涵洞顶进施工技术

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1、教师授课教案2016/2017学年第2学期课程：桥梁施工技术单元标题涵洞顶进施工技术授课时间4月24日1、2节4月24日3、4节4月24日5、6节月日节授课班级道桥 1531、1532道桥 1533、1535道桥1534教学目标知识目标能力目标素质目标1、掌握涵洞顶进施工工艺与 质量控制要点。1、能对涵洞顶进施工进行质 量、安全等的控制。2、能查阅施工手册进行涵洞 顶进施工和验收工作。1、善于观察，主动学习新技 术、新工艺；2、对施工中出现的问题能及 时发现并予以解决；3、良好的沟通协调及团队协 作能力。教学过程：（主要教学环节、时间分配）1 复习5min2顶进法概述20min3. 顶进施工设

2、施15min4. 箱涵顶进施工30min5恢复线路15min6小结及作业5min重点难点：箱涵顶进施工教学方法、手段：启发式讲授、结合工程实例讲授课后作业：补充教学后记：教师签名：审核： 复习：涵洞类型、构造及施工技术引入：顶进法是地下建筑物施工的一种基本方法，在不中断地面交通的前提下，将预制好的 涵管或箱体，采用机械力量顶入地层中。此法适用于穿越公路、铁路、河流、建筑物、街道 的各种桥涵、地道、地下管道等。本次课着重介绍一下箱涵顶进施工方法。正课：概述1. 顶进法分类按施工工艺的不同，顶进法可分为一次顶入法、对顶法、对拉法、顶拉法、盾构法、 格栅顶进法等。在顶进施工中应优先考虑整体顶进，限于

3、各方面的原因不能整体顶进时， 考虑分节、分体顶进。采用整体顶进时，其长度宜小于30 m，当大于30 m时，宜在纵 向分节，采用中继间分段顶人法。涵洞的施工放样2. 顶进法方案比选在顶进施工中，顶进方法有多种，施工中应依据现场调查，结合所需顶进的结构形 式、尺寸、施工技术水平、工期、机具设备能力等综合研究，经过技术能力和经济投资 综合比选后采用合适的施工方法。1）在选定施工方法之前，应对以下几方面作充分调查：（1）地形、地貌及工程地质、水文情况；（2）是否有需要拆迁的建筑物；（3）铁路路基及工作坑中是否埋置有管路、电缆、光缆及其他障碍物，明确其位置、 结构以及使用情况；（4）施工场地交通运输及供

4、水、供电等情况；（5）现有平交道的交通运输情况及铁路的运行情况；（6）周围地面及铁路排水情况。二、顶进施工设施（一）工作坑工作坑是地道桥顶进施工的临时结构，应在确保铁路行车安全和顶进施工质量的前提下，力求减少加固支撑材料，降低成本消耗。1. 工作坑降排水施工降排水工作应在工作坑开挖前进行。工作坑表层土质为黏性土，四周渗水量小且具 备自流排水条件时，可挖排水沟，以自流方式排除地表水和雨水。若利用排水沟排除地下水， 如土质较差时，沟槽应进行加固。当工作坑较深，自流方式有困难时，则采用排水沟与集水并相结合的方法，将地下水及 坑内雨水经排水沟汇集到集水井内，用水泵抽走。2工作坑设置原则 工作坑应根据线

5、路情况、现场地形地貌及施工需要，在保证排水和安全的前提下， 选择施工场地宽敞、供料和出土方便的一侧，并优先考虑地道桥下坡顶进为宜。 靠铁路一侧的工作坑边坡坡顶与最外侧铁路中心线的距离不得小于3.5m，边坡的 坡度应小于1： 1,其余边坡坡度宜为1： 0.51:1.25。对不稳定土层或雨季施工的工作坑边 坡应进行抗滑稳定性验算，边坡不稳定时应先加固，后开挖。当坑边的建筑物基底压力线进 入工作坑内，或工作坑的边坡不能按规定开挖时，应采取加固措施。 工作坑的尺寸应根据地道桥的长度、宽度、后背尺寸和作业空间来确定，并应在底板 和后背间留出23m布置顶进设备的位置;桥体两侧可视结构高度、模板支设方法、混

