专利名称：一种顶进地道桥的组合式框架钢构及顶进地道桥的方法
技术领域：
本发明涉及一种掘进铁路或者公路路基地道桥的设备及方法，特别是一种顶进地 道桥的组合式框架钢构及顶进地道桥的方法。
背景技术：
随着国内铁路的频繁提速，有大量的平交道口需要改建成立交的形式，并较多地 采用下穿立交的方式，为不中断行车，多采用顶进法施工；即将预制的矩形混凝土地道桥或 涵洞管顶进并穿过现有铁路或者公路的路基，以便于汽车、行人、管道、缆线立交穿越。施工 中，预制的矩形混凝土地道桥向路基的泥土层顶进时，需要不停地将泥土挖出才能继续顶 进；为了维持上层铁路或公路的运营，传统的施工中方法是采用工字钢、便梁等加固措施或 者限速运行，这种费力费时的加固方法已不能满足不断提速的高速铁路和高速公路运营的 要求。后期，用于掘进地道桥的盾构技术以其安全、高效在得到越来越广泛应用，但是现有 盾构是焊接成一体的，一种规格的盾构只能应用于与其设计断面相适应的地道桥施工，没 有通用性；掘进不同断面的地道桥需要设计加工新的盾构，增加了施工成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种顶进地道桥的组合式框架钢构及顶进地道桥的方法，通 过组装能适用于顶进不同断面的地道桥或涵洞。本发明的技术方案是一种顶进地道桥的组合式框架钢构，框架钢构位于被液压 千斤顶顶进的四方形钢筋混凝土地道桥的前端；直立的长方形竖框架依靠位于顶部的纵向 上托梁和横向顶横梁、间隔梁以及位于底部的纵向下托梁和横向底横梁，通过螺栓紧固连 接，组合成整体的四方形主框构；所述直立的长方形竖框架为2-12个外形尺寸相同、侧面 互相平行、前端上部向前倾斜、后端与所述四方形钢筋混凝土地道桥的前端贴靠、间距均布 的钢框；在所述整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板，在整体的四方形主框 构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁的前面安装一排互相紧靠、能滑移的子框构；子框构为 小长方形钢框，前端设有齿板，小长方形钢框内腔紧固安装并列的两个顶推油缸，顶推油缸 的活塞杆顶住横向顶横梁。采用一种顶进地道桥的组合式框架钢构顶进地道桥的方法，其步骤为根据地道桥的设计尺寸选择标准规格的长方形竖框架、上托梁、顶横梁、间隔梁、 下托梁和底横梁，根据地道桥的宽度及上层的负载选定长方形竖框架数量和间距，在地道 桥一侧预先挖好的露天地沟中用螺栓组合安装四方形主框构；四方形主框构后端面的外形 尺寸与四方形钢筋混凝土地道桥及地道桥的周边尺寸相同。[2]在整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板，在整体的四方形主 框构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁的前面安装一排互相紧靠、能滑移的子框构。[3]整体的四方形主框构的后端与四方形钢筋混凝土地道桥的前端沿地道桥的 中轴线对接，在四方形钢筋混凝土地道桥的后端安装液压千斤顶及配套的油路系统。
[4]在四方形钢筋混凝土地道桥的顶面安放减阻钢板，减阻钢板的前端通过钢索 与子框构连接，减阻钢板的后端依靠钢索与反拉调节油缸连接；安装调节油缸及子框构的 顶推油缸配套的油路系统。减阻钢板可以变混凝土与土体的摩阻力为钢板与土体之间的摩 阻力，减小顶进时的阻力以及对土体的扰动；减阻板前端设置于子框构上，随子框构间隔顶 进而前进。减阻板后部连接在固定于框架桥后部的反拉系统千斤顶上，在框构整体顶进前 移时，若发生框架带动土体产生沿既有线路横向的移动时，则启动反拉调节油缸将减 阻钢 板反向同速率拉回，以保证框架桥顶进而土体不被扰动。[5]启动四方形钢筋混凝土地道桥后端的液压千斤顶，顶推组合式框架钢构，使 子框构的齿板插入地道桥的开挖面，在子框构的掩护下挖掘和运出开挖面的部分泥土；随 着开挖面的推进及未掩护面积的扩大，间隔地启动子框构的顶推油缸，即只有不紧靠的一 半的子框构齿板先插入开挖面，随后再顶推另一半的子框构齿板；在推进后的子框构的掩 护下挖掘和运出开挖面的部分泥土，再启动液压千斤顶，顶推四方形钢筋混凝土地道桥和 组合式框架钢构，同时收拢子框构的顶推油缸。在每次循环顶进四方形主框构之前，首先间 隔地顶进子框构，可降低顶进时对土体的扰动，并减小顶进时与原土体上部的纵向摩阻力， 从而保持既有线路的线形。重复上述作业循环，连续整体推进组合式框架钢构和四方形钢 筋混凝土地道桥，在推进后的子框构的掩护下不断地挖掘和运出开挖面的泥土。[6]四方形钢筋混凝土地道桥被顶到设计位置后，将前端的组合式框架钢构拆 除，完成地道桥的顶进施工。本发明的有益效果是
