面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置製造方法
2023-12-04 20:15:26 1
面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，包括地錨單元、位於所述地錨單元上的滑板單元、後背單元、位於所述滑板單元上的水平滑移單元和位於所述滑板單元兩側的水平糾偏單元。本實用新型所達到的有益效果：採用滑移凹槽的形式並設計成「四滑道」，通過滑塊在滑道滑板上滑動，橫向每組滑塊用銷軸連接，使得頂推平穩、方向容易控制。滑板左右還設置導向支墩，避免箱體頂推過程中出現過大的偏斜。佔用場地少，操作方便，運行穩定，安全可靠，工期短，投資少，具有良好的社會效益和經濟效益，適合大噸位整幅預製箱體一次性多點原位頂推到位的施工技術。
【專利說明】面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，屬於下穿既有線頂進施工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]近些年來，隨著我國交通運輸事業的迅速發展，一個橫貫東西、溝通南北、幹支結合的具有相當規模的鐵路運輸網絡已經形成。而大規模的公路交通網絡的建設不可避免與鐵路交通網絡發生交叉，在運營鐵路線增建橋涵形成公鐵立交的建設模式就成為一種常態。例如:有些鐵路和道路原有的平交道口不能適應交通安全和車流順暢的要求，需要改造成立體交叉；有些客運量大的車站要求增加地道；在處理舊線既有橋涵病害時，有時要求擴建或增設新橋涵等。這些新增設橋涵工程都在運輸繁忙的營業線上進行，為了不中斷營運，目前普遍採用限速行車直接頂進橋涵的施工方法，即「頂進法」。既有線頂進施工的特點是:在保證既有線上行車安全運行且不中斷的前提下，在對既有線進行加固後，在既有線路基一側開挖工作坑，澆築滑板及潤滑隔離層，然後在滑板上預製鋼筋混凝土箱體及修築後背，安裝頂進設備，通過傳力設備，藉助與後背的反作用力把箱體向前推進，當頂進一個頂程後，再增加頂鐵，挖運出土一個頂程距離，繼續進行下一個頂程施工，如此循環，直至箱體頂進就位為止。
[0003]在頂推法施工中，只需要很小的水平頂推力，就能將很重的預製鋼筋混凝土箱體移動，這是滑道和滑板發揮了重要作用，因此合理地設置滑道和滑板是減小箱體頂推滑動摩阻力的關鍵。滑板是在箱體頂進的過程中提供承載、潤滑功能的混凝土結構物，它既是工作坑的底板，也是頂進中的滑道板。滑板根據工藝要求由混凝土底板和潤滑隔離層兩部分組成。我們知道，滑動摩阻力的計算公式為f= μ N，式中f為滑動摩阻力；μ為動摩擦因數，又稱滑動摩擦係數，它只與材料、接觸面粗糙程度有關，而與接觸面積無關；Ν為正壓力，在工程實際當中即箱體主體的總質量。因此，滑板施做工藝的關鍵就是如何保證f值足夠小，從而達到降低工程風險、保證工程質量、安全、進度和節約投資的目的。對於某個工程實際，箱體主體的總質量N為固定值，這就要求在保證上述工程目的的前提下儘可能地降低滑動摩擦係數μ值。潤滑隔離層應儘量選用摩擦係數低的材料，如可選用厚度2?4mm的石蠟、厚度3_的滑石粉或厚度I?2_的機油滑石粉漿等等。
[0004]實踐證明傳統滑道板的構造方案基本是合理的，然而在長頂程、大幅寬、高噸位的場合，在頂進涵穿越多條既有線路的頂進過程中滑板損壞的問題時常出現，其原因在於傳統頂推施工中採用的滑板大多數為小跨徑簡支梁橋中採用的「聚四氟乙烯橡膠滑板支座」，僅僅是尺寸不同，內部構造完全相同，但兩者的受力狀況是大不相同的。頂推滑板雖然只是一種臨時性的工具，但其承壓應力大、滑移量大，使用質量上要求比滑板支座要高得多，損壞也更嚴重。滑板損壞導致滑動摩阻力增大；造成箱體底板局部應力過大，使底板承託位置開裂。而且頂推施工中採用的是聚四氟乙烯板+不鏽鋼板的摩擦體系，其弊端在於:壓縮強度小，抗蠕變性能較差，再加上多為承受重物荷載，隨著工況轉換，單點滑塊承載力加大，造成摩擦面聚四氟乙烯板層變形、破壞加大，效果不佳。
