一种既有线顶进防护施工方法与流程

本发明涉及既有线顶进桥涵施工技术领域，具体地指一种既有线顶进防护施工方法。

背景技术：

目前既有铁路顶进框架施工方法(如图1～4所示)均是在地基坚固的前提下，把预制好的框架涵23顶推到位，在不中断行车的情况下，用大功率千斤顶组将框架涵23推入既有铁路线22下。然而，该技术起源之时适用于跨径、孔径相对较小的桥涵，而现代交通下的路幅越来越宽，框架涵23的孔径越做越大，继续沿用现有技术会使得工程规模、施工难度、施工风险等越来越大。特别是在施工临时工程量大、工序复杂的情况下，会带来更大的施工难度和施工风险。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种既能降低工程规模，又能降低施工难度、施工风险的既有线顶进防护施工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的一种既有线顶进防护施工方法，包括如下步骤：

1)根据桥涵的结构尺寸，分别预制边墙和拱顶；

2)在边墙和拱顶的前端分别安装边墙刃脚装置、拱顶刃脚装置；

3)采用顶推施工方法，分别对边墙、拱顶进行顶进作业；

4)顶进作业完成后，分别拆卸边墙刃脚装置和拱顶刃脚装置，完成既有线顶进防护施工。

进一步地，所述步骤3)中，当先对边墙顶进作业具体为：根据边墙入土深度在桥涵外侧开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将边墙起吊放入滑道内，边墙带有边墙刃脚装置的一端朝向桥涵，接着通过顶推设备对边墙远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置，顶推完成后采用相同的顶推施工方法进行下一道边墙的顶进作业，直至完成所有边墙的顶进作业。

进一步地，所述步骤3)中，当边墙已经顶进完成后，对拱顶顶进作业具体为：在拱顶的两侧设置临时支撑装置，并在拱顶远离桥涵的一端设置顶推设备，拱顶带有拱顶刃脚装置的一端搁置在边墙上，接着通过顶推设备对拱顶远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置。

进一步地，所述步骤3)中，当先对拱顶顶进作业具体为：根据桥涵的高度，在桥涵外侧相应高度位置开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将拱顶起吊放入滑道内，拱顶带有拱顶刃脚装置的一端朝向桥涵，接着通过顶推设备对拱顶远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置。

进一步地，所述步骤3)中，当拱顶已经顶进完成后，对边墙顶进作业具体为：根据边墙入土深度在桥涵外侧开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将边墙起吊放入滑道内，边墙的顶端面与拱顶的底端面在同一个水平面上，边墙带有边墙刃脚装置的一端朝向桥涵，接着通过顶推设备对边墙远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置，顶推完成后采用相同的顶推施工方法进行下一道边墙的顶进作业，直至完成所有边墙的顶进作业。

进一步地，所述步骤2)中，边墙刃脚装置包括与边墙顶进端面贴合的端板、设置在端板顶端与之固定连接的第一顶板、设置在端板底端与之固定连接的第一底板、以及对称设置在第一顶板与第一底板之间且与端板两边固定连接的第一边墙刃脚侧板和第二边墙刃脚侧板，所述第一顶板朝顶进方向延伸的长度大于第一底板朝顶进方向延伸的长度；所述端板、第一顶板、第一底板、第一边墙刃脚侧板、以及第二边墙刃脚侧板围合形成前端开口的中空状异型楔形框架，所述异型楔形框架内设有竖向隔板，所述竖向隔板将异型楔形框架分隔为出土区和切土区，所述出土区的第一顶板上开有出土口，所述切土区的顶部侧面设有操作监控室，所述竖向隔板的底部设有供土穿过并连通出土区和切土区的进土口。

进一步地，所述边墙刃脚装置的出土区内设有用于运土的循环升降装置，所述循环升降装置上设有若干个吊挂在传送链上的运土框。

进一步地，所述操作监控室的底部设有向下延伸的松土螺杆，所述松土螺杆的下端设有丝杠，所述操作监控室内设有用于驱动松土螺杆旋转的驱动电机，所述松土螺杆上套设有螺杆稳定环，所述螺杆稳定环的固定端与竖向隔板固定连接，所述操作监控室的外周设有防护格栅，所述切土区的顶部还设有用于辅助松土的机械手。

进一步地，所述步骤2)中，拱顶刃脚装置包括与拱顶顶进端可拆卸连接的竖板、设置在竖板顶端与之垂直固定连接的第二顶板、设置在竖板底端与之垂直固定连接的第二底板、以及对称设置在第二顶板与第二底板之间且与竖板两竖边垂直固定连接的第一拱顶刃脚侧板和第二拱顶刃脚侧板，所述第二顶板朝顶进方向延伸的长度大于第二底板朝顶进方向延伸的长度，所述第一拱顶刃脚侧板和第二拱顶刃脚侧板呈倒直角梯形结构；所述竖板、第二顶板、第二底板、第一拱顶刃脚侧板、以及第二拱顶刃脚侧板之间围合形成前端开口的中空状楔形框架结构，所述第二底板上设有若干个并列布置的出土孔，所述出土孔内端的外周设有圆形挡板。