1、 设置于框架桥前端的组合式框架钢构支撑侧面及顶部传来的土压力及车辆荷 载，主框构前端上部向前倾斜以及位于其上的子框构形成开挖面的超前支护，使开挖面形 成一个稳定边坡；在组合式框架钢构支撑和掩护下挖掘和运出开挖面的部分泥土，确保土 压平衡、开挖面稳定、作业安全，可减小或取消对运输线路的速度限制，大大降低对交通运 输的影响。2、 组合式框架钢构具有通用性，能组装成适用于顶进不同断面的地道桥或 涵洞，重复使用可大大节约钢材和施工成本。
图1是组合式框架钢构的结构示意图。图2是图1的俯视图。图3是图1的左视图。图4是子框构的结构示意图。图5是图4的俯视图。图6是顶进组合式框架钢构和地道桥的施工示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例1如附图1-5所示一种顶进地道桥的组合式框架钢构，框架钢构位于被 液压千斤顶顶进的四方形钢筋混凝土地道桥的前端；直立的长方形竖框架1依靠位于顶部的纵向上托梁2和横向顶横梁3、间隔梁6以及位于底部的纵向下托梁7和横向底横梁8， 通过螺栓紧固连接，组合成整体的四方形主框构；所述直立的长方形竖框架1为六个外形 尺寸相同、侧面互相平行、前端上部向前倾斜、后端与所述四方形钢筋混凝土地道桥11的 前端贴靠、间距均布的钢框；在所述整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板4， 在整体的四方形主框构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁3的前面安装一排互相紧靠、能 滑移的子框构5 ；子框构5为小长方形钢框，前端设有齿板9，小长方形钢框内腔紧固安装并 列的两个顶推油缸10，顶推油缸10的活塞杆顶住横向顶横梁3。 实施例2如附图1-6所示采用一种顶进地道桥的组合式框架钢构顶进地道 桥的方法，其步骤为根据地道桥的设计尺寸选择标准规格的长方形竖框架1、上托梁2、顶横梁3、间隔 梁6、下托梁7和底横梁8，根据地道桥的宽度及上层的负载选定长方形竖框架1数量和间 距，在地道桥一侧预先挖好的露天地沟中用螺栓组合安装四方形主框构；四方形主框构后 端面的外形尺寸与四方形钢筋混凝土地道桥11及地道桥的周边尺寸相同。[2]在整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板4，在整体的四方形主 框构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁3的前面安装一排互相紧靠、能滑移的子框构5。[3]整体的四方形主框构的后端与四方形钢筋混凝土地道桥11的前端沿地道桥 的中轴线对接，在四方形钢筋混凝土地道桥11的后端安装液压千斤顶12及配套的油路系 统。[4]在四方形钢筋混凝土地道桥11的顶面安放减阻钢板，减阻钢板的前端通过 钢索与子框构5连接，减阻钢板的后端依靠钢索与调节油缸连接；安装调节油缸及子框构 的顶推油缸10配套的油路系统。减阻钢板可以变混凝土与土体的摩阻力为钢板与土体之 间的摩阻力，减小顶进时的阻力以及对土体的扰动；减阻板前端设置于子框构上，随子框构 间隔顶进而前进。减阻板后部连接在固定于框架桥后部的反拉系统千斤顶上，在框构整体 顶进前移时，若发生框架带动土体产生沿既有线路横向的移动时，则启动反拉调节油缸将 减阻钢板反向同速率拉回，以保证框架桥顶进而土体不被扰动。[5]启动四方形钢筋混凝土地道桥11后端的液压千斤顶12，顶推组合式框架钢 构，使子框构的齿板9插入地道桥的开挖面13，在子框构5的掩护下挖掘和运出开挖面13 的部分泥土 ；随着开挖面13的推进及未掩护面积的扩大，间隔地启动子框构的顶推油缸 10，即只有不紧靠的一半的子框构齿板9先插入开挖面13，随后再顶推另一半的子框构齿 板9 ；在推进后的子框构5的掩护下挖掘和运出开挖面13的部分泥土，再启动液压千斤顶 12，顶推四方形钢筋混凝土地道桥11和组合式框架钢构，同时收拢子框构的顶推油缸10。 在每次循环顶进四方形主框构之前，首先间隔地顶进子框构，可降低顶进时对土体的扰动， 并减小顶进时与原土体上部的纵向摩阻力，从而保持既有线路的线形。重复上述作业循环， 连续整体推进组合式框架钢构和四方形钢筋混凝土地道桥11，在推进后的子框构5的掩护 下不断地挖掘和运出开挖面13的泥土。[6]四方形钢筋混凝土地道桥11被顶到设计位置后，将前端的组合式框架钢构 拆除，完成地道桥的顶进施工。
