车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备 |
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| 申请号 | CN202311730800.4 | 申请日 | 2023-12-15 | 公开(公告)号 | CN117513200A | 公开(公告)日 | 2024-02-06 |
| 申请人 | 中铁第一勘察设计院集团有限公司; | 发明人 | 刘琛; 徐斌; 鄢玉胜; 项育德; 黄瑞峰; 杨哲; 张浩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备。本方法在路基本体的拟定涵洞 位置 两侧建造箱涵；对路基本体上方的轨道和股道间进行加固 支撑 ；向路基本体内 水 平插打带孔 钻杆 ；在箱涵端面安装 钻头 ；将对拉 钢 绞线引入路基本体，经两侧的箱涵中穿出；在对拉钢绞线的末端安装对拉千斤顶；启动对拉千斤顶，从两侧将箱涵从带孔钻杆表面顶入路基本体，向中间靠拢行走至预 定位 置。本发明取消了传统顶进箱涵需要制作大体积 混凝土 后背墙以平衡水平顶推 力 的结构需求，克服后背墙施作与周边建筑的干扰，利用千斤顶提供的水平力将两侧箱涵对拉就位，最终完成车站范围长距离顶进箱涵的施工，提高了顶进箱涵施工的可实施性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备技术领域[0001] 本发明涉及桥涵工程建设技术领域，具体涉及一种车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备。 背景技术[0003] 然而，随着周边交通需求的增加，需要增设立交、管线等箱涵穿越车站范围时，施工场地布置，尤其是箱涵顶进施工中后背墙布置必然与周边建筑干扰，影响了顶进箱涵的可实施性。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备，以解决缺少后背墙布置条件下的箱涵顶进施工问题。 [0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为： [0007] 车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法，所述方法包括： [0008] 在路基本体的拟定涵洞位置两侧建造箱涵； [0009] 对路基本体上方的轨道和股道间进行加固支撑； [0011] 在箱涵端面安装钻头； [0013] 在对拉钢绞线的末端安装对拉千斤顶； [0014] 启动对拉千斤顶，从两侧将箱涵从带孔钻杆表面顶入路基本体，向中间靠拢行走至预定位置。 [0015] 进一步地，在路基本体的拟定涵洞位置两侧建造箱涵，包括： [0016] 在拟定涵洞位置的两侧分别现浇箱涵各涵节，完成涵节预制建造； [0017] 浇筑涵节时预留预埋穿孔管和水平纠偏管。 [0018] 进一步地，预埋穿孔管和水平纠偏管沿箱涵长度方向布置； [0019] 预埋穿孔管分布在涵节的顶部和底部，水平纠偏管分布在涵节的两侧。 [0020] 进一步地，对路基本体上方的轨道和股道间进行加固支撑，包括： [0021] 自路基本体表面向下插打轨道结构之间的股道间支撑桩和轨道结构外侧的股道外支撑桩； [0022] 在路基本体上方轨道结构之间设置股道间支撑纵梁，支撑于股道间支撑桩的桩顶； [0023] 在路基本体上方轨道结构外侧设置股道外支撑纵梁，支撑于股道外支撑桩； [0025] 进一步地，向路基本体内水平插打带孔钻杆，包括： [0026] 带孔钻杆的顶面高程为箱涵底面的高程； [0027] 插打带孔钻杆贯穿路基本体后，在带孔钻杆内注浆； [0028] 带孔钻杆的顶面为箱涵的滑动面。 [0029] 进一步地，在箱涵端面安装钻头，包括： [0030] 加工钻头，钻头形状为底面为等腰三角形的四面体结构； [0031] 在一侧箱涵端面的左右两侧安装钻头，组成前端水平钻头； [0032] 在另一侧箱涵端面的上下两侧安装钻头，组成前端垂直钻头。 [0033] 进一步地，将对拉钢绞线引入路基本体，经两侧的箱涵中穿出，包括： [0034] 对路基本体进行水平钻孔引孔，将对拉钢绞线引入路基本体； [0035] 将对拉钢绞线的两侧插入箱涵的预埋穿孔管，并从后方穿出。 [0036] 进一步地，启动对拉千斤顶，从两侧将箱涵从带孔钻杆表面顶入路基本体，包括： [0037] 对拉千斤顶压力在两侧箱涵同步对称，在同一侧箱涵相对于结构中心线同步对称； [0038] 从两侧顶进箱涵时，利用对拉钢绞线和水平纠偏管纠偏。 [0039] 进一步地，利用对拉钢绞线和水平纠偏管纠偏，包括： [0040] 当箱涵顶进过程中向一侧偏位时，箱涵停止对拉顶进； [0041] 安装箱涵另一侧水平纠偏管中对拉钢绞线并固定对拉千斤顶，启动另一侧对拉千斤顶进行对拉水平纠偏； [0042] 当箱涵复位后再启动上下两侧对拉千斤顶继续工作。 [0043] 另一方面，提供车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工设备，所述设备用于实施所述的方法，包括： [0044] 轨道和股道间的加固支撑，包括自路基本体表面向下插打的股道间支撑桩和股道外支撑桩，桩顶支撑的股道间支撑纵梁和股道外支撑纵梁，以及在轨道下方的轨枕之间插 入的横向分布型钢，横向分布型钢位于股道间支撑纵梁和股道外支撑纵梁的底板上； [0045] 带孔钻杆，水平贯穿插打于路基本体，带孔钻杆的顶面为箱涵的滑动面。 [0046] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0047] 本发明提供了一种车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法及设备，取消了传统顶进箱涵需要制作大体积混凝土后背墙以平衡水平顶推力的结构需求，克服后背墙施 作与周边建筑的干扰，通过小型机具施工，利用千斤顶提供的水平力将两侧箱涵对拉就位，最终完成车站范围长距离顶进箱涵的施工，提高了顶进箱涵施工的可实施性，具有工期快、机具少、绿色建造等优势，可在铁路车站范围内长距离顶进箱涵建造中推广应用。 附图说明 [0048] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。 [0049] 图1是铁路车站路基段传统顶进施工方法总布置图。 [0050] 图2是本发明施工方法的示意图。 [0051] 图3是轨道与路基本体增强施工后的示意图。 [0052] 图4是机具组件安装后的示意图。 [0053] 图5是机具组件安装后箱涵后端的示意图。 [0054] 图中标识为： [0055] 1‑铁路车站，2‑轨道结构，3‑路基本体，4‑箱涵； [0056] 103‑轨道，104‑股道间支撑桩，105‑股道外支撑桩，106‑轨枕，107‑横向分布型钢，108‑股道间支撑纵梁，109‑股道外支撑纵梁，110‑带孔钻杆； [0057] 201‑前端垂直钻头，202‑前端水平钻头，203‑预埋穿孔管，204‑对拉钢绞线，205‑对拉千斤顶，206‑水平纠偏管。 具体实施方式[0058] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更 加透彻全面。 [0059] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中线”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“纵向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的 限制。 [0060] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”等应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0061] 还应注意到，虽然在方法描述中涉及了步骤顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行，不应被理解为对步骤顺序的限制。 [0062] 铁路车站1为路基段落，由多组轨道结构2与路基本体3组成，铁路车站1原设计时满足立交和管线穿越的要求，但城镇发展后需要在铁路车站范围增设立交通道或管线通 道，因此修建横穿铁路车站范围的箱涵4，据此满足增设立交通道或管线通道需求。 [0063] 通常车站附近城市基础设施建设已较为成熟，无大面积施工场地平面布置条件。本发明提供了一种车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工方法，取消了传统顶进箱涵需 要制作大体积混凝土后背墙以平衡水平顶推力的结构需求，消除了后背墙施作时与临近建 筑物的干扰，所需机器设备小，专用的机具组件可拆卸并重复利用，无后被墙大体积混凝土浇筑影响工期，无后背墙与周边建筑物干扰。 [0064] 如图2‑5，所述方法包括： [0065] S1：在路基本体3的拟定涵洞位置两侧建造箱涵4，包括： [0066] 根据新增箱涵需求选定拟穿越的铁路车站位置，开展勘察设计后完成顶进箱涵的施工图设计。车站范围内的箱涵4一般较长，为了减少顶进距离过长时阻力大、偏差大等缺点，应设计为车站两侧对顶的施工方案。 [0067] 在拟定涵洞位置的两侧分别现浇箱涵各涵节，完成涵节预制建造。 [0068] 浇筑涵节时预留预埋穿孔管203和水平纠偏管206，预埋穿孔管203和水平纠偏管206沿箱涵4长度方向布置，预埋穿孔管203分布在涵节的顶部和底部，水平纠偏管206分布 在涵节的两侧。 [0069] S2：对路基本体3上方的轨道103和股道间进行加固支撑，包括： [0070] S201：自路基本体3表面向下插打轨道结构2之间的股道间支撑桩104和轨道结构2外侧的股道外支撑桩105。 [0071] 结合路基土体摩阻力计算桩长。在涵洞边墙外两侧5m左右位置插打股道间支撑桩104和股道外支撑桩105至设计标高。 [0072] S202：在路基本体3上方轨道结构2之间设置股道间支撑纵梁108，支撑于股道间支撑桩104的桩顶。 [0073] S203：在路基本体3上方轨道结构2外侧设置股道外支撑纵梁109，支撑于股道外支撑桩105。 [0075] 横向分布型钢107可按3m跨度的简支梁进行检算。