陇海线K1064_487大型立交桥架空顶进施工方案设计优化与实践

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改进效果: 立交顶进时, 通过顶 进期间进行的精确监控, 线路及架 空结构几何形位未发生任何变化, 保证了架空顶进施工期间列车的绝 对安全; 同时, 摩擦阻力大为降低也 反应在顶进液压泵站的压力表上, 顶进油压较以往减小 2MPa, 降低能 耗, 并提高有效顶力; 还有一个优点 在于辊轴的刚性化和轻量化结构设 计减少了顶进时滚动支点动态布设 的工作量, 减轻了作业人员的劳动 强度。因此, 辊轴支点的研发为大跨 度连续架空结构的安全快速顶进施 工, 提供了很大的方便。 4.1.2 横抬梁的改进 大跨度连续架空的刚度取决于纵 梁和横抬梁以及中间架空支点的 布设。东三环公铁立交桥架空纵梁 采用厂制 I100, L=16m 下承式便梁 4 孔连续架空, 该型便梁单孔经过实 践 检 验 的 最 大 允 许 跨 度 可 达 15 米, 本工程架空纵梁设计单孔跨度 仅 10.4 米 , 因 此 不 用 进 行 力 学 检 算。横抬梁原设计采用 I51 工字钢, 两 片 为 一 组 , 长 度 13.2 米 , 经 过 实 践检验最大允许跨度为 9.5 米。在 较好的地质条件和一般高度的立 交桥顶进施工时, 横抬梁跨度满足 安全施工要求。而东三环公铁主线 立交桥结构底至轨底标高高差达 9 米, 不但桥高, 路基地质条件且差, 经挖孔桩实际探查, 陇海二线是帮
失败的教训。因此我们编制施组准 备充分, 资料翔实, 制定的施工方案 先进科学、安全可靠, 工期实现, 安 全质量技术措施具体可行。经过多 次优化后的东三环公铁立交桥施工 组织设计既贯彻执行了国家及部、 局当前最新的安全质量技术规范规 定, 又体现了当前大跨度立交桥架 空顶进的最新工艺技术特点, 为该 工程安全优质快速施工制定了 “路 线图”。
关键词: 铁路立交桥 施工优化 实践
1 工程概述
西安市东三环路是西安市城 市交通网新建快速主干线, 道路标 准 横 断 面 宽 100 米 , 与 有 “欧 亚 大 陆桥”之称的陇海铁路斜交于 K1064+487 处, 斜 交 角 度 8°9′, 立 交桥总宽度 92.01 米, 垂直铁路总 长度 34 米, 是西北地区跨度最大 的下穿铁路立交桥。该工程由四个 分离式和一个两孔一联整体式的 钢筋混凝土箱形立交组成。其中, 本次施工的三环路主线立交是一 联 两 孔 内 径 净 宽 度 为 35.6 米 的 整 体立交, 铁路斜交跨度达 40.21 米, 双向八车道, 设计荷载等级铁路: 中一活载, 汽车: 城- A 级。
改进措施: 我们根据顶进施工的 实践经验, 对于连续架空滚动支点受 力情况进行认真分析, 研制了辊轴移 动支点。辊轴采用高强桥钢钢板, 焊 接成双 T 型梁多肋支撑结构, 其强度 高、刚度大, 不易受力挠曲变形。滚动
部分采用同心钢辊轴, 其受力原理是 辊轴的辊面直接受力于架空结构和 列车荷载, 而后将受力传递给衬有铜 套并加注黄油的同心钢辊轴, 钢辊轴 将垂直受力通过双 T 梁支撑结构传 递于桥上支点, 辊面在顶进的水平力 作用下绕钢辊轴转动, 由于内衬铜套 和黄油润滑作用使顶进时产生的水 平摩擦阻力大为减小。
该项目为同类工程西北之最, 总跨度 92.01 米, 仅主线立交斜交 铁路跨度已达 40.21 米, 为保证主 线立交顶进施工和铁路行车同步 进 行 而 需 的 铁 路 架 空 跨 度 达 64 米, 即在不中断铁路行车条件下, 在陇海铁路架设一个 64 米大跨度 的施工便桥。而陇海铁路又是国民 经济的大动脉, 日通行列车对数多 时达 130 对, 甚至是间隔不到 5 分 钟就有一趟列车通过, 架空顶进施 工期间限制车速又不能低于 45km/ h, 其难度是非常之大。因此如何保 证陇海铁路行车运输的绝对安全 是该工程的最大挑战和最大压力; 同时, 大型立交的架空顶进又是多 专业多层面多工种的协同作战, 上
