本发明涉及一种拱涵升级结构及施工方法，特别涉及一种现役拱涵原位升级结构及施工方法。
背景技术：
管道修复更新是指通过各种技术手段的处理，在不改变管道使用性质的前提下使管道恢复原来的功能。老城区排水管均采用雨污合流管，改造时须进行雨污分流，一般做法是作废合流管，新建雨水管和污水管。
实际工作中，雨污合流管是否可以利用，如何将修复更新技术用活，降低成本值得探索，于此有关的配套技术也是施工技术创新的重要部分，其中雨污合流管原位升级施工中最重要一步便是施工工作面的支护工作，支护体系与施工的安全性紧密联系。若施工中需要对原拱涵进行拆除，并在原拱涵底板上部新建管涵，则重要的一步就是如何将原拱涵拱顶简单快速的拆除。若施工中需拆除原位拱涵的全部结构，并在其上部施工新管涵，则会增加施工工期以及施工造价，这无疑是一种不科学的施工方式。
鉴于此，为了改善传统轻质路堤抗压能力不足，无法达到交通要求等问题。鉴于此，亟待发明一种简单有效的现役拱涵原位升级结构及施工方法，提现役拱涵原位升级的施工质量与施工效率。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种现役拱涵原位升级结构及施工方法。
这种现役拱涵原位升级结构，包括原路面结构、填土路床和地基；地基中设置单元式钢板桩，单元式钢板桩顶部设置钢板桩加强纵梁；原拱涵侧墙外侧设置隔离垫板，隔离垫板与单元式钢板桩形成的空隙中设置密实土塞，密实土塞上部设置分离式楔形顶块，分离式楔形顶块上部设置分离式水平封板；原拱涵侧墙底部设有原拱涵底板，原拱涵底板上设置缓冲砂层，原拱涵侧墙上方设置待拆拱顶，待拆拱顶上设置拱顶开孔，拱顶开孔内设置竖向吊杆，竖向吊杆端部设置杆底定型化底端，竖向吊杆顶部设置杆顶水平套筒，杆顶水平套筒内设有水平吊杆，水平吊杆置于顶升梁上；原拱涵底板上方设置新铺管道，新铺管道与原拱涵侧墙空隙中设置现浇新铺管道底座或预制装配式底座，新铺管道外侧设置带栓钉固定钢带，所述带栓钉固定钢带外侧设置弧形钢筋网片和混凝土包边，新铺管道上部设置轻质土覆顶。
作为优选：单元式钢板桩顶部设置钢板桩加强纵梁，钢板桩加强纵梁内侧设置顶杆带丝套筒，顶杆带丝套筒内设置后置顶杆，填土路床上部设置对顶单元式钢管架，对顶单元式钢管架通过后置顶杆与钢板桩加强纵梁上的顶杆带丝套筒连接。
作为优选：原路面结构上设有吊装架并通过螺栓固定，吊装架顶部设置水平搁置钢架，水平搁置钢架两侧设置附着杆，吊装架外侧设置吊装卷扬，吊装卷扬的吊绳一端设置底排式吊桶。
作为优选：所述竖向吊杆端部设置杆底定型化底端，杆底定型化底端由铰接后展支板组成，铰接后展支板端部设置弧形过渡端。
作为优选：所述水平吊杆置于顶升梁上，顶升梁端部设置顶升千斤顶及顶升卷扬。
作为优选：新铺管道与原拱涵侧墙空隙中设置预制装配式底座，预制装配式底座内设置溢浆孔，原拱涵底板上铺设水泥砂浆并在其上部设置预制装配式底座。
作为优选：新铺管道与原拱涵侧墙空隙中设置现浇新铺管道底座，在原拱涵底板上设置分离式底固钢模，分离式底固钢模上设置浇筑孔与排气孔，分离式底固钢模顶部设置弧形底座顶模，分离式底固钢模与弧形底座顶模采用顶模吊杆连接，分离式底固钢模上设置平板振捣器。
作为优选：新铺管道上部设置轻质土覆顶，填土路床上部设置现浇钢筋混凝土覆顶板，现浇钢筋混凝土覆顶板顶面设置装配式预制路面，装配式预制路面与原路面结构层间设置后浇湿接缝。
