本發(fā)明屬于頂升控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法。
背景技術(shù)：
在新建地鐵的過程中勢必會與已有的高速公路高架橋樁基發(fā)生沖突，且原有橋梁也必須存在，此時便可采取樁基托換的施工方法將原有樁基改變位置使其不影響隧道的正常建設(shè)，并且施工期間以及施工后都要確保高速公路的正常通行。這類問題隨著各個城市的發(fā)展建設(shè)都會遇到這樣的問題，且樁基托換施工難度大，要求高，地下工程在施工期間發(fā)生的安全事故很多，故這類問題的研究相當(dāng)有必要。
地鐵施工與高速公路高架橋的沖突問題越明顯，那么這類問題的研究的重要性以及時效性就很明顯了。類似問題的施工方案都有借鑒的作用，可以為以后施工類似問題提供一個范本，具有重要的意義。
（1）日本京都地鐵車站托換工程，采用主動托換技術(shù)，其特點是托換樁的軸力較大，達(dá)到585t。在托換過程中對被托換樁進(jìn)行了沉降監(jiān)測，被托換樁的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)為上向1.0mm、沉降3.0mm。（2）美國紐約的大西洋大道車站（the Atlantic Avenue Station）綜合修復(fù)改建工程，該車站1908年開通使用，位于弗萊巴許大道下方，不僅為紐約東百匯線4趟列車提供通過服務(wù)，而且與太平洋街車站（the Pacific Street Station）和長島鐵路弗拉特布什大道終點站（Flatbush）兩個車站是聯(lián)系在一起的，每天服務(wù)乘客約為65000人。（3）采用主動托換技術(shù)的深圳地鐵的百貨廣場樁基托換工程，該工程是典型的“二托一”托換結(jié)構(gòu)，其特點是托換樁的軸力大（軸力達(dá)到1890t）。（4）采用主動托換技術(shù)的深圳地鐵的廣深鐵路橋梁樁基托換工程。按設(shè)計需要對廣深鐵路橋的三條線路上的21號、22號墩共6個承臺的樁基進(jìn)行托換。其中21號墩北側(cè)為四跨連續(xù)梁的邊跨，南側(cè)為簡支梁；22號墩的兩側(cè)均為簡支梁。托換的新樁為挖孔樁，樁徑2 m，樁長25 m，樁身為C30鋼筋混凝土，嵌入微風(fēng)化花崗巖地層不小于5 m。（5）廣州機場西路隧道下穿北環(huán)路與機場高速公路等立交高架橋托換工程, 該工程的主要特點是托換施工過程中橋梁不能中斷交通，可以通過臨時墩加固橋梁，而且包含了3種典型的橋梁墩柱托換形式，一種是用托換結(jié)構(gòu)體系全部取代既有的橋墩，即先用臨時墩柱支撐上部結(jié)構(gòu)，然后把既有的橋梁墩柱全部切除，再施工新的托換大梁和兩根墩柱構(gòu)成門架（橫梁與墩柱整體現(xiàn)澆，一次形成剛架），門架與箱梁保持固結(jié)；第二種是保留支座、帽梁，切除幾乎全部墩身，即先用臨時墩柱支承上部結(jié)構(gòu)，再新建門架墩（橫梁與墩柱整體現(xiàn)澆,一次形成剛架），門架的橫梁包裹住現(xiàn)有的方柱（與帽梁下部的墩柱固結(jié)），再沿橫梁底面切除舊墩柱；第三種是保留支座、帽梁和部分墩柱，即先臨時支承上部結(jié)構(gòu)，然后施工兩根新的托換樁，再在既有橋墩承臺的上方新建托換梁與被托換的墩柱固結(jié)，沿托換梁底面切除舊墩，最后用微膨脹混凝土將托換梁與新樁固結(jié)。
現(xiàn)代的托換技術(shù)是綜合的托換技術(shù)，即托換與其他施工技術(shù)相結(jié)合的方式。施工中面臨的問題比以前復(fù)雜的多，比如托換構(gòu)造物結(jié)構(gòu)復(fù)雜且荷載越來越大，變形控制要求越來越嚴(yán)格，只有采用綜合的托換施工方式才能保證安全。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法，旨在解決現(xiàn)代的托換技術(shù)不能適應(yīng)托換大體量構(gòu)造物的大荷載需求，不能有效控制托換對象的變形，在托換建筑中不能保證安全的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法，采用主動托換的方法進(jìn)行托換；主動托換的方法是在原樁基卸載之前對新樁基和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，并在荷載轉(zhuǎn)換過程中對托換結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)的變形，運用頂升裝置進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。
該城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法具體包括：在公路混凝土梁和托換鋼箱梁之間，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要使用不同噸位的千斤頂進(jìn)行支撐，根據(jù)支撐部位的不同和千斤頂功能要求；利用PLC控制液壓同步頂升，利用液壓變頻調(diào)速控制、壓力和位移閉環(huán)自動控制的方式，實現(xiàn)多點力均衡控制；
