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大吨位框构中继间式顶进施工


大吨位框构中继间式顶进施工
[摘 要]文章通过沈阳市南阳湖公铁地道桥工程大吨位框构中继间顶进施工的实践,详细地介绍了 大吨位框构中继间式顶进的施工工艺,分析了出现问题,提出了相应的技术措施。 [关键词]大吨位框构;中继间;顶进;技术措施 一、 工程概况 沈阳市南阳湖公铁地道桥为沈大下行铁路 K387+740 下新建 2 孔连续式框构桥, 每孔净宽均为 21.0m, 框构主体全宽 46m,长 70m。 框构顶板厚 1.2m, 底板厚 1.4m,两侧墙厚 1.4m,中墙厚 1.2m。主体 结构分 2 节,每节两个孔,前节长 39.75m,后节长 30.22m,中间设 3cm 沉降缝。 框构桥穿越浑榆线、浑揽下行、到发线、联二 线、沈大上下行线。正线均采用 60kg/m 钢轨、Ш 型钢筋混凝土轨枕、碎石道床。站线采用 50kg/m 钢轨、Ⅱ型钢筋混凝土轨枕、碎石道床。既有道岔 均采用木岔枕。 该框构前节自重 15500t,后节自重 11000t, 顶程 85 米,采用中继间式顶进方法仅用 35 天即完 成顶进任务。 二、 工程特点 1 框构自重较大,前节自重 15500t,后节自重 11000t;2 框构桥顶程较长,顶程 85 米;3 采用中 继间方式顶进,首先顶进前节框构,再顶进后半框 构,两者交替顶进前行。 三 施工工艺 (一) 工艺流程图
前节箱身前移 前节箱身停进 后节箱身前移