支撑纵梁根据箱涵孔径不同可按孔径加10m后的跨度进行简支梁抗弯、抗剪受力检算 [0076] 轨道103和股道间进行加固支撑后，使顶进施工过程中轨道103刚度增强，无需中断铁路通行。 [0077] 本阶段施工时利用铁路天窗时间施工，该阶段施工成后，铁路可限速通过，减小了后续施工对既有铁路运营的影响。 [0078] S3：向路基本体3内水平插打带孔钻杆110，包括： [0079] 带孔钻杆110的顶面高程为箱涵4底面的高程。插打带孔钻杆110贯穿路基本体3后，在带孔钻杆110内注浆。带孔钻杆110的顶面为箱涵4的滑动面。 [0081] S4：在箱涵4端面安装钻头，包括： [0082] S401：通过型钢加工钻头，钻头形状为底面为等腰三角形的四面体结构。该钻头为施工时减轻摩阻力构造措施。 [0083] S402：在一侧箱涵4端面的左右两侧安装钻头，组成前端水平钻头202。 [0084] S403：在另一侧箱涵4端面的上下两侧安装钻头，组成前端垂直钻头201。 [0085] 当两侧箱涵顶进合拢时四个型钢钻头可错位前行。 [0086] S5：将对拉钢绞线204引入路基本体3，经两侧的箱涵4中穿出，包括： [0087] S501：对路基本体3进行水平钻孔引孔，将对拉钢绞线204引入路基本体3； [0088] S502：将对拉钢绞线204的两侧插入箱涵4的预埋穿孔管203，并从后方穿出。穿出预埋穿孔管203后还应留有1m长度的对拉千斤顶205工作长度。 [0089] S6：在对拉钢绞线204的末端安装对拉千斤顶205。 [0090] S7：启动对拉千斤顶205，从两侧将箱涵4从带孔钻杆110表面顶入路基本体3，向中间靠拢行走至预定位置，包括： [0091] 对拉千斤顶205压力在两侧箱涵4同步对称，在同一侧箱涵4相对于结构中心线同步对称。 [0092] 检查定位顶进过程中的行程偏差，因对箱涵底板进行带孔钻杆205注浆加固后，顶进过程中的栽头现象可避免。但出现箱涵仰头状况时应对箱涵前端箱身内堆载压重后在启 动千斤顶工作。 [0093] 当箱涵4靠拢行走时可能与预设位置出现水平偏误，从两侧顶进箱涵4时，可利用对拉钢绞线204和水平纠偏管206纠偏，包括： [0094] S701：当箱涵4顶进过程中向一侧偏位时，箱涵4停止对拉顶进； [0095] S702：安装箱涵4另一侧水平纠偏管206中对拉钢绞线204并固定对拉千斤顶205，启动另一侧对拉千斤顶205进行对拉水平纠偏； [0096] S703：当箱涵4复位后再启动上下两侧对拉千斤顶205继续工作。 [0097] 之后进行路基恢复，待箱涵4就位后拆卸前端垂直钻头201、前端水平钻头202、对拉千斤顶205，抽拔对拉钢绞线204。对预埋穿孔管203和水平纠偏管206进行灌浆封锚，施工涵洞出入口翼墙等附属工程，对涵洞底板设计高程通过铺装层纠偏。施工附属结构，拆除加固支撑，达到正常运营通车条件。 [0098] 本发明还提供了车站路基长距离顶进箱涵小机具对顶施工设备，所述设备用于实施上述方法，包括： [0099] 轨道103和股道间的加固支撑，包括自路基本体3表面向下插打的股道间支撑桩104和股道外支撑桩105，桩顶支撑的股道间支撑纵梁108和股道外支撑纵梁109，以及在轨 道103下方的轨枕106之间插入的横向分布型钢107，横向分布型钢107位于股道间支撑纵梁 108和股道外支撑纵梁109的底板上； [0100] 带孔钻杆110，水平贯穿插打于路基本体3，带孔钻杆110的顶面为箱涵4的滑动面。带孔钻杆110注浆后保证箱涵底部以下刚度提高，避免后期顶进过程中发生涵洞栽头等现 象。同时，后期顶进箱涵时下方克服的摩阻力为钢管与箱涵底板的接触面，非路基土体与箱涵底板的接触面。 [0101] 本发明的方法具有以下特点： [0102] (1)施工占地少，建筑干扰小： [0103] 区别于传统的车站范围顶进箱涵施工方法，无需在车站外侧施作后背墙、工作坑等临时性施工辅助工程，传统的箱涵顶进过程中的动力为外力即后背墙所提供的反力，本 发明顶进过程中的动力为内力即箱涵两端千斤顶工作的张拉力。无需建造后背墙等临时工 程后，施工占地大幅减少，与周边建筑的干扰也势必减小。 [0104] (2)施工工期短： [0105] 传统的顶进箱涵施工方法，箱涵顶进距离长需消耗较大的水平力，因此需要建造体积较大的混凝土后背墙，混凝土后背墙在设计过程中需要检算位移、偏心、抗倾覆与稳定等内容，在满足上述参数要求后后背墙的结构尺寸往往非常大，需要进行大范围施工用地 征占并进行大体积混凝土浇筑，由此而引起的工期增加。本施工方法无后背墙的临时工程，施工工期较短。 [0106] (3)绿色建造环保性好： [0107] 传统的顶进涵洞施工完成后，后背墙无法重复利用，拆除后便成为建筑垃圾还需外运处理，废弃的混凝土块体必然成为建筑垃圾影响周边环境。尤其是施工过程中后背墙 与既有城市建筑干扰时还需拆除部分既有建筑设施，造成极大的工程浪费。本发明取消了 后背墙，避免了大体积混凝土的废弃处理问题，避免了后背墙与周边建筑的干扰问题，因此符合绿色建造的要求。 [0108] 以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。 |
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