一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统，包括储浆罐和泥浆泵本体，所述储浆罐和泥浆泵本体之间相互固定设置，所述泥浆泵本体内转动设置有曲轴，曲轴的中部转动连接有传动件，传动件的另一端转动连接有滑动设置在泥浆泵本体内的滑动圆板，滑动圆板上连接有辅助圆杆，辅助圆杆上设置有活塞件，且活塞件滑动设置在泥浆泵本体内的输浆腔内，所述泥浆泵本体和储浆罐之间通过入料管相连接，泥浆泵本体将储浆罐内的浆料输送到注浆位置，所述泥浆泵本体内设置有转速调节单元，所述转速调节单元用于调节曲轴的转速，以实现泥浆泵本体对浆料的输送效率，进而适配适配浆料输送的时间和速率。料输送的时间和速率。料输送的时间和速率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统


[0001]本专利技术涉及市政建设施工
，具体的说是一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统。

技术介绍

[0002]公知的，地下轨道交通因其具有节约地面空间资源、缓解城市用地紧张的优势，作为城市地下空间开发的重点，得到了迅速的发展，各大城市都在积极建设大规模的地下交通网络,由于城市中的地面建筑物(构筑物)较多，并且存在许多城市既有桥梁已修建完成并投入运营,新建地铁盾构隧道的开挖和施工就会不可避免的对城市既有桥梁造成一定程度的影响,其主要是因为施工过程中引起的周边土体扰动，进而使土体与桥梁桩基发生相对位移，桥梁上部结构因为桥梁桩基产生的差异沉降而造成相对倾斜、偏移甚至开裂等情况的出现，从而使桥梁结构的承载能力减弱，严重影响桥梁结构的使用寿命及安全运营。
[0003]隧道开挖对既有桥梁桩基的影响是一个复杂的三维空间问题，其本质在于隧道
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土体
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桩基三者之间的动态相互作用，目前己有的研究主要从试验研究、理论分析和数值分析三个个方面对地层变形机理、桩土相互作用关系及桩基内力和变形的变化规律方面进行研究。
[0004]理论分析比较重要的一个方面就是对于两阶段方法的成功应用，国内外学者先后将其应用到了单桩，无承台群桩和带承台群桩的理论计算当中，该方法从深层次理论分析的角度推导了桩基的变形和受力机理，极大的推动了人们对于桩基的认知水平。与此同时，随着对于桩土相互作用关系认识的逐渐深入，对于桩基受力和变形理论的研究也越来越多，比如北京交通大学的苏洁推导了桩基沉降与承载力损失之间的理论公式。目前这些研究正处在从工程实践经验分析到细化的本质规律研究的上升和转变阶段，仍有很大的发展前景。
[0005]如黄茂松等对于隧道开挖条件下邻近群桩的变形和内力，采用两阶段方法进行了深层次的理论分析：第一阶段采用Loganathan等提出的解析解计算隧道开挖引起的土体自由位移场；第二阶段基于Winkle地基模型将土体自由位移施加于桩分析桩基的力学反应，同时考虑桩基的遮栏效应分析了隧道开挖对群桩的影响；最后采用三维整体数值分析方法对该简化解析方法进行了对比验证，并在此基础上分析隧道开挖条件下被动群桩的遮栏效应，分析表明：
①
群桩遮栏效应随桩间距增大而减小；
②
遮栏效应对前排桩影响小于对后排桩的影响，尤其是轴力；
③
遮栏效应对位移的影响远小于对内力的影响，其中对水平位移的影响很小，可以忽略不计。章荣军对于群桩的受力和变形机理的研究，提出了一种改进的两阶段分析方法，该方法不仅能更为合理地考虑桩土作用的非线性特征，而且能够考虑桩身变形的纵横向耦合效应，以及多根桩基作用下承台的约束作用，并最终编写了计算程序。
[0006]魏新江等应用“源汇法”理论，推导了双圆盾构隧道土体损失产生的三维附加应力计算公式。研究了双圆盾构机正面附加推力、盾壳与土体之间的摩擦力以及土体损失在邻近桩基上引起的总的附加荷载的分布规律。研究结果表明：在双圆盾构开挖面前方地下桩
基受到挤压力作用，在开挖面后方负值附加荷载逐渐增大产生拉力，同时双圆盾构机轴线深度附近的桩基部位处产生较大的拉应力和压应力；竖直方向的附加荷载较小，靠近隧道轴线附近的桩基部位受到的附加荷载方向与两端相反，曲线呈“弓”形分布。经与数值模拟、离心试验、现场实测结果对比分析，验证了应用解析解研究双圆后构隧道开挖对邻近桩基影响是可靠的。
[0007]数值模拟是随着计算机技术的飞速发展而逐渐兴起的一种研究方法，它不但可以考虑复杂的水文地质条件、边界接触、动力响应、螺变变形等问题，还可以考虑多场耦合，模拟不同施工工法和施工过程的影响，应用范围非常广泛，特别是边界元、有限元及有限差分等数值软件的问世，极大的推动了数值模拟在工程实际中的应用。
