既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法技术

一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，包括如下步骤：1、选择最利顶进的横抬梁荷载作用点，布设横抬梁荷载作用点，作用点使用平板车焊接或者螺栓连接与工字钢上；2、计算降水量，然后根据降水量布设降水井及观测井；3、通过路基加固，加强框构两侧路基的稳定性，利用偏挖土来控制对框构涵顶进偏差；4、计算顶进力并根据千斤顶回归方程换算为油压值；5、确定各组千斤顶开启的顺序和相对设计坐标的顶程差。本发明专利技术可使框构涵顶进偏差值控制在允许范围内，实现框构涵顶进的科学合理化，并且提高顶进的效率和质量。

Jacking construction method for shallow buried large-span skew frame culvert of existing line

Large-span skew frame culvert jacking construction method of shallow buried a line, which comprises the following steps: 1, the Li Heng jacking beam lifting load, transverse load carrying beam layout, function using flat car welding or bolt connection and I-beam; 2, calculation of precipitation, and then drop wells and observation wells according to the precipitation layout; 3, through strengthening the stability of subgrade reinforcement, frame structure on both sides of the subgrade, using partial excavation control of frame culvert jacking deviation; 4, the calculation of jacking force and according to the regression equation for the conversion of the hydraulic jack; 5, to determine the opening sequence and the top group Jack the relative coordinates of the poor design process. The invention can control the deviation value of the frame culvert jacking into the allowable range, realize the scientific rationalization of the jacking of the frame culvert, and improve the efficiency and the quality of the jacking.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法。
技术介绍
