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工便梁在大跨度框架橋架空頂進施工中的應用技術
發布日期:2019-04-02來源:中鐵滄鹽

獲獎情況:

該技術成果獲中國施工企業管理協會科技創新成果二等獎;根據其關鍵技術撰寫的工法獲陜西省省級工法;獲國家實用新型專利1項。

成果依托工程背景:

南水北調與寧西鐵路交叉Ⅲ標段工程,主體工程為南水北調中線一期與寧西鐵路西北聯絡線框架橋工程;總合同資金3630萬元。

總干渠與西北聯絡線交叉工程設計為3-(2×7.0×7.0)m頂進框架橋,邊墻厚0.8m,底板厚0.9m,頂板厚0.75m,正向雙孔框架外輪廓尺寸為16.3m×8.65m(寬×高),框架寬49.1m,橫向長71米,其中頂進節長36m。斜交角度40°。既有西北聯絡線為單線電氣化鐵路,鋼軌類型為P60型25m標準軌,坡度為5.5‰,限制坡度為6‰,曲線半徑為1200m。框架橋與西北聯絡線交叉路程為ADK1+686.3,位于路堤與路塹過渡段。

由于本工程與既有線相交,施工對既有線路安全、路基穩定、接觸網支柱及接觸網的安全、施工人員的人身安全均產生較大的影響,所以本標段施工以確保既有線安全及減小施工對運輸的影響為重點。

本工程施工工藝復雜、工期緊、難度大,為南水北調咽喉工程,屬國務院南水北調重點監控的16座鐵路交叉建筑物工程之一,同時也被列為國調辦及鄭州鐵路局重點工程、股份公司重難點工程,受到各界的廣泛關注。

在此之前,公司尚無頂進橋涵大跨度架空的施工經歷,集團公司也無這方面經驗,沒有成熟的技術可以參照。為此,我們針對該項目工期短、安全風險大、技術難度大、施工干擾大的特點,對工便梁大跨度架空進行了深入的技術研究,以此確保本工程的施工安全和質量,滿足工期要求,減小對施工運營干擾,同時也可提高架空頂進橋梁的總體施工技術水平,增強市場競爭力。

成果創新點及解決的關鍵技術:

一、創新點

1、 在架空結構設計中,根據架空跨度要求,選用工便梁,而不是D便梁,并創新性的根據受力情況及頂進框架就位位置布設支撐樁和橫抬梁。

2、每根支撐樁拆除之前,必須先在臨近其樁位的框架頂面新設支點進行轉換。轉換的支點既能承受線路架空結構的壓力,又不影響框架的頂進。

3、在線路對側設置限位樁將橫抬梁抵在限位樁上,可有效防止線路橫移。

二、解決的關鍵技術

1、工115型便梁架空技術

線路架空在橋涵頂進作業中,是保障行車安全的核心,合理的架空方案是確保行車安全的重要保障。針對南水北調框架橋與寧西鐵路斜交工程的特點,開展了曲線段斜交框架橋大跨度架空頂進施工進行了研究,確定本橋架空方案為:工115型便粱(L=8×12m+2×8m=112m)采用高強度螺栓等強度拼接,加橫抬梁組(8組H70型2組H60型鋼橫抬梁),組合成架空梁,用鋼筋砼挖孔樁作支點進行線路架空。

因線路架空加固較長,支撐樁間距設為7.3m,孔跨數為15孔,本次荷載計算按連續梁整體計算單支點反力。故荷載計算為活載支點反力加上恒載支點反力即可,列車按“中—活載”加載。

2、支點轉換技術

當框架頂進至支撐樁時,將橫梁一端架設在挖孔樁上,一端擱置于框架頂面。在框架頂面設置支點將橫抬梁抬起,支點要墊好墊牢,確認線路完全處于穩定可靠時方可拆除挖孔樁。

  在框架頂進施工時,考慮橫抬梁與箱頂磨擦力的作用,為避免縱梁橫向變形,在箱頂順頂進方向對應橫抬梁處設置2根H40型鋼,成為滑車滑道,在滑車滑道和橫抬梁之間采用專用滑車,以減少磨擦力,保證縱梁及線路不發生橫向移動,確保行車安全。在聽到防護人員預報來車后,立即停止頂進,并在滑車滑道和橫抬梁之間增設木楔支點。

