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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
  • 浏览:4244
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-02-20 10:48:59
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

下穿汤台铁路架空顶进地道桥关键技术研究

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 宋健
资料简介

摘要:既有线下穿施工中,架空顶进是关键。本文依托山西中南部铁路工程,针对下穿汤台铁路四孔框架地道桥的施工过程,从不同角度针对交叉施工技术与安全保证措施展开了分析,为类似工程提供了参考与借鉴。

下穿汤台铁路架空顶进地道桥关键技术研究

宋健

中铁七局集团有限公司 河南郑州 450016

摘要:既有线下穿施工中,架空顶进是关键。本文依托山西中南部铁路工程,针对下穿汤台铁路四孔框架地道桥的施工过程,从不同角度针对交叉施工技术与安全保证措施展开了分析,为类似工程提供了参考与借鉴。

关键词: 下穿 顶进 架空 框架桥

1.工程概况

山西中南部铁路通道地处华北南部,西起山西吕梁,东至山东日照港,衔接南北向主要铁路干线,形成一条新的“西煤东运”的能源运输通道,也是我国东西向路网干线铁路之一,对我国国民经济发展具有重要的能源安全保障作用。线路先后翻越吕梁山、太岳山、太行山及沂蒙山,途径山西、河南、山东3省11市。正线全长1260km,配套建设与太焦、 京广、京九、京沪线的联络线。全线设27座车站。本线是我国第一条采用30t轴重的重载铁路

拟建的中南部铁路下穿地道桥位于濮阳市濮上路,改路为该市西区主要干道,呈南-北走向,与既有汤台铁路及其联络线相交,道路中线与既有铁路汤台线相交里程为K71+656,公铁交角为87度。濮上路现状:主路宽24m,两侧辅路分别宽6m,主路与辅路之间为绿化隔离带。该处既有铁路有两条,分别汤台铁路正线及联络线,线间距5.3m,位于直线上,50kg/m钢轨,1.2‰下坡,该段线路位于濮阳站站内围,有轨道电路,与铁路平行的通信信号、电力等各种光、电缆在施工时需临时改移。

K71+656下穿既有汤台铁路6m+12m-12m+6m四孔框架地道桥为中边孔分体结构,框架桥与铁路交角为87度,预制顶进工作坑设在既有铁路北侧,由北向南顶进施工,先预制顶进中孔(12-12m);待中孔顶进到位后再预制顶进东边孔(1-6m);西边孔带东边孔顶进就位后,把西侧自来水管道改移到东侧,再架空线路原位预制。顶进段主体结构长25.8m,中孔全宽27m,边孔全宽7.2m,中孔与边孔间隙30cm,箱体总高度为8.4m。

2. 线路加固架空施工方案

2.1 施工人工挖空支撑桩

根据中孔顶进线路加固、架空平面图,画出支撑桩位平面图,现场放线,定出每个支撑桩位置。如图1所示。图中方块表示支撑桩上有承台。需注意的是挖孔桩强度达到设计要求后,方能开始挖土顶进作业,否者桩体会因达不到强度受力而产生破坏,对线路加固、架空体系不利。施工前首先应做好防护铁路路基边坡的准备,特别应做好雨季防洪准备。施工中尽量少破坏铁路路基边坡,确保铁路线路稳定、安全。

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图1 (12-12m)中孔线路加固、架空挖孔桩平面、立面图

2.2方枕、调整轨缝

根据架空纵梁螺栓孔距的需要,先将拟架空段落轨枕间距由65cm调整为60cm,先在左股钢轨轨头内侧上标出各个轨枕中心线,用“丁”字尺在右股钢轨轨头内侧标出对应轨枕中心线,确保轨枕与钢轨垂直,施工时严格按“隔六松一”原则进行,松开扣件使用撬棍拨移轨枕至新中心线位置,上紧扣件后使用手持式捣固机捣固轨枕两头下道床。由于轨枕间距缩小,原轨枕数量不足,施工前应先备10根Ⅱ型混凝土轨枕,及时补充轨枕。架空区段内线路要仔细检查轨缝是否正常,发现轨缝过小或瞎缝,应在穿设横梁前调整完毕。

2.3 穿设横抬梁

根据现场情况拟在线路南侧做为纵横梁拼装场地。穿设时首先掏去轨枕间道碴,由于H60型钢横抬梁重量较大,故使用卷扬机拖拉穿设,卷扬机安装固定在线路左侧后背顶上,H60型钢横抬梁及钢枕穿设到位后及时在钢轨下加设绝缘胶垫,并向上支垫起横抬梁使其钢轨密贴。

2.4 安放纵梁

在纵梁两端头辅支点位置搭设两层枕木垛,枕木垛沿线路方向与纵梁端头齐平,垂直线路方向与轨枕头齐平,顶层枕木应垂直于线路方向,同一层枕木间及层与层间用扒锯钉钉固,枕木垛顶应略高于钢轨底1~2cm。

