框架桥涵顶推施工工法

1/10框架桥涵顶推施工工法广西长长路桥建设有限公司主要完成人：姚青云、黄云、莫仕步1前言1.1随着道路工程建设的发展，多跨大孔框架桥涵顶推施工越来越多被应用于下穿公路或铁路立体交叉。采用顶推施工具有以下几个优点：①顶推就位时间短，对上行线影响少，甚至无影响②在线外预制，占用场地少，可提前预制③施工速度快、效率高，安全可靠。1.2五象下穿公路立交桥位于南宁市五象大道K12+905.076处，与南北高速公路交汇于GK7+293.75处，立交桥中线与旧桥中线重合，属于旧桥改建扩建工程，在原桥址处拆除旧桥新建扩建新桥。新建立交桥桥型为框架结构，分为四跨三联布置为:15.807米+2×20.965米+15.807米,桥宽33.82米，桥长73.545米，以高速公路中线为中心线，分为A、B两幅，每幅单独预制顶推就位施工。与五象大道斜角交角107.45°。上行线和下行线交通流量均很大，施工期间必须保证交通不冲断。1.3此类框架桥涵的施工除了要维护上行线的交通外，如果下穿道路属于旧路改建扩建工程，还要维护下穿道路的交通，施工非常困难。此时如果采用现浇施工方法，就必须将其中一条道路先进行改道施工，工程量大涉及施工面积大，如此势必增加工程造价，同时造成更大的浪费和环境污染。因此，最理想的施工方法是:框架桥涵预制顶推就位施工方法。该施工方法在保障上行线交通的同时还可以缩短对上行线交通的干扰时间，施工场面小方便管理，从而得到很好的社会效益。2工法特点2.1使用设备少，工序简单，操作在平地上进行，安全风险小。2.2顶进路线全过程均可监控，发现偏位可即时调整，就位精度高。2.3顶进速度快，就位后可立即进行下一工序施工，工序衔接快。2.4适应性好，正交斜交均可进行顶推施工。3适用范围适用于各种框架桥涵的顶推施工。4工作原理框架桥涵顶推施工作业，主要是以后背墙作为支撑，利用千斤顶对已预制好的框架桥涵施加顶推力，克服框架桥涵与接触面的摩阻力向前移动，通过添加顶柱（传力柱）实现框架桥涵持续向前推进，直至就位。2/10框架桥涵的顶力计算公式如下：P=K[N1f1+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]P——最大顶力；K——系数，取1.2；N1——框架上的总荷载；f1——框架桥涵上表面与顶上荷重的摩阻系数；N2——框架自重；f2——框架桥涵下表面与基底的摩阻系数；E——框架两侧的土压力；f3——框架侧表面与土的摩阻系数；R——刃脚正面阻力；A——刃脚面积。框架若为明挖敞推时，只计自重引起的摩阻力。图一：顶推总体示意图5施工工艺流程及操作要点5.1工法工艺流程3/10测量放样预制工作坑开挖工作坑滑板、后背梁、顶台施工润滑介质铺设箱涵预制顶推施工准备箱涵养护顶推设备安装开挖出土顶推设备调试不正常设备检修正常设置顶推轴线控制参照开始顶推启动油泵完成一次顶进千斤顶回油顶柱横向连接稳定增加或更换顶柱测量轴线偏位循环N次启动油泵纠正上次偏位就位前轴线校对顶推就位完成5.2工法操作要点5.2.1顶推系统的构成顶推系统由顶推后背墙、滑板、导向装置、千斤顶、顶铁、顶柱及横梁构成。1、顶推后背墙后背墙是一个关键的临时构造物，它必须能够提供充足的抗力，满足顶推过程各阶段的抗力要求。即：F≥KPF——后背墙的设计抗力，P——顶推力，4/10K——安全系数，取1.2～1.5.根据顶推力的大小，顶推千斤顶的布置情况，合理的设计后背墙，使后背墙在顶推时能够均匀扩散顶推力，避免局部损坏而无法工作。另外后背墙施工后，在四周挖好排水沟及排水井，及时将积水排除，防止后背墙背后的填土被泡软，降低抗力。图二：后背墙2、滑板滑板在预制基础及就位基础之间，是框架桥涵顶进的必经之路。滑板必须满足三个要求：①具有足够的承载能力，能承载框架的重力②具有一定的锚固力，防止顶推时和框架桥涵一起滑动。③表面平整，涂有润滑物质，降低顶推过程的摩阻力。滑板为钢筋混凝土，施工之前，先测定滑板基础地基的承载力，如不达到要求，可采取压实、换填等处理措施。为防止顶推时滑板滑动，在滑板底下每隔一定距离设置一道横向枕梁。