进一步地，所述步骤2)中，所述边墙与边墙刃脚装置、拱顶与拱顶刃脚装置之间通过U型螺栓组件固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明采用顶推施工方法将现有的框架涵分为拱顶、边墙分别进行顶进作业，既能降低工程规模，又能降低施工难度、施工风险的既有线顶进防护施工方法。

其二，本发明的拱顶和边墙的前端分别安装拱顶刃脚装置、边墙刃脚装置，用于无扰动地切入路基土体中，并运出掏空土体，使顶板、边墙顶进时不对土体产生挤压和扰动作用，保持路基土的原位原状，进一步降低了施工风险。

其三，本发明的既有线顶进防护施工方法步骤简单、安全可靠、操作灵活，解决了框架顶进的施工难题，且投入施工成本降低。

附图说明

图1为现有的既有线的侧视结构示意图；

图2为图1的剖视结构示意图；

图3为现有的框架涵顶进施工完成后的侧视结构示意图；

图4为图3的主视结构示意图；

图5为本发明边墙顶进施工前的侧视结构示意图；

图6为图5的侧视结构示意图；

图7为本发明边墙顶进施工完成后的侧视结构示意图；

图8为图6的侧视结构示意图；

图9为本发明边墙顶进施工完成后再顶进拱顶施工前的侧视结构示意图；

图10为图9的侧视结构示意图；

图11为本发明顶进拱顶施工完成后的侧视结构示意图；

图12为图11的侧视结构示意图；

图13为本发明的边墙刃脚装置的侧视结构示意图；

图14为图13沿A-A方向的结构示意图；

图15为本发明的拱顶刃脚装置的侧视结构示意图；

图16为图15的俯视结构示意图。

其中：1-边墙、2-拱顶、3-边墙刃脚装置、3.1-端板、3.2-第一顶板、3.3-第一底板、3.4-第一边墙刃脚侧板、3.5-第二边墙刃脚侧板、4-拱顶刃脚装置、4.1-竖板、4.2-第二顶板、4.3-第二底板、4.4-第一拱顶刃脚侧板、4.5-第二拱顶刃脚侧板、4.6-圆形挡板、5-临时支撑装置、6-竖向隔板、7-出土区、8-切土区、9-出土口、10-操作监控室、11-进土口、12-循环升降装置、13-运土框、14-松土螺杆、15-丝杠、16-驱动电机、17-螺杆稳定环、18-防护格栅、19-机械手、20-出土孔、21-U型螺栓组件、22-既有线、23-框架涵、24-拱顶出土通道、25-轨面线、26-地面、27-道路面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图5～12所示，本实施例的一种既有线顶进防护施工方法，包括如下步骤：

1)根据桥涵的结构尺寸，在线路安全距离以外选择场地分别预制边墙1和拱顶2；

2)采用钢板焊接组合成边墙刃脚装置3、拱顶刃脚装置4，在边墙1和拱顶2的前端分别安装边墙刃脚装置3、拱顶刃脚装置4；

3)根据实际情况选择对边墙1、拱顶2的顶进顺序，分为两种情况：

当先对边墙1顶进作业，后对拱顶2顶进作业具体方法为：根据边墙1入土深度在桥涵外侧开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将边墙1起吊放入滑道内，边墙1带有边墙刃脚装置3的一端朝向桥涵，调整边墙1的放置位置以保证顶推行进在预定轨迹上，接着通过顶推设备对边墙1远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置，如存在土体坍塌问题可采用泥浆护壁或其它可行方法进行防护，同时对既有线轨道、路基等按设计监测要求进行监控，及时把握推进过程中的情况，尤其是不良苗头，按预先制定的预警方案应对，顶推完成后进行下一道边墙1的顶进作业，直至完成所有边墙1的顶进作业；当边墙1已经顶进完成后，对拱顶2顶进作业具体为：在拱顶2的两侧设置临时支撑装置5，并在拱顶2远离桥涵的一端设置顶推设备，拱顶2带有拱顶刃脚装置的一端搁置在边墙1上，接着通过顶推设备对拱顶2远离桥涵的一端施加顶进作用力，一边顶进一边挖形成拱顶出土通道24，该通道宽度远小于拱顶宽度，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置；