其次是对施工组织设计的优 化。编制东三环公铁立交桥施工组 织设计前, 先行学习掌握设计文件, 吃透设计意图, 进行缜密细致的现 场踏勘调查工作: 测量放线、地质查 探、地形地貌描述记录, 尤其是对影 响铁路行车安全的铁路通信、信号 光电缆走向和接触网、供电线路等 工务、电务、供电等部门的行车设备 进行了实景拍照, 以获取丰富形象 的现场资料。收集了相邻地段同类 工程的施工资料和部、局有关既有 线施工安全管理最新规定以供编制 施组时统筹考虑。编制施工组织设 计过程中征求多方专家意见, 我们 咨询了铁路局工务系统和市政桥梁 系统的老专家, 又征询铁路局相关 业务处室和相关行车设备管理单位 的意见和要求; 借鉴吸取同类工程 施工的成功经验和失败教训。查阅 了大量的既有线大跨度立交架空顶 进施工案例, 注意学习先进的技术 和工艺, 并吸取同类工程安全质量
西 铁 科 技 !" 2 /2007
陇海线 K1064+ 487 大型立交桥架空顶进施工方案设计优化与实践
调查与实践
2.4.1 陇 海 线 最 低 限 速 45km/h, 而 铁道部动车组又要在架空顶进期间 通过架空地段, 在西( 安) - 宝( 鸡) 段 进行提速实验, 因此路局领导要求 架空结构刚度、强度和架空施工地 段线路几何尺 寸 要 高 于 45km/h 限 速条件要求, 争取达到 60km/h 行车 速度条件。但是该工程为大跨度双 线连续架空, 跨度达 64 米, 又处于 灞桥车站西咽喉地段, 如何保证速 度高于 45km/h 的行车条件, 是我们 面临最大的技术难题。 2.4.2 不 良 地 质 条 件 下 的 长 距 离 ( 顶进距离 32 米) 、大重量( 设计顶 力 10000 吨) 、大跨度立交桥顶进 的方向和水平偏差控制。 2.4.3 施工地段处于西安市地下水 位较高的浐灞流域之间, 陇海二线 又是帮填路堤, 当时施工的铁路路 基几无夯填机械, 密实度很差, 加 之路基长期遭雨水及地下水泡渗, 路基填土大于液限, 近乎为泥。 2.4.4 城市立交桥大体积混凝土内 在外观质量创优和裂缝控制。
传统的连续架空顶进, 中间滚 动支点设计采取的是支点下垫钢 板, 上置滚杠, 顶进时, 去掉支撑的 垫木和木楔, 整个列车荷载和架空 地段线路及架空设备重量竖向受 力于滚杠的垂直支撑, 立交桥在千 斤顶施顶移动后传递给线路架空 结构的水平顶力, 在滚杠的逆向滚 动下, 水平顶力克服立交桥和架空 结构的滚动摩擦阻力使立交顶进 前移, 而线路及架空结构形位保持 相对不变, 达到立交框架顶进, 中 间支点滚动, 而线路架空结构不致 因水平受力而发生位移的施工设 计意图。但是, 由于滚杠和钢板直 接接触产生硬摩擦, 滚动摩擦阻力 大, 钢板下的垫木不坚实, 钢板受 力下挠, 个别支点常常发生滚杠顶 进时不滚动的现象, 使滚动摩擦阻 力大幅度增加, 从而使线路及架空 结构在水平顶力直接推动作用下 发生位移, 危及行车安全。
调查与实践
陇海线 K1064+487 大型立交桥架空顶进 施工方案设计优化与实践
西安铁路局西安工务机械段 宁和平
搞 要:陇海线 K1064+ 487 立交桥是西北地区跨度最大的下穿铁路立交桥。为 保证立交顶进施工的安全质量和进度, 必须对施工设计、安全、质量和 进度进行系统优化。文章针对施工中的技术特点和难点、对施工中的组 织设计、安全、质量保证体系统的优化工作等进行了综合阐述。
有铁路行车, 下有大型施工机械: 挖 掘 机 、装 载 机 、汽 车 在 桥 下 挖 运 土方作业, 桥后又有大型液压泵 站, 起重机。近千吨顶进架空设备 的 吊 运 安 装 , 人 身 安 全 、机 械 设 备 安全以及环境安全同样也是难以 控制; 结合部安全管理压力大, 因 该项工程地处灞桥车站西咽喉, 牵 涉迁改的行车设备有工务、供电、 电 务 、铁 通 等 多 部 门 , 多 专 业 多 部 门多工种在同一地段同一载体上 实施不同的作业项目, 相互干扰相 当大, 如何搞好安全结合部管理亦 是本工程的安全管理难点之一。 2.3 工程量大