6、凝土浇 筑方案、排水情况等预留2m左右的工作宽度；箱体前端应预留出安置刃脚和箱体空顶的位 置，还应绘制工作坑的平面图及剖面图。 工作坑基底的承载量应满足预制箱身及顶进施工的要求，如土质松软时应对基底进行 加固处理。 工作坑运土坡道应避开后背土体顶进受力范围，如条件限制不能避开时，坡道边坡应 进行支护加固。 工作坑不仅要确保顶进施工工艺要求，还应结合引道工程的施工工艺要求一起考虑， 这样才能更有效地保证铁路行车安全。地道桥工程中许多险情的发生往往在地道桥顶进就位 以后，就是因为没有很好地考虑引道工程施工的工艺要求而引起的。（二）滑板滑板是顶进工艺极为重要的设施，主要作为预制箱涵时的施工垫层及顶进

7、起动时与基底 土的隔离层，使箱涵结构物在浇筑混凝土过程中不致产生不均匀沉降，并防止箱涵结构与其 底面以下的土粘结影响起动顶进。1. 滑板的技术要求（1）滑板应满足预制箱体所需的强度和刚度，以及顶进时的稳定性要求。可根据地基 承载能力、箱体重量和顶进方法选用钢筋混凝土滑板、混凝土滑板、砌筑片石滑板和灰土滑 板等。根据土质情况，滑板底部可设碎石和灰土垫层。（2）滑板中心线要与箱体顶进中心线一致，并有较高的平整度，表面用1:3水泥浆压 实抹光，以减小顶进阻力。（3）软土地基为提高滑板的抗滑能力，以保证箱体顶进时不会被带走，应直接在其坑 内挖槽浇筑混凝土锚梁。（4）为预防箱体顶进“扎头”和偏移，一般在

8、浇筑滑板时设有1%。-5%。前高后低的仰 坡。（5）滑板前端轴线方向钢筋应有端头，板前预留出至少30 cm以上的预留筋，以便在 接长滑道板时连接接长滑板纵向筋。2滑板的结构形式（1）滑板与后背梁连成整体 这种形式滑板承受的拉力沿顶进方向逐渐减少，最大可能断 裂位置通常在滑板与后背梁连接处。为保证滑板与后背梁的整体性，一般应配置钢筋，设计成钢筋混凝土结构，从而使滑板与后背梁共同承受顶力。（2）滑板与后背梁分离这种结构形式的滑板在靠近后背梁一端受力最小，沿顶进方向至箱涵尾部滑板承受的拉 力逐渐增大。在箱涵尾部到滑板前端这一段范围内，因受润滑、隔离、顶进中高程等施工质 量的影响，致使滑板顶面、底面摩

9、擦力的分布变化较大，给滑板的计算带来了很多困难。3 润滑隔离层为了能使预制好的箱涵在滑板上顺利地起动顶进，要求箱涵不与滑板粘连。为此，应在 滑板上设置润滑隔离层，从而减少顶进阻力，减少顶进时可能出现的结构损伤、偏移等事故。润滑隔离层是由润滑层和隔离层两部分组成。目前施工中常用的润滑剂有机油、石蜡、 滑石粉、黄油等，其中以石蜡效果较好；隔离层有塑料薄膜、油毡纸、油毡布和水泥砂浆 抹面等，其中以塑料薄膜应用较为普遍。（三）后背后背是顶进施工中的重要设施，它承受顶进时的水平顶力，要求有足够的稳定性与刚度， 当最大顶力发生时后背不能产生过大弹性变形和移动，更不能顶垮，否则就会把桥顶偏，甚 至不能继续顶