当先对拱顶2顶进作业，后对边墙1顶进作业具体方法为：根据桥涵的高度，在桥涵外侧相应高度位置开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将拱顶2起吊放入滑道内，拱顶2带有拱顶刃脚装置4的一端朝向桥涵，接着通过顶推设备对拱顶2远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置；当拱顶2已经顶进完成后，对边墙1顶进作业具体为：根据边墙1入土深度在桥涵外侧开挖土槽，在槽底铺设滑道，并在滑道远离桥涵的一端设置顶推设备，再将边墙1起吊放入滑道内，边墙1的顶端面与拱顶2的底端面在同一个水平面上，边墙1带有边墙刃脚装置3的一端朝向桥涵，接着通过顶推设备对边墙1远离桥涵的一端施加顶进作用力，不断顶进、弃土循环往复直至顶推到设定位置，顶推完成后采用相同的顶推施工方法进行下一道边墙1的顶进作业，直至完成所有边墙1的顶进作业。

4)顶进作业完成后，分别拆卸边墙刃脚装置3和拱顶刃脚装置4，完成既有线顶进防护施工。

在实施过程中，边墙1和拱顶2进行顶进施工的先后顺序可以调换，即可以先进行边墙1顶进作业，后进行拱顶2顶进作业；也可以先进行拱顶2顶进作业，后进行边墙1顶进作业。边墙1及拱顶2在顶进前行的过程中，不断出土、不断前进，为了确保不扰动既有路基土体，可以多顶、不可多挖。当地基承载条件较好，可以把此时的边墙1和拱顶2作为永久结构，则只要挖去顶板下面的土体施工道路或线路即可；如果还有其它永久结构则在边墙1、拱顶2的保护下继续施工后续部分工程比如若有地下水的问题时，可以做一个U形槽结构。

如图13和14所示，边墙刃脚装置3包括与边墙1顶进端面贴合的端板3.1、设置在端板3.1顶端与之固定连接的第一顶板3.2、设置在端板3.1底端与之固定连接的第一底板3.3、以及对称设置在第一顶板3.2与第一底板3.3之间且与端板3.1两边固定连接的第一边墙刃脚侧板3.4和第二边墙刃脚侧板3.5，第一顶板3.2朝顶进方向延伸的长度大于第一底板3.3朝顶进方向延伸的长度；端板3.1、第一顶板3.2、第一底板3.3、第一边墙刃脚侧板3.4、以及第二边墙刃脚侧板3.5围合形成前端开口的中空状异型楔形框架，异型楔形框架内设有竖向隔板6，竖向隔板6将异型楔形框架分隔为出土区7和切土区8，出土区7的第一顶板3.2上开有出土口9，切土区8的顶部侧面设有操作监控室10，竖向隔板6的底部设有供土穿过并连通出土区7和切土区8的进土口11。边墙刃脚装置3的出土区7内设有用于运土的循环升降装置12，循环升降装置12上设有若干个吊挂在传送链上的运土框13。操作监控室10的底部设有向下延伸的松土螺杆14，松土螺杆14的下端设有丝杠15，操作监控室10内设有用于驱动松土螺杆14旋转的驱动电机16，松土螺杆14上套设有螺杆稳定环17，螺杆稳定环17的固定端与竖向隔板6固定连接，操作监控室10的外周设有防护格栅18，切土区8的顶部还设有用于辅助松土的机械手19。

如图15和16所示，拱顶刃脚装置4包括与拱顶2顶进端可拆卸连接的竖板4.1、设置在竖板4.1顶端与之垂直固定连接的第二顶板4.2、设置在竖板4.1底端与之垂直固定连接的第二底板4.3、以及对称设置在第二顶板4.2与第二底板4.3之间且与竖板4.1两竖边垂直固定连接的第一拱顶刃脚侧板4.4和第二拱顶刃脚侧板4.5，第二顶板4.2朝顶进方向延伸的长度大于第二底板4.3朝顶进方向延伸的长度，第一拱顶刃脚侧板4.4和第二拱顶刃脚侧板4.5呈倒直角梯形结构；竖板4.1、第二顶板4.2、第二底板4.3、第一拱顶刃脚侧板4.4、以及第二拱顶刃脚侧板4.5之间围合形成前端开口的中空状楔形框架结构，第二底板4.3上设有若干个并列布置的出土孔20，出土孔20内端的外周设有圆形挡板4.6。边墙1与边墙刃脚装置3、拱顶2与拱顶刃脚装置4之间通过U型螺栓组件21固定连接。通过在边墙1和拱顶2的前端分别安装边墙刃脚装置3、拱顶刃脚装置4，用于无扰动地切入路基土体中，并运出掏空土体，使拱顶2、边墙1顶进时不对土体产生挤压和扰动作用，保持路基土的原位原状，进一步降低了施工风险。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。