这种现役拱涵原位升级结构的施工方法，包括以下步骤：
1)原路面无损切割；在需施工位置无损切割原路面，切割时保证切缝平整；
2)施工单元式钢板桩；在切缝外侧打入单元式钢板桩，随后在单元式钢板桩顶部焊接钢板桩加强纵梁，地基顶面设置对顶单元式钢管架，对顶单元式钢管架两端通过后置顶杆与钢板桩加强纵梁上的顶杆带丝套筒连接；
3)支设吊装架后开挖土体；在原路面结构上安装吊装架，吊装架外侧设置吊装卷扬，吊装卷扬牵引底排式吊桶运送挖出的土体，待土体全部挖出后拆除吊装架；
4)原拱涵侧墙两侧施工；土体全部挖出后，在原拱涵侧墙外侧布置隔离垫板，随后在隔离垫板与单元式钢板桩的空隙中施工密实土塞，随后在密实土塞上部打入分离式楔形顶块，分离式楔形顶块上部焊接分离式水平封板，分离式水平封板用侧墙植栓固定于原拱涵侧墙顶面；
5)拱顶钻孔；在原拱涵拱顶每隔一段距离钻孔；
6)拱底铺设缓冲砂层；在原拱涵底板上均匀铺设缓冲砂层；
7)起吊原拱顶；首先在原路面结构上设置顶升千斤顶，随后在拱顶开孔内置入竖向吊杆，再将竖向吊杆提起，使杆底定型化底端展开，随即在竖向吊杆端部的杆顶水平套筒内穿入水平吊杆，水平吊杆置于顶升梁上，最后顶升梁放置在顶升千斤顶上；顶升千斤顶配合顶升卷扬抬起顶升梁起吊待拆拱顶；
8)新铺管道底座施工；待拆拱顶起吊完成后清除原拱涵底板上的缓冲砂层，在原拱涵底板上支设分离式底固钢模，分离式底固钢模上设有弧形底座顶模，两者通过顶模吊杆固定，分离式底固钢模上设置平板振捣器，在浇筑孔内灌混凝土，直至排气孔内流出相同浓度的水泥浆完成浇筑；或者新铺管道底座设置为预制装配式底座，施工时在原拱涵底板上刷一道水泥浆，随后放置预制装配式底座，并在预制装配式底座的溢浆孔内灌入水泥砂浆；
9)安装新铺管道；在新铺管道底座上安放新铺管道，随后在新铺管道外侧设置带栓钉固定钢带，之后在带栓钉固定钢带外侧布置弧形钢筋网片，并在外侧浇筑混凝土包边；
10)回填轻质土；管道施工完成后在地基内回填轻质土覆顶，填至对顶单元式钢管架位置时拆除对顶单元式钢管架；
11)施工现浇钢筋混凝土覆顶板；在填土路床上顶面铺设钢筋网后施工现浇钢筋混凝土覆顶板；
12)路面拼装施工；在现浇钢筋混凝土覆顶板上吊装装配式预制路面，两侧与原路面结构采用后浇湿接缝连接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在单元式钢板桩内侧设置钢板桩加强纵梁，在基坑顶面设置对顶单元式钢管架，两者通过后置顶杆连接，可保证施工作业面的稳定，同时可实现快拆，提高施工效率。在原路面结构上部设置吊装架，采用吊装卷扬吊装底排式吊桶的施工方式运输土体。本发明不拆除原管涵侧墙，在侧墙外侧设置隔离垫板保护后进行后续施工。
(2)本发明在原拱涵底板上设置缓冲砂层，防止在拱顶起吊过程中出现砸落意外而破坏原拱涵底板。拱顶起吊时采用带有定型化底端的竖向吊杆，可提高拱顶拆除的施工效率。
(3)本发明在原拱涵位置施工新铺管道，并利用原拱涵侧墙配合分离式模板浇筑新铺管道模板，在施工中可保证管道基坑的稳定性同时可降低造价。新铺管道底座可采用预制装配式底座，进一步提高施工效率。在路床顶面设置现浇钢筋混凝土覆顶板，可提高路床的承载能力。
附图说明
图1是本发明现役拱涵原位升级结构示意图；
