莲花池西路下穿丰沙铁路立交工程触变泥浆减阻效果浅释-论文发表

分类：推荐论文 时间：2011-06-14 08:15 关注：(1)

莲花池西路下穿丰沙铁路立交工程触变泥浆减阻效果浅释

侯洪才 侯爱臣

摘 要：莲花池西路下穿丰沙铁路立交工程顶进轴线与铁路交角过小，顶程长达92.33m，分为三节框架桥顶进，桥体底层为沙加石地层，在此条件下顶进框架桥如何保证框架桥的顶进质量成为工程的重要环节，采用框架桥体底层及两侧注入触变泥浆，减小顶进阻力，使框架桥顶进方向和高程容易控制，保证了框架桥顶进质量

关键词：触变泥浆；减阻

一、工程简介：

桥位中心里程为丰沙下行线K6＋045.35，道路中线与丰沙下行正线的交角30.997°桥体穿越丰沙铁路2股道首钢铁路5股道共7股铁路线路。

立交桥规模及结构型式:2—14.5m钢筋混凝土封闭框构，轴线长度84.79m；分三节，自重分别为：5802T、5249T、7302T.

顶进方向：由东向西顶进，设计最大顶力为：117820KN；顶程92.33m。

工程地质及水文地质：

本桥的持力层为卵石土，中密、稍湿，含卵石约60％～70％，一般粒径20mm～40mm，最大粒径140mm。基本承载能力为500kpa。15m深度未见地下水。

二、顶进设备配备

（1）根据桥体中心线与线路夹角，并根据最大顶力合理配置顶镐。

（2）镐窝布置图：

 

 

 

 

 

三、各节桥体的理论顶力计算

（一）桥体Ⅰ段施工最大顶力计算：

1、侧面主动土压力系数：考虑顶进挖土，纠偏，列车震动，土质、挖孔桩以及土体固化的影响，取经验综合系数 0.33；

2、侧面和底部摩擦系数取ｆ２=ｆ３=0.8；

3、其他系数，桥体顶部摩擦系数ｆ１=0.5， =19KN／ｍ３；

4、顶进桥体条件

桥上荷载　 Ｎ１=200ｔ=2000KN

桥体自重　　Ｎ２=5802ｔ=58020KN

桥正面阻力　Ｒ=1500KN／ｍ２

桥正面面积（船头坡影响）

　Ａ=45.47×0.2=9.10ｍ２

桥体侧面土压力

高度取 H=8m

长度取 L=29.5-2.5=27ｍ

5、根据桥涵设计规范最大顶力计算式为：

Ｐ=Ｋ［Ｎ１ｆ１＋（Ｎ１＋Ｎ２）ｆ２＋２Ｅｆ３＋ＲＡ］

其中 Ｅ=１/２ Ｈ２ Ｌ

=1/2×19×8２×0.33×27

=5420KN

Ｐ=1.2×［2000×0.5＋（2000＋58020）×0.8＋２×5420×０.８＋150×9.10］

=856060KN

（二）桥体Ⅱ段施工最大顶力计算：

1、根据桥涵设计规范最大顶力计算式为：

Ｐ=Ｋ［Ｎ１ｆ１＋（Ｎ１＋Ｎ２）ｆ２＋2Ｅｆ３＋ＲＡ］

其中Ｅ＝1/2 Ｈ２ Ｌ

＝1/2×19×8２×0.33×23

=4610KN

Ｐ=1.2×［200×0.5＋（200＋5249）×0.8＋2×4610×0.8＋2112］

=87710KN

桥体自重　　Ｎ２=5249ｔ=52490KN

桥体搭接阻力　

ＲA=52490/2×0.8=21120KN

桥体侧面土压力高度取 H=8m

长度取 L=23ｍ

（3）桥体Ⅲ段施工最大顶力计算：

根据桥涵设计规范最大顶力计算式为：

Ｐ=Ｋ［Ｎ１ｆ１＋（Ｎ１＋Ｎ２）ｆ２＋2Ｅｆ３＋ＲＡ］

其中Ｅ=1/2 Ｈ２ Ｌ

=1/2×19×8２×0.33×30

=602t

Ｐ=1.2×［2000×0.5＋（2000＋73020）×0.8＋2×6020×0.8＋2112］

=110120KN

桥自重　 Ｎ２=7372ｔ=73720KN

桥体搭接阻力　

ＲA=52490/2×0.8=21120ｔ

桥体侧面土压力高度取 H=8m

长度取 L=30ｍ

四、桥体注浆孔布置

 