近年来，随着交通运输的发展，顶进工程在公路、铁路等立体交叉工程被广泛应用。但是该施工方法对其周围环境有着不同的影响，特别是顶进涵埋深度较浅时，虽然减少了顶进阻力，但对线路的影响更为严重，极易发生线路偏移。目前，对于既有线浅埋框构涵顶进偏差的控制主要依赖于操作人员的施工经验，根据经验左右偏差，不能合理利用周围环境，无法对框构涵顶进偏差控制达到一个数据化、系统化分析和推广，因此常常因为纠偏荷载施加不到位，而使混凝土开裂，更甚者等到框构就位后，需要原地纠偏，从而导致铁路路基连续扰动失稳，影响行车安全。因框构涵顶进偏差控制要求严格，机械设备投入量大，对于目前调查、统计结果显示，框构涵顶进偏差控超出允许范围频率较高，纠偏带来的质量问题和延误工期情况严重。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，该方法可使框构涵顶进偏差值控制在允许范围内，实现框构涵顶进的科学合理化，并且提高顶进的效率和质量。如上构思，本专利技术的技术方案是：一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，其特征在于：包括如下步骤：一、选择最利顶进的横抬梁荷载作用点，布设横抬梁荷载作用点，作用点使用平板车焊接或者螺栓连接与工字钢上；二、通过计算确定合理的降水位；Ⅰ、降水计算：(1)无压完整井深井点涌水量计算：式中：Q—渗水井系统假定涌水量；K-土的渗透系数(m/d)；H-含水层厚度(m)；xo-基坑假设半径；R-抽水影响半径；s-基坑水位下降深度；S＝(D-dw)+sw式中：D—框构顶进开挖深度；dw-地下静水位的埋深(m)；sw-基坑中心处水位与基坑开挖面的距离(m)；(2)降水管井的数量计算深井单位长度水量：式中r—深井井点半径(m)。单个管井的流量：降水井的个数：式中：q—单个管井的流量；r—过滤半径；l—进水长度；k—渗透系数。水位降低值校核：式中：x1、x2-坑底任一点至各井点的水平距离；Ⅱ、挖土放坡最大高度计算:(1)滑动土体的重力：(2)挖方边坡允许最大高度：式中：h—挖方边坡的允许最大高度(m)；G-滑动土体ABC的重力(kN/m)；γ-土的重力(kN/m3)；θ-边坡的坡度角(°)；c-土的黏聚力(kN/m2)；-土的内摩擦角(°)；Ⅲ、地基沉降计算：(1)压缩模量：(2)基底附加压力：(3)基础底面处土的自重应力：Pc＝γd(4)基底附加应力：Po＝P-Pc(5)确定沉降计算深度：Zo＝b(2.5+0.4lnb)(6)复核沉降计算深度：三、通过路基加固，加强框构两侧路基的稳定性，利用偏挖土来控制对框构涵顶进偏差；四、计算顶进力并根据千斤顶回归方程换算为油压值；其中，顶进力的计算方法包括三种情况：(1)仅考虑涵身自重顶进力的计算方法是：P＝KGof1(2)考虑箱型涵体自重和涵身侧向土压力顶进力的计算方法是：P＝K[Gof1+2Ef2+RA](3)考虑涵体自重、涵体两侧土压力及涵顶线上荷载顶进力的计算方法是：正交顶力值计算公式：P＝K[Nf2+(Go+N)f1+2Ef2+RA]斜交顶力值计算公式：式中：N1—涵顶荷载；f1—涵顶与其上荷载间摩阻系数；N2—涵体自重；f2—涵底板与地基间摩阻系数；E—涵体侧向土压力；f3—涵侧摩阻系数；R—刃角正面阻力；A—刃角截面面积；K—安全系数；M—涵体两侧土压力形成的转动力矩；D—侧墙垂直距离。(4)弯矩计算每组千斤顶的顶力值；五、确定各组千斤顶开启的顺序和相对设计坐标的顶程差：(1)斜交框构涵在斜交正顶时，由于偏转力矩的作用，入土越深则偏转越大。所以根据框构涵的倾向，在钝角处顶进力值小一点，在锐角处顶力值大一点；(2)计算实测观测点与设计观测点相对位移差：先进行原地偏转在继续顶进，偏转时注意监测观测点的坐标变化，当实测坐标与设计坐标接近时，再继续顶进。上述步骤四中利用偏挖土来控制对框构涵顶进偏差；框构涵顶进时，如果出现框构涵前段下沉的现象，若原先涵体两侧放坡挖土或超挖顶进时，取消放坡及超挖，调整为全边墙切土顶进；若原先涵边墙前方超挖顶进，则调为保留边墙前方土，强迫顶进；如果出现框构涵后段下沉的现象，可以通过调整挖土方式来减小框构涵底板的地基反力，若原先涵身边墙带土强迫顶进时，则可调边墙两侧前方超挖顶进。本专利技术具有如下的优点和积极效果：1、本专利技术通过计算可确定最利顶进的横抬梁荷载作用点。