工便梁在大跨度框架桥架空顶进施工中的应用技术
  时间:2018-09-20  点击量:   
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获奖情况:

该技术成果获中国施工企业管理协会科技创新成果二等奖;根据其关键技术撰写的工法获陕西省省级工法;获国家实用新型专利1项。

成果依托工程背景:

南水北调与宁西铁路交叉Ⅲ标段工程,主体工程为南水北调中线一期与宁西铁路西北联络线框架桥工程;总合同资金3630万元。

总干渠与西北联络线交叉工程设计为3-(2×7.0×7.0)m顶进框架桥,边墙厚0.8m,底板厚0.9m,顶板厚0.75m,正向双孔框架外轮廓尺寸为16.3m×8.65m(宽×高),框架宽49.1m,横向长71米,其中顶进节长36m。斜交角度40°。既有西北联络线为单线电气化铁路,钢轨类型为P60型25m标准轨,坡度为5.5‰,限制坡度为6‰,曲线半径为1200m。框架桥与西北联络线交叉路程为ADK1+686.3,位于路堤与路堑过渡段。

由于本工程与既有线相交,施工对既有线路安全、路基稳定、接触网支柱及接触网的安全、施工人员的人身安全均产生较大的影响,所以本标段施工以确保既有线安全及减小施工对运输的影响为重点。

本工程施工工艺复杂、工期紧、难度大,为南水北调咽喉工程,属国务院南水北调重点监控的16座铁路交叉建筑物工程之一,同时也被列为国调办及郑州铁路局重点工程、股份公司重难点工程,受到各界的广泛关注。

在此之前,公司尚无顶进桥涵大跨度架空的施工经历,集团公司也无这方面经验,没有成熟的技术可以参照。为此,我们针对该项目工期短、安全风险大、技术难度大、施工干扰大的特点,对工便梁大跨度架空进行了深入的技术研究,以此确保本工程的施工安全和质量,满足工期要求,减小对施工运营干扰,同时也可提高架空顶进桥梁的总体施工技术水平,增强市场竞争力。

成果创新点及解决的关键技术:

创新点

1、 在架空结构设计中,根据架空跨度要求,选用工便梁,而不是D便梁,并创新性的根据受力情况及顶进框架就位位置布设支撑桩和横抬梁。

2、每根支撑桩拆除之前,必须先在临近其桩位的框架顶面新设支点进行转换。转换的支点既能承受线路架空结构的压力,又不影响框架的顶进。

3、在线路对侧设置限位桩将横抬梁抵在限位桩上,可有效防止线路横移。

解决的关键技术

1、工115型便梁架空技术

线路架空在桥涵顶进作业中,是保障行车安全的核心,合理的架空方案是确保行车安全的重要保障。针对南水北调框架桥与宁西铁路斜交工程的特点,开展了曲线段斜交框架桥大跨度架空顶进施工进行了研究,确定本桥架空方案为:工115型便粱(L=8×12m+2×8m=112m)采用高强度螺栓等强度拼接,加横抬梁组(8组H70型2组H60型钢横抬梁),组合成架空梁,用钢筋砼挖孔桩作支点进行线路架空。

因线路架空加固较长,支撑桩间距设为7.3m,孔跨数为15孔,本次荷载计算按连续梁整体计算单支点反力。故荷载计算为活载支点反力加上恒载支点反力即可,列车按“中—活载”加载。

2、支点转换技术

当框架顶进至支撑桩时,将横梁一端架设在挖孔桩上,一端搁置于框架顶面。在框架顶面设置支点将横抬梁抬起,支点要垫好垫牢,确认线路完全处于稳定可靠时方可拆除挖孔桩。

  在框架顶进施工时,考虑横抬梁与箱顶磨擦力的作用,为避免纵梁横向变形,在箱顶顺顶进方向对应横抬梁处设置2根H40型钢,成为滑车滑道,在滑车滑道和横抬梁之间采用专用滑车,以减少磨擦力,保证纵梁及线路不发生横向移动,确保行车安全。在听到防护人员预报来车后,立即停止顶进,并在滑车滑道和横抬梁之间增设木楔支点。

   3、线路防横移技术

线路、钢枕、纵梁、横抬梁之间用钢轨扣件和高强螺栓相联接,已形成了一个整体结构。为防止在顶进过程中,个别滑车失效后摩擦力增大,进而带动架空结构整体横移,采取技术措施如下:

一是在顶进框架线路另一侧设置限位桩,桩顶做成L型,将横抬梁抵在限位桩上以抵抗由于框架顶进产生的推力。

二是在框构顶的后端对应横抬梁位置设多处地锚,并用钢丝绳、5t倒链将横抬梁与地锚连接,防止顶进时横抬梁纵移,确保线路行车安全。

4、架空设备的拆除技术

框架顶进就位、道碴填满填实之后,开始逐步拆除架空设备。拆除顺序如下:抽出横抬梁--补充道碴并捣实--拆除纵梁并吊装下道--按隔六抽一的原则抽出既有砼枕--安放Ⅲ型桥枕--抽出钢枕--随即捣实道碴。

抽横抬梁时,要抽一根填实道碴再抽下一根,不可以连续的抽。抽横抬梁时要先把支垫撤下后再抽,以免带动线路变形。

每抽一根横抬梁和钢枕都要随即补充道碴并捣实,不可以抽完再补。

在确定道床已密实可承载线路之后,开始拆除纵梁,并吊装下道,此时线路由钢枕和既有砼枕承载。纵梁下道用轨道车要点运出,拆除时每片纵梁至少要留有两根钢枕在两端连接,确保梁体稳定,待轨道车进入区间时再全部拆除。

抽出既有砼枕必须按隔六抽一的原则抽换,起道时不允许用齿条起道机起道,一律用液压起道机作业。中午高温期间禁止抽枕和起道作业。

抽出钢枕、换完桥枕之后,要对架空地段的道床反复振捣,补充道碴,每过一趟车要及时检查线路变化情况,并进行整治。

确认全部线路达到可恢复常速的标准后,申请恢复常速。(施工结束后45km/h不少于12h,然后恢复常速60km/h)

线路恢复后还要进行不间断的线路养护,并完备各种标志,直至工务段验收并交接之后方可结束工作。

鉴定(评审)意见

     组织单位:中国铁建股份有限公司

     鉴定(评审)意见:

     课题组针对南水北调框架桥与宁西铁路斜交工程的特点,开展了曲线段斜交框架桥大跨度架空顶进施工进行了研究,取得以下创新成果:

1、采用工115型便梁与横抬梁、钢枕的组合体系,突破了传统的D便梁跨越能力小的局限,为下穿顶进施工增加了新的方法。

2、滑动支点的设置,减小了顶进过程中产生的摩擦力。

3、通过设置限位桩,有效防止了线路在顶进过程中的横向位移。

综上所述,该成果在南水北调与宁西铁路交叉工程得到了成功应用,社会经济效益显著,具有推广应用价值,总体达到国内领先水平。

推广应用情况:

在南水北调中线一期与宁西铁路交叉工程西北联络线顶进框架桥中得到成功应用,框架桥设计为3-(2×7.0×7.0)m顶进框架。通过滑车支点的转换,既保持了受力结构的稳定,又不影响框架的顶进,减小了顶进过程中产生的摩擦力。限位桩的设置,消除了顶进过程中产生的横向推力,有效防止了线路的横向移动,保证了既有线运营的安全。 此技术的成功应用,提供了大跨度铁路桥涵架空顶进的成功经验,具有不受架空跨度限制、避免多次架空多次要点施工、对既有线影响小等优点,在大跨度铁路交叉工程中具有推广价值。    

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