箱涵顶进及D24m便梁加固技术.docx

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箱涵顶进及D24m便梁加固技术

铁路箱涵顶进及D24m便梁线路加固技术

梁心普

（中铁二十四局集团江苏工程有限公司宁西铁路项目部）

[摘要]文章结合宁西铁路南阳至合肥段增建二线工程拆除既有盖板涵原位顶进框架箱涵工程，详细介绍了箱涵顶进施工及D24m型施工便梁加固铁路营业线确保行车安全施工技术，为此后类似工程施工积累宝贵的经验。

[关键词]箱涵顶进D24m型便梁营业线支墩验算

1、工程概况

本工程为宁西铁路南阳至合肥段增建二线工程，铁路里程K836+050处原宁西线有1—2.5m盖板涵，为交通涵。

由于孔径较小，现已满足不了地方村民机耕道路要求，在地方政府要求下，需增加1-4.5m箱涵，以满足通行要求。

经现场勘查，设计拆除既有1—2.5m涵洞，顶进1—4.5*4.5m框架涵,框架箱涵长度16m，内径4.5*4.5m，顶板厚34cm，底板44cm，边墙厚30cm，共计C35钢筋混凝土110立方。

本工程位于安徽省六安市裕安区江家店镇，地处丘陵地带，地质情况良好，从既有铁路路肩往下：

0.0~0.6m级配碎石；0.6~3.0m粉质粘土，弱膨胀性；3.0~8.0m粉质粘土，硬塑，。

2.线路加固设计

2.1线路加固方案

顶进穿过宁西铁路单线路基，该段轨道为P50有缝线路，轨枕为型水泥枕，每公里1520根，弹条扣件，每日通过列车数量约20对。

顶进施工时铁路限速45km/h，涵顶覆土厚度0.74m，该地区土质有弱膨胀性。

既有线线路加固拟采用D24m型便梁加固,便梁基础为Φ1.0m挖孔灌注桩。

2.2便梁支墩施工与验算

便梁支墩采用5m长C30钢筋混凝土灌注桩，人工挖孔。

支墩施工前向路局运输处上报慢行计划，施工期间慢行速度45km/h。

施工时在车站设好驻站联络员，现场防护员，利用天窗点施工。

挖孔桩施工前先在列车间隙时间清理出挖孔工作面，清理后坡脚道砟后立即插打支撑塞模板保护道床道砟不坍塌，做到先防护后施工。

挖孔桩施工时，列车通过时挖孔严禁开挖，现场防护员提前5分钟通知并督促施工人员从孔内出来，在路肩外侧等待列车通过后开始作业。

支墩受力验算：

一、计算荷载

1、恒载

（1）D24m便梁自重50t，计算得F1=50/24.5=2.04t/m，故便梁自重按20.4KN/m线荷载计算。

（2）P50钢轨自重50kg/m,F2=2*0.5KN/m=1KN/m

（3）Ⅱ型枕木自重2.99KN/个,间距67cm、换算F3=2.99/0.66KN/m=4.53KN/m

（4）恒载F1+F2+F3=20.4+1+4.53=25.93KN/m,V1=ql/2=25.93*24.12/2=312.7KN

2、列车活荷载：

根据《铁路桥涵设计规范》4.3.1条，便梁跨度为24.12m，便梁承受荷载尺寸：

支墩顶列车活载为：

24.12×P1=5×220×（24.12-2×1.5）+92×16.62×16.12÷2

P1=1490KN

24.12×P2×2=5×220×（2×1.5）+92×16.62×（5×1.5+16.12÷2）

P2=1140KN

P1=Pmax=1490KN

冲击系数：

1+μ=1+28/（40+24.12）=1.43，因此考虑冲击系数后V2=1.43×1490=2130.7KN