滑板的平整度要控制在3mm以内，顶推之前在表面均匀涂上润滑材料。另外，为防止对推过程发生“扎头”现象，滑板应设置1%左右的上坡坡度。3、润滑层润滑层可以显著减少顶推时框架桥涵的阻力，阻力减小意义重大：降低对设备的要求，降低对后背墙的要求，保护框架桥涵自身混凝土，提高顶推速度。润滑层铺设在预制基础顶面、滑板顶面和就位基础顶面。润滑材料为机油和石蜡混合物，比例为1：4，先将石蜡煮溶，温度不低于180°，然后加入机油搅拌均匀。用扁嘴喷壶趁热浇洒到需要润滑的底板上，厚度为3～4mm。浇洒润滑层之前，底板必须清扫干净并保持干燥。5/10由于框架桥涵预制的时候，施工人员在预制基础上频繁活动，为防止润滑层损坏，确保框架底部和基础良好隔离，在润滑层上再铺设一层塑料薄膜。通过施工实测，框架启动时的摩阻系数约0.45～0.56，滑动时摩阻系数约0.34。图三：润滑层施工4、导向装置为了控制框架前进的方向，需要设置导向装置。以往的做法是在框架两侧设置钢轨导向桩，即在框架两侧距框架10cm的位置，从预制基础至就位基础每隔2m打入P50钢轨桩，埋深1.3m以上。在完成第一个框架顶推之后，我们发现，偏位不易观察，且发生偏位后校正困难，另外P50钢轨桩施工工序多，耗工耗时。在顶推第二个框架时，我们将导向桩改成导向墙，即在框架两侧，沿顶推前进的方向，立模板浇注30cm宽10cm高的C30混凝土矮墙，矮墙内侧边线顺直，距框架2cm。这一改进效果非常明显，顶推时偏位被控制在萌芽状态，避免校正消耗的时间。5、顶铁、顶柱顶铁是传递千斤顶顶力、延长千斤顶行程的传力柱，要求能承受千斤顶的压力不变形、耐用、搬运方便。顶柱就是长度大于1m的顶铁，用于替换顶铁使框架桥涵能够继续向前推进。根据顶力和千斤顶行程，顶铁采用30、50cm长的钢管混凝土制成。根据顶力大小情况，顶柱采用C40钢筋混凝土制成，长度分别为1m、2m、4m三种。为了避免顶柱端头崩边，在预制时要求端头与轴线垂直，端头放置防崩钢筋网。为方便装拆，预埋有吊环。6、横梁框架顶推出去后，与后背墙距离越来越长，顶柱随之增长，为防止顶柱失稳、崩柱，需要设置横梁，每隔3～5m设置一道。横梁起到横梁连接和重新分配顶力的作用。横梁可用型钢或钢筋混凝土梁制成。横梁6/10也需要根据顶力大小及顶柱分布情况进行设计或选择。采用钢筋混凝土横梁时，为保证横梁与顶柱接触的位置不损坏，需要特别配置防崩钢筋。7、千斤顶根据顶推框架桥涵的情况来选择千斤顶的吨位和行程，一般行程长的千斤顶可减少更换顶铁的次数，从而提高顶进效率。需要多台千斤顶时，应选择同型号的千斤顶，以保证千斤顶受力均衡，行程一致。若型号不同时，同一型号的千斤顶应对称布置。8、高压泵高压油泵应满足液压系统的油量需求，额定压力达到千斤顶要求，流量快的高压油泵可提高顶推效率。为方便控制，宜采用一套高压泵站给多台千斤顶供油，各台千斤顶的供油速度可独立控制。采用两台或多台高压泵时，每台高压油泵所带的千斤顶分为一组，对称分布在顶进方向轴线的两边。顶推时应同步进行，各组千斤顶油表读数尽量一致。5.2.2框架的顶推工作1、安装千斤顶系统根据的顶推力来配置千斤顶及油泵等设备，千斤顶与框架前进的轴线呈对称分布，顶推方向与框架前进的方向一致，如框架与前进方向斜交，则在千斤顶顶推点设置三角形楔块，后背墙安装千斤顶的位置也必须与千斤顶垂直。顶推系统安装图如下：图四：千斤顶系统安装原理图7/10图五：后背墙、框架顶推点的边线与千斤顶不垂直时，增加三角形楔块2、顶推过程安装好千斤顶，连接管线，将各台千斤顶开启贴紧顶推点，顶铁、顶柱已受力。然后同时开启所有千斤顶，均匀加油，各组千斤顶油表读数保持一致。达到顶推力后，框架开始向前滑移。安装顶铁时，尽可能保持同组千斤顶行程相同。框架顶推出一定距离后，顶柱随之增长，为防止顶柱失稳、崩柱，需要设置横梁，每隔3～5m设置一道。3、纠偏由于框架各部位的摩阻力不均衡或千斤顶性能差异，框架在顶进过程会发生偏向。发现偏向时必须及时进行纠偏，方法是：当框架发生向右边偏向时，将左侧的顶推千斤顶停止进油或降低进油速度，否则反之。