开前节油泵千 斤顶工作

前节油泵 回油回镐

开后节油泵千 斤顶工作

接(换) 顶 铁

挖土出土

开前节油泵千 斤顶工作

(二) 施工方法及工艺要点 1 千斤顶数量初步计算 框构顶进按设计方案采用中继间方式,考虑顶 板、底板、侧面摩擦阻力及千斤顶利用率,还要考

虑前节顶进时后节提供自重摩阻力,同时不影响框 构内出土及布置千斤顶,必须采用大吨位顶进设 备,本工程选用顶力为 400t 的千斤顶。前后节框 构自重计算,摩擦系数,可按以下公式进行所需顶 力计算。 F=μ G μ 为摩擦系数,查表得知,μ =1.2; G 为框构自重,框构前节自重 G=15500t,后节 自重 G=11000t。 千斤顶利用率一般按 0.8 计算,即可求出当千 斤顶吨位确定时前后两节各所需千斤顶数量。 前节所需千斤顶数量计算: 15500t×1.2÷(400×0.8)=58.125 因为顶进需要框构两侧对称施工,因此前节所 需千斤顶数量为 60 台。 后节所需千斤顶数量计算: 11000t×1.2÷(400×0.8)=41.25 因为顶进需要框构两侧对称施工,因此前节所 需千斤顶数量为 42 台。 考虑到设备损坏,备用千斤顶 10 台。因此, 本工程共用千斤顶 112 台。 2 顶进设备的安装和调试 当箱身砼预制完毕和后背墙建成后,进行顶进 设备安装。千斤顶的布置以顶进合力中心为轴对称 布置,两框构中间布置千斤顶顶进前节框构,箱身 尾部底板预设的钢板托盘上布置千斤顶。 全部安装后进行试运转,详细检查油路,千斤 顶及操纵箱达到要求方可使用;在顶进过程中,当 液压系统发生故障时,严禁在工作情况下进行检查 和调整,以防伤人。 3 顶进作业前工作检查 主体结构砼及后背墙必须达到设计强度;线路 加固情况;现场照明、顶进系统安装及试验情况; 观测记录人员的组织和仪器装置。上述工作检查合 格后方可顶进。 4 试顶 在正式顶进前进行试顶,在各有关部位及观测 点处均安排专业人员负责,随时注意变化情况。开 2 泵后每当油压升高 5-10Mpa(50-100Kgf/cm )时须 停泵观察,发现异状,及时处理。
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千斤顶活塞开始伸出,顶柱(顶铁)压紧后应 即停顶,检查各部位情况,无异常现象可再开泵, 直至桥身起动,记录箱身启动顶力。试顶完后还要 进行一次全面的检查,各部位情况均属良好便可正 式的顶进作业。 5 安装观测仪器 在框构后方离后背稍远距离处设立观测站以 观测框构顶进时的中线和水平偏差。在框构洞内四 个角上用水准仪进行高程测量,顶进方向偏差的观 测在框构一侧的前后端各用环氧树脂粘设一个标 尺用经维仪进行观测,另外,为了观测顶进中后背 的变形情况,在后背梁两端设立标尺,进行后背变 形观测。 6 安全防护 落实防护人员和防护信号工具、防护标志牌, 驻车站联络员与工地间的通讯情况,以及与铁路行 车单位的联系和安全协议签订情况,工务部门派驻 现场的施工配合人员等。线路稳定情况应派专人检 查看护,每过一列车都有应检查线路是否有横向位 移并测轨距、水平。 7 顶进作业 (1) 试顶和框构起动 试顶的目的是继续检查一下顶进设备是否正常,顶 力是否均匀,后背、滑板及箱体有无异状,并使框 构与滑板分离。试顶时,油泵应逐渐加压,每次升 压后还要稳定 10 分钟,并对设备及滑板、后背梁 等发生的裂缝情况进行检查。 (2) 顶进 顶进工作的过程是:当前方角处挖土完成一个顶程 后,即开动高压油泵,使千斤顶产生顶力,通过传 力设备,借助于后节箱涵的反作用力,推动前节箱 涵前进,当前节箱涵达到 1 个顶程后,回镐使千斤 顶复原,再借助后背墙的反作用力,推动后节箱涵 前进,后节箱涵前进达到 1 个顶程后,回镐使千斤 顶复原,然后在空档处填放顶铁,以待下次开镐。 如此循环往复,直至框构就位。顶进时注意以下几 点: ①箱涵起动后,开始为不切土的空顶,但此时 需要注意控制好箱涵顶进的方向,切不可麻痹大 意,以免产生较大的偏差,造成纠正困难。 ②箱涵沿正确方向入土后,至箱涵入土 1/2 长 度前,是顶进孔道定型阶段,此时要严格控制中线 偏移和水平高差,经常观测,及时进行纠偏的调整 水平。 ③箱涵入土超过 1/2 长度后, 孔道已基本成型, 除继续掌握水平外,纠偏摆动要小,注意防止箱涵 “扎头” ,箱涵底板需吃土顶进。

