專利名稱：一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)及頂進地道橋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掘進鐵路或者公路路基地道橋的設(shè)備及方法，特別是一種頂進地 道橋的組合式框架鋼構(gòu)及頂進地道橋的方法。
背景技術(shù)：
隨著國內(nèi)鐵路的頻繁提速，有大量的平交道口需要改建成立交的形式，并較多地 采用下穿立交的方式，為不中斷行車，多采用頂進法施工；即將預(yù)制的矩形混凝土地道橋或 涵洞管頂進并穿過現(xiàn)有鐵路或者公路的路基，以便于汽車、行人、管道、纜線立交穿越。施工 中，預(yù)制的矩形混凝土地道橋向路基的泥土層頂進時，需要不停地將泥土挖出才能繼續(xù)頂 進；為了維持上層鐵路或公路的運營，傳統(tǒng)的施工中方法是采用工字鋼、便梁等加固措施或 者限速運行，這種費力費時的加固方法已不能滿足不斷提速的高速鐵路和高速公路運營的 要求。后期，用于掘進地道橋的盾構(gòu)技術(shù)以其安全、高效在得到越來越廣泛應(yīng)用，但是現(xiàn)有 盾構(gòu)是焊接成一體的，一種規(guī)格的盾構(gòu)只能應(yīng)用于與其設(shè)計斷面相適應(yīng)的地道橋施工，沒 有通用性；掘進不同斷面的地道橋需要設(shè)計加工新的盾構(gòu)，增加了施工成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)及頂進地道橋的方法，通 過組裝能適用于頂進不同斷面的地道橋或涵洞。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)，框架鋼構(gòu)位于被液壓 千斤頂頂進的四方形鋼筋混凝土地道橋的前端；直立的長方形豎框架依靠位于頂部的縱向 上托梁和橫向頂橫梁、間隔梁以及位于底部的縱向下托梁和橫向底橫梁，通過螺栓緊固連 接，組合成整體的四方形主框構(gòu)；所述直立的長方形豎框架為2-12個外形尺寸相同、側(cè)面 互相平行、前端上部向前傾斜、后端與所述四方形鋼筋混凝土地道橋的前端貼靠、間距均布 的鋼框；在所述整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板，在整體的四方形主框 構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁的前面安裝一排互相緊靠、能滑移的子框構(gòu)；子框構(gòu)為 小長方形鋼框，前端設(shè)有齒板，小長方形鋼框內(nèi)腔緊固安裝并列的兩個頂推油缸，頂推油缸 的活塞桿頂住橫向頂橫梁。采用一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)頂進地道橋的方法，其步驟為根據(jù)地道橋的設(shè)計尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的長方形豎框架、上托梁、頂橫梁、間隔梁、 下托梁和底橫梁，根據(jù)地道橋的寬度及上層的負載選定長方形豎框架數(shù)量和間距，在地道 橋一側(cè)預(yù)先挖好的露天地溝中用螺栓組合安裝四方形主框構(gòu)；四方形主框構(gòu)后端面的外形 尺寸與四方形鋼筋混凝土地道橋及地道橋的周邊尺寸相同。[2]在整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板，在整體的四方形主 框構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁的前面安裝一排互相緊靠、能滑移的子框構(gòu)。[3]整體的四方形主框構(gòu)的后端與四方形鋼筋混凝土地道橋的前端沿地道橋的 中軸線對接，在四方形鋼筋混凝土地道橋的后端安裝液壓千斤頂及配套的油路系統(tǒng)。
