专利名称：箱型桥梁的桥式盾构施工方法
技术领域：
本发明涉及一种箱型桥梁的施工技术，尤其是指用于在已有的铁路、公路基下进行箱型桥梁施工的一种箱型桥梁的桥式盾构施工方法。
背景技术：
铁路既有线或公路下增设箱型桥梁，传统的方法是，铁路一般采用框架预制，线路架空的顶进法施工，顶进期间，列车的运行速度25～45Km/h。公路则采用临时便道通车，现浇箱桥的施工方法。随着列车运行速度地不断提高与箱型桥梁设计跨度越来越大，传统的施工方法已不能满足交通需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高施工段通行限速、施工安全、风险小的一种箱型桥梁的桥式盾构施工方法。
本发明的目的是这样实现的一种箱型桥梁的桥式盾构施工方法，包括下述步骤(1)根据箱型桥梁的设计高度，在需要建设箱型桥梁的路段侧进行基坑开挖；(2)根据桥梁的长度制作滑板；(3)根据设计要求进行箱型桥梁预制；(4)根据箱型桥梁的高度、宽度制作盾构并进行盾构安装；(5)根据需要对线路进行加固处理；(6)按子盾构掘进、中心土挖运、轴线测量、箱型桥梁顶进、顶进纠偏、线路养护的顺序进行循环箱型桥梁顶进操作，(7)箱型桥梁顶进就位后恢复线路正常运行并拆除盾构。
上述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法中步骤(4)所述的盾构包括盾构母体和子盾构两部分，盾构母体又包括墩柱、多榀主梁和盾壳，墩柱的柱宽为固定值1.05m、净高与长按各孔刚架桥设计高度设计制作，一般分三至四层，墩柱底为20mm厚钢滑板与骨架焊接，每榀主梁高1.3m、宽0.6m，长与箱型桥梁外宽同，主梁安装的中对中间距为1.2m，榀与榀间用I28#焊接后并与各墩柱焊接成整体钢结构桥梁，墩柱与主梁连接成门字形或多门字组合形，盾壳由钢板制作，分顶板、侧板，包裹在主梁顶部与墩柱外侧；子盾构的子盾构箱高度1.3m与主梁相同，按0.75m宽一格设置，其中可能出现一至二格异径，在每格子盾构箱的上导梁中装有一台子盾构，而每台子盾构中各配备30吨油顶2台；前置的第一榀梁下设置盾构爬升纠偏板，子盾构箱安装在盾构母体的主梁前端，在各子盾构顶部后端连接着一条与其等宽度的减阻薄铁板。
上述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法中步骤(5)采用简易加固方法，铁路线路纵向轨束2+3扣，单线2束，双线为3束，多线以此类推；横向1+2扣，每隔2条轨枕穿1束，并扣紧于两纵向轨束上部；原道床为纵、横轨束的自然支点，横向轨束与基本轨间以对插木楔微调线路水平。
上述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，步骤(6)中的开挖方法是，子盾构前开横槽，墩柱前开竖槽的挖掘方式，开挖长度30～40cm为一工作循环，开挖面积为子盾构箱与各墩柱截面积，伸入梁跨内的中心土滞后于槽若干米至阻挡箱型桥底部时才开始进行挖掘，开挖长度为1m左右，并始终保持滞后于1∶0.75以上的开挖坡度，小断面完成3个工作循环中心土开挖一次。
本发明的方法与现有技术相比，具有下述特点1.省略了明挖的挖孔桩及暗挖的支护，减少了线上作业时间与安全风险；2.施工地段道岔、信号机等均不需要临时迁移；3.列车、汽车运行稳定性较好，安全系数大，可相应提高限速；4.桥涵的设计跨度、埋深不受限制，无架空超限之虑。
5.可适合公路、铁路、过街地道施工。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的工艺流程示意图；图2是本发明中桥式盾构的立面图；图3是本发明中桥式盾构的上部平面图；图4是图3的A-A向剖面图。
具体实施例方式
参阅图1所示，本发明的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，包括下述步骤(1)根据箱型桥梁的设计高度，在需要建设箱型桥梁的路段侧进行基坑开挖；(2)根据桥梁的长度制作滑板；(3)根据设计要求进行箱型桥梁预制；(4)根据箱型桥梁的高度、宽度制作盾构并进行盾构安装；(5)根据需要对线路进行加固处理；(6)按子盾构掘进、中心土挖运、轴线测量、箱型桥梁顶进、顶进纠偏、线路养护的顺序进行循环箱型桥梁顶进操作，(7)箱型桥梁顶进就位后恢复线路正常运行并拆除盾构。
