钢筋砼框架桥顶进施工方案及安全措施
2015-05-04
目 录
一、 编制依据
二、 工程概况
三、 施工准备
四、 线路加固方案
线路准备
挖孔桩施工
便梁安装
横抬梁安装
钢枕安装
线路控制
五、 顶进施工方案
顶力计算。
圬工后背检算
顶进设备
传力设备
安装泵站、油顶、试顶
顶进作业
出土便道
箱身挖土、顶进作业
六、施工防护
移动停车信号的防护示意图
移动减速信号的防护示意图
七、框构桥顶进过程中方向及标高控制
八、线路恢复
九、安全保证措施
成立顶进施工安全组织机构
基本安全措施
施工安全防护保障措施
封锁及慢行施工安全措施
行车设备安全措施
轨道电路防联电措施
人工挖孔桩施工措施
顶进安全措施
线路加固安全措施
劳动安全措施
十、应急处理预案
防滑坡塌方预案
防止框构桥顶进过程中发生抬头、扎头的应急预案
十一、附表、附件
附表1: 顶进施工主要机具设备材料表
附表2：顶进作业组织
附件1: 挖孔桩平面布置图
附件2:施工要点计划
附件3: 线路架空平面布置图
附件4：线路架空横剖面图及顶进作业程序说明
附件5：线路架空纵剖面图
附件6: 线路架空纵剖面图
附件7:线路架空节点图
附件8:线路架空节点图
附件9：线路加固设备与限界关系图
附件10：施工便梁吊装示意图
附件11：关键问题卡控表
附件12：类似工程施工业绩及施工图片
附件13： 施工检算资料
介休洗选线
钢筋混凝土框架桥顶进施工方案及安全措施
一、 编制依据
中铁太原勘察设计咨询院有限公司提供的施工图纸及相关资料；
现行部颁〈铁路桥涵施工规范〉、〈铁路桥涵设计规范〉、〈铁路桥涵工程质量检验评定标准〉、〈铁路桥涵施工手册〉；〈铁路施工技术安全规则〉和〈铁路工务安全规则〉；
施工队伍的技术水平和装备情况；
从现场搜集的第一手资料和其它相关资料。
二、 工程概况
介休市西外环线道路工程系介休市为构筑城市交通框架而修建的城市主要道路，该道路需要下穿两股铁路线路，它们分别是三公里线路所～工业站的洗选介西线和义棠～工业站的介休洗选线。
该桥孔径为5-11-11-5m框架立交桥，结构净高5.4m，完工后的使用净空高度不少于5m，设计结构尺寸为：顶板厚1m，底板厚1.1m，边墙厚1m，正交总宽度为37m，顺孔长度为28m，机动车和非机动车分道行驶，引道最大坡度控制在4%左右。
铁路中心线与桥轴线相交的铁路里程，三公里线路所～工业站为K0+198，义棠～工业站为K3+403。桥轴线与铁路中心线均斜交，桥轴线与前者的夹角为70°6′4″，与后者的夹角为79°32′6″。铁路轨型为P60型，铁路纵坡三公里线路所～工业站为7‰左右，义棠～工业站为6‰左右，平面上两者皆为曲线，前者曲线半径为R=600m，后者曲线半径为R=1500m，两线路不并行，桥两侧线间距不相等，框构桥范围内线间距分别为11.24m和18.75m，桥中间的线间距为14.62m（均为顺道路轴线方向）。
主体按斜交10°设计，考虑桥顶进可能产生的误差，以及扎头抬头的影响，线路中心到主体端设计按4.7m考虑。纵向上轨底到桥顶板顶面的距离为0.7m～0.9m，桥中间轨底到桥顶板顶距离为0.8m。
该桥设顶刃角、侧刃角和平衡重，刃角长3.5m，平衡重长2.5 m。
地质情况：桥及挡土墙地基为砂质粘土，黄褐色，中密～密实，稍湿，具有湿陷性，地基湿陷等级为I级非自重湿陷，湿陷层厚度为5m，砂质黄土的承载办基本值为地表以上5m为140Kpa，地表以下5m为180Kpa。
勘测深度内未见地下水出露，工程不受地下水影响。
本工程于2008年9月2日正式开工，根据目前的施工状况工程进度及计划如下：
）框构主体预制： 于2008年11月21日浇注完毕
