大跨度桥梁施工技术 [大跨度斜交框架桥顶进施工技术探讨]
时间：2019-04-09 03:16:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：结合大冶市西北新区二十三号路下穿大冶附属线立交桥工程，介绍了铁路箱桥线路架空横抬梁、顶进后背检算，以及对大跨度箱桥顶进施工技术简要陈述。 关键词：大跨度框架桥，顶进，施工技术
Abstract: combining the new DaYeShi northwest, 23 under way in deals with affiliated line overpass project, this paper introduces the railway bridge overhead lines up the box beam, the top into back by calculating, as well as to the large span bridge construction technology of the top box into the brief statement.
Keywords: big span frame bridge, top, into, construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况：大冶市西北新区二十三号路下穿大冶附属线立交桥工程是大冶市23号路的控制性工程，位于大冶附属线罗家桥车站内，其铁路里程为大冶附属线K11+376.8。立交桥主体为2-17.35m框架连续型箱桥，中、边墙均为1.3m，底板厚为1.1m，顶板厚为1.0m，结构净高为8.5m，框架桥长30.8m。下穿大冶附属线站内5股道，其中Ⅱ道为正线，框架桥中心线与铁路中心线斜交84°24′22″,既有轨底至框架桥顶面最大距离为1.08m.
地质自上而下依次为填土（1.1～6.6m）、淤泥质黏土（0～0.8m）、粉质黏土（0～4.8m）、黏土（1.3～4.8m）、全风化泥质粉砂岩（0～1.9m）、强风化泥质粉砂岩（9～11.3m）。
2.主要施工方案
根据原设计方案，采用整体箱桥一次性带土顶进，顶力需要t=13432.5t，设计300t千斤顶66台，考虑道千斤顶的布置和后背的承受力，对原设计方案进行优化，箱桥采用分三节进行施工，其中顶进节16m，采取挖土后空顶方式，16m箱桥满足Ⅱ、3、4道的需要，1道、5道边进行现浇施工，这样即减少了千斤顶的数量和后背的单位受力，同时加快了施工进度。
2.1滑板施工及框架桥预制
预制基坑采用机械开挖、人工清底方式开挖至设计标高，然后进行滑板施工。本桥滑板采用C20钢筋混凝土，为增大滑板与基底摩擦，每隔4m设置一道地锚梁，然后进行滑板施工，滑板平面力求平整，以减少摩擦阻力。其后滑板面上依次进行石蜡、塑料薄膜，最后在塑料薄膜上浇注2cm砂浆，使箱桥底板与滑板完全隔离，减少箱桥顶进启动时的顶力。
根据本框架桥结构高度和长度，按照底板1次、边墙2次、顶板1次四阶段进行施工。
2.2后背施工
采用顶进法施工的桥涵，后背是重要的施工组成部分。它承受顶进时的水平顶力，虽是一项临时结构，但对施工顺利与否关系极大，要有足够的强度、刚度和稳定性。如果后背不能继续顶进其后果就更为严重。由于本框架桥自重较大，设计顶力也相应较大，为确保箱桥的顺利顶进，现场采用重力式后背，将后背填筑浆砌片石改为下部片石混凝土，上部浆砌片石配重结构，如下图：
后背墙受力检算：
①箱桥自重
P=2.5×［（19.4×10.6-17.435×8.5+1.5×0.5×2+0.3×0.3×2）×2+4×1×10.15/2］×16=5542
②最大顶力
顶进箱桥时，箱桥前方及两侧的土体已挖出，箱桥在混凝土滑板上空顶前进，阻力主要是底板与滑板之间的摩擦力。静摩擦系数按0.8取值，动摩擦系数按0.5取值。
启动顶力：N=F×P=0.8×5542=4433 t。
顶进顶力：N=F×P=0.5×5542=2771t。
后背墙长40m，后背墙承受的最大荷载为111t/m。
③被动土压力
后背墙高7.0m,墙背垂直，墙后填土面呈水平。 不考虑墙背与土体的摩擦力，土体的被动土压力可按照郎肯(Rankine)土压力理论进行估算。
P=γH2kp/2+2CH（kp为土的被动土压力系数；P为土的被动土压力）