10、进。但它又是一个临时结构，所占造价比重较大，若过分安全也是浪费，因而 还要力求节约。后背位于工作坑后部，是顶进施工时千斤顶的承力面，承受顶进时的水平反力。后背和 滑板是临时构筑物，但对顶进施工十分重要，应根据顶力大小、地形地貌、土质、机具设备 及运输等条件来选定。但必须安全可靠，以确保顶进施工顺利进行。1. 后背的类型 重力式后背重力式后背通常由浆砌片石或钢筋混凝土做成，如图所示。浆砌片石后背一般都在挖好 工作坑后接着修筑。墙背后若为填士，应分层夯实压密，保证填土内摩擦角大于30o顶进 完毕后，片石拆作他用。此种后背施工简便易行，造价较低，常用于后背单位长度顶力不超 过800 kN/m的小型桥

11、涵，特别在复线改造工程中工点多而分散、设备少的情况更为适用。 有时由于片石来源缺乏，也有用少筋混凝土修成厚0.81.0m、高2.53.0m的后背。2. 板桩式后背板桩式后背由各种类型的型钢、后背梁和后背填土组成，如图所示。板桩可采用钢轨、 工字钢、槽钢和钢板等。在大型工程中，大多采用此种后背。打入钢板桩后桩顶应设拉锚， 然后开挖工作坑，亦可在工作坑形成后埋桩。板桩式后背需占用较多钢材，还需打桩设备， 一般情况下造价较高。3. 钢筋混凝土拼装式后背钢筋混凝土拼装式后背主要由各种钢筋混凝土预制件组成。其优点是可以提供比重力式后背更大的顶力，组装简单易行，可以反复使用，常用于工点相对集中、需要较大顶

12、力，有 起吊、运输条件的施工现场。顶进桥涵小，所需顶力小，所处地质条件好的顶进施工中，也可借助现场条件，采用天 然后背。三、箱涵顶进施工箱形桥顶进施工的程序为：试顶一调整一挖土顶进一顶进就位一拆除顶进及加固设备一 恢复线路。顶进作业一旦开始应连续施工，各工序间应密切协调配合，并采取施工及铁路营 运的安全措施。(一) 准备工作1 线路加固的检查顶进工作的顺利进行，首要条件是保证铁路行车的安全，因此在开顶前必须对线路加固 的质量进行检查。如加固是否符合设计图纸的要求，加固部件有无侵入限界的情况，加固扣 件是否有松动脱落，工字钢与既有线钢轨接触处的绝缘是否良好等等，都必须引起施工人员 的足够重视。2

13、. 顶进设备的检查顶进设备主要是高压油泵、千斤顶和顶铁。安装前应加以整修并做压力试验。油压管路 安装完毕后，要进行试运转，检查压力能否达到规定标准，油管是否漏油，顶铁的长短规格、 数量配置是否符合施工要求。3. 箱涵外表的润滑处理对桥体结构和后背应进行全面检查，验收桥体和顶面保护层混凝土强度应达到设计要 求。箱涵外表涂以石蜡及机油(4:1)熬制而成的润滑剂。熬制温度夏季为120C 150 ，冬 季为150C 180 C，趁热涂刷，使其渗入混凝土孔隙内以保证不易擦掉或剥落以减少摩阻 力和加强混凝上的防水性能。4. 降低地下水位地下水处理不当必然给施工增加许多困难。尤其在顶进中，因基底土壤被水浸泡

14、变软而造成 箱涵下沉或严重坍方，甚至影响铁路安全和工程质量。因此，当箱涵底板处在地下水位以下 时，必须采取降水措施。在箱涵顶进中，按规定地下水位应降至箱涵底面以下0. 51.0m， 严禁带水作业。5. 故障处理措施及材料的准备“扎头”是桥涵顶进中较普遍出现的问题，在软上地基尤为严重，因此要求预先拟定处 理措施。一般可以选用的有:换填土壤、打短木桩加固土壤、铺设预制钢筋混凝土板或废钢 筋混凝土轨枕等，根据选用的方法准备好所需要的材料。6. 安装观测仪器为检查箱涵是否在顶进中按预定位置走行，千斤顶每顶进一个行程应用仪器测量箱涵的 中线位置与水平高差，以便及时采取调整措施。7. 启动试顶箱涵启动是使

