本技術涉及頂管,具體而言,涉及一種頂管下穿鐵路高架橋的施工方法。
背景技術:
1、頂管施工方法是水利工程中一項重要的非開挖管道鋪設技術,通過此種技術,可以鋪設用于輸水、排水、灌溉以及防洪等功能的管道。目前,隨著我國城市基礎設施建設的飛速發展,地下空間開發利用日益頻繁,長距離頂管技術是一種非開挖地下管道施工方法,在始發井安裝液壓千斤頂系統,將管道從始發井向接收井逐節頂進,同時利用掘進機頭在前方開挖土體,并將渣土排出,最終形成連續的地下管道。通過此種技術,可以在不破壞地面結構的前提下,敷設用于電力、通信、給排水以及油氣輸送等功能的管線。
2、目前的一種頂管的施工方法中,會首選獲取待施工區域的地質參數,并基于該地質參數以及經驗確定頂管的直徑、管壁厚度等參數,之后基于這些參數來進行頂管的施工。
3、但是,上述方法在復雜地質條件下、鄰近鐵路高架橋時,難以預測和控制施工引起的各種地質變化,進而可能引起橋樁基礎的附加內力和變形,導致高架橋結構穩定性較差。
4、需要說明的是,在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解,因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現思路
1、本技術實施例提供了一種頂管下穿鐵路高架橋的施工方法,能夠解決相關技術中導致高架橋結構穩定性較差的問題。所述技術方案如下:
2、根據本技術的一個方面,提供一種頂管下穿鐵路高架橋的施工方法,用于包括鐵路高架橋的待施工區域,所述鐵路高架橋至少包括兩個橋樁基礎,所述方法包括:
3、獲取所述待施工區域的地質參數以及所述兩個橋樁基礎的參數;
4、基于所述地質參數以及所述兩個橋樁基礎的參數,建立有限元數值模型;
5、將初始施工參數輸入所述有限元數值模型,以通過所述有限元數值模型模擬頂管的施工過程,所述初始施工參數包括頂管的管節厚度以及注漿壓力,所述施工過程包括所述頂管由初始位置向靠近所述兩個橋樁基礎的方向頂進,并由所述兩個橋樁基礎之間穿過所述兩個橋樁基礎;
6、獲取所述施工過程中的目標截面的地表沉降數據以及所述橋樁基礎的變形數據,所述目標截面為與一個所述兩個橋樁基礎以及所述頂管相交,且與所述頂管的延伸方向垂直的面;
7、判斷所述地表沉降數據是否小于沉降閾值;
8、在所述地表沉降數據小于所述沉降閾值時,調整所述頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,并重新執行所述將初始施工參數輸入所述有限元數值模型的步驟;
9、在所述地表沉降數據不小于所述沉降閾值時,判斷所述橋樁基礎的變形數據是否小于變形閾值;
10、在所述變形數據不小于所述變形閾值時,調整所述頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,并重新執行所述將初始施工參數輸入所述有限元數值模型的步驟;
11、在所述變形數據小于所述變形閾值時,將當前的初始施工參數確定為目標施工參數。
12、可選地,所述施工過程包括:
13、通過12次頂進工序,實施所述頂管的頂進施工,所述12次頂進工序中的任意一個頂進工序包括:
14、鈍化頂管的第n管節內的土體,n為大于或者等于1的整數;
15、激活所述第n管節以及所述第n管節前的頂管刀盤單元;
16、在所述第n管節的壁厚注漿;
17、施加千斤頂頂力,所述注漿壓力以及掘進壓力。
18、可選地,所述獲取所述施工過程中的目標截面的地表沉降數據以及所述橋樁基礎的變形數據,包括:
19、獲取所述12次頂進工序中,實施每次頂進工序后,所述目標截面的子地表沉降數據;
20、獲取所述12次頂進工序中,實施每次頂進工序后,所述橋樁基礎的子變形數據。
21、可選地,所述目標截面的子地表沉降數據包括在目標范圍內的多個沉降值,所述目標范圍為以所述頂管所在位置為中心,在第一方向以及所述第一方向的反方向上延伸指定距離的范圍,所述第一方向是與所述目標截面以及地表平行的方向;
22、所述判斷所述地表沉降數據是否小于沉降閾值,包括:
23、確定所述多個沉降值的絕對值中是否存在大于所述沉降閾值的絕對值;
24、在存在時,確定所述地表沉降數據不小于所述沉降閾值;
25、在不存在時,獲取所述多個沉降值中最大的沉降值與最小的沉降值的沉降差值;
26、確定所述沉降差值的絕對值是否大于所述沉降閾值的1.5倍;
27、在大于時,確定所述地表沉降數據不小于所述沉降閾值;
28、在不大于時,確定所述地表沉降數據小于所述沉降閾值。
29、可選地,所述多個沉降值包括多個大于零的沉降值以及多個小于零的沉降值,所述大于零的沉降值為出現隆起的位置的沉降值,所述小于零的沉降值為出現凹陷的位置的沉降值;
