旧框架桥摩擦系数计算方法及旧框架桥顶出施工工艺技术

本发明专利技术涉及道路工程领域，公开了旧框架桥摩擦系数计算方法，利用如下公式计算：其中，μ为旧框架桥与原状土之间摩擦系数；N为旧框架桥的自重；A为旧框架桥底板面积；c为旧框架桥底板处土体的粘聚力与内摩擦角φ。本发明专利技术提出的旧框架桥顶出施工工艺，其包括如下步骤：D1、加固既有铁路线路架空，于旧框架桥两侧土体放坡开挖；D2、沿旧框架桥底板四周向内部凿除土体，移除底板四周下方的边缘处土体。本发明专利技术提出的施工工艺利用增加地基土含水量可有效降低土体粘聚力与内摩擦角的特性，通过钻孔向底板下方土体循环、交替注水多遍，达到减小综合摩擦系数μ的目的，最终使所需顶力非常小，为顶出施工提供前提条件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
旧框架桥摩擦系数计算方法及旧框架桥顶出施工工艺


[0001]本专利技术涉及道路工程施工
，尤其涉及旧框架桥摩擦系数计算方法及旧框架桥顶出施工工艺。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，早期修建的城市道路与铁路交叉位置处的地道桥已逐渐成为交通堵点，无法满足日益增长的交通需求，亟待对城市道路进行改造与提升。因此，出现了越来越多的既有铁路营业线下方旧框架桥拆除与新框架桥顶进的工程案例。
[0003]一般地，可采用机械破碎、金刚石绳锯与圆盘锯切割、直接顶出、爆破等方式对铁路运营线下方的旧框架桥进行拆除。目前，较多的工程采用了金刚石绳锯切割方式对旧框架桥进行拆除，而直接顶出的施工方法较少使用。直接顶出的方法是把旧框架桥顶出至铁路安全线之外后再进行机械破除，其具有较多优点：施工速度较快，顶出过程中无需考虑对旧框架桥的保护，顶出过程中出现一定的扎头、抬头也无需特意纠正，旧框架桥顶出至铁路安全范围之外后再进行破除，作业空间大，可与新框架桥顶进作业可同步进行，不会增加工程的总工期。
[0004]但是直接顶出的施工方法拆除旧框架桥的主要局限性在于：旧框架桥经过多年的使用，底板与地基土体已紧密接触并产生胶结，相互之间的粘滞力与摩阻力较大，导致所需顶力较大，顶出作业需要较多的动力设备，且需修建规模较大的临时后背，成本较高。目前尚无关于旧框架桥与原状土之间的综合摩擦系数的确定方法或经验取值，对旧框架桥直接顶出的受力机理不明确，制约了直接顶出施工方法的工程应用。
[0005]可见，若能准确计算旧框架桥与原状土之间的综合摩擦系数，并采取措施切实降低旧框架桥底板与原状土之间的摩阻力，使所需动力设备减少、后背制作更简单，工期更短、造价更低，则可提高顶出施工的性价比，促进其在旧框架桥拆除中的应用。