15、其与滑板分离，也是对顶进设备及后背的一次检验。桥体开始启动，即开 始不切土的空顶，空顶时顶力一般较小，在没有使用减阻措施的情况下约为箱涵自重的20% 40%。启动时，油泵应逐渐加压，每次升压后还要稳定10min,并对设备及滑板、后背梁 等发生的裂缝情况，进行检查。在加压过程中，如发现油压突然下降，则表明箱涵已与滑板脱离。倘若在起动顶力的作 用下，发现后背的变形与设计顶力出人较大，则应立即采取加强措施，以避免在顶进中后背 破坏，造成施工上的困难。箱涵起动后，开始为不切土的空顶，但此时需要注意控制好箱涵顶进的方向，切不可麻 痹大意，以免产生较大偏差造成纠正困难。顶进桥涵施工在做好各项准备工作后，应

16、以最短 时间顶完，组织快速施工，为此要求做到：(1) 合理安排施工工期，要尽量避开雨季和冬季。因为雨季增加顶进困难，而冬季不 但要增加防寒保温费用，而且工程质量也不易保证。(2) 做好施工组织计划。根据实地调查情况，研究施工方案，布置施工场地，编制出 详细的施工组织计划。(3) 挖、运土工序与顶进密切配合，措施得当，组织合理。(4) 加强组织指挥，及时解决设备、技术问题。(二) 顶进施工作业开镐顶进是现场顶进工作的中心环节，每次开镐前应检查油泵等液压系统有无故障，挖 土部位及尺寸是否符合要求，顶铁安装是否合格和后背变形情况有无发展等。这些方面倘若 有一个环节发生问题，都会给顶进带来困难，甚至造

17、成事故。顶进工作的过程是:当前方刃脚处挖土完成一个顶程后，即开动高压油泵，使千斤顶产 生顶力，通过传力设备(顶铁、顶柱)，借助于后背的反作用力，推动箱涵前进。箱涵前进后， 用拉镐将千斤顶活塞拉回复原(如用双作用千斤顶时则可自动回镐)，然后在空挡处填放顶 铁，以待下次开镐。如此循环往复，直至箱涵就位，顶进结束。顶进应利用列车运行的间隙进行。为了保证安全，应在顶进施工人员和线路防护人员之 间，临时安装电话、电铃和信号灯等。规定一定的联络办法，以密切配合，步调一致。1. 试顶试顶是箱桥顶进施工必不可少的步骤，它可以检验顶进设备液压系统是否正常有效，后 背是否稳固可靠，测得箱身启动顶力数值等，以利改进

18、调整，为更主动地把握后续顶进作业 做到心中有数。2. 挖运土框架桥涵的顶进速度主要取决于洞内的挖、运土速度。故应尽可能为挖、运土创造条件，提高效率。由于箱涵高度一般在6m左右，故人工挖土宜分成上下两层进行，即在箱涵内设 置挖土平台一中间平台。中间平台的构造可分为钢质和木质两种。采用钢质平台，可直接安装在箱涵的预埋螺栓 上;采用木质平台时，则安装在箱涵的端部侧墙预埋螺栓固定的型钢上。跨度较大的箱涵为 了增加平台的跨度，应设置中柱或支架。当使用机械挖土时，可不设置中间平台。以下为顶 进开挖操作要求。（1）挖土应在列车运行的间隙时间内进行，每米工作面上宜布置12人；每次掘进尺 应根据土质情况决定，一

19、般约为2050cm,在松散的或软塑性的土层中顶进严禁超挖，必须 保证刃脚切入土层不少于10cm。切土顶进有利于顶进方向的控制。（2）按照侧刃脚坡度及规定的进尺应由上往下开挖，侧刃脚进土应在10cm以上。开挖 面的坡度不得大于1： 0.75，并严禁逆坡挖土，不得超前挖土，严禁扰动基底土壤。挖土时 应掌握土坡的平整，并保持与刃脚坡度一致，或根据路基土质情况选用适当坡度，严禁出现 倒坡，以保安全。（3）列车通过时不得挖土。如发现机械设备有故障不能顶进时，亦应立即停止挖土。（4）挖土工作必须与观测工作紧密配合，根据箱身顶进时的偏差情况，随时改进挖土 方法。有条件的地方可以采用小型挖土机械挖土，以提高速

