可行性，填补了国内外工程行业在该条件下架空顶进施工工法的空白，并为今后推广该工法奠定了理论和实践基础。确立分体式双层结构和两次架空、分层多次顶进的新型工法满足了架空长度86m，基坑深度22m的工程要求。

解决了本工程外部条件复杂、既有铁路股道多、运输繁忙、工程规模巨大、地质条件复杂、基坑深度大的一系列工程难题。技术成果在满足总干渠通水和不中断铁路运输的要求下，工程规模减小；设计中充分将永久结构和临时结构结合设置，大量减少了临时工程；分体式双层结构的采用使下层结构的施工对铁路运输没有影响，将施工过程中铁路运输慢行时间压缩了约60％；不但降低了工程本身的造价，而且减少了铁路慢行时间从而减少了铁路运输的损失，具有良好的经济效益。

本实用新型提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本实用新型的范围内。

显然，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型。如果对本实用新型的这些改动和变型是在本实用新型的权利要求及其等同方案的范围之内，则本实用新型也将包含这些改动和变型。

Claims (8)

1.一种既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，包括上层连续格构梁结构、下层分离式框架桥结构；其中，所述上层连续格构梁结构和所述下层分离式框架桥结构通过自密实混凝土浇注为一体化结构；

所述上层连续格构梁结构包括：上层连续框架桥、群桩基础和隔梁，所述隔梁处于所述上层连续框架桥的孔洞中，分别与所述上层连续框架桥和所述群桩基础连接。

2.如权利要求1所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所述上层连续框架桥的底板开有注浆孔，所述上层连续格构梁结构、所述下层分离式框架桥结构之间利用注入所述注浆孔的自密实混凝土连接。

3.如权利要求1所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所述上层连续框架桥和所述下层分离式框架桥结构之间距离15-30厘米。

4.如权利要求3所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所述上层连续格构梁结构和所述下层分离式框架桥结构之间利用自注浆孔压注的自密实混凝土连接。

5.如权利要求1所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所述下层分离式框架桥结构包括：多座独立的单孔框架桥；相邻两个所述单孔框架桥间存在间隙。

6.如权利要求5所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所有单孔框架桥沿桥孔的轴向均布。

7.如权利要求5所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，所述单孔框架桥的数目为3座。

8.如权利要求1-7任一项所述的既有铁路下深基坑框架结构，其特征在于，

所述上层连续格构梁结构顺铁路方向全宽52.2米，垂直铁路长度为35米，结构全高8.5米，顶板厚度为0.6米，边墙及中墙厚度为0.6米，底板厚度为0.7米。