④安放顶铁、顶柱要做到三个一致,即轴线一 致、长短搭配一致、位置一致。为减少顶柱自由长 度和增加稳定性,每间隔 6 米顶柱长设横梁一道。 每行顶柱间用方木顶紧,顶柱上填一层 50-100cm 厚的土层并夯实。 ⑤为确保既有线线路安全,顶进时采用少挖勤 顶的方法,每次开挖 0.3m,顶进 0.2m。 ⑥顶进过程中要对中线、高程、油表读数、千 斤顶开动台数、顶力、顶进时间、顶进距离等勤观 测、勤记录,以供分析和为下一次挖土顶进时采取 纠偏措施提供依据。顶进时应在列车运行间隙进 行,严禁在列车通过桥址线路时顶进。当驻站联络 员通知有车经过时,提前停止顶进。 在全部顶进过程中,一镐一测一通报,发现偏 差及时采取措施纠正。顶进期间必须配备专门人员 和机具材料,负责对线路进行观察、整治变形及养 护,确保行车安全。 8 顶进挖土 当箱身顶进入土后,要严格控制前天窗距离。 具体挖土操作如下: (1)每次挖掘进尺控制在 0.3m 以内,严禁超挖。 开挖面宽度控制在框构轮廓范围内,以利方向控 制。 (2)挖土边坡不大于 1:0.75,挖土时应掌握坡度 的平整, 由上向下开挖, 严禁掏洞取土或出现倒坡, 以利安全。 (3)框构底面应预留高出 8~10cm 厚度的土层不 挖,使底板吃土顶进,减少“扎头” 。 (4)挖土工作利用列车通过间隔进行,当有列车 通过时,应停止挖土,人员离开工作面。发现机械 设备有故障不能顶进时,亦应立即停止挖土。 (5)挖土工作必须与观测工作密切配合,根据偏 差分析,决定挖土方法。 9 顶进桥身偏差的调整 (1)箱身方向左右偏差调整的方法: a 用增减一侧千斤顶的顶力;即开或关一侧千 斤顶阀门,增加或减少千斤顶顶力数。如向左偏, 即关闭减少右侧千斤顶,如向右偏侧反之。 b 轮流开动两边高压油泵调整;如向左偏就开 左侧高压油泵,向右偏就开右侧高压油泵。 c 用后背顶铁(柱)调整;在加换顶铁时,可 根据偏差的大小,将一侧顶铁楔紧,另一侧顶铁楔 松。调整时要摸索掌握规律性,并注意箱身受力不 均时产生的变化状况。 d 前端左右两侧刃脚前,可在一侧超挖。另一 侧少挖土或不挖来调整方向。如箱身前端向右偏, 即在右侧刃脚前超挖 20~50cm, 左侧保持刃脚吃土
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20cm,由于顶进中的两侧刃脚阻力增减差别而达到 纠偏的目的。 (2)纠正箱身“抬头”的方法: a 检查底刃脚安装是否向上翘起过大,侧刃脚 是否向里翘起过大,可以适当调整刃脚的角度,来 纠正箱身“抬头”现象。 两侧挖土不够宽,易造成箱身“抬头” 。故可 在两侧适当多挖。 b 箱身“抬头”量不大,可把开挖面挖到与箱 底面平。 “抬头” 如 量较大, 则在底刃脚前超挖 20~ 30cm,宽度与箱身相同,同时使上刃脚不吃土,在 顶进中逐步调整,在未达到设计高程时,酌情停止 超挖以免又造成箱身“扎头” 。 (3) 纠正箱身“扎头”的方法: a 适当增加抬头力矩,即增加上刃脚的阻力, 使上刃脚和中刃脚多吃土,侧刃脚稍加吃土量,底 刃脚前不得超挖,逐步顶进调整。 b 吃土顶进:挖土时,开挖面基底保持在箱身 底面以上 8~10cm,利用船头坡将高出部分土壤压 入箱底,纠正“扎头” 。 c 调整刃脚角度, 边刃脚增加向里翘的角度、 底刃脚增加向上翘的角度。 四、机具设备配备 主要施工机械设备表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 设备、材料名称 千斤顶 油泵 吊车 挖掘机 铲车 顶铁 平衡梁 铁板 撬棍 大锤 卷尺 规格型号 QYS 型 400T-1000 BZ50-72L 20T 220 ZL50 6.4m,3.2m,1.6m,0 .8m 6 米/根 400*400*20mm 5m 单位 台 台 台 台 台 米 根 块 根 把 把 数量 112 4 2 2 2 3500 60 100 10 4 4

五、劳动力组织 顶进施工劳动力计划表
职 务 指挥长 施 负 人 工 责 作 队 业 长 人 1人 1人 1人 5人 组 员 现场安质员 2 人 技术人员 2 人 顶进作业 人员 60 人 员 职 责 负责全面生产指挥工作 负责协调指挥组织工作 负责顶进技术指导工作 负责顶进设备操纵工作 负责安全质量检查及防护工作 负责顶进作业的技术工作 负责顶进施工作业