[0005]另外，在開挖工作坑和滑板錨梁基坑的時候，難免會引起地基土擾動，降低地基承載力，加上地基土質本身可能就比較鬆軟，使得地基承載力無法滿足頂進涵的要求。另一方面，地基承載力的下降又削弱了地基對地錨梁的橫向阻力，引起地錨梁的水平偏移或傾覆，從而導致滑板在頂進過程中向前滑動，使整塊滑板發生變形。上述問題都會使得頂推工作進展不順利，而且根據施工需要，有時還需要中斷通行，給交通運輸造成了極大的不便；頂推滑板損壞無法繼續使用，需要更換，也使頂推施工費用明顯增加。目前現有技術尚不能有效地解決上述問題。
實用新型內容
[0006]為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種可以解決現有技術中長頂程、大幅寬、高噸位頂推作業時滑板所存在的問題的高性能滑移裝置。
[0007]為了實現上述目標，本實用新型採用如下的技術方案:
[0008]面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，包括地錨單元、位於所述地錨單元上的滑板單元、後背單元、位於所述滑板單元上的水平滑移單元和位於所述滑板單元兩側的水平糾偏單元；所述地錨單元包括碎石層、地錨梁和若干個錨索；所述滑板單元包括工作坑底板和橡膠墊層；所述後背單元包括後背牆和後背樁；所述水平滑移單元設置有若干個，所述水平滑移單元包括滑移凹槽、滑道板、滑塊和水平頂推千斤頂；所述滑移凹槽設置在所述橡膠墊層上，所述滑移凹槽的出口端設置成圓弧形狀；所述滑道板焊接固定在所述滑移凹槽內；在水平方向上，經過同一條垂直於頂推方向的線上的滑塊作為一組並用銷軸連接，形成若干組布滿滑道，所述滑塊可以在所述滑道板上滑動；所述水平糾偏單元包括若干個導向支墩。
[0009]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述地錨梁採用C40鋼筋混凝土結構；所述錨索穿過地錨梁，沿與所述水平滑移單元平行的方向並排均勻設置。
[0010]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述碎石層灌注有灰漿；所述錨索採用預應力碳纖維錨索，並採用水泥砂漿注漿，所述錨索外層設置有PVC套管。
[0011]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述工作坑底板採用C40鋼筋混凝土結構，並安插有高強鋼筋；所述橡膠墊層內設有加勁鋼板。
[0012]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述後背牆採用C40鋼筋混凝土結構；所述後背樁採用C30鋼筋混凝土結構，所述後背牆與所述後背樁之間填築有砂夾卵石。
[0013]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述滑塊包括具有加勁鋼板的橡膠塊和嵌在所述橡膠塊下方的MGE塊。
[0014]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述水平頂推千斤頂採用液壓臺座式千斤頂，安裝在每個所述滑移凹槽內；所述水平頂推千斤頂的一端與所述滑塊相接觸，另一端固定在所述後背牆的支撐面上。