20、度。运土一般最好用小型卡车从 洞内装土、运土，最好直接装卸，避免倒运。（5）挖上方土时，工具不得接触钢轨，防止联电干扰铁路信号。3.安装顶铁（顶柱）（1）为保证顶柱的受压稳定，一般在顶柱与横梁间用螺栓拴牢，并每隔8m设横梁一 道，使传力较均匀及增加顶柱横向稳定。（2）每行顶铁与千斤顶应保持一条直线，并与后背梁垂直，各行长度要力求一致，有 缝隙时要用铁片塞紧，预防因受力不均而损坏失稳。（3）顶铁数取决于总顶力与顶铁（柱）的允许顶力，必须有一定的安全储备。4接长车道（1）为保证挖掘出的土方能及时运出箱身，以保证顶进作业的连续性，运土一般采用 活动车道。（2）活动车道一般为型钢与钢板组成，也可以采用

21、两个木垛上铺设方木组成车道。固 定在箱涵底板上，可在顶进中随箱身一同前进。（三）测量监测为了准确掌握箱涵顶进的方向和高程,应在箱涵的后一方设置观测点以观测箱涵顶进时中线和水平偏差:观测点应离后背稍远，以免后背变形影响观测仪器的稳定，在箱涵洞内四 个角上进行高程量:顶进方“向偏差的观测可在箱涵一侧的前后端各设一个标尺进行。为观 测顶进中后背的变形情况，可在后背梁两端设立标尺，进行后背变形观测。测量工作对箱涵顶进很重要，必须每顶一镐测量一次高程和左右方向偏差,并做好记录， 以便及时纠正偏差，保证顶进顺利进行。1 监测方案编制(1) 箱桥顶进施工概况 箱体结构尺寸(长、宽、高)、重量、顶进坡度、顶进

22、距离等； 箱顶离便梁纵梁间距、离开支墩距离、拉槽尺寸等； 多箱体顶进顺序、箱身间距、顶进日程计划等； 箱桥顶进允许误差目标。(2) 监测项目轴线方向监测；高程水平监测；顶力系统监测。四、恢复线路箱涵身全部按设计顶进就位后，要做好以下各项工作，才能恢复线路、办理交接。1.填塞箱身间隙多个箱身顶进就位后，箱间留下空隙应用C15细石混凝土灌满捣实。顶面应高于箱顶3 5 cm并向两侧作泄水坡，这样可以避免箱间积水，预防出现端墙渗漏、冒吐白浆现象。2斜交时设过渡段箱身与线路斜交时，线路上铺设的轨枕一端着力于箱身，另一端着力于回填的砟土上， 由于软硬不一，开通后线路易出现三角坑、列车摇晃，造成病害。为此应

23、在加固设备拆除之 前，用浆砌片石砌筑台阶式过渡段。一般深度不少于2m,坡度不陡于1:1.5，台阶式布置。3. 拆除施工便梁在箱体顶部先铺设底砂，再铺设石昨，串镐捣实。按拆除作业顺序卸螺栓扣件，解体便 梁抽出横梁，吊装运走纵梁，开通既有线路。4. 铺设护轨按铁路技术管理规程要求，大型立交桥都要铺设护轮轨，把原有轨枕更换为带有护轮轨 孔的钢筋混凝土轨枕，铺设护轮轨、铁梭头。5. 浇筑电缆槽道箱桥顶进施工前，铁路路基及坡脚下埋设的各种管线、电缆都开挖出来,暂绑扎在便梁 或临时支架上。顶进施工结束后，应抓紧浇筑电缆槽道，及时使各种电缆归位，防止电缆被 盗、损坏。6箱桥台帽栏杆安设为确保铁路作业人员和公路行人安全，立交桥两侧都要设置台帽和栏杆。7 验收交接线路经验收合格后，取消慢行，恢复正常速度，移交竣工文件，与工务部门办理交接手续。