技术实现思路

[0006]为解决弥补现有技术的缺陷，本专利技术旧框架桥摩擦系数计算方法及旧框架桥顶出施工工艺。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：旧框架桥与原状土之间摩擦系数计算方法，
[0008]利用如下公式计算：
[0009][0010]其中，μ为旧框架桥与原状土之间摩擦系数；N为旧框架桥的自重；A为旧框架桥底板面积；c、φ分别为旧框架桥底板处土体的粘聚力与内摩擦角。
[0011]本专利技术还提出了旧框架桥顶出施工工艺，其包括如下步骤：
[0012]D1、加固既有铁路线路架空，于旧框架桥两侧土体放坡开挖；破碎、移除旧框架桥内部及两端的原路面结构，直至露出旧框架桥混凝土底板顶面；开挖、并且至少移除旧框架
桥顶程范围的地基土体，使四周地基顶面低于旧框架桥混凝土底板底面；
[0013]D2、沿旧框架桥底板四周向内部凿除土体，移除底板四周下方的边缘处土体，用于降低底板与原状土之间的胶结与粘滞力；
[0014]D3、在旧框架桥底板上均匀钻孔，并插入相应匹配的塑料空心喷管，喷管与钻孔之间用工程胶密封，使喷管与混凝土板之间不会漏水、漏气，喷管底部深入地基；
[0015]D4、依次向喷管中注入高压空气和高压水流；
[0016]D5、对旧框架桥底板处经过注水浸泡的土体取样开展直剪实验，确定土体的粘聚力c与内摩擦角并代入公式中计算摩擦系数μ；
[0017]若计算得到的计算摩擦系数μ大于0.40时，则重复D4所述的操作；直至计算得到的计算摩擦系数μ不大于0.40后，各喷管顶部再逐个通过软管与高压注浆机相连，通过高压注浆机向喷管内注入膨润土减阻泥浆，循环、交替注入膨润土减阻泥浆2～3遍，每遍间隔1～2h；
[0018]D6、在上述各工序的同时，在旧框架桥后方制作简易后背，布置顶力设备，注入减阻泥浆结束后即可实施顶出作业。
[0019]作为上述方案的进一步改进，在沿旧框架桥底板四周向内部凿除土体时，移除所述底板四周下方向内部延伸至少10cm范围的土体。
[0020]作为上述方案的进一步改进，旧框架桥底板上均匀钻孔时，钻得的所述孔径2～4cm。
[0021]作为上述方案的进一步改进，所述喷管底部深入地基土的长度不小于1.0cm。
[0022]作为上述方案的进一步改进，所述依次向喷管中注入高压空气和高压水流的具体操作步骤为：
[0023]各喷管顶部逐个通过软管与空压机相连，通过空压机向喷管内注入高压空气，空气压入旧框架桥底板的原状土中形成不规则分布的系列裂隙通道，为后续注入液体预先开拓通道，循环、交替注入空气2～3遍；
[0024]各喷管顶部逐个通过软管与水压泵相连，通过水压泵向喷管内注入高压水流，循环、交替注入水2～3遍，每遍间隔4～6h，最终使底板下方厚度10～20cm土体的含水量大于液限。
[0025]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0026]1、本专利技术基于抗剪强度理论，推导得到了旧框架桥顶出施工过程中的综合摩擦系数μ计算公式，其考虑了原状土体的强度特征，即粘聚力c与内摩擦角框架桥的参数特征，即自重N与底面面积A，而传统的顶进施工摩擦系数无法考虑这些因素。
[0027]2、本专利技术提出的摩擦系数μ计算方法中，粘聚力c诱发的摩擦系数项为cA/N，内摩擦角诱发的摩擦系数项为计算表明cA/N普遍大于项，说明地基土粘聚力参数对综合摩擦系数μ的贡献大于内摩擦角参数的贡献，因此，若能采取措施降低底板附近地基土体的粘聚力，则可大大降低综合摩擦系数μ，为后续减阻措施的应用设定了重点。
[0028]3、理论分析表明，随着含水量的增加，根据所提方法计算得到的旧框架桥底板与土体之间的综合摩擦系数μ急剧减小。因此，只要增加土体的含水量，就可大大降低综合摩擦系数μ，为解决旧框架桥顶出施工过程中初始顶力过大的问题提供了思路。
[0029]4、本专利技术提出的施工工艺利用增加地基土含水量可有效降低土体粘聚力与内摩擦角的特性，通过钻孔向底板下方土体循环、交替注水多遍，达到减小综合摩擦系数μ的目的，最终使所需顶力非常小，为顶出施工提供前提条件。
[0030]5、本专利技术提出的施工工艺中，在框架桥底板进行钻孔、高压注入空气、高压注入水流、高压注入膨润土减阻泥浆，设备简单，技术成熟，成本较低，具备可行性。
[0031]6、本专利技术提出的施工工艺中多个工序是能够同步进行的，包括前期准备在内的所提旧框架桥顶出施工方法整体工期可在3天内完成，施工工期短。且旧框架桥顶进作业可与新框架桥的预制、顶进作业同步进行，故旧框架桥顶出作业不会增加整个工程的总工期。
附图说明
[0032]图1为土工直剪实验示意图；
[0033]图2为直剪实验中土体剪切面受力示意图；
[0034]图3为旧框架桥顶出时与土体摩擦示意图；
[0035]图4为土体粘聚力c对综合摩擦系数μ的影响；
[0036]图5为土体内摩擦角对综合摩擦系数μ的影响；
[0037]图6基于参考文献1实测参数反算的摩擦系数特征；
[0038]图7基于参考文献2实测参数反算的摩擦系数特征；
[0039本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.旧框架桥摩擦系数计算方法，其特征在于，利用如下公式计算：其中，μ为旧框架桥与原状土之间摩擦系数；N为旧框架桥的自重；A为旧框架桥底板面积；c、φ分别为旧框架桥底板处土体的粘聚力与内摩擦角。2.旧框架桥顶出施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：D1、加固既有铁路线路架空，于旧框架桥两侧土体放坡开挖；破碎、移除旧框架桥内部及两端的原路面结构，直至露出旧框架桥混凝土底板顶面；开挖、并且至少移除旧框架桥顶程范围的地基土体，使四周地基顶面低于旧框架桥混凝土底板底面；D2、沿旧框架桥底板四周向内部凿除土体，移除底板四周下方的边缘处土体，用于降低底板与原状土之间的胶结与粘滞力；D3、在旧框架桥底板上均匀钻孔，并插入相应匹配的塑料空心喷管，喷管与钻孔之间用工程胶密封，使喷管与混凝土板之间不会漏水、漏气，喷管底部深入地基；D4、依次向喷管中注入高压空气和高压水流；D5、对旧框架桥底板处经过注水浸泡的土体取样开展直剪实验，确定土体的粘聚力c与内摩擦角φ，并代入公式中计算摩擦系数μ；若计算得到的计算摩擦系数μ大于0.40时，则重复D4所述的操作；直至计算得到的计算摩擦系数μ不大于0.40后，各喷管顶部再逐个通过软管与高压注浆机相连，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫东，张汉，陆敬松，吴小平，杨继绪，石舒，丁洁，黄博涛，郑伟，张梦为，宋子景，唐建章，皮广军，余方园，刘金龙，马玉辉，
申请(专利权)人：安徽铁建工程有限公司，
类型：发明
国别省市：