3、恒载活载合计

Vmax=V1*50％+V2*50％=312.7*0.5+2130.7*0.5=1221.7KN

2、桩基容许承载力计算

便梁基础位于既有线路基路肩内侧，根据现场土质情况观察及土工试验结果，该段路基填土为粉质粘土。

根据容许承载力计算式

可计算：

由《建筑桩基技术规范》中查得，

极限侧阻标准值qsik=50kpa

极限端阻力标准值qsik=900kpa

桩周长u=π*d=3.14

Quk=3.14*50*5+900*3.14*0.5*0.5=1491KN

三、经计算可得出桩基容许承载力Quk>便梁最大荷载Vmax，故5m钢筋混凝土灌注桩满足承载力要求。

3、主要施工技术

3.1滑板及后背墙施工

3.1.1滑板施工

滑板虽是施工中的临时设施，但是也是箱涵在顶进中是否能正常启动的关键工序。

滑板除了应具有一定的强度外，更要求有较高的平整度，以便在润滑剂的作用下箱涵能够顺利的顶进。

本工程根据设计标高工作坑深度1.5m，基坑采用机械放坡开挖。

基坑在顶进方向一侧插打4m长槽钢支护既有线路基，槽钢采用正反相扣的方式插入,其他俩侧按1:

0.5坡率开挖。

挖至设计标高以上20cm人工挖土至设计标高。

基底承载力良好，大于，无需进行夯实等处理。

滑板采用C30混凝土，长度18.2m，宽度6m。

设计箱涵长度16m，靠近路基一侧预留50cm滑板制作工作面，靠近后背墙处留出顶进工作面2.2m（千斤顶0.7m+顶铁0.5m+横梁0.5m+一个顶程0.5m）；箱涵设计宽度5.1m，外侧与导向墩净距0.1m，导向墩宽度0.2m，导向墩外侧距离滑板边缘0.15m，总宽度6.0m。

基坑开挖完成后滑板自下往上施工顺序为：

10cm厚碎石垫层→制作安装地锚梁钢筋→浇筑地锚梁混凝土→立模→浇筑滑板及导向墩混凝土→砂浆找平→施工润滑层。

施工润滑层时将石蜡融化至150℃后掺入15%~20%机油，搅拌均匀后铺设，铺设要求厚薄均匀，无漏刷。

待石蜡凝固后撒上一层滑石粉再铺盖塑料薄膜，为了确保箱涵底板钢筋焊接时焊渣烧破薄膜可在薄膜层上再覆盖一层较厚的毛毡。

3.1.2后背墙施工

结合本工程箱涵重量以及现场实际情况，后背墙利用基坑后背土作为支撑，打入一排钢轨桩整体浇筑长8m，高3m，厚度1m的混凝土墙，为了保证滑板与后背墙的整体性在连接处浇筑混凝土前预埋槽钢。

3.2箱涵预制

箱涵预制分为2次浇筑混凝土，第一次浇筑混凝土至底板倒角以上50cm，第二次浇筑侧墙及顶板。

箱体预制严格按图施工，预制前首先做好测量定位工作，使箱体中心线，工作坑底板中心线和顶进就位中心线均在一直线上，箱体预制分二次浇筑。

第一次浇筑箱体底板，第二次浇筑边墙及顶板。

施工程序：

绑扎底板钢筋→挂站墙筋→立底板模→浇筑底板砼—养护→搭设满堂脚手→绑扎边墙顶板钢筋→浇筑边墙及顶板砼→养护→顶板找平层→拆模→做箱体防水层→保护层施工。

为了减少顶进阻力，支模时，在箱体两侧前端2m范围内的外模，向外放宽1cm，使其前端保持正误差，尾部为负误差，形成倒楔形，避免出现前窄后宽的楔形现象。

3.3便梁架设

1、技术准备

根据现有涵洞中心里程在挖孔桩基础上放样定位便梁支点中心位置和一侧横梁中心位置，利用方尺和30m卷尺从一侧依次定位其他36根横梁位置，在钢轨外侧用油漆标出横梁位置，并用不同颜色油漆标出铁路水泥枕位置，以便于后期恢复线路。