根据施工图地质资料显示对黏土和全风化泥质粉砂岩的有关参数进行取值，
并估算被动土压力。
(1) 黏土和全风化泥质粉砂岩的相关参数
γ1=1.8t/m3, φ1=23°, C1=2.2t/m2。
Kp1=tg2(45+φ1/2)=1.512=2.28
γ2=2.2t/m3, φ2=20°, C2=3.5t/m2。
Kp2=tg2(45+φ2/2)=1.432=2.05
(2)被动土压力计算
上层黏土的被动土压力：
P1=0.5×1.8×4.02×2.28+2×2.2×4.0×1.28=46.2 t/m
下层泥质风化岩的被动土压力：
P2=0.5×2.2×3.02×2.05+2×3.5×3.0×1.43=50.33 t/m
上层黏土的自重对对下层泥质风化岩的被动土压力：
P3=1.8×4×3×2.05=44.28 t/m
总被动土压力p= P1+ P2+ P3=46.2+50.33+44.28=140.8 t/m
后背墙反力安全系数K=P被动/P设计=140.8/111=1.27
2.3线路加固
立交桥位于大冶罗家桥车站内，根据行车量小的特点，封锁1、5道，架空Ⅱ、3、4道，利用横抬梁悬挑1、5道钢轨。线路架空采用5孔16mI100工字钢拼接成80m的连续架空，横抬梁采用5片I63a工字钢，架空支点采用2×2.5m挖孔桩，中间五排挖孔桩深度为15m，最外侧两排挖孔桩为5m，线路架空图如下：
1道封锁后，在距1、2道挖孔桩边1m处开始进行16m箱桥的预制，断面图如下：
横抬梁检算：
根据线路加固断面可以看出，当凿除1、2道间挖孔桩，支点由挖孔桩上转换至箱桥顶部时，横抬梁支点间距最大为8.57m。
根据铁路标准活载换算，连续梁跨度为L=24m，跨中位置α=0.5，查表可知K=104KN/m,架空结构及线路恒载Q=25 KN/m。
将2跨连续梁看成1大跨简支梁，根据变形谐调条件，在换算均布活载作用下大跨简支梁的跨中挠度，等于在中支点反力作用下，大跨简支梁的跨中上拱度。
纵梁支点反力R=(K＋Q) ×1.25×12=1935KN
则纵梁支点反力F=970KN（一条线路，两片大梁）
当1、2间挖孔桩被凿除后,横抬梁的受力如图：
箱涵顶支点反力 p=970*（0.75+0.75+2.08*2）/8.57=641KN
横抬梁弯矩M=Pa=641*3.66=2346KN·M
弯曲应力σ=M/W=2346*103/2980×5=157MPa<［σ］=170MPa(钢材容许应力) 符合要求
横抬梁的挠度
Fmax=+=1.24+0.3=1.54cm＜857/400=2.14cm
符合要求
2.4框架桥顶进
箱桥顶进采用斜交斜顶的方式,故需将底板设计成锯齿状，方便千斤顶的布置，并且前后相差最好为1m顶铁长度，这样在顶进过程中就可以整体加设顶铁，大大提高顶进速度。本箱桥在试顶时，采用28台额定200t卧式千斤顶，不对称布置，正式顶进时，采用20台千斤顶正常顶进。如图：
箱桥顶进安全保证措施：
认真执行现场“三位一体”防护，预报有列车通过时，立即停止顶进。
顶进过程中，专人负责检查线路，如发现线路方向有变化时，应立即停止顶进，并恢复线路，并检查线路变化原因，及时解决处理后方可继续顶进。
在顶进前，要充分保证横抬梁有足够的前阻力，防止箱桥与线路同时移动，影响行车安全。
本箱桥箱顶与横抬梁间用铁板上每米设置1根28圆钢的方式使箱桥与横抬梁间滑动，因此控制好箱桥顶滑道标高是关键，并在顶进过程中，每组横抬梁派2-3人观察滑道上28圆钢滚动，遇钢板接头时及时调整。在停止顶进期间，用木楔将横抬梁卡死，保证横抬梁稳定。
箱桥顶进过程中，随着顶程增加，传立柱（顶铁）很容易崩起，因此顶进时应远离传立设备，确保人身安全。
3.施工总结
本框架桥顶进施工期间,通过采取一系列技术措施,框架桥安全顺利顶进就位，经过此次施工，总结了几点体会：
①在穿横抬梁时，应该根据箱桥滑板坡度、箱桥结构尺寸、滑道形式，确定好横抬梁的搁置坡度，使横抬梁底与箱桥滑板最好平行设置，方便以后顶进。
②对大跨度箱桥顶进时，应该控制好箱桥顶进的方向，并使每组横抬梁与箱桥顶进方向平行设置，否则在顶进时，横抬梁会发生倾斜现象。
③本箱桥采用空顶，在进行后续滑板施工时，应严格控制滑板标高，并注意养生，必要时滑板施工时设置地锚梁。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