[4]在四方形鋼筋混凝土地道橋的頂面安放減阻鋼板，減阻鋼板的前端通過鋼索 與子框構(gòu)連接，減阻鋼板的后端依靠鋼索與反拉調(diào)節(jié)油缸連接；安裝調(diào)節(jié)油缸及子框構(gòu)的 頂推油缸配套的油路系統(tǒng)。減阻鋼板可以變混凝土與土體的摩阻力為鋼板與土體之間的摩 阻力，減小頂進時的阻力以及對土體的擾動；減阻板前端設(shè)置于子框構(gòu)上，隨子框構(gòu)間隔頂 進而前進。減阻板后部連接在固定于框架橋后部的反拉系統(tǒng)千斤頂上，在框構(gòu)整體頂進前 移時，若發(fā)生框架帶動土體產(chǎn)生沿既有線路橫向的移動時，則啟動反拉調(diào)節(jié)油缸將減 阻鋼 板反向同速率拉回，以保證框架橋頂進而土體不被擾動。[5]啟動四方形鋼筋混凝土地道橋后端的液壓千斤頂，頂推組合式框架鋼構(gòu)，使 子框構(gòu)的齒板插入地道橋的開挖面，在子框構(gòu)的掩護下挖掘和運出開挖面的部分泥土；隨 著開挖面的推進及未掩護面積的擴大，間隔地啟動子框構(gòu)的頂推油缸，即只有不緊靠的一 半的子框構(gòu)齒板先插入開挖面，隨后再頂推另一半的子框構(gòu)齒板；在推進后的子框構(gòu)的掩 護下挖掘和運出開挖面的部分泥土，再啟動液壓千斤頂，頂推四方形鋼筋混凝土地道橋和 組合式框架鋼構(gòu)，同時收攏子框構(gòu)的頂推油缸。在每次循環(huán)頂進四方形主框構(gòu)之前，首先間 隔地頂進子框構(gòu)，可降低頂進時對土體的擾動，并減小頂進時與原土體上部的縱向摩阻力， 從而保持既有線路的線形。重復(fù)上述作業(yè)循環(huán)，連續(xù)整體推進組合式框架鋼構(gòu)和四方形鋼 筋混凝土地道橋，在推進后的子框構(gòu)的掩護下不斷地挖掘和運出開挖面的泥土。[6]四方形鋼筋混凝土地道橋被頂?shù)皆O(shè)計位置后，將前端的組合式框架鋼構(gòu)拆 除，完成地道橋的頂進施工。本發(fā)明的有益效果是
1、 設(shè)置于框架橋前端的組合式框架鋼構(gòu)支撐側(cè)面及頂部傳來的土壓力及車輛荷 載，主框構(gòu)前端上部向前傾斜以及位于其上的子框構(gòu)形成開挖面的超前支護，使開挖面形 成一個穩(wěn)定邊坡；在組合式框架鋼構(gòu)支撐和掩護下挖掘和運出開挖面的部分泥土，確保土 壓平衡、開挖面穩(wěn)定、作業(yè)安全，可減小或取消對運輸線路的速度限制，大大降低對交通運 輸?shù)挠绊憽?、 組合式框架鋼構(gòu)具有通用性，能組裝成適用于頂進不同斷面的地道橋或 涵洞，重復(fù)使用可大大節(jié)約鋼材和施工成本。


圖1是組合式框架鋼構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的左視圖。圖4是子框構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的俯視圖。圖6是頂進組合式框架鋼構(gòu)和地道橋的施工示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例1如附圖1-5所示一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)，框架鋼構(gòu)位于被 液壓千斤頂頂進的四方形鋼筋混凝土地道橋的前端；直立的長方形豎框架1依靠位于頂部的縱向上托梁2和橫向頂橫梁3、間隔梁6以及位于底部的縱向下托梁7和橫向底橫梁8， 通過螺栓緊固連接，組合成整體的四方形主框構(gòu)；所述直立的長方形豎框架1為六個外形 尺寸相同、側(cè)面互相平行、前端上部向前傾斜、后端與所述四方形鋼筋混凝土地道橋11的 前端貼靠、間距均布的鋼框；在所述整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板4， 在整體的四方形主框構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁3的前面安裝一排互相緊靠、能 滑移的子框構(gòu)5 ；子框構(gòu)5為小長方形鋼框，前端設(shè)有齒板9，小長方形鋼框內(nèi)腔緊固安裝并 列的兩個頂推油缸10，頂推油缸10的活塞桿頂住橫向頂橫梁3。 