同時，根據(jù)該高速公路車流量大的特點，保證支撐橋面高速公路120km/h正常通行的前提下，保證公路橋梁在由千斤頂托起并正常通車的過程中，根據(jù)對現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐?，保證橋面縱向差異沉降控制在小于5mm，橫向差異沉降控制在小于3mm；
樁基托換中，當(dāng)支撐力從臨時支墩向永久新樁轉(zhuǎn)換的過程中，通過對現(xiàn)場的密集監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐?，保證橋面縱向差異沉降控制在小于5mm，橫向差異沉降控制在小于3mm。
本發(fā)明另一目的在于提供一種城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換施做方法，包括：
用木樁加固地基，在加固后的地基上施作臨時支架擴大基礎(chǔ)，加固地基及臨時支架的擴大基礎(chǔ)需要滿足上部全部荷載，在托換及下穿施工過程中沉降量需滿足相應(yīng)規(guī)范要求，現(xiàn)有技術(shù)中主要是采用混凝土樁基作為反力基礎(chǔ)，混凝土樁基施工難度較大，本工程中不適合采用混凝土樁基作為托換的反力基礎(chǔ)，因此采用木樁對原有地基進(jìn)行加固措施，使其地基承載力達(dá)到規(guī)范要求，待臨時支架擴大基礎(chǔ)混凝土達(dá)到100%設(shè)計強度后開始架設(shè)豎向貝雷梁；
豎向貝雷梁之間采用托架連接，豎向貝雷梁頂根據(jù)上部荷載重量設(shè)置千斤頂，未稱重前荷載為估算，估算方式有：1）、千斤頂上部橋梁混凝土量、橋面附屬設(shè)施及設(shè)備重量計算；2）、按照經(jīng)驗值橋面面積進(jìn)行估算，3）、考慮概率統(tǒng)計的動荷載作用。千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊與上部的水平鋼箱梁緊貼密實；
兩道鋼箱梁之間架設(shè)順橋向的工字鋼，工字鋼底部設(shè)置千斤頂與鋼板，根據(jù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，在方案監(jiān)控措施中提到新樁部分沉降為5mm，在施工過程中可以設(shè)置預(yù)警值為3mm，通過千斤頂調(diào)節(jié)控制沉降；施作支撐樁、頂部預(yù)埋鋼板，每個鋼板上部架設(shè)多個千斤頂，設(shè)置千斤頂?shù)臄?shù)量根據(jù)上部荷載確定，千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊調(diào)整千斤頂與鋼箱梁緊貼密實；
水平鋼箱梁與T梁之間設(shè)置枕木與木楔片；在施工過程中采用靜力水準(zhǔn)儀、精密水準(zhǔn)儀和全站儀等監(jiān)測工具對上部設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，當(dāng)沉降值達(dá)到預(yù)警值（前述設(shè)置為3mm）時，通過調(diào)節(jié)千斤頂來控制沉降，所有的支撐樁均已施工完成且均已承受荷載時，進(jìn)行拆除豎向貝雷梁。
進(jìn)一步，拆除豎向貝雷梁過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整千斤頂。
本發(fā)明提供的城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法。傳統(tǒng)的頂升托換方法中，一般使用大千斤頂進(jìn)行頂升，頂升過程中如果操作不當(dāng)，很容易使個別千斤頂頂力過大，輕則損壞千斤頂，重則使橋梁底部受損，造成更大的損失；群頂方法相較于傳統(tǒng)的托換方法，使用小千斤頂密布與橋梁底部，這樣的布置方式，使得橋梁上部荷載（高速公路梁的重量和交通荷載均勻分布在每個小千斤頂上，從而避免了千斤頂過于集中，每個千斤頂承受過大荷載的問題，保護(hù)了梁底不受破壞。
本發(fā)明的新承載具有更多的承載，橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載向新承臺進(jìn)行了轉(zhuǎn)移，托換轉(zhuǎn)化力大于上部結(jié)構(gòu)的恒載8166.3kN；
本發(fā)明的為使得原有樁基礎(chǔ)與承臺不承受較大拉力，托換轉(zhuǎn)化力不大于承載的總荷載9761.244kN；
本發(fā)明保證了托換成功實施，單幅橋的頂升力小于原墩柱與新增加承臺結(jié)合面的抗剪力，小于9440kN；
本發(fā)明樁基托換中的轉(zhuǎn)換力介于8166.3 kN~9440kN，取9000kN為單幅橋梁樁基托換力。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例提供的城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換施做方法流程圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)描述。
