桥涵顶进施工中的方向控制上海铁路局邵武工务段桥隧科 凌国杰提 要 分析桥涵顶进中箱体发生 “扎头” 、 “抬头” 的原因及现场处理方法 并叙 述了在顶进过程中箱体框架的走行方向控制及纠偏措施关键词 桥涵 顶进 控制 纠偏 措施新增建的桥涵工程,往往都在运输繁忙的营业线上进行,各种圆涵、 框架涵都可以顶进就位 实践证明,采用顶进法,具有占地拆迁少、 对行车干扰小、 施工进度快、 质量好的优点1 方向控制是桥涵顶进施工中的质量关键顶入法虽然优点多,工序简单,用途较广,但在顶进过程中的方向控制是施工中常遇到的棘手问题,“扎头” 与 “抬头” 是桥涵顶入施工的一个具有普遍性且不易处理的问题,它严重影响顶进质量,甚至造成永久性的缺陷,因此要认真研究其产生原因,并提出防止和纠正的办法2 桥涵顶进中的受力分析(1)在滑板上空顶进时,当顶力克服结构自重的静止摩阻力后即可启动,保持顶力大于滑动摩阻力即可推动前进2)当结构前端入土,结构重心离开滑板后,其受力情况如图1所示Q—— 结构自重;R—— 线路(包括加固)重及行车活载; P—— 顶力;E—— 两侧边墙的摩阻力;F上—— 顶板摩阻 力;F下—— 底板摩阻力;G—— 反力刃角正面阻力;N—— 刃角下竖直反力;S—— 船头坡水平分力;T—— 船头坡下 竖直反力;H—— 地基反力。
图1 受力状态1滑板前缘O是箱体倾覆旋转中心,P、q、r、e、f、g、n、s、t为相应各力对 “O” 点之力臂,底板 摩阻力F下对 “O” 点之力臂按零计 顶进时,当结构重心离开滑板后,作用在箱体上的全部作 用力相对于O点构成方向相反的两种旋转力 矩,即 “扎头” 力矩Mz=Pp+Q q+R r,“抬 头” 力矩Mt=F上f+Ee+Gg+N n+S s+T t+H h 若Mz>Mt时,则会引起 “扎头”;若Mz
为解决此问题,因此一般箱涵多在无覆土条件下顶进,同时 也可避免因为坍塌引起的人身伤亡事故但当 结构的上部覆盖层太厚,如全部挖去,每次开挖 的长度以0. 3～0. 5 m为宜同时应随时与驻 站防护员取得联系,在列车通过该施工地段前安排一次顶进,同时要求施工人员撤离现场,以 防止列车通过时强烈振动和冲击引起的坍塌, 为避免 “抬头” 现象的发生,可在基底以下适量 超挖2)若基底以下略有超挖可以使结构物逐步 “扎头”,若基底面上适当的欠挖则可使结构 物逐步 “抬头”,特别是有船头坡时效果尤为显 著因为 “船头坡” 在正面被动土压力的作用下 沿斜面的竖直分力可起到上抬作用,两侧刃角 部位适当欠挖也可起到相同作用,结构物底板前端所设 “船头坡” 尺寸一般水平长约60 cm、 垂直高约2 cm ,大的框架结构也有取水平长100 cm ,垂直高为10 cm的,“船头坡” 与强迫顶 进相结合,对较密实的土壤能纠正 “扎头”,但在 软土内效果较差3)为防止箱涵 “扎头”,在预制滑板时将其做成一个上坡为10‰ ～5‰左右的平面(主要 视土质情况而定,土质密实时坡度可小些,土质 松软含水量大则坡度应大一些),造成一个上坡 的趋势,使箱涵在顶进过程中开始强制上坡,当框架重心移出滑板后,框架前部虽弱,有下沉, 但仍保持着上坡的趋势。
经多次试验,该方法确 是克服 “扎头” 的重要措施4)为防止和纠正 “扎头”,在滑板前端设过渡段,换填砂卵石,泥结碎石,以提高滑板前端土壤承载力,减少 “扎头” 如扎头较严重时,可 在 “船头坡” 下铺垫混凝土预制板抬坡强顶,或 将地基超挖20～30 cm ,然后回填碎石并铺砂 取平,在砂面上铺垫混凝土预制板,预制板要铺成一个上坡,上坡率可根据箱涵的 “扎头” 值计 算得出,作为仰坡推进5)安装在箱涵前端的钢刃角的构造型式及尺寸应根据土质或气候条件而定,例1984年 施工的光泽K116+ 609 1—3. 0 m框架涵,因为该段路基为路堤,顶部覆土高度仅为1. 04m ,由于顶进机具的周转问题及工期进度的要 求,顶涵工作安排在雨季施工,土壤的含水量处 于饱和状态,土壤无法形成天然拱,火车的活载 几乎直接作用在框架及上部钢刃角上,将易于引起箱涵的 “扎头” 现象 为此,在施工前认真分 析了各种不利因素,决定将原设计的刃角由伸 出1. 2 m改为0. 6 m ,从而减缓了箱涵顶进 “扎 头” 的矛盾6)为减少箱涵的 “扎头” 现象,使框架重心后移,在顶进前,把笨重的设备均放在框架的尾 部,并在尾部不影响出土的情况下在箱涵的两 侧堆放了一些钢轨、 片石,这样当重心移出滑板 时,框架前部下沉时要克服更大的阻力,减少了 “扎头” 量。