[0015]前述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述導向支墩採用C40鋼筋混凝土結構，分別設置在與所述地錨梁對應的位置，所述導向支墩、地錨梁與滑板採用整體澆築。本實用新型所達到的有益效果:
[0016]1.錨索採用預應力碳纖維索，後端錨固在深層穩固巖土體中，使錨固段周圍地層成為承受預應力的載體，能夠給錨索施加強大的預應力。錨索注漿的漿液還可以充填巖土體中的裂隙，改善巖土體結構，提高地基自身承載能力。
[0017]2.滑板單元修築前先在其下部地基上夯填碎石層，既能減小滑板的下沉量，又可以保證滑板與地基之間有足夠的摩擦力。預應力錨索將地錨梁與工作坑底部土體黏結，形成整體受力結構，達到加固穩定和限制變形的目的。整個地錨單元具有足夠的整體強度，可以抵抗頂進過程中產生的強大摩擦力。
[0018]3.工作坑底板採用高強度預應力鋼筋混凝土結構，可以抵抗頂推過程中上部箱體結構帶來的強大摩擦力。採用帶加勁鋼板的橡膠墊層作為緩衝變形層，既有足夠的垂直抗壓強度，又有一定的剪切變形以滿足上部結構的水平位移，來抵抗一部分箱底接觸面的摩阻力。
[0019]4.採用滑移凹槽的形式並設計成「四滑道」，通過滑塊在滑道滑板上滑動，橫向每組滑塊用銷軸連接，使得頂推平穩、方向容易控制。滑板左右還設置導向支墩，避免箱體頂推過程中出現過大的偏斜。
[0020]5.利用MGE滑塊動靜摩擦係數相近、承載力大以及出色的耐磨損、耐腐蝕、抗老化等特性，使滑移啟動平穩，不會出現竄動、爬行現象，其優良的彈性和抗衝擊性還能較好地消除由於軌道不平順造成局部高壓帶來的各種危害。
[0021]6.本實用新型結構合理，佔用場地少，操作方便，運行穩定，安全可靠，工期短，投資少，具有良好的社會效益和經濟效益，適合大噸位整幅預製箱體一次性多點原位頂推到位的施工技術。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的正視圖；
[0023]圖2是本實用新型的俯視圖；
[0024]圖3是本實用新型的側視圖；
[0025]圖4是滑板單元沿A-A的縱剖面圖；
[0026]圖5是滑板單元及地錨梁、導向支墩沿B-B的橫剖面圖；
[0027]圖6是單個滑移凹槽的橫向內部結構圖。
[0028]圖中附圖標記的含義:
[0029]1-地錨梁，2-錨索，3-工作坑底板，4-橡膠墊層，5-後背牆，6_後背樁，7_滑移凹槽，8-滑道板，9-滑塊，10-水平頂推千斤頂，11-導向支墩，12-碎石層。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。
[0031]本實用新型所涉及的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，包括地錨單元、滑板單元、後背單元、水平滑移單元和水平糾偏單元。
[0032]滑板單元設置在地錨單元上。水平滑移單元有若干個，均設置在滑板單元上。水平糾偏單元設置在滑板單元兩側。
[0033]地錨單元包括碎石層12、地錨梁I和若干個錨索2。地錨單元設置滑板單元底部，以防止滑板在頂進時隨之向前滑動。