与以往忽略横抬梁荷载或者计算横抬梁最利荷载相比，本专利技术使荷载作用点由过去的随顶程的增加而不断变化到现在选择固定跨度，通过滑轮板车连接代替方木支撑、人工振捣的方法，大大减少了人力、物力的投入，也是线路稳定明显提高。2、本专利技术针对顶进施工，短期降水的特点。采用简单、实用的降水计算方法和地基沉降计算方法即可确定确定合理的降水位。相比之下，目前最精确的渗流场与应力场耦合分析，其计算繁琐，参数多，在实际工程很难应用。3、本专利技术通过对侧向土对框构涵顶进偏差的分析、研究，能够更好地利用周围土压力对框构涵顶进。4、本专利技术通过计算顶进力并根据千斤顶回归方程换算为油压值，可细化、优化每个顶程、每组顶进力大小，从而克服传统的只计算最大顶力值，然后依赖操作人员经验来控制框构涵顶进偏差的方法。实现框构涵顶进的科学合理化，并且提高顶进的效率和质量。附图说明：图1是双线作用下的荷载分布图；图2是开挖断面边坡稳定示意图；图3是地基沉降示意图；图4是框构涵吃土顶进受力示意图；图5是空顶状态主体受力分析示意图；图6是带土顶进主体受力分析示意图；图7是主体斜交受力示意图；图8是框构涵顶进施工示意图。图中：1.千斤顶；2.顶铁；3.横抬梁；4.滑板车；5.降水井；6.框构主体。具体实施方式：一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，包括如下步骤：第一、选择合适的横抬梁作用点的位置。根据顶进过程中框构涵的受力变化，可知双线作用下的集中荷载横抬梁最不利情况。(1)双线荷载作用下横抬梁计算(如图1所示)横抬梁跨度L；线路均布荷载q；横抬梁间距为a，钢轨传来荷载P1＝q×a；冲击系数：μ＝28/(40+L)；冲击荷载：P＝P1×(1+μ)。列平衡方程，即∑M2＝0，有R2l＝P(l1+l2)+Pl2同理∑M1＝0，有R1l＝P(l1+l2)+Pl1则Mmax2＝max(M1,M2)(2)横抬梁验算强度检算：σ＝Mmax/Wx<[σ]挠度检算：式中：P—现行机车最大轴重(kg)；L—工字钢横梁计算跨度(cm)；c—轨顶中心至横梁支点处的水平距离(cm)；I—工字钢横梁的惯性矩(cm4)；E—钢的弹性模量；a—影响系数，a＝c/L。根据验算跨度，布设横抬梁作用点，作用点使用平板车焊接或者螺栓连接与工字钢上。第二、通过计算确定合理降水位。降水对地基影响到目前为止，在学术界仍然处于探索之中。如果使用最精确的渗流场与应力场耦合分析，其计算繁琐，参数很多，在工程应用很难推广。针对顶进施工，短期降水的特点，可采用简洁、有效的降水量方法和地基沉降计算即可。1、大口井降水计算：(1)无压完整井深井点涌水量计算：式中：Q—渗水井系统假定涌水量；K—土的渗透系数(m/d)；H—含水层厚度(m)；xo本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，其特征在于：包括如下步骤：一、选择最利顶进的横抬梁荷载作用点，布设横抬梁荷载作用点，作用点使用平板车焊接或者螺栓连接与工字钢上；二、通过计算确定合理的降水位；Ⅰ、降水计算：(1)无压完整井深井点涌水量计算：Q=1.366K(2H-s)slgR-lgxo---(2-1)]]>式中：Q—渗水井系统假定涌水量；K‑土的渗透系数(m/d)；H‑含水层厚度(m)；xo‑基坑假设半径；R‑抽水影响半径；s‑基坑水位下降深度；S＝(D‑dw)+sw                  (2‑2)式中：D—框构顶进开挖深度；dw—地下静水位的埋深(m)；sw—基坑中心处水位与基坑开挖面的距离(m)。(2)降水管井的数量计算：深井单位长度水量：式中r‑探井井点半径(m)；单个管井的流量：降水井的个数：式中：q—单个管井的流量；r—过滤半径；l—进水长度；k—渗透系数。