7)结构 “抬头” 时可在基底以下适量超挖亦可适当调整 “抬头” 量如果在桥涵顶进时能 采取上述有效措施,那么顶进中 “扎头” 与 “抬 头” 病害就不难克服了4 桥涵顶进中控制方向的几项措施(1)为了严格控制框架的走行方向,在后背前2. 00 m处设置中心桩,在左右各100 m处 各设置了水泥护桩当油压千斤顶每顶进1个 行程,就用水平仪在箱涵4个角进行高程测量, 以掌握箱涵的高程,将结构的 “扎头” 现象及时掌握,并采取有效措施,把病害消灭在萌芽状 态 经纬仪架设在中心桩上,检查涵身的前后分 中点是否在同一直线上,把偏差的情况及时通 报给油压设备操作人员,在下次顶进中,利用左 右千斤顶的行程来调整涵身的方向2)一开始就要加强对箱涵顶进方向的控制,在滑板上,箱涵两侧每2 m设置1个导向 墩,作为箱涵入土前的方向控制装置3)用入土前后的方向与高低纠偏,另一个83铁道标准设计 1999年11期 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.隧道内照明供电设备研究铁道部专业设计院水电处 石 峰提 要 对隧道内照明供电设备运行不稳定、 耐腐蚀性差、 维护工作量大等问题 进行研究,并介绍了新研制的SZXB1型隧道专用箱式变电站。
关键词 隧道照明 供电设备 研究1 隧道内照明供电设备简介 为了维护和检修铁路隧道内设备,保证运输生产安全,铁道部行业标准规定,长大隧道内 必须设有照明 由于低压供电半径不宜过长,必 须将高压供电设备放在隧道内但目前我国现 有的10 kV供电设备不适合在隧道内运行比 如大瑶山隧道内放入了手车式开关柜、 油断路器,开关柜锈蚀严重,手车很难拉出来;由于开 关柜不密封,潮气和灰尘进入高压开关,造成10 kV相间、 相对地放电据广州水电段统计, 大瑶山隧道自1988年开通以来,事故主要出在 电缆上1994年由于上述原因造成坪石和乐昌中心配电所跳闸共154次,其中7月份跳闸65 次,先后烧坏洞内变压器5台 在广州局管的南 岭隧道内配电设备损坏也很严重,也有类似情 况发生 分析上述事故原因,认为用于隧道内的 照明供电设备必须是防潮、 防腐、 防尘、 防水性能好的设备 对于防水、 防尘采用将电气设备装在密封良好的箱体里的办法来解决;对于防腐、 防潮首先应选用防腐、 防潮性能好的高、 低压开关和变压器,然后应考虑箱体本身防腐问题,采 用耐腐蚀的材料或在金属表面涂上防腐涂料来 制做箱体,并在箱体内部设加热器来解决。
根据 上述原则设计出的SZXB1型隧道专用箱式变 电站,已由北京变压器二厂试制,并于1998年3月安装在大瑶山隧道内试运行至今运行情 况良好该设备于1999年4月通过部级鉴定, 专家们一致认为该箱式变电站防护等级高,内 部结构紧凑,主要电气设备性能先进、 可靠、 维 护工作量小,填补了路内空白,达到国内同类产品的先进水平2 箱式变电站内电气设备选择 (1)高压开关隧道照明的负荷不大,使用的变压器容量 较小, 10 kV侧宜选用负荷开关 目前国内生产的负荷开关有空气绝缘、 真空绝缘、SF6气体绝主要途径是控制挖土,来调整涵洞中各个方向 的阻力,让钢刃角的切土位置正确4)为控制各管节在同一条直线与同一平面,涵身预制时在内边墙端头的两侧预埋了3 排100×100×16的角钢,涵身对接后用P43钢 轨6根,组成的钢搭榫,使各节涵身成为一个整 体,产生较大的抗剪能力,使之成为防止管节间 的高低与左右错牙的有力措施5 顶进就位,高程不符要求时的整治措施 (1)如结构沉陷量较大,可考虑在结构内穿梁,用千斤顶上抬2)如因 “抬头” 结构高于设计要求,可采取掏空基底的方法穿梁下压3)“扎头” 倾斜不大,如净空允许,可考虑调整纵坡或加筑部分垫层进行整修。
由于我们在几座顶涵施工中,从实践中不 断地摸索,采取了一系列的有效措施,使得在涵 身全部就位后,水平与方向偏差符合规范要求,受到有关单位的一致好评,也为今后的顶涵施 工积累了成功的经验93隧道内照明供电设备研究——石 峰© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.。