施组制定经批准后, 在推进实 施运行的过程中, 要根据突发情况 和变化了的实施环境以及外部条 件立即进行相应的改正优化。本工 程施组对于限速 45km/h 条件下 的 直线线路, 几何尺寸检查项目对于 高低和轨向要求目视检查平顺即 可, 未明确规定用 10 米弦绳量测 高低和轨向。路局领导检查工地后 明确要求, 线路高低轨向检测必须 手动量测, 要以更高一格的技术标 准整修维护线路几何尺寸, 以保证 行车绝对安全。我们立即在施组执 行中将线路高低和轨向检查列为 必检的手动量测项目, 使架空线路 几何尺寸维护在更高的水准。此 外, 本工程施组关于顶进挖土一项 规定的每次开挖进尺不大于 2 米, 前方挖土坡度不陡于 1: 0.75, 而立 交桥顶进开挖进入到铁路路基后, 发现路基土含水量过大, 且陇海二 线建设时又是帮填路基, 已发生一 起路基坍塌。我们及时调整顶进挖 土进尺为每次不大于 1.5 米, 前方 挖土坡度不陡于 1: 1, 在随后的顶 进挖土施工中, 再未发生大的路基 坍塌。通过施工组织设计的过程优 化, 使其更为科学正确地指导安全 优质快速的施工管理和控制。
左 、一 个 偏 右 或 一 个 偏 高 、一 个 偏 低) 和叠加误差( 单桥顶进误差在 规范规定偏差值内, 但两桥误差叠 加, 对于立交桥整体质量就凸显缺 陷 ) ; 三 是 节 约 建 设 资 金 近 50 万 元, 分离式两桥变为整体一联省掉 一道立墙, 节约了相应的钢筋和混 凝土。四是拓展了立交桥孔径( 净 宽) , 优化了公路交通环境, 并为城 市交通发展留下一定空间。经过铁 路局和西安市三环路公司组织召 开两次专家评审会, 为缩短并保证 工期和减少施工对铁路运输的干 扰, 最终通过了主线立交桥由两孔 分离式改为两孔一联整体框架结 构的施工设计方案。此举为东三环 主线立交桥的安全优质快速建成 奠定了基础。
4 安全技术保证措施
2 /2007 !" 西 铁 科 技
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调查与实践
陇海线 K1064+ 487 大型立交桥架空顶进施工方案设计优化与实践
针对本工程铁路行车和人身 安全管理的难点和特点, 西安工务 机械段组织开展技术攻关, 改进研 发新型架空设备和机具, 完善连续 架空顶进施工工法, 从硬件上保证 安全。建立健全安全管理体系, 创 新安全管理制度和管理机制, 从软 件上保证安全。 4.1 架空顶进技术改进 4.1.1 铁路大跨度连续架空中间滚 动支点在立交桥顶进时, 由于滚动 不良易发生顶移线路, 改变线路纵 平断面尺寸, 从而危及行车安全。
显然, 处理好以上四大难题和 相互矛盾是整个东三环铁路立交 桥安全优质快速施工的关键所在。
3 施工方案设计的优化
首先是对施工图设计的优化。 三环路主线立交原为两孔分离式 改为两孔一联整体箱形立交。两孔 一联整体立交相对于两孔分离式 立交桥的优点在于: 一次预制、一 次 架 空 、一 次 顶 进 , 一 是 节 省 了 时 间且减少了对铁路运输的干扰, 省 缺了两桥分离预制工作面相互干 扰影响的时间, 架空一次完成, 减 少了铁路慢行要点时间; 二是消除 了分离顶进立交桥可能产生的方 向和水平上的相向误差 ( 一个偏
2 技术特点及难点
2.1 工期紧 西安市东三环路是西安市政
府 2006 年度建设的民心工程和和 谐西安工程之首, 西安市政府已向 市民明确承诺东三环路 2006 年 12 月 30 日实现主线通车目标。而本 工程批准的开工日期已是 2006 年 8 月 28 日, 此时距 12 月 30 日目标
只有短短的四个月时间,况且工务、 电 务 、供 电 、电 力 、铁 通 及 主 体 施 工 部门各自承担的工程量还相互影 响和制约。电务信号的“三改四”光 缆就埋设于立交桥预制的桥址内, 电务信号光缆不迁, 立交桥就无法 预制。留给我们主体施工单位的有 效工期还不足 85 天, 工期非常之 紧, 压力非常之大。 2.2 安全压力大
该 项 目 混 凝 土 总 量 15000m3, 钢筋 1700 吨。主线立交桥混凝土 工 程 量 5000m3、钢 筋 750 吨 、土 方 30000m3, 架 空 支 墩 孔 桩 400 延 米 。 主线立交桥顶进段设计顶力 10000 吨, 顶距 32 米, 各类顶进设备总重 860 吨, 架空铁路线路双线 64 米, 各 类 架 空 纵 横 便 梁 架 设 安 装 52 片。迁改光电缆 7.9km, 铁路电力线 路 2km, 接触网 2.3km, 接触支柱 22 个。 2.4 技术难度大
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