本發(fā)明實施例提供的城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法采用主動托換的方法進(jìn)行托換；
所述主動托換的方法為在原樁基卸載之前對新樁基和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，并在荷載轉(zhuǎn)換過程中對托換結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)的變形，運用頂升裝置進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。
該城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換方法具體包括：在公路混凝土梁和托換鋼箱梁之間，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要使用不同噸位的千斤頂進(jìn)行支撐，根據(jù)支撐部位的不同和千斤頂功能要求；利用PLC控制液壓同步頂升，利用液壓變頻調(diào)速控制、壓力和位移閉環(huán)自動控制的方式，實現(xiàn)多點力均衡控制；
同時，根據(jù)該高速公路車流量大的特點，保證支撐橋面高速公路120km/h正常通行的前提下，保證公路橋梁在由千斤頂托起并正常通車的過程中，根據(jù)對現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐?，保證橋面縱向差異沉降控制在小于5mm，橫向差異沉降控制在小于3mm；
樁基托換中，當(dāng)支撐力從臨時支墩向永久新樁轉(zhuǎn)換的過程中，通過對現(xiàn)場的密集監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐?，保證橋面縱向差異沉降控制在小于5mm，橫向差異沉降控制在小于3mm。
如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的城際鐵路下穿高速公路明挖施工群頂托換施做方法，包括：
S101：用木樁加固地基，在加固后的地基上施作臨時支架擴大基礎(chǔ)，待臨時支架擴大基礎(chǔ)混凝土達(dá)到100%設(shè)計強度后開始架設(shè)豎向貝雷梁；
S102：豎向貝雷梁之間采用托架連接，豎向雷梁頂根據(jù)上部荷載重量設(shè)置千斤頂，千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊與上部的水平鋼箱梁緊貼密實；
S103：兩道鋼箱梁之間架設(shè)順橋向的工字鋼，工字鋼底部設(shè)置千斤頂與鋼板，根據(jù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，通過千斤頂調(diào)節(jié)控制沉降；施作支撐樁、頂部預(yù)埋鋼板，每個鋼板上部架設(shè)多個千斤頂，設(shè)置千斤頂?shù)臄?shù)量根據(jù)上部荷載確定，千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊調(diào)整千斤頂與鋼箱梁緊貼密實；
S104：水平鋼箱梁與T梁之間設(shè)置枕木與木楔片；根據(jù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，通過千斤頂調(diào)節(jié)控制沉降，所有的支撐樁均已施工完成且均已承受荷載時，進(jìn)行拆除豎向貝雷梁；拆除豎向貝雷梁過程中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整千斤頂。
用木樁加固地基，在加固后的地基上施作臨時支架擴大基礎(chǔ)，用于滿足上部全部荷載，在托換及下穿施工過程中使沉降量滿足相應(yīng)要求，使其地基承載力達(dá)到要求。
豎向貝雷梁之間采用托架連接，豎向貝雷梁頂根據(jù)上部荷載重量設(shè)置千斤頂，豎向貝雷梁頂根據(jù)上部荷載重量設(shè)置千斤頂中，設(shè)置千斤頂?shù)墓浪惴椒òǎ?/p>
1）、千斤頂上部橋梁混凝土量、橋面附屬設(shè)施及設(shè)備重量計算；
2）、按照經(jīng)驗值橋面面積進(jìn)行估算，
3）、分析概率統(tǒng)計的動荷載作用。
所述兩道鋼箱梁之間架設(shè)順橋向的工字鋼，工字鋼底部設(shè)置千斤頂與鋼板，根據(jù)監(jiān)控測量數(shù)據(jù)中，監(jiān)控測量數(shù)據(jù)為：沉降值為5mm，設(shè)置的預(yù)警值為3mm。
面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
實施例一
本實施例為松山湖隧道道滘~東莞新城區(qū)間DK10+260～DK10+300段明挖隧道下穿廣深高速公路高架橋，既要保證在施工過程中廣深高速公路的正常通行，又要實現(xiàn)地鐵隧道正常施工，類似這樣的問題在很多地鐵穿越的工程中都會遇到。