30、所述在所述地表沉降數據小于所述沉降閾值時,調整所述頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,包括:
31、在所述地表沉降數據小于所述沉降閾值時,確定多個沉降值中的絕對值最大值的目標沉降值;
32、在所述目標沉降值為小于零的沉降值,且所述目標沉降值的絕對值不大于所述沉降閾值的1.5倍時,降低所述注漿壓力,并保持所述頂管的管節厚度不變;
33、在所述目標沉降值為小于零的沉降值,且所述目標沉降值的絕對值大于所述沉降閾值的1.5倍時,降低所述注漿壓力,并增大所述頂管的管節厚度;
34、在所述目標沉降值為大于零的沉降值時,且所述目標沉降值的絕對值不大于所述沉降閾值的1.5倍時,增大所述注漿壓力,并保持所述頂管的管節厚度不變;
35、在所述目標沉降值為大于零的沉降值,且所述目標沉降值的絕對值大于所述沉降閾值的1.5倍時,增大所述注漿壓力,并增大所述頂管的管節厚度。
36、可選地,所述目標截面的橋樁基礎的子變形數據包括在所述橋樁基礎的長度方向上的多個位置的多個變形值,每個所述橋樁基礎中包括兩個管樁組,每個所述管樁組包括多個管樁,且所述兩個管樁組中的第一管樁組位于所述兩個管樁組中的第二管樁組靠近所述頂管的一側;
37、所述判斷所述橋樁基礎的變形數據是否小于變形閾值,包括:
38、確定所述多個變形值的絕對值中是否存在大于所述變形閾值的絕對值;
39、在存在時,確定所述橋樁基礎的變形數據不小于所述變形閾值;
40、在不存在時,獲取所述第一管樁組在所述橋樁基礎的長度方向上的多個位置的多個第一變形值,以及所述第二管樁組在所述橋樁基礎的長度方向上的多個位置的多個第二變形值;
41、獲取所述多個位置的第一變形值和第二變形值的多個變形差值;
42、確定所述多個變形差值中是否存在大于所述變形閾值的變形差值;
43、在存在時,確定所述橋樁基礎的變形數據不小于所述變形閾值;
44、在不存在時,確定所述橋樁基礎的變形數據小于所述變形閾值。
45、可選地,所述在所述變形數據不小于所述變形閾值時,調整所述頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,包括:
46、在所述變形數據不小于所述變形閾值時,獲取所述多個變形值中絕對值最大的目標變形值;
47、在所述目標變形值對應的所述位置為遠離所述頂管的方向的變形,且所述目標變形值的絕對值不大于所述變形閾值的1.5倍時,降低所述注漿壓力,并保持所述頂管的管節厚度不變;
48、在所述目標變形值對應的所述位置為遠離所述頂管的方向的變形,且所述目標變形值的絕對值大于所述變形閾值的1.5倍時,降低所述注漿壓力,并增大所述頂管的管節厚度;
49、在所述目標變形值對應的所述位置為靠近所述頂管的方向的變形,且所述目標變形值的絕對值不大于所述變形閾值的1.5倍時,增大所述注漿壓力,并保持所述頂管的管節厚度不變;
50、在所述目標變形值對應的所述位置為靠近所述頂管的方向的變形,且所述目標變形值的絕對值大于所述變形閾值的1.5倍時,增大所述注漿壓力,并增大所述頂管的管節厚度。
51、可選地,所述地質參數包括所述待施工區域的多個地層,以及所述多個地層的重度、內摩擦角、粘聚力、壓縮模量、單位面積側阻力及與管道的摩擦系數中的至少一種,所述多個地層包括自上而下依次排布的素填土層、第一粉質黏土層、砂礫石層、第二粉質粘土層和砂礫卵石層。
52、可選地,所述橋樁基礎的參數包括樁長、橋樁基礎的直徑、承臺尺寸、材料彈性模量及與所述頂管的相對水平距離中的至少一種。
53、可選地,所述初始施工參數中的頂管的管節厚度為0.275米,所述注漿壓力為0.1mpa。
54、本技術實施例提供的技術方案帶來的有益效果至少包括:
55、提供了一種頂管下穿鐵路高架橋的施工方法,用于包括鐵路高架橋的待施工區域以及至少兩個橋樁基礎,基于待施工區域的地質參數以及兩個橋樁基礎的參數建立有限元數值模型,將初始施工參數輸入有限元數值模型模擬頂管的施工過程,獲取施工過程中的目標截面的地表沉降數據以及橋樁基礎的變形數據,判斷地表沉降數據是否小于沉降閾值,在地表沉降數據小于沉降閾值時,調整頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,在地表沉降數據不小于沉降閾值,且變形數據不小于變形閾值時,調整頂管的管節厚度以及注漿壓力中的至少一個,通過對沉降閾值和變形閾值的實時監測和判斷,對初始施工參數進行調整,避免了橋樁基礎的附加內力和變形,達到了提高高架橋結構穩定性的有益效果。
56、應當理解的是,以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的,并不能限制本技術。