[0034]首先在滑板單元下方的地基上夯填1cm厚級配碎石墊層12，利用灌注混凝土底板時的灰漿將碎石層膠結，既能減小滑板的下沉量，又可以保證滑板與地基之間有足夠的摩擦力。然後每隔5m開挖一道地錨梁基坑，基坑長與滑板單元寬度一致，地錨梁預留位置用鐵皮或模板隔離碎石。在開挖的基坑中預留孔道，孔道沿與頂推滑移軸線垂直的方向並排設置。然後將基坑回填夯實，澆灌地錨梁I。地錨梁I採用C40混凝土，待混凝土強度達到設計強度標準值的75%，平穩快速地安裝錨索2，錨索2採用預應力碳纖維索。錨索2注漿採用水泥砂漿，錨固段通過灌漿使錨索2與孔壁黏結成整體，錨固在地基的深層穩固巖土體中，使錨固段周圍地層成為承受預應力的載體。錨索2穿過地錨梁I和巖土體的中間自由段，碳纖維索用PVC套管套護形成地下巖錨無黏結段，通過灌漿使套管與孔壁黏結，而碳纖維索可在套管內自由伸縮傳遞預應力。在前端外露錨頭對錨索2進行預應力張拉，完成張拉鎖定後採用不低於20MPa的混凝土封錨。利用注漿時的漿液還可以充填巖土體中的裂隙，使破碎的巖土體固結，改善內部應力狀況，提高巖土體的穩定性；採用地錨梁I與預應力錨索2結合共同作用的方式加固地基，增大抗滑阻力，從而提高了地錨的整體強度，達到加固穩定和限制變形的目的。
[0035]如圖4和圖5，滑板單元包括工作坑底板3和橡膠墊層4。滑板單元中心線應與頂進箱體設計中線一致。橡膠墊層4應保證與工作坑底板3有足夠的粘結強度。工作坑底板3採用25cm厚C40混凝土灌築，內布置鋼筋網，距滑板頂面50mm，垂直後背方向布置高強度預應力鋼筋，伸入後背牆內並與後背牆5鋼筋骨架相連接，以防止在頂進過程中滑板單元與後背牆5的連接處斷裂，保證滑板單元與後背牆5的整體性。工作坑底板3混凝土要振搗密實，表面平整度在2m長度範圍內凹凸差不超過3mm。橡膠墊層4是垂直方向受壓的緩衝變形層，既應有足夠的抗壓強度，又有較大的剪切變形以滿足上部結構的水平位移，來抵抗一部分箱底接觸面的摩阻力。橡膠墊層4內設加勁鋼板，既可以保證滑板的整體性，又起骨架作用。
[0036]後背單元包括後背牆5和後背樁6。後背牆5採用C40鋼筋混凝土結構，寬度與滑板單元同寬，與滑板單元必須緊密、牢固、可靠，並保證地埋深度。後背樁6採用C30鋼筋混凝土，並在牆背後填築砂夾卵石，每30cm逐層夯實，以增大後背牆5的穩定性。後背牆5是保證頂進工作順利進行的重要設施，直接關係到頂進質量。後背牆5位於工作坑後部，是頂進施工時水平頂推千斤頂10的支撐面，承受頂進時的水平頂反力。
[0037]水平滑移單元包括滑移凹槽7、滑道板8、滑塊9和水平頂推千斤頂10。滑移凹槽7設置在滑板單元的橡膠墊層4的表面，形成條形滑道底座。滑移凹槽7平行設置多道，其數量和間距使得每道滑移凹槽7均勻承受箱體的重量以保證滑移過程的穩定性和安全性，優選為「四滑道」的布置形式。滑道前端出口 30cm範圍內設置成圓弧形狀，便於滑塊9從前方滑出。滑道板8焊接固定在滑移凹槽7內。滑道板8採用2cm厚鋼板，上面包裹3mm厚光滑不鏽鋼板作為滑動面。滑塊9與滑道板8滑動接觸，由帶有加勁鋼板的橡膠塊下面嵌一 MGE塊組合而成，起滑移箱體和支承作用。各滑道中的滑塊9橫向作為一組，每組滑塊9用銷軸連接，銷軸位置高於橡膠墊層4，從而能夠共同前移。滑塊9排列緊湊，其最大間隙不得超過20cm。為減小頂推摩擦因數，在滑塊9下表面塗上耐久、耐摩擦的矽脂油。採用MGE滑塊+不鏽鋼板的摩擦體系，其優點在於:1.壓縮強度大，承載力大，抗蠕變性能好，摩擦係數小，速度平穩，具有較好的彈性和抗衝擊性能，能較好地消除軌道不平引起的局部高壓帶來的各種危害，特別適合於大型預製構件的平移；2.無變形和磨損，能夠多工程重複使用，使用壽命長。
[0038]如圖6，水平頂推千斤頂10安裝在各滑移凹槽7內，每個滑移凹槽7內設置2臺水平頂推千斤頂10。水平頂推千斤頂10的一端與滑塊9相接觸，另一端固定在後背牆5的支撐面上，實現多點頂推。水平頂推千斤頂10採用液壓臺座式千斤頂。頂推時，使箱體支承在滑塊9上，開動水平頂推千斤頂10的油泵，通過活塞向前推動滑塊9在不鏽鋼板上滑動，利用箱體底板混凝土與橡膠之間的摩擦力大於MGE材料與不鏽鋼之間的摩阻力的特點，帶動箱體不斷向前移動。按頂進長度隨時更換不同的規格的頂鐵，安放頂鐵時保持頂鐵與頂進軸線一致，每次開頂前採用備用頂鐵加壓，確保頂鐵在頂進過程中順直、不拱起。