   3、線路防橫移技術

線路、鋼枕、縱梁、橫抬梁之間用鋼軌扣件和高強螺栓相聯接,已形成了一個整體結構。為防止在頂進過程中,個別滑車失效后摩擦力增大,進而帶動架空結構整體橫移,采取技術措施如下:

一是在頂進框架線路另一側設置限位樁,樁頂做成L型,將橫抬梁抵在限位樁上以抵抗由于框架頂進產生的推力。

二是在框構頂的后端對應橫抬梁位置設多處地錨,并用鋼絲繩、5t倒鏈將橫抬梁與地錨連接,防止頂進時橫抬梁縱移,確保線路行車安全。

4、架空設備的拆除技術

框架頂進就位、道碴填滿填實之后,開始逐步拆除架空設備。拆除順序如下:抽出橫抬梁--補充道碴并搗實--拆除縱梁并吊裝下道--按隔六抽一的原則抽出既有砼枕--安放Ⅲ型橋枕--抽出鋼枕--隨即搗實道碴。

抽橫抬梁時,要抽一根填實道碴再抽下一根,不可以連續的抽。抽橫抬梁時要先把支墊撤下后再抽,以免帶動線路變形。

每抽一根橫抬梁和鋼枕都要隨即補充道碴并搗實,不可以抽完再補。

在確定道床已密實可承載線路之后,開始拆除縱梁,并吊裝下道,此時線路由鋼枕和既有砼枕承載。縱梁下道用軌道車要點運出,拆除時每片縱梁至少要留有兩根鋼枕在兩端連接,確保梁體穩定,待軌道車進入區間時再全部拆除。

抽出既有砼枕必須按隔六抽一的原則抽換,起道時不允許用齒條起道機起道,一律用液壓起道機作業。中午高溫期間禁止抽枕和起道作業。

抽出鋼枕、換完橋枕之后,要對架空地段的道床反復振搗,補充道碴,每過一趟車要及時檢查線路變化情況,并進行整治。

確認全部線路達到可恢復常速的標準后,申請恢復常速。(施工結束后45km/h不少于12h,然后恢復常速60km/h)

線路恢復后還要進行不間斷的線路養護,并完備各種標志,直至工務段驗收并交接之后方可結束工作。

鑒定(評審)意見

     組織單位:中國鐵建股份有限公司

     鑒定(評審)意見:

     課題組針對南水北調框架橋與寧西鐵路斜交工程的特點,開展了曲線段斜交框架橋大跨度架空頂進施工進行了研究,取得以下創新成果:

1、采用工115型便梁與橫抬梁、鋼枕的組合體系,突破了傳統的D便梁跨越能力小的局限,為下穿頂進施工增加了新的方法。

2、滑動支點的設置,減小了頂進過程中產生的摩擦力。

3、通過設置限位樁,有效防止了線路在頂進過程中的橫向位移。

綜上所述,該成果在南水北調與寧西鐵路交叉工程得到了成功應用,社會經濟效益顯著,具有推廣應用價值,總體達到國內領先水平。

推廣應用情況:

在南水北調中線一期與寧西鐵路交叉工程西北聯絡線頂進框架橋中得到成功應用,框架橋設計為3-(2×7.0×7.0)m頂進框架。通過滑車支點的轉換,既保持了受力結構的穩定,又不影響框架的頂進,減小了頂進過程中產生的摩擦力。限位樁的設置,消除了頂進過程中產生的橫向推力,有效防止了線路的橫向移動,保證了既有線運營的安全。 此技術的成功應用,提供了大跨度鐵路橋涵架空頂進的成功經驗,具有不受架空跨度限制、避免多次架空多次要點施工、對既有線影響小等優點,在大跨度鐵路交叉工程中具有推廣價值。 


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