图2是单元式钢板桩支护、土体开挖施工示意图；
图3是原拱涵侧墙结构示意图；
图4是单元式钢板桩与钢板桩加强纵梁位置示意图；
图5是钢板桩加强纵梁与对顶单元式钢管架连接示意图；
图6是拱顶拆除示意图；
图7是杆底定型化底端结构示意图；
图8是拱顶起吊立体图；
图9是新铺管道位置示意图；
图10是现浇新铺管道底座支模示意图；
图11是预制装配式底座结构示意图；
图12是新铺管道外侧结构示意图。
附图标记说明：原路面结构1、填土路床2、地基3、单元式钢板桩4、钢板桩加强纵梁5、对顶单元式钢管架6、顶杆带丝套筒7、后置顶杆8、分离式楔形顶块9、隔离垫板10、分离式水平封板11、原拱涵侧墙12、侧墙植栓13、密实土塞14、原拱涵底板15、待拆拱顶16、吊装架17、附着杆18、底排式吊桶19、吊装卷扬20、水平搁置钢架21、拱顶开孔22、缓冲砂层23、竖向吊杆24、杆顶水平套筒25、水平吊杆26、杆底定型化底端27、铰接后展支板28、弧形过渡端29、顶升梁30、顶升千斤顶31、顶升卷扬32、新铺管道33、带栓钉固定钢带34、弧形钢筋网片35、混凝土包边36、分离式底固钢模37、弧形底座顶模38、浇筑孔39、排气孔40、平板振捣器41、顶模吊杆42、预制装配式底座43、溢浆孔44、轻质土覆顶45、现浇钢筋混凝土覆顶板46、装配式预制路面47、后浇湿接缝48、现浇新铺管道底座49。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
所述的现役拱涵原位升级结构，包括原路面结构1、填土路床2和地基3；地基3中设置单元式钢板桩4，单元式钢板桩4顶部设置钢板桩加强纵梁5；原拱涵侧墙12外侧设置隔离垫板10，隔离垫板10与单元式钢板桩4形成的空隙中设置密实土塞14，密实土塞14上部设置分离式楔形顶块9，分离式楔形顶块9上部设置分离式水平封板11；原拱涵侧墙12底部设有原拱涵底板15，原拱涵底板15上设置缓冲砂层23，原拱涵侧墙12上方设置待拆拱顶16，待拆拱顶16上设置拱顶开孔22，拱顶开孔22内设置竖向吊杆24，竖向吊杆24端部设置杆底定型化底端27，竖向吊杆24顶部设置杆顶水平套筒25，杆顶水平套筒25内设有水平吊杆26，水平吊杆26置于顶升梁30上；原拱涵底板15上方设置新铺管道33，新铺管道33与原拱涵侧墙12空隙中设置现浇新铺管道底座49或预制装配式底座43，新铺管道33外侧设置带栓钉固定钢带34，所述带栓钉固定钢带34外侧设置弧形钢筋网片35和混凝土包边36，新铺管道33上部设置轻质土覆顶45。
单元式钢板桩4顶部设置钢板桩加强纵梁5，钢板桩加强纵梁5内侧设置顶杆带丝套筒7，顶杆带丝套筒7内设置后置顶杆8，填土路床2上部设置对顶单元式钢管架6，对顶单元式钢管架6通过后置顶杆8与钢板桩加强纵梁5上的顶杆带丝套筒7连接。
原路面结构1上设有吊装架17并通过螺栓固定，吊装架17顶部设置水平搁置钢架21，水平搁置钢架21两侧设置附着杆18，吊装架17外侧设置吊装卷扬20，吊装卷扬20的吊绳一端设置底排式吊桶19。
所述竖向吊杆24端部设置杆底定型化底端27，杆底定型化底端27由铰接后展支板28组成，铰接后展支板28端部设置弧形过渡端29。
所述水平吊杆26置于顶升梁30上，顶升梁30端部设置顶升千斤顶31及顶升卷扬32。