實施例2如附圖1-6所示采用一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)頂進地道 橋的方法，其步驟為根據(jù)地道橋的設(shè)計尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的長方形豎框架1、上托梁2、頂橫梁3、間隔 梁6、下托梁7和底橫梁8，根據(jù)地道橋的寬度及上層的負載選定長方形豎框架1數(shù)量和間 距，在地道橋一側(cè)預(yù)先挖好的露天地溝中用螺栓組合安裝四方形主框構(gòu)；四方形主框構(gòu)后 端面的外形尺寸與四方形鋼筋混凝土地道橋11及地道橋的周邊尺寸相同。[2]在整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板4，在整體的四方形主 框構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁3的前面安裝一排互相緊靠、能滑移的子框構(gòu)5。[3]整體的四方形主框構(gòu)的后端與四方形鋼筋混凝土地道橋11的前端沿地道橋 的中軸線對接，在四方形鋼筋混凝土地道橋11的后端安裝液壓千斤頂12及配套的油路系 統(tǒng)。[4]在四方形鋼筋混凝土地道橋11的頂面安放減阻鋼板，減阻鋼板的前端通過 鋼索與子框構(gòu)5連接，減阻鋼板的后端依靠鋼索與調(diào)節(jié)油缸連接；安裝調(diào)節(jié)油缸及子框構(gòu) 的頂推油缸10配套的油路系統(tǒng)。減阻鋼板可以變混凝土與土體的摩阻力為鋼板與土體之 間的摩阻力，減小頂進時的阻力以及對土體的擾動；減阻板前端設(shè)置于子框構(gòu)上，隨子框構(gòu) 間隔頂進而前進。減阻板后部連接在固定于框架橋后部的反拉系統(tǒng)千斤頂上，在框構(gòu)整體 頂進前移時，若發(fā)生框架帶動土體產(chǎn)生沿既有線路橫向的移動時，則啟動反拉調(diào)節(jié)油缸將 減阻鋼板反向同速率拉回，以保證框架橋頂進而土體不被擾動。[5]啟動四方形鋼筋混凝土地道橋11后端的液壓千斤頂12，頂推組合式框架鋼 構(gòu)，使子框構(gòu)的齒板9插入地道橋的開挖面13，在子框構(gòu)5的掩護下挖掘和運出開挖面13 的部分泥土 ；隨著開挖面13的推進及未掩護面積的擴大，間隔地啟動子框構(gòu)的頂推油缸 10，即只有不緊靠的一半的子框構(gòu)齒板9先插入開挖面13，隨后再頂推另一半的子框構(gòu)齒 板9 ；在推進后的子框構(gòu)5的掩護下挖掘和運出開挖面13的部分泥土，再啟動液壓千斤頂 12，頂推四方形鋼筋混凝土地道橋11和組合式框架鋼構(gòu)，同時收攏子框構(gòu)的頂推油缸10。 在每次循環(huán)頂進四方形主框構(gòu)之前，首先間隔地頂進子框構(gòu)，可降低頂進時對土體的擾動， 并減小頂進時與原土體上部的縱向摩阻力，從而保持既有線路的線形。重復(fù)上述作業(yè)循環(huán)， 連續(xù)整體推進組合式框架鋼構(gòu)和四方形鋼筋混凝土地道橋11，在推進后的子框構(gòu)5的掩護 下不斷地挖掘和運出開挖面13的泥土。[6]四方形鋼筋混凝土地道橋11被頂?shù)皆O(shè)計位置后，將前端的組合式框架鋼構(gòu) 拆除，完成地道橋的頂進施工。
權(quán)利要求
1.一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)，框架鋼構(gòu)位于被液壓千斤頂頂進的四方形鋼 筋混凝土地道橋的前端，其特征在于直立的長方形豎框架(1)依靠位于頂部的縱向上托 梁(2)和橫向頂橫梁(3)、間隔梁(6)以及位于底部的縱向下托梁(7)和橫向底橫梁(8)，通 過螺栓緊固連接，組合成整體的四方形主框構(gòu)；所述直立的長方形豎框架(1)為2-12個外 形尺寸相同、側(cè)面互相平行、前端上部向前傾斜、后端與所述四方形鋼筋混凝土地道橋(11) 的前端貼靠、間距均布的鋼框；在所述整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板 (4)，在整體的四方形主框構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁(3)的前面安裝一排互相緊 靠、能滑移的子框構(gòu)(5)；子框構(gòu)(5)為小長方形鋼框，前端設(shè)有齒板(9)，小長方形鋼框內(nèi) 腔緊固安裝并列的兩個頂推油缸(10)，頂推油缸(10)的活塞桿頂住橫向頂橫梁(3)。