2、调整轨距

利用封锁点先将需要抽换和调整的水泥枕道心和砟间道砟扒出，根据工务要求“隔六抽一”抽出多余轨枕，按670mm间距调整好轨枕间距。

将枕木端头用袋装道砟围护好，防止线路移位。

3、横梁就位

在调整好的轨枕间距内扒除部分道碴并穿入横梁，采用定位角钢S7定位横梁，同时垫好橡胶垫，上好钢轨扣件。

4、纵梁卸车就位

利用封锁点轨道吊装梁运至施工现场，现场在轨道吊车到达之前做好落梁准备，准点准时将两片纵安装到位。

3.4箱涵顶进

3.4.1顶力计算机顶镐布置

本工程为1-4.5m*4.5m框架箱涵，涵长16m，总重量110立方，合286t。

根据《铁路桥涵设计规范》中计算顶力公式：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中P—最大顶力（KN）

N1—桥涵顶上荷载（包括线路加固材料自重）（KN）

N2—桥涵自重（KN）

E—桥涵两侧土压（KN）

f1—涵顶与顶部荷重摩擦系数，按涂石蜡考虑，f1=0.3

f2—桥涵底板与基底土摩擦力系数，取f2=0.8

f3—侧面摩擦系数，取f3=0.8

R—钢刃角正面阻力，按砂粘石考虑R=550KN/m2

A—钢刃角正面积（m2）

K—系数取1.2

因该箱涵顶无覆土且线路为便梁加固，故可简化顶进最大顶力公式为

P=（4.56H2+9.12H+8Q）L+22H+80

式中H—箱涵高度（m）

Q—每米箱涵重量（KN/m）

L—箱涵长度（m）

计算得P=5288KN,合计529t。

顶进用油顶单个最大顶力为320t，去千斤顶效率系数为0.75，则千斤顶数量n=529/320*0.75=2.2,取3台。

千斤顶安设在底板处的钢托板上，以框架涵中线为中心安放一个，左右边墙对称安放两个。

液压操作平台放置在箱涵内部。

3.4.2既有涵洞拆除及顶进挖土方案

已有交通涵为盖板涵，基础及墙身为浆砌片石，盖板为钢筋混凝土型式。

鉴于涵洞净高孔径较小，选用小型镐头机破碎，结合70型小挖机装车由顶进前进方向出土。

涵洞箱身及顶板先用镐头机破碎出土后，基础凿除时可破碎一段顶进一段，后期为保证施工进度，选用50型装载机配合挖机出土。

3.4.3顶进方向及高程控制

顶进每个顶程为50cm，顶进时为保证涵洞位置准确，测量人员跟班测量，每顶一个顶程测量一次前后高程和中线位置偏差情况，以便于及时调整。

顶进过程中位置纠偏方法：

1、挖土纠偏：

顶进过程中通过左右侧开挖面涵洞吃土的深度来调整左右方向，偏向哪一侧，通过多预留土体增大阻力调整。

2、千斤顶调偏：

通过控制台调整左右两侧千斤顶顶力产生偏压来调整左右偏差。

3、开挖面基底挖土调整：

为防止箱涵出现载头现象，开挖至设计标高以上10cm—20cm来调整箱涵前后高低。

4、涵顶回填及线路恢复

箱涵顶进就位后，涵顶及时回填A组料，分层回填用冲击夯夯实，到顶层距离轨底50cm时，人工夯实不到时，回填C15混凝土。

涵顶回填完好后，对线路进行补充道碴、捣固。

便梁在施工封锁计划点内拆除，抽出钢枕，调整轨距，穿入水泥枕。

线路恢复阶段每2小时及每趟列车通过后检查一次线路并记录，方向、轨面不满足要求及时养护，保证行车安全。

5、结束语

本工程从开工至结束历时近1个月时间，从工作开挖到线路恢复每道工序均在计划内完成。

特别是在既有涵洞原位顶进新建框架涵对于本标段工程来说是第一个，之前也无此类施工经验。

但是经过精心组织，合理施工，采取得当的施工机具及方法保质保进度的完成了该工程的施工。

施工期间铁路运营正常，无任何影响行车安全不利情况，实现了安全、效益、质量、工期的总目标。

参考文献：

1、铁道部《铁路桥涵设计规范》.北京：

中国铁道出版社

2、建设部《建筑桩基技术规程》.中国建筑工业出版社

3、《便梁使用说明书》中铁宝桥天元实业发展有限公司

4、铁道部《铁路技术管理规程》.北京：

中国铁道出版社