参阅图2、图3、图4中所示，本发明中所述的桥式盾构的主要构件是由墩柱1、主梁2、盾壳3、子盾构箱4、辅助机构等五大部分组成，前四大部分通过焊接成整体钢结构。其中墩柱1采用I28#焊接而成，柱宽1.05m为固定值、净高与长按各孔刚架桥设计高度不定值设计制作，一般分三至四层。墩柱1底为20mm厚钢滑板与骨架焊接，它是墩柱1的基础，在盾构推进中托柱滑行，墩柱1两侧均焊接有钢板包裹柱体，用以挡土并平衡侧压力，同时也充当剪力墙作用。主梁2由I28#钢焊接而成，每榀主梁2高1.3m、宽0，6m，长与箱型桥外宽同，安装时主梁2之间的间距(中对中)为1.2m，榀与榀间用I28#焊接后并与各墩柱1焊接成整体钢结构桥梁。各墩柱1间主梁2以下包括滑行板之间均无连接物，墩柱1与主梁2连接成门字形或多门字组合形，以便滞后挖掘的中心土伸入门内。盾壳3是由16mm厚钢板制作，分顶板、侧板，包裹在主梁顶部与墩柱外侧起挡土与结构增强作用。子盾构箱4由I28#与16mm厚钢板焊接而成，其外形如同巨型口琴，高度1.3m与主梁2相同，按0.75m宽一格设置，其中可能出现一至二格异径，大于0.75m或小于0.75m。每格子盾构箱4上导梁中装有一台子盾构，而每台子盾构中各配备30吨油顶2台用以推进子盾构切割正面土壤或插入道床，子盾构箱安装在盾构母体的主梁前端，在各子盾构顶部后端连接着一条与其等宽度的减阻薄铁板。从子盾构箱4中伸出的子盾构也担负着平衡土压的作用，盾构母体推进时，子盾构受正面土阻力与箱体作相对运动如抽屉般被收回箱体中，同时，防止线路或公路面位移的减阻板也是由子盾构完成牵引的。梁腹空间为作业通道，前置第一榀主梁2下设有盾构爬升纠偏板，主梁2前为子盾构箱4，箱底板与爬升纠偏板相连共同承担盾构前端负荷。主要辅助机构刚架桥推进系统，由200T/台油压顶若干台，压力泵站及高压油路等组成，与传统工艺相同，是桥体和盾构的推进系统。液压机械手根据需要配备，用以盾构中小掘进面挖掘，中心土大断面由履带式挖掘机挖掘。信号系统由于洞内噪音较大，故需要采用遥控彩灯指挥子盾构工作。液压反拉系统反拉减阻板控制铁路或公路面位移。
本发明的桥式盾构法其支护原理是子盾构前开横槽，墩柱前开竖槽的挖掘方式，开挖长度30～40cm为一工作循环，开挖面积为子盾构箱与各墩柱截面积，由于各开挖面积小，土压较易平衡，伸入梁跨内的中心土滞后与槽若干米至阻挡箱型桥底部时才开始进行挖掘，开挖长度为1m左右，并始终保持滞后于1∶0.75以上的开挖坡度，使开挖面土体保持天然的自稳能力，小断面完成3个工作循环中心土开挖一次。桥式盾构梁净跨一般为3～4m宽设一跨，满荷载时主梁挠度小于1mm，以减轻覆盖层施工变形。
其导向原理是中心土的利用是本施工方法的关键之一，它不仅是天然支护，各墩柱保持垂直、稳定及运动方向也是靠调整中心土侧压力来完成平衡，并在地基承载力不满足要求地段，利用中心土上部板结层的高承载能力支托盾构更是控制顶进高程的最佳方法，同时墩柱滑板设置的正坡可对软地基进行预压密，以提高地基承载力。
其路面位移控制原理各子盾构相继推进的同时各自牵引着一条与其等宽度的减阻薄铁板前进，将上部摩擦力进行撤分，以保护覆盖土不被剪切破坏而位移，盾构母体与箱桥推进时其顶部不与上部的覆盖土接触，而是桥顶部间隔敷设的扁钢及盾构顶板与减阻板底面摩擦，其摩擦系数0.1仅为与土直接摩擦时的1/5，从而再次起到保护覆盖层的作用，同时也减少了顶进阻力，并有效地保护了桥顶防水层，当子盾构将穿出路基时(约1至2米)，其正面阻力会逐渐小于减阻板与桥顶面的摩擦力，当箱桥推进时，顶部会带动减阻板并剪切断板上覆盖层，使之位移，在多节箱型桥梁采用中继法顶进时，当第一节桥推移时，第二节上部摩擦力起到反拉减阻板作用，而第二节推移时，第一节上部摩擦力又大于第二节顶部与减阻板摩擦力，故不需设反拉装置覆盖层也不会产生位移。在单节箱型桥梁施工时，需要采用反拉装置反拉减阻板控制铁路或公路面位移。
本发明中的线路简易加固方法是，铁路桥涵内自然排水，涵顶设计标高往往不留覆盖土，桥涵顶直接从道床垫层中穿过，为防止局部道渣出现意外踏落影响安全行车，顶进期间，线路采用简易抬轨，纵向轨束2+3扣，单线2束，双线为3束，多线以此类推。横向1+2扣，每隔2条轨枕穿1束，并扣紧于两纵向轨束上部。原道床为纵、横轨束的自然支点，横向轨束与基本轨间以对插木楔微调线路水平，线路抬轨起保险作用。