本實施例中樁基托換主要是為了實現(xiàn)將原橋上部荷載轉(zhuǎn)移到新承臺并傳力給托換樁，在受力轉(zhuǎn)換的過程中要將原橋的各種變形控制在允許的范圍內(nèi)。在實現(xiàn)樁基托換的兩種方法中，主動托換是主動給予上部荷載一個預(yù)加的力，將上部荷載施加在原橋樁上的力逐步減消，這樣在之后切墩的時候不會因為力的突變而造成原橋的變形很大；被動托換是不給予上部荷載預(yù)加的力，而是在切墩的時候讓上部荷載的力自然而然的落在托換樁上，這樣就使得在托換的過程中極易造成原橋的巨大變形，所以它適用于比較小的橋。
本實施例的變形要求很嚴(yán)格，故要求必須采用主動托換的方式進(jìn)行托換。
莞惠城際下穿的廣深高速公路橋上部構(gòu)造為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁結(jié)構(gòu)形式，采用先簡支后橋面連續(xù)的施工工藝，橋下樁基為嵌巖樁。廣深高速公路是連通廣州至深圳的公路通道，車流量大，托換施工期間該公路正常運行，運行車輛的動荷載對托換施工帶來很大難度，通過對車流量大小和車輛剎車、擁堵等特殊情況的綜合分析和計算，提出在不中斷公路交通的情況下橋梁托換施工的關(guān)鍵控制技術(shù)，以確保托換的順利完成。
為保證高速公路橋梁在樁基托換中的結(jié)構(gòu)安全性以及樁基托換的成功進(jìn)行，需要在公路混凝土梁和托換鋼箱梁之間，根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要使用不同噸位（500T和100T兩種）的千斤頂進(jìn)行支撐，根據(jù)支撐部位的不同和千斤頂功能要求。利用PLC控制液壓同步頂升，利用液壓變頻調(diào)速控制、壓力和位移閉環(huán)自動控制的方式，實現(xiàn)多點力均衡控制。
同時，根據(jù)該高速公路車流量大的特點，保證支撐橋面高速公路120km/h正常通行的前提下，保證公路橋梁在由千斤頂托起并正常通車的過程中，根據(jù)對現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐?，保證橋面縱向差異沉降控制在5mm之內(nèi)，橫向差異沉降控制在3mm之內(nèi)。
為保證托換成功實施，樁基托換中，當(dāng)支撐力從臨時支墩向永久新樁轉(zhuǎn)換的過程中，通過對現(xiàn)場的密集監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，及時調(diào)整千斤頂?shù)捻斄托谐蹋ＷC橋面縱向差異沉降控制在5mm之內(nèi)，橫向差異沉降控制在3mm之內(nèi)。
1）新承載盡可能多的承載，橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載盡可能多向新承臺轉(zhuǎn)移，托換轉(zhuǎn)化力可大于上部結(jié)構(gòu)的恒載8166.3 kN；
2）新承載盡可能多的承載，但為使得原有樁基礎(chǔ)與承臺不承受較大拉力，托換轉(zhuǎn)化力可不大于承載的總荷載9761.244 kN；
3）為保證托換成功實施，單幅橋的頂升力應(yīng)小于原墩柱與新增加承臺結(jié)合面的抗剪力，即應(yīng)小于9440 kN；
則樁基托換中的轉(zhuǎn)換力介于8166.3 kN~9440 kN為宜?？扇?000kN為單幅橋梁樁基托換力。
本發(fā)明實施例提供的臨時支架施做順序：
木樁→C30擴大基礎(chǔ)→豎向貝雷梁→千斤頂→木墊塊→水平鋼箱梁→工字鋼→施工工字鋼與鋼箱梁之間的千斤頂→打設(shè)Φ1500支撐樁→預(yù)埋鋼板→架設(shè)千斤頂→木墊片→調(diào)整千斤頂與鋼箱梁緊貼密實→拆除豎向貝雷梁→所有下穿施工工序完成后，再拆除支架體系。
具體包括：
用木樁加固地基→在加固后的地基上施作臨時支架擴大基礎(chǔ)→待臨時支架擴大基礎(chǔ)混凝土達(dá)到100%設(shè)計強度后開始架設(shè)豎向貝雷梁，豎向貝雷梁之間采用托架連接→豎向雷梁頂設(shè)置YDS5000KN千斤頂，千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊與上部的水平鋼箱梁緊貼密實→兩道鋼箱梁之間架設(shè)Ι25b工字鋼（順橋向），工字鋼底部設(shè)置YDS500KN千斤頂與鋼板，施工期間，根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果，通過千斤頂調(diào)節(jié)控制沉降→施作Φ1500支撐樁、頂部預(yù)埋鋼板，每個鋼板上部架設(shè)4個YDS5000KN千斤頂，千斤頂頂部設(shè)置木墊塊，通過木墊塊與鋼箱梁緊貼密實；水平鋼箱梁與T梁之間設(shè)置枕木與木楔片。施工期間，根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果，通過千斤頂調(diào)節(jié)控制沉降→所有的支撐樁均已施工完成且均已承受荷載時，方可拆除豎向貝雷梁（依次拆除）；拆除過程中，需加強監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整千斤頂。
群頂可以使上部高速公路梁的重量和交通荷載分散在每個千斤頂上，從而避免了千斤頂過于集中，每個千斤頂承受過大荷載的問題，保護(hù)了梁底不受破壞。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。