 

 

 

 

 

1、桥体底板注浆孔布置

第一桥第一排注浆孔距船头坡1米，距八字0.5米，距镐窝1米，注浆孔按梅花型布置其间距为1.5米；第一、二节桥各布置四排，每节桥体前后各布置两排；第三节桥体前端布置两排距镐窝1米，间距1.5米梅花型布置。

2、桥体两侧注浆孔布置

桥体两侧随顶进里程逐步埋设注浆管，注浆管烟桥体2米布置1根，注浆管长度为8米，考虑侧压力主要分布于下部，注浆管下端4米设注浆孔，上端为封闭管。

五、触变泥浆施工

（一）触变泥浆的设备

1、调浆设备：包括拌合机及储浆罐等。

2、注浆设备：包括注浆泵、注浆管等。

（二）泥浆配合比的确定。

泥浆采用优质膨润土、石碱和水调制而成，其配比按重量比100∶2∶614。施工中对以下泥浆指标进行了严格的控制。①比重：采用比重计测定，控制在1.10～1.3之间；②粘度：采用粘度计装入700ｃｍ３泥浆，测定500ｃｍ３流出的时间不小于100ｓ；③胶体率：要求达到100%；④ｐＨ值：采用ｐＨ试纸测试，其值控制在6～８之间。对失水量及泥皮厚、静切力、含沙量按常规控制。当泥浆池内泥浆存放过久，泥浆老化出现泥皮时，须洒水保养。

（三）注浆工艺

1、将定量的水放入搅拌罐内，并取其中一部分水溶化碱；

2、在搅拌过程中，将定量的膨润土徐徐加入搅拌罐内，搅拌均匀。

3、将溶化的碱水倒入搅拌罐内（碱水必须在膨润土搅拌均匀后加入），再搅拌均匀，放置12小时后即可使用。

（四）注浆方案

1、桥体顶进过程中，应安排两班有经验的注浆人员进行操作并保证注浆设备运转正常。

2、当第一排注浆管下滑板2米时，即开始注浆，观察注浆压力变化，当压力值超过1.0mpa时，即停止注浆并注意保持压力。

3、当第一节桥体在顶进过程中，前两排注浆管应不间断进行注浆。

4、第二、三节桥体注浆压力可按不大于1.0mpa加压，视顶力变化情况，以及观察中继间的泥浆流失量大小，调整注浆时间和注浆量。

六、减阻效果

（1）使用触变泥浆后各节桥体的理论顶力与实际顶力比较

当桥体完全下滑板后，触变泥浆完全起作用后，桥体的顶力基本保持稳定，第一节桥体实际顶力基本保持在64000KN左右，约为桥体自重的1.1倍,而第一节桥体的理论顶力为856060KN,约为其自重的1.48倍；第二节桥体实际顶力基本保持在45160KN左右，约为桥体自重的0.86倍，而第二节桥体的理论顶力为87710KN，约为其自重的1.7倍；第三节桥体实际顶力基本保持在64500KN左右，约为桥体自重的0.88倍，而第三节桥体的理论顶力为110120KN，约为其自重的1.5倍；

（2）使用触变泥浆后与在相同土质或类似土质情况下未使用触变泥浆实际顶力的比较：

本工程的持力层为卵石土，含卵石约60％～70％，一般粒径为20mm～40mm，最大粒径140mm。而本工程在顶进过程中相对顶力最大的第一节桥体的最大顶力也只有其自重的1.1倍。

通过上面的分析我们可以看出第二、三节桥体的减阻效果是非常明显的，其实际顶力几乎没有超过其自重的1.0倍；在本工程中第一节桥体的减阻效果相对较差，原因是第一节桥体前端的船头坡在顶进过程中触变泥浆未能及时充满桥体的前半个接触面，从而影响了减阻效果，通过与相同地质或类似地质情况框架桥顶进的顶力比较而言，采用触变泥浆进行减阻得效果是非常明显的。