2.采用權(quán)利要求1所述一種頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)頂進地道橋的方法，其步驟為[1]根據(jù)地道橋的設(shè)計尺寸選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的長方形豎框架(1)、上托梁(2)、頂橫梁 (3)、間隔梁(6)、下托梁(7)和底橫梁(8)，根據(jù)地道橋的寬度及上層的負載選定長方形豎 框架(1)數(shù)量和間距，在地道橋一側(cè)預(yù)先挖好的露天地溝中用螺栓組合安裝四方形主框構(gòu)； 四方形主框構(gòu)后端面的外形尺寸與四方形鋼筋混凝土地道橋(11)及地道橋的周邊尺寸相 同；[2]在整體的四方形主框構(gòu)的頂面及兩側(cè)面裝有檔土鋼板(4)，在整體的四方形主框 構(gòu)向前傾斜的前端上部、橫向頂橫梁(3)的前面安裝一排互相緊靠、能滑移的子框構(gòu)(5)；[3]整體的四方形主框構(gòu)的后端與四方形鋼筋混凝土地道橋(11)的前端沿地道橋的 中軸線對接，在四方形鋼筋混凝土地道橋(11)的后端安裝液壓千斤頂(12)及配套的油路 系統(tǒng)；[4]在四方形鋼筋混凝土地道橋(11)的頂面安放減阻鋼板，減阻鋼板的前端通過鋼索 與子框構(gòu)(5)連接，減阻鋼板的后端依靠鋼索與調(diào)節(jié)油缸連接；安裝調(diào)節(jié)油缸及子框構(gòu)的 頂推油缸(10)配套的油路系統(tǒng)；[5]啟動四方形鋼筋混凝土地道橋(11)后端的液壓千斤頂(12)，頂推組合式框架鋼 構(gòu)，使子框構(gòu)的齒板(9)插入地道橋的開挖面(13)，在子框構(gòu)(5)的掩護下挖掘和運出開挖 工作面(13)的部分泥土 ；隨著開挖面(13)的推進及未掩護面積的擴大，間隔地啟動子框構(gòu) 的頂推油缸(10)，即只有不緊靠的一半的子框構(gòu)齒板(9)先插入開挖面(13)，隨后再頂推 另一半的子框構(gòu)齒板(9)；在推進后的子框構(gòu)(5)的掩護下挖掘和運出開挖面(13)的部分 泥土，再啟動液壓千斤頂(12)，頂推四方形鋼筋混凝土地道橋(11)和組合式框架鋼構(gòu)，同 時收攏子框構(gòu)的頂推油缸(10);重復(fù)上述作業(yè)循環(huán)，連續(xù)整體推進組合式框架鋼構(gòu)和四方 形鋼筋混凝土地道橋(11)，在推進后的子框構(gòu)(5)的掩護下不斷地挖掘和運出開挖面(13) 的泥土 ；[6]四方形鋼筋混凝土地道橋(11)被頂?shù)皆O(shè)計位置后，將前端的組合式框架鋼構(gòu)拆 除，完成地道橋的頂進施工。
全文摘要
本發(fā)明的頂進地道橋的組合式框架鋼構(gòu)包括由直立的長方形豎框架、頂部的縱向上托梁、橫向頂橫梁、間隔梁、位于底部的縱向下托梁和橫向底橫梁，通過螺栓緊固連接成整體的四方形主框構(gòu)以及位于主框構(gòu)前端上部的子框構(gòu)。掘進地道橋的方法是首先間隔地頂進子框構(gòu)，以降低頂進時的阻力和對土體的擾動，再頂進四方形主框構(gòu)；在子框構(gòu)及主框構(gòu)的支撐和掩護下挖掘和運出開挖面的泥土；重復(fù)循環(huán)頂進，直至鋼筋混凝土地道橋被頂?shù)皆O(shè)計位置后，將前端的組合式框架鋼構(gòu)拆除。組合式框架鋼構(gòu)能組裝成適用于頂進不同斷面的地道橋或涵洞，重復(fù)使用可大大節(jié)約鋼材和施工成本；本發(fā)明能確保土壓平衡、開挖面穩(wěn)定、作業(yè)安全，減小線路限速，降低對運輸?shù)挠绊憽?br> 文檔編號E01D21/00GK102108679SQ201110040859
公開日2011年6月29日 申請日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者李家穩(wěn) 申請人:李家穩(wěn)