新铺管道33与原拱涵侧墙12空隙中设置预制装配式底座43，预制装配式底座43内设置溢浆孔44，原拱涵底板15上铺设水泥砂浆并在其上部设置预制装配式底座43。
新铺管道33与原拱涵侧墙12空隙中设置现浇新铺管道底座49，在原拱涵底板15上设置分离式底固钢模37，分离式底固钢模37上设置浇筑孔39与排气孔40，分离式底固钢模37顶部设置弧形底座顶模38，分离式底固钢模37与弧形底座顶模38采用顶模吊杆42连接，分离式底固钢模37上设置平板振捣器41。
新铺管道33上部设置轻质土覆顶45，填土路床2上部设置现浇钢筋混凝土覆顶板46，现浇钢筋混凝土覆顶板46顶面设置装配式预制路面47，装配式预制路面47与原路面结构层1间设置后浇湿接缝48。
所述的现役拱涵原位升级结构的施工方法，包括以下步骤：
1)原路面无损切割；在需施工位置无损切割原路面，切割时保证切缝平整；
2)施工单元式钢板桩；在切缝外侧打入单元式钢板桩4，随后在单元式钢板桩4顶部焊接钢板桩加强纵梁5，地基3顶面设置对顶单元式钢管架6，对顶单元式钢管架6两端通过后置顶杆8与钢板桩加强纵梁5上的顶杆带丝套筒7连接；
3)支设吊装架后开挖土体；在原路面结构1上安装吊装架17，吊装架17外侧设置吊装卷扬20，吊装卷扬20牵引底排式吊桶19运送挖出的土体，待土体全部挖出后拆除吊装架17；
4)原拱涵侧墙两侧施工；土体全部挖出后，在原拱涵侧墙12外侧布置隔离垫板10，随后在隔离垫板10与单元式钢板桩4的空隙中施工密实土塞14，随后在密实土塞14上部打入分离式楔形顶块9，分离式楔形顶块9上部焊接分离式水平封板11，分离式水平封板11用侧墙植栓13固定于原拱涵侧墙12顶面；
5)拱顶钻孔；在原拱涵拱顶每隔一段距离钻孔；
6)拱底铺设缓冲砂层；在原拱涵底板15上均匀铺设缓冲砂层23；
7)起吊原拱顶；首先在原路面结构1上设置顶升千斤顶31，随后在拱顶开孔22内置入竖向吊杆24，再将竖向吊杆24提起，使杆底定型化底端27展开，随即在竖向吊杆24端部的杆顶水平套筒25内穿入水平吊杆26，水平吊杆26置于顶升梁30上，最后顶升梁30放置在顶升千斤顶31上；顶升千斤顶31配合顶升卷扬32抬起顶升梁30起吊待拆拱顶16；
8)新铺管道底座施工；待拆拱顶16起吊完成后清除原拱涵底板15上的缓冲砂层23，在原拱涵底板15上支设分离式底固钢模37，分离式底固钢模37上设有弧形底座顶模38，两者通过顶模吊杆42固定，分离式底固钢模37上设置平板振捣器41，在浇筑孔39内灌混凝土，直至排气孔40内流出相同浓度的水泥浆完成浇筑；或者新铺管道底座设置为预制装配式底座43，施工时在原拱涵底板15上刷一道水泥浆，随后放置预制装配式底座43，并在预制装配式底座43的溢浆孔44内灌入水泥砂浆；
9)安装新铺管道；在新铺管道底座上安放新铺管道33，随后在新铺管道33外侧设置带栓钉固定钢带34，之后在带栓钉固定钢带34外侧布置弧形钢筋网片35，并在外侧浇筑混凝土包边36；
10)回填轻质土；管道施工完成后在地基3内回填轻质土覆顶45，填至对顶单元式钢管架6位置时拆除对顶单元式钢管架6；
11)施工现浇钢筋混凝土覆顶板；在填土路床2上顶面铺设钢筋网后施工现浇钢筋混凝土覆顶板46；
12)路面拼装施工；在现浇钢筋混凝土覆顶板46上吊装装配式预制路面47，两侧与原路面结构1采用后浇湿接缝48连接。