[0039]水平糾偏單元包括導向支墩11，來控制預製箱體頂進時的方向。導向支墩11採用C40鋼筋混凝土結構，分別設置於滑板單元兩側與地錨梁I對應的位置，以防止箱體在頂推過程中出現過大的偏斜。導向支墩11和地錨梁I應與混凝土底板3整體澆築。如發現線位偏差可以在導向支墩11與箱體之間加墊木來調整，同時通過控制水平頂推千斤頂10頂力和加換頂鐵調整。
[0040]本實用新型結構合理，佔用場地少，操作方便，運行穩定，安全可靠，工期短，投資少，具有良好的社會效益和經濟效益，適合大噸位整幅預製箱體一次性多點原位頂推到位的施工技術。
[0041]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，包括地錨單元、位於所述地錨單元上的滑板單元、後背單元、位於所述滑板單元上的水平滑移單元和位於所述滑板單元兩側的水平糾偏單元；所述地錨單元包括碎石層、地錨梁和若干個錨索；所述滑板單元包括工作坑底板和橡膠墊層；所述後背單元包括後背牆和後背樁；所述水平滑移單元設置有若干個，所述水平滑移單元包括滑移凹槽、滑道板、滑塊和水平頂推千斤頂；所述滑移凹槽設置在所述橡膠墊層上，所述滑移凹槽的出口端設置成圓弧形狀；所述滑道板焊接固定在所述滑移凹槽內；在水平方向上，經過同一條垂直於頂推方向的線上的滑塊作為一組並用銷軸連接，形成若干組布滿滑道，所述滑塊可以在所述滑道板上滑動；所述水平糾偏單元包括若干個導向支墩。
2.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述地錨梁採用C40鋼筋混凝土結構；所述錨索穿過地錨梁，沿與所述水平滑移單元平行的方向並排均勻設置。
3.根據權利要求2所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述碎石層灌注有灰漿；所述錨索採用預應力碳纖維錨索，並採用水泥砂漿注漿，所述錨索外層設置有PVC套管。
4.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述工作坑底板採用C40鋼筋混凝土結構，並安插有高強鋼筋；所述橡膠墊層內設有加勁鋼板。
5.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述後背牆採用C40鋼筋混凝土結構；所述後背樁採用C30鋼筋混凝土結構，所述後背牆與所述後背樁之間填築有砂夾卵石。
6.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述滑塊包括具有加勁鋼板的橡膠塊和嵌在所述橡膠塊下方的MGE塊。
7.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述水平頂推千斤頂採用液壓臺座式千斤頂，安裝在每個所述滑移凹槽內；所述水平頂推千斤頂的一端與所述滑塊相接觸，另一端固定在所述後背牆的支撐面上。
8.根據權利要求1所述的面向大噸位頂推工程的高性能滑移裝置，其特徵是，所述導向支墩採用C40鋼筋混凝土結構，分別設置在與所述地錨梁對應的位置，所述導向支墩、地錨梁與滑板採用整體澆築。
【文檔編號】E01D21/00GK204224990SQ201420577327
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月8日 優先權日:2014年10月8日
【發明者】王飛球, 楊敏, 王浩, 朱克宏, 杜顯平, 麥鑫浩, 劉海浪 申請人:中鐵二十四局集團有限公司, 東南大學