实施例1广深线林村2-13m刚架桥工程设计为2孔刚架桥净空为13.03×6m，长度14m，桥间距5m，轨顶至涵顶0.9m，下穿两股高速无缝正线。箱型桥梁采用单节整体预制，采用桥式盾构法施工，顶进期间线路只做简单扣轨，未设挖孔桩抬梁，顶进期间列车运行限速60Km/h至80km/h。刚架桥顶进到位、南桥低于设计标高6cm，北桥高于设计标高4cm。
实施例22-8m+2-12m刚架桥下穿京珠高速工程位于长沙市人民东路，72°斜交，地基为亚粘土、承载力160kpa，无地下水。桥长均为35m，箱型桥梁均分为三节预制，桥式盾构法及中继法顶进施工，施工期车辆不限速，顶进质量优良。该工程由原施工单位采用管棚法支护顶进，路面被严重破坏，箱桥栽头后退出，改用桥式盾构法完成。
权利要求
1.一种箱型桥梁的桥式盾构施工方法，其特征是包括下述步骤(1)根据箱型桥梁的设计高度，在需要建设箱型桥梁的路段侧进行基坑开挖；(2)根据桥梁的长度制作滑板；(3)根据设计要求进行箱型桥梁预制；(4)根据箱型桥梁高度、宽度制作盾构并进行盾构安装；(5)根据需要对线路进行加固处理；(6)按子盾构掘进、中心土挖运、轴线测量、箱型桥梁顶进、顶进纠偏、线路养护的顺序进行循环箱型桥梁顶进操作，(7)箱型桥梁顶进就位后恢复线路正常运行并拆除盾构。
2.根据权利要求1所述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，其特征是步骤(4)中的盾构包括盾构母体和子盾构两部分，盾构母体又包括墩柱、多榀主梁和盾壳，墩柱的柱宽为固定值1.05m、净高与长按各孔刚架桥设计高度设计制作，一般分三至四层，墩柱底为20mm厚钢滑板与骨架焊接，每榀主梁高1.3m、宽0.6m，长与箱型桥梁外宽同，主梁安装的中对中间距为1.2m，榀与榀间用I28#焊接后并与各墩柱焊接成整体钢结构桥梁，墩柱与主梁连接成门字形或多门字组合形，盾壳由钢板制作，分顶板、侧板，包裹在主梁顶部与墩柱外侧；子盾构的子盾构箱高度1.3m与主梁相同，按0.75m宽一格设置，其中可能出现一至二格异径，在每格子盾构箱的上导梁中装有一台子盾构，而每台子盾构中各配备30吨油顶2台；前置的第一榀梁下设置盾构爬升纠偏板，子盾构箱安装在盾构母体的主梁前端，在各子盾构顶部后端连接着一条与其等宽度的减阻薄铁板。
3.根据权利要求1所述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，其特征是步骤(5)采用简易加固方法，铁路线路纵向轨束2+3扣，单线2束，双线为3束，多线以此类推；横向1+2扣，每隔2条轨枕穿1束，并扣紧于两纵向轨束上部；原道床为纵、横轨束的自然支点，横向轨束与基本轨间以对插木楔微调线路水平。
4.根据权利要求1所述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，其特征是步骤(6)中的开挖方法是，子盾构前开横槽，墩柱前开竖槽的挖掘方式，开挖长度30～40cm为一工作循环，开挖面积为子盾构箱与各墩柱截面积，伸入梁跨内的中心土滞后于槽若干米至阻挡箱型桥底部时才开始进行挖掘，开挖长度为1m左右，并始终保持滞后于1∶0.75以上的开挖坡度，小断面完成3个工作循环中心土开挖一次。
5.根据权利要求1至4任一所述的箱型桥梁的桥式盾构施工方法，其特征是在单节箱型桥梁施工时设有减阻板液压反拉装置。
全文摘要
本发明公开了一种箱型桥梁的桥式盾构施工方法，包括下述步骤(1)根据箱型桥梁的设计高度，在需要建设箱型桥梁的路段侧进行基坑开挖；(2)根据桥梁的长度制作滑板；(3)根据设计要求进行箱型桥梁预制；(4)根据箱型桥梁的高度、宽度制作盾构并进行盾构安装；(5)根据需要对线路进行加固处理；(6)按子盾构掘进、中心土挖运、轴线测量、箱型桥梁顶进、顶进纠偏、线路养护的顺序进行循环箱型桥梁顶进操作，(7)箱型桥梁顶进就位后恢复线路正常运行并拆除盾构。本发明具有可提高施工段通行限速、施工安全、风险小的优点，用于在已有的铁路、公路基下进行箱型桥梁施工。
文档编号E01D21/00GK1807838SQ20051010079
公开日2006年7月26日 申请日期2005年10月31日 优先权日2005年10月31日
发明者胡麓山 申请人:胡麓山