）浆砌片石后背施工： 于2008年11月30日施工完毕
）护坡桩、支撑桩施工：2008年12月5日---2008年12月20日
线路加固施工：2008年12月15日---2008年12月25日
）顶进施工：2008年12月26日---2009年1月10日
）线路恢复：2009年1月10日---2009年1月15日
三、 施工准备
根据相关技术资料、设计规范和现场勘查情况，制定详尽的框架桥线路加固及顶进施工方案，报路局工务处、安监室进行审批。
与工务段、电务段、车务段、铁通等单位签定安全配合协议、弄清电缆、光缆的位置，提前移到安全位置。对挖出的光电缆，进行防护并实行24小时不间断监护，光电缆不得外露，既有光电缆挖开后用槽钢对扣防护，防护长度应超出涵洞两边缘再开挖5m延长，在入地处承120度平缓入地，再上盖混凝土30cm，填土夯实，插电缆防护标志。待框构顶进后将槽钢一并注入水泥电缆槽中，确保入地处电缆有槽钢防护并用混凝土浇筑保证不外露。不同部门的电缆实现有效隔离，确保防护良好，不留隐患。
工程前期的各项资料齐全，框构主体、后背、护坡桩、支撑桩强度达到设计要求，试验报告齐全，并经监理单位签字认可。
做好要点申请，为线路加固做好各项准备工作。
四、线路加固方案
线路加固在桥涵顶进作业中，是保障行车安全的核心，合理的加固方案是确保行车安全的重要保障。本桥加固方案为：采用八组纵梁拼接、九组主横抬梁和十一组辅助横抬梁组合、C20砼挖孔桩过渡支撑、一次顶进到位的施工方案。
线路准备
慢行申请行车速度按45Km/h。
吊装纵梁申请封锁线路施工。
所有电缆都已探明并做好防护。
挖孔桩施工
本工程挖孔桩分为护坡桩和支撑桩两种类型，施工均采用人工挖孔，钢筋混凝土护壁，桩身直径1.25m，桩内置Φ18钢筋。
便梁支撑挖孔桩桩长12m的41根，桩长3m的8根，共49根桩。框架范围内的A—E轴线内的23根挖孔桩在顶进过程中逐批分次拆除，F轴线上的4根桩在框构桥顶进就位后再予以拆除。
挖孔桩的拆除采用凿岩机配合挖掘机施工，拆除前仔细检查线路状况确保纵横梁各支撑点稳固，待框构内出土、顶进操作人员全部撤出后再予以拆除。拆除挖孔桩时按先上部后下部，分段拆除的方式，先利用凿岩机凿缝，然后利用挖掘机挖断支撑桩，支撑桩倒下向挖掘土的一边，保证不砸到框架主体，每次拆除高度控制在2米以内，单根拆除时间为2-3小时。
为保持顶进过程中路基稳定，在距框构桥外侧1.8米位置设置护坡桩，护坡桩中心距2.0m，桩长12米，桥轴线左侧设置7根，桥轴线右侧设置9根，共设置16根。
为保证施工安全，在框构桥外侧8米范围内增设横抬梁，加长线路加固范围。（详见附件1：挖孔桩平面布置图）
便梁安装
纵梁采用山海关桥梁厂生产的I100定型工便梁，其中洗选介西线为3×16+12m=60m，介休洗选线为10+2×16+12=54m。工便梁采用吊车分体吊装就位后再进行纵向连接。工便梁的纵向连接由纵向联接板联接，分别组成60m和54m长便梁，接头联接板采用等强度联结，由上下夹板两组和一组腹板组成；便梁架设采用50T吊车吊装到路肩，线间便梁利用线路封锁点跨线移梁。架设便梁前，横梁与钢枕全部安装到位，以便于便梁就位时随即与之连接，保证其稳定性，确保行车安全 。挖空桩顶部预埋钢筋，待便梁安装就位后及时与桩顶预埋钢筋连接牢固，限制便梁的纵向移动。（详见附件2：12月份施工要点计划）
横抬梁安装