水位降低值校核：h=H2-Q1.366K[lgR-12lgx1x2]]]>式中：x1、x2‑坑底任一点至各井点的水平距离；Ⅱ、挖土放坡最大高度计算：(1)滑动土体的重力：(2)挖方边坡允许最大高度：式中：h—挖方边坡的允许最大高度(m)；G‑滑动土体ABC的重力(kN/m)；γ‑土的重力(kN/m3)；θ‑边坡的坡度角(°)；c‑土的黏聚力(kN/m2)；‑土的内摩擦角(°)；Ⅲ、地基沉降计算：(1)压缩模量：(2)基底附加压力：(3)基础底面处土的自重应力：Pc＝γd(4)基底附加应力：Po＝P‑Pc(5)确定沉降计算深度：Zo＝b(2.5+0.4lnb)(6)复核沉降计算深度：三、通过路基加固，加强框构两侧路基的稳定性，利用偏挖土来控制对框构涵顶进偏差；四、计算顶进力并根据千斤顶回归方程换算为油压值；其中，顶进力的计算方法包括三种情况：(1)仅考虑涵身自重顶进力的计算方法是：P＝KGof1(2)考虑箱型涵体自重和涵身侧向土压力顶进力的计算方法是：P＝K[Gof1+2Ef2+RA](3)考虑涵体自重、涵体两侧土压力及涵顶线上荷载顶进力的计算方法是：正交顶力值计算公式：P＝K[Nf2+(Go+N)f1+2Ef2+RA]斜交顶力值计算公式：P=K(N1f1+(G0+N)f2+2Ef3+RA/2±MD)]]>式中：N1—涵顶荷载；f1—涵顶与其上荷载间摩阻系数；N2—涵体自重；f2—涵底板与地基间摩阻系数；E—涵体侧向土压力；f3—涵侧摩阻系数；R—刃角正面阻力；A—刃角截面面积；K—安全系数；M—涵体两侧土压力形成的转动力矩；D—侧墙垂直距离。(4)弯矩计算每组千斤顶的顶力值；五、确定各组千斤顶开启的顺序和相对设计坐标的顶程差：(1)斜交框构涵在斜交正顶时，由于偏转力矩的作用，入土越深则偏转越大。所以根据框构涵的倾向，在钝角处顶进力值小一点，在锐角处顶力值大一点；(2)计算实测观测点与设计观测点相对位移差：先进行原地偏转在继续顶进，偏转时注意监测观测点的坐标变化，当实测坐标与设计坐标接近时，再继续顶进。...

【技术特征摘要】
1.一种既有线浅埋大跨度斜交框构涵顶进施工方法，其特征在于：包括如下步骤：一、选择最利顶进的横抬梁荷载作用点，布设横抬梁荷载作用点，作用点使用平板车焊接或者螺栓连接与工字钢上；二、通过计算确定合理的降水位；Ⅰ、降水计算：(1)无压完整井深井点涌水量计算：Q=1.366K(2H-s)slgR-lgxo---(2-1)]]>式中：Q—渗水井系统假定涌水量；K-土的渗透系数(m/d)；H-含水层厚度(m)；xo-基坑假设半径；R-抽水影响半径；s-基坑水位下降深度；S＝(D-dw)+sw(2-2)式中：D—框构顶进开挖深度；dw—地下静水位的埋深(m)；sw—基坑中心处水位与基坑开挖面的距离(m)。(2)降水管井的数量计算：深井单位长度水量：式中r-探井井点半径(m)；单个管井的流量：降水井的个数：式中：q—单个管井的流量；r—过滤半径；l—进水长度；k—渗透系数。水位降低值校核：h=H2-Q1.366K[lgR-12lgx1x2]]]>式中：x1、x2-坑底任一点至各井点的水平距离；Ⅱ、挖土放坡最大高度计算：(1)滑动土体的重力：(2)挖方边坡允许最大高度：式中：h—挖方边坡的允许最大高度(m)；G-滑动土体ABC的重力(kN/m)；γ-土的重力(kN/m3)；θ-边坡的坡度角(°)；c-土的黏聚力(kN/m2)；-土的内摩擦角(°)；Ⅲ、地基沉降计算：(1)压缩模量：(2)基底附加压力：(3)基础底面处土的自重应力：Pc＝γd(4)基底附加应力：Po＝P-Pc(5)确定沉降计算深度：Zo＝b(2.5+0.4lnb)(6)复核沉降计算深度：三、通过路基加固，加强框构两侧路基的稳定性，利用偏挖土来控制对框构涵顶进偏差；四、计算顶进力并根据千斤顶回归方程换算为...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大平，张鹏忠，刘子田，刘超，陈涛涛，袁向彪，
申请(专利权)人：中铁十八局集团第四工程有限公司，中铁十八局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12