权利要求
1.一种顶进地道桥的组合式框架钢构，框架钢构位于被液压千斤顶顶进的四方形钢 筋混凝土地道桥的前端，其特征在于直立的长方形竖框架(1)依靠位于顶部的纵向上托 梁(2)和横向顶横梁(3)、间隔梁(6)以及位于底部的纵向下托梁(7)和横向底横梁(8)，通 过螺栓紧固连接，组合成整体的四方形主框构；所述直立的长方形竖框架(1)为2-12个外 形尺寸相同、侧面互相平行、前端上部向前倾斜、后端与所述四方形钢筋混凝土地道桥(11) 的前端贴靠、间距均布的钢框；在所述整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板 (4)，在整体的四方形主框构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁(3)的前面安装一排互相紧 靠、能滑移的子框构(5)；子框构(5)为小长方形钢框，前端设有齿板(9)，小长方形钢框内 腔紧固安装并列的两个顶推油缸(10)，顶推油缸(10)的活塞杆顶住横向顶横梁(3)。
2.采用权利要求1所述一种顶进地道桥的组合式框架钢构顶进地道桥的方法，其步骤为[1]根据地道桥的设计尺寸选择标准规格的长方形竖框架(1)、上托梁(2)、顶横梁 (3)、间隔梁(6)、下托梁(7)和底横梁(8)，根据地道桥的宽度及上层的负载选定长方形竖 框架(1)数量和间距，在地道桥一侧预先挖好的露天地沟中用螺栓组合安装四方形主框构； 四方形主框构后端面的外形尺寸与四方形钢筋混凝土地道桥(11)及地道桥的周边尺寸相 同；[2]在整体的四方形主框构的顶面及两侧面装有档土钢板(4)，在整体的四方形主框 构向前倾斜的前端上部、横向顶横梁(3)的前面安装一排互相紧靠、能滑移的子框构(5)；[3]整体的四方形主框构的后端与四方形钢筋混凝土地道桥(11)的前端沿地道桥的 中轴线对接，在四方形钢筋混凝土地道桥(11)的后端安装液压千斤顶(12)及配套的油路 系统；[4]在四方形钢筋混凝土地道桥(11)的顶面安放减阻钢板，减阻钢板的前端通过钢索 与子框构(5)连接，减阻钢板的后端依靠钢索与调节油缸连接；安装调节油缸及子框构的 顶推油缸(10)配套的油路系统；[5]启动四方形钢筋混凝土地道桥(11)后端的液压千斤顶(12)，顶推组合式框架钢 构，使子框构的齿板(9)插入地道桥的开挖面(13)，在子框构(5)的掩护下挖掘和运出开挖 工作面(13)的部分泥土 ；随着开挖面(13)的推进及未掩护面积的扩大，间隔地启动子框构 的顶推油缸(10)，即只有不紧靠的一半的子框构齿板(9)先插入开挖面(13)，随后再顶推 另一半的子框构齿板(9)；在推进后的子框构(5)的掩护下挖掘和运出开挖面(13)的部分 泥土，再启动液压千斤顶(12)，顶推四方形钢筋混凝土地道桥(11)和组合式框架钢构，同 时收拢子框构的顶推油缸(10);重复上述作业循环，连续整体推进组合式框架钢构和四方 形钢筋混凝土地道桥(11)，在推进后的子框构(5)的掩护下不断地挖掘和运出开挖面(13) 的泥土 ；[6]四方形钢筋混凝土地道桥(11)被顶到设计位置后，将前端的组合式框架钢构拆 除，完成地道桥的顶进施工。
全文摘要
本发明的顶进地道桥的组合式框架钢构包括由直立的长方形竖框架、顶部的纵向上托梁、横向顶横梁、间隔梁、位于底部的纵向下托梁和横向底横梁，通过螺栓紧固连接成整体的四方形主框构以及位于主框构前端上部的子框构。掘进地道桥的方法是首先间隔地顶进子框构，以降低顶进时的阻力和对土体的扰动，再顶进四方形主框构；在子框构及主框构的支撑和掩护下挖掘和运出开挖面的泥土；重复循环顶进，直至钢筋混凝土地道桥被顶到设计位置后，将前端的组合式框架钢构拆除。组合式框架钢构能组装成适用于顶进不同断面的地道桥或涵洞，重复使用可大大节约钢材和施工成本；本发明能确保土压平衡、开挖面稳定、作业安全，减小线路限速，降低对运输的影响。
文档编号E01D21/00GK102108679SQ201110040859
公开日2011年6月29日 申请日期2011年2月21日 优先权日2011年2月21日
发明者李家稳 申请人:李家稳