[0008]如朱逢斌等釆用三维有限元软件Plaxis 3D Tunnel研究了软土地区盾构隧道开挖对邻近桩基的影响规律，并通过与离心机试验结果相对比，得出如下结论：开挖导致群桩中前排桩变形及内力均大于后排桩，且同排桩水平位移、弯矩和轴力沿披身分布几乎重合；与同位置单桩相比，群桩中各桩水平位移稍大，而沉降则更小；前排桩最大弯矩与同位置单桩相差不大，而后排桩最大弯矩稍大于同位置单桩，前、后排桩最大轴力均大于同位置单桩。
[0009]王丽和郑刚用有限元分析方法对盾构开挖对群桩的沉降、变形及桩侧摩阻力的影响进行了研究，得到了如下规律：
①
当桩与隧道中心距离相同时，由于桩间土中附加应力叠加(群桩效应)的影响，隧道开挖引起的群桩中基桩的桩顶沉降大于单桩桩顶沉降；
②
隧道开挖会引起群桩的竖向荷载在各基桩中重新分配，一般来说，中间桩的桩顶竖向荷载增加，边桩的桩顶竖向荷载减小；
③
隧道开挖引起的群桩中各基桩的柱顶沉降主要取决于三个因素，即基桩与隧道中心的距离、群桩效应的影响及基桩桩顶荷载的重分配；
④
群桩基桩的水平位移主要取决于该基桩与隧道中心的距离，同时，由于承台的连接作用群桩中其它桩会增加或减小该基桩侧移；
⑤
隧道开挖过程中桩侧摩阻力主要受到如下因素的影响，即桩间土中附加应力叠加、前排桩对中间桩及后排桩的桩侧摩阻力的保护、桩顶荷载的重分配及桩身变形。
[0010]多个研究表明,通过计算分析施工过程中可能产生的受力变化和位移变形，根据数值模拟的计算结果提前对桥桩进行加固，并且还可通过调整盾构施工参数的方法来控制桥桩和土体的沉降，保证施工的安全合理进行；通过施加施工控制措施例如调整土仓压力、注浆压力、注浆材料、管片千斤顶压力等参数，可有效地减小盾构施工给桥桩造成的竖向沉降变形。
[0011]现有技术中，在提前对桥桩进行加固作业时大都采用注浆浇筑的方式进行加固处理，现有的泥浆泵对混凝土的输送速率由其电机(也就是电机)的转速决定，然而如上所述，盾构下穿高架桥梁的安全防护施工时的浇筑时间不确定且所需要的速率能够灵活调节以实现在特定时间内输送完所需的浆料，使得泥浆泵的电机转速调节满足不了浆料的输送，进而影响浆料的输送以及浇筑效果。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的是提供一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统，以解决现有技术中的上述问题。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统，包括储浆罐和泥浆泵本体，所述储浆罐和泥浆泵本体之间相互固定设置，所述泥浆泵本体内转动设置有曲轴，曲轴的中部转动连接有传动件，传动件的另一端转动连接有滑动设置在泥浆泵本体内的滑动圆板，滑动圆板上连接有辅助圆杆，辅助圆杆上设置有活塞件，且活塞件滑动设置在泥浆泵本体内的输浆腔内，所述泥浆泵本体和储浆罐之间通过入料管相连接，泥浆泵本体将储浆罐内的浆料输送到注浆位置，所述泥浆泵本体内设置有转速调节单元，所述转速调节单元包括第一圆台件和第二圆台件，所述曲轴的一端连接有第一圆台件，泥浆泵本体外壁上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统，包括储浆罐和泥浆泵本体，所述泥浆泵本体内转动设置有曲轴，曲轴的中部转动连接有传动件，传动件的另一端转动连接有滑动设置在泥浆泵本体内的滑动圆板，滑动圆板上连接有辅助圆杆，辅助圆杆上设置有活塞件，且活塞件滑动设置在泥浆泵本体内的输浆腔内，所述泥浆泵本体和储浆罐之间通过入料管相连接，泥浆泵本体将储浆罐内的浆料输送到注浆位置，其特征在于，所述泥浆泵本体内设置有转速调节单元，所述转速调节单元包括第一圆台件和第二圆台件，所述曲轴的一端连接有第一圆台件，泥浆泵本体外壁上转动连接有接受动力单元驱动的第二圆台件，第二圆台件和第一圆台件之间通过传动圆辊实现传动，所述传动圆辊被驱动以轴向移动以实现第二圆台件和第一圆台件间传动比的调节。2.根据权利要求1所述的一种基于盾构下穿高架桥梁的安全防护施工系统，其特征在于，所述泥浆泵本体的端部连接有过渡壳，所述过渡壳内设置有两个与输浆腔平行的送料通道，且其中一个送料通道与输浆腔的端部相连通，另一个送料通道用于浆料的输出，且两个所述送料通道靠近输浆腔的一端通过传输通道相连通，与输浆腔连接的传输通道内且远离输浆腔的一端设置有第一密封板，所述第一密封板用于封堵入料管，第一密封板和送料通道的顶端之间通过第一弹性件相连接，用于浆料输出的送料通道靠近传输通道的一端设置有第二密封板，所述第二密封板用于封堵传输通道，第二密封板和送料通道的顶端之间通过第二弹性件相连接。3.根据权利要求1所述的一种基于盾构下穿高架桥梁的安...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁茂权，段国华，林信武，林嵩，王强，俞志龙，黄祯明，
申请(专利权)人：海峡福建交通工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：