待横抬梁全部穿设完毕后,要点使用30t吊车安装I115钢便梁纵梁,外侧两片纵梁中心距线路中心线220cm,线间纵梁位于线间中心线上,拼装形式为8m+16m+16m+8m,如图2。纵梁安装后使用杉木杆每4m对称支撑,防止倾倒影响行车安全,同时在纵梁支点枕木垛上用道钉每50cm对称钉固纵梁,防止列车通过时出现“甩头”现象而侵限。

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图2 纵梁连接图

2.5 纵横梁连接

纵横梁分别安装到位后,使用φ22U型螺栓兜住横抬梁与纵梁下翼缘板的螺栓孔连接,加垫垫片带双帽,每道纵梁两侧翼缘板均用U型螺栓与横抬梁连接,纵横梁间尽可能要密贴。

3.结构检算

因篇幅原因,本文仅选取架空主要构件I115型简支梁进行检算,其余构件与纵梁检算过程类似。需要注意的是,顶进方向共有三排桩,因此在检算顶进施工选用的H60横抬梁时,需要分成四种工况进行检算:第一排桩未被破坏时、第一排桩破坏时、第二排桩破坏时、第三排桩破坏时。

I115型简支梁检算(跨度18m)

X=1057925cm4,活荷载:q=107KN/m;静荷载:结构自重、线路、设备q1=20KN/m。此时梁的荷载Lmax=18m,活荷载q=53.5KN/m,静荷载 q1=10KN/m

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图3 计算简图

跨中最大弯矩:冲击系数 V=1+μ=1.246,冲击荷载M=1.246Mmax=1.246×2166.75=2699.8KN/m。

自重荷载:

(1)强度检算

应力 5e1d6957b207e_html_e16ed7c6c4b09f31.gif

(2)挠度检算

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(3)抗弯检算

支座剪力N=ql/2=1/2×53.5×18=481.5KN,面积矩S=1/2×380×5752-1/2×(380-20)×(575-36)2=1.052497×107mm3,ιmax=(481.5×103×1.052497×107)/1.0579×1010×20 =23.95Mpa<100Mpa

(4)换算应力检算

检算截面取腹板与上下翼缘交接处,正应力σ=(2699.8+405)/0.010579×1.078/2=158190pa=158.19Mpa,剪应力ι=(481.5×103×0.761976×107)/(1.0579×1010×20) =1.08Mpa。(σ2+3ι2)0.5=((158.19)2+3×(1.01)2)0.5=34.04Mpa<1.1×170=187Mpa

(5)整体稳定性检算

构件受压翼缘计算长度Ⅰ0=7.5mm(弯矩为零之间距离),截面面积A=360×36×2+928×20=44480mm2,惯性矩ⅠX=1/12×360×10003-1/12×(360-20)×9283=0.73566×1010, ⅠY=2×1/12×36×3603+1/12×928×203=2.805546×108,回转半径γX=√(0.73566×1010)/44480=406.68mm,γY=√2.805546×108/44480=79.42mm,构件长细比λX=1.8×(18000×406.68)/1000×79.42=165,M/W=62.1Mpa<[σ]=0.65×170=110Mpa。

梁实际情况按连续梁工作,故梁的强度、刚度、稳定性、安全性更大。

4.施工监测

既有铁路下框架桥顶进施工是不中断铁路行车的施工方法,施工过程容易受工程条件、水文地质、自然灾害等影响,具有很多不确定因素,施工安全风险较大。铁路路基边坡坍塌,架空便梁支墩沉降、箱身顶进偏差超限等现象很容易导致施工事故的发生。在顶进施工期间,必须加强对施工监测工作,根据监测结果指导施工。在现场监测工作中,监测方法选取是否合理非常关键,具体来说测试方法共有箱桥内力测试、变形观测、箱桥裂缝监测及地下水位监测等多方面内容。应特别要强如下监测内容:1.顶进施工影响范围内路基边坡沉降、位移监测;2.顶进施工影响范围内线路轨距、方向、水平的监测。3.既有铁路股道架空便梁支墩的沉降与位移监测。4.邻近的铁路信号机、转撤机、接触网电气化立柱沉降位移监测

5.结语

随着社会的进步,交通状况成为了城市经济发展新的制约因素,城市在发展,交通在扩建和延伸,往往是既有铁路阻碍了城市交通的发展。本文依托中南部铁路通道下穿汤台铁路架空顶进工程,主要对架空顶进施工的关键技术及注意事项进行归纳总结,同时对架空顶进施工的结构检算进行简要说明,为类似工程提供了参考与借鉴。

参考文献:

[1] 杨文东,山西中南部铁路30t轴重重载铁路技术方案设计[J],2017铁路重载运输建设与装备安全学术研讨会

[2] 匡宁,顶进框架桥下穿铁路线路架空防护设计与施工技术[J],城市建设理论研究,2019,04

[3] 贾晓辉,铁路站场顶进涵施工技术研究[J],铁道建筑技术, 2015 (12)