六、施工中出现的问题及处理

1 出现“前节框构一半出滑板后,顶进时,前节框 构不动,后节框构向后移动”问题 原因分析:在千斤顶布置计算时,前节框构后 背反力应为后节框构自重摩阻力与后背提供顶力 之和,而后节框构自重摩阻力系数估计较大 (f=0.8),尤其后节框构都在滑板上(经实际顶力反 算 f=0.224),这样就造成前节框构顶进时,后节框 构以前节框构为后背,反方向移动。另外,后节框 构向后移动,造成传立柱、后背土体的压缩,也大 大减少了前节框构有效顶程。 解决方法:进过计算,将后节框构千斤顶增加 至 44 台;顶进前节框构时,先将后节框构千斤顶 开动,增大顶力,然后再开动前节框构千斤顶。 2 出现“传立柱失稳”问题 原因分析:由于千斤顶顶力较大,且传立柱 摆放于横梁不完全垂直,造成偏心失稳。 解决方法:安放顶铁、顶柱要做到三个一致, 即轴线一致、长短搭配一致、位置一致。为减少顶 柱自由长度和增加稳定性,每间隔 6 米顶柱长设横 梁一道。每行顶柱间用方木顶紧,顶柱上填一层 100cm 厚的土层并压实。 七、 安全措施 1 统一指挥,协调安排线路加固与顶进工程的联合 作业。 2 顶进施工所用的千斤顶、油泵等设备进工地前, 应进行压力实验确认合格后方可使用。 3 顶进作业时,桥下工作人员须穿防护服作业,非 工作人员应撤离工作现场,顶铁上严禁站人和行 走。 4 工作坑坡顶 3 米内不得堆放顶铁等机具设备。顶 铁超过 6.4 米时应设置横梁,分布应合理。 5 顶进施工前应设置工地与车站间电话联系,并设 专人将列车通过情况及时通知工地。 6 顶进过程中,每顶进一次或每次列车通过后,应 对线路进行检查,如发现线路异状,经整修后方可 放行列车。 7 挖土作业时应设专人监护,如发现异常必须立即 通知施工人员及机械离开工作面,并根据情况对列 车发出必要的防护信号。 8 挖土作业必须遵守下列规定: (1)严禁掏洞取土或陡坡挖土; (2)列车通过时严禁挖土; (3)机械设备发生故障时不得挖土; (4)顶进暂停期间不得挖土; (5)雨天不得挖土。 9 使用机械挖土时,铲斗不得碰撞加固梁,桥涵主 体结构。人工清理开挖面时,挖土机械应退出开挖
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面,严禁人机同时混合开挖。 10 每顶进一镐时涵体位置(前后桥中线、四脚标 高、顶程)进行测量,并作好记录,发生偏差应及 时调整。 11 顶进过程中如需调整顶进误差,应制定有关的 施工方案及相应的安全措施。 12 当列车通过时,必须停止顶进作业(包括挖土、 施顶) ,施工人员必须撤离挖土作业面。 13 顶进现场应备有适当数量的道碴、枕木、草袋、 木材、钢轨等料具。一旦因雨或其它原因引起线路 变形时,应立即抢修,确保行车畅通。 14 箱身在工作坑滑板上空顶时,应特别注意箱身 的轴线方向。刃脚一经吃土,应组织加快挖土出土 的速度,实行连续作业,保持箱身不断顶进,如由 于某种原因迫使暂时停止箱身顶进时,应间续地顶 进箱身,以防止箱身阻力增大。 15 每班交接前,对千斤顶,油泵液压系统、顶铁、 顶柱后背、刃脚和平台等设备,要经过检查,保持 设备状态良好。在掌握箱身当时的方向及高程状况 后,才能开始操作继续顶进。在顶进过程中,要始 终作好记录,随班交班。 五、结束语 大吨位框构采用中继间式顶进,在计算千斤顶 布置时,应考虑后节框构所提供摩阻力对前节框构 后背反力的影响,并在实际顶进过程中,收集前后 千斤顶实际顶力,分析框构实际顶进情况,及时调 整千斤顶数量和顶进方案。

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