本工程线路加固横抬梁采用9组主横抬梁和11组辅助横抬梁组合的方式。主横抬梁采用长16米H700×300型钢，洗选介西线设置5根，介休洗选线设置4根。辅助横抬梁采用16米长I45b工字钢，洗选介西线设置6根，介休洗选线设置5根。横抬梁与便梁之间采用U型扣件联接，主横抬梁一端架设在挖孔桩上，一端搁置于框架顶端，辅助横抬梁一端架设在路肩上的枕木垛上，一端搁置于框架桥顶端。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，在箱顶接触面放置钢板，横梁与钢板间放置滑车，顶进时滑车随箱涵移动滚动，以减少磨擦力，保证纵梁及线路方向，确保行车安全。不顶进时，线路下方用短枕木垛顶抬行车线。
钢枕安装
按纵梁长度（横抬梁位置除外），一律采用H20钢枕，L=4.94m，按砼枕间距，每空砼枕穿一根钢枕，穿钢枕时要按工务“隔六穿一”的原则，开挖一空穿一根，穿一根加固一根并振捣密实，与钢轨接触面垫好绝缘板。施工中安排专人监护，防止联电，如此反复逐次施工，严格控制水平、方向及轨道几何尺寸，确保行车安全，其两端与纵梁联结，联结方法采用高强螺栓与纵梁联结拧紧。
线路控制
轨距控制：因砼枕按原位不动，不抽换，其轨距一靠砼枕来控制，
二靠钢枕上的钢轨扣件，确保轨距符合要求。
线路的横向控制：由于钢枕上都有钢轨扣件，钢枕与纵梁相联结，使线路固定在工便梁之间，不致发生横向移动。
曲线超高控制: 采用在钢轨和钢枕间设置不同厚度绝缘垫片的方式调整线路外轨超高值，保证曲线顺适,绝缘垫片从厂家购入，各种尺寸符合设计标准，施工中安排专人进行检查，发现绝缘垫片有破损，及时更换。曲线的各种几何尺寸在工务的指导下标示于外轨面，由成立的专业养路队进行测量，随时监护，确保线路稳定。
纵梁横向控制：框架桥预制时在框构顶板预埋φ25圆钢作为锚环。顶进施工中在纵梁中部按4米间距设置9个10T导链，一端固定在纵梁，另一端固定在箱顶预埋锚环上，箱身顶进时，导链同时拉紧，控制纵梁横向移动，以纵梁线路不变形为宜。
纵梁纵向控制：在支撑挖孔桩顶部预埋4根φ28圆钢，待纵梁安装就位后及时与纵梁连接限制纵梁的纵向移动。
（详见附件3：线路架空平面布置图）
通过上述措施，纵梁、横梁、线路形成一个整体结构，能确保线路不变形。
五、 顶进施工方案
本框构桥主体混凝土数量3025立方米，框构自重约7865吨，计算顶进施工中最大顶力为8919吨，顶进施工后背采用浆砌片石砌筑的重力式后背。
顶力计算
按桥规第11.2.2条(2-132)式：
〔N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA〕
式中
为框构顶上荷重，由于桥顶至轨底高度小于1米，仅计线路加固荷重，P1=1t/m2，框构受载面积B×2.5m，
所以N1=2.5B (t)，
（桥顶表面与顶部荷重之间的摩阻系数）
×
为框构自重
式中: Q——每米长度箱身自重（t/m）
——箱身长度（m）
吨——机具、人群、刃角以及未能及时运走的土重等施工荷重。
——框构底板与基底土的摩阻系数，取
——框构两侧土压力
箱顶土压e1=ξγ
箱底土压e2=ξγ
式中 ξ
γ
为轨底至箱顶高度，取
为轨底至箱底高度，H2=H1+箱全高=1+H。
∴ E=（e1+e2）
——侧面摩阻系数 取
∴ 2Ef3=2×0.285(2+H)HL×
为钢刃角正面积，按只计两侧刃角考虑，
×0.02H=0.04H(m2)，式中H 为框构全高。
×
将以上各值代入桥规(2-132)式，整理后得
〔0.96Q+0.5472（2+H）H〕
按上式计算框架最大顶力为
滑板混凝土及其上荷载重量：G1=210*2.4+1680*1.8=3024吨
钢筋混凝土后背重量：G2=60*2.4=144吨
浆砌片石后背：G3=840*2=1680吨
本桥钢筋混凝土后背与滑板连接，考虑浆砌后背自重及滑板的抗滑力则后背的设计顶力P=F-G*f=8919-(3024+144+1680)*0.7=5526吨