纠偏是个逐渐的过程，如果偏位较大，侧需要较长的纠偏行程。4、过程监控过程监控的重点是三个：一是顶推的走向，安排专人定时检查框架和导向墙的间距，发现偏移时立即采取纠偏措施；二是观察框架推进过程，基础、滑板是否有开裂、下沉现象（扎头）；三是后背墙是否发生破坏。5.2.3顶推过程中的注意事项1、千斤顶第一次使用前，先进行最少三次全程空顶，以排除油缸内可能存在的空气，避免在顶推过程中出现突跳造成蹦柱。2、顶铁和顶柱上标注中心线点，以方便摆放时对正顺直，顶柱摆放时要做到“三个一致”，即轴线一致、长短搭配一致、位置一致。摆放顶柱时各接头处垫上柔性垫片，减轻错位偏压。8/103、顶进过程中严禁人员站在顶柱上以及顶柱接头位置附近，避免顶柱水平失稳发生外崩时击伤人。4、框架前进方向在预制时设置“船头”，可减少顶推时刮掉润滑层。6材料与设备表6-1框架桥涵顶推施工主要材料一览表序号名称型号及规格单位数量备注1千斤顶YDG400A-500t62液压泵ZB10/500电动油泵t23顶铁20、40、60、80、100cm条若干4顶柱L=400cm条若干5橡胶垫片与顶柱截面对应块若干6横梁截面与顶柱一致条若干单根长度不小于相邻两台千斤顶间距7压力表根据千斤顶数量定个若干8油表根据千斤顶数量定个若干9油路控制阀根据千斤顶数量定个若干10全站仪ST350套111水准仪BT28-NAL132套112钢尺量程50cm把413吊车16T台1吊装顶柱7质量控制7.1.1严格贯彻执行《ISO9000质量管理体系》。遵照《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2004）、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1—2004）的有关规定。7.1.2顶推系统各构件受力要求认真进行计算、复核，在技术上确保结构的安全可靠。7.1.3制作的顶柱、顶铁以及横梁要认真验收，确保结构尺寸一致，表面平直。7.1.4进场的千斤顶要检验是否合格产品，检验油管、油表、压力表是否正常，并送到通过国家认可的设备检测机构进行标定。7.1.5布置框架桥涵顶推独立检测控制网，随时检测框架桥涵顶进偏位和高差情况及时调整。7.1.6顶推系统安装完成后，要按照顶推程序进行空顶试顶三回，以检验千斤顶和液压泵运行情况和安全性，发现问题及时调整、改正。7.1.7制定工班交接交底记录表，确保工作正确交接，顶推过程做好顶推记录，交接班时将顶推施工记录一同交接，交接双方共同签字。9/107.1.8成立专门的质量管理小组，实行质量负责制度。8安全措施8.1.1严格贯彻执行“三标一体化”管理体系，遵照《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）、《焊接与切割安全》（GB9448—1999）和《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46—2005)等有关规定。8.1.2除了在设计、施工质量充分保证顶推装体系的技术安全性外。施工前，施工负责人要组织召开施工预备会，对工程技术标准和要求，安全、质量、注意事项和控制措施进行交底，并明确现场指挥者、联络员姓名、位置、联络办法。做到任务明确，责任到人，施工人员到位，技术人员到位。8.1.3认真贯彻落实“安全第一、预防为主”的方针，以“安全为了生产、生产必须安全”为指导，严格按照安全技术操作规程去组织施工；8.1.4开展安全教育，上岗前，由作业队领导负责组织全体人员，认真学习有关既有线施工安全规则和安全技术操作规程，提高全员安全生产意识。工班每日由班长或安全员进行班前讲话提出当天的安全生产具体要求和注意事项，做到预防为主，防治结合。8.1.5实行安全生产检查制度。定期组织安全生产大检查，专职安全员负责日常安全检查，发现问题及时处理，消除隐患。8.1.6工地配备专业电工一名，指导现场施工用电架设安装，按照规定安装标识、警示标志；经常检查施工用电线路绝缘有无破损，绝缘电阻是否合格等，确保工地用电符合