关于框构顶进液压设备及顶进工艺改进的探讨-论文发表网
发布时间：2011-02-26 14:13:59更新时间：2011-02-26 14:13:59
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关于框构顶进液压设备及顶进工艺改进的探讨
尚军
中铁六局集团太原铁路建设有限公司山西太原030045
【摘要】在铁路工程施工中，桥涵顶进大多采用顶入法，就施工程序和顶进工艺而言，顶入法与其它顶进施工方法基本相同。针对桥涵顶进工艺中前置顶入和后置顶入法的优缺点及存在问题，探讨问题的原因及应对措施，论述前置法和后置法的施工适用范围。
【关键词】顶进工艺前置法后置法
一、顶进液压设备的合理设计与选型
1、液压泵站参数的设定与高压油泵的配置
选用32MPa的柱塞式高压油泵在顶进时，其工作压力应该维持在20MPa左右，并以此压力大小配置千斤顶。选择油泵流量为25L/min即可满足顶进速度要求，在顶进时箱身的运动速度一般为30mm/min左右。
在实际施工中，采用一台油泵的泵站应选用变量泵，采用两台高压泵的泵站应选用一台定时泵（结构比变量泵简单，价格低）一台变量泵，这样泵站的流量调节范围变大。
如果条件许可，选择双泵泵站较为合理，它与两台单泵泵站相比：
（1）可靠性好。在顶进过程中，一台泵发生故障，另一台仍可继续顶进，避免因泵故障停止时间过长，行车振动引起框构旁土方塌方，影响行车安全；
（2）工作效率高。对大小不同的桥涵及千斤顶数量的不同，泵站可酌情以满足不同顶进速度的要求。
2、千斤顶的选择
现在普遍采用双作用千斤顶，工作压力为32MPa，顶力为200t-300t，顶程为0.6m-0.8m。如条件许可，尽可能选择顶力大、行程长的千斤顶。因为顶进同样大小的桥涵，千斤顶活塞面积越大，高压油泵工作压力越小，越有利于减少油泵内泄，提高工作效率，延长油泵使用寿命。
3、油箱的设计
油箱有效容量一般都较大，约为油泵每分钟流量的2-3倍或更大一些。油箱容积大，可避免采用副油箱，现场作业简便，有充足的液压油，不至于出现由于管路泄露造成缺油影响顶进正常进行。
二、顶进工艺的改进
在桥涵顶进施工中，普遍采用的施工方法是把千斤顶布置在框构底板的前端。千斤顶随框构前进，千斤顶收回，后面加顶铁，保持框构往前顶进，这种方法称为前置法。前置法顶进桥涵是一种较成熟的施工工艺，有关的铁路工程施工技术规范以此种施工方法为依据，进行最大顶力计算、后背设计、后背梁受力计算等等。然而，在桥涵顶进施工中，也可以采用另一种方法，即将千斤顶布置在后背梁前端。框构顶进时，千斤顶作用在顶铁上，顶铁推动框构一起前进，这种方法简称为后置法。
在实际应用中，后置法取得了很好的效果。事实上，后置法在施工中应用很少，在铁路工程设计和施工技术理论方面也没有这种方法的论述，对这种方法的科学性、实用价值尚缺乏理论上的研究。
前置法与后置法的合理应用。
1、前置法顶进桥涵的优点及存在的问题
前置液压千斤顶顶进桥涵最大的优点是，千斤顶直接作用于框构本身，除了框构前进所需克服的阻力外无其他顶进阻力。但是，它的缺点也很明显：
（1）顶进人员设备与出土人员机械干扰大。
（2）出土机械从液压千斤顶上通过需搭跑道，液压管路容易被机械压坏，维修困难。
（3）顶进一个顶程后，换完顶铁搭好临时跑道才能开始运土。下一个顶程开始时，需拆掉临时跑道，费人力、费时间。
可以看出，换顶铁、搭临时跑道、维修液压千斤顶及管路影响了出土的快速进行，延长了顶进工期，增加了维护线路的时间，各种影响行车安全的不利因素也随之增加。
2、问题的原因及采取的措施
问题的原因是顶进人员、设备的作业区域与出土人员机械的作业区域重叠过多，顶进作业限制和干扰了出土作业。
箱身顶进速度主要取决于洞内出土速度，采用后置法对两个作业区域进行分离，就可减少两种作业的干扰：
（1）两个作业区域重叠大大减少。
（2）每次顶程顶完可立即运土，不受回镐、换顶铁的影响。
（3）不需搭拆临时跑道。
（4）不用制作千斤顶托盘。
（5）顶进设备维修方便，完好率高。
由此上比较可看出，后置法克服了前置法所存在的问题，缩短了出土时间，加快了顶进进度。
3、采用后置千斤顶顶进桥涵的预力计算
采用前置法在既有线上顶进时，顶进的阻力主要来自箱身自重，按下式简略计算：
P=μ×N
式中：μ—顶力系数，一般取1.2—1.5
N—箱身自重（KN）
采用后置法顶进，顶进阻力增加了，还要克服顶铁向前运动时产生的阻力，顶力需按下式计算：
P=μ×N+F
F—顶铁及横梁运动产生的顶进阻力
F值由两部分组成，一部分是顶铁及横梁与基底土的摩擦阻力∑F1；一部分是顶铁及横梁运动时，遇基底土不平破坏局部土壤所要克服的阻力∑F2，F=∑F1+∑F2。
理论上确定F值较困难。在采用后置法顶进的工程中，把千斤顶的数量、顶铁以及横梁的数量记录下来，把液压系统的压力表最大读数记录下来，算出最大顶力P，用公式P=P=μ×N+F即可求出F值。多次反复，即可得出较准确的经验数据。
4、前置法与后置法的合理选择应用
在顶进桥涵时，后置法是一种工期短、干扰行车时间少、安全性好的顶进方法。但在实际顶进工程中，施工单位应根据框构的大小、自己的设备条件来决定采用哪种顶进方法。
单孔、小孔径框构作业范围小，宜采用后置法顶进。
（1）采用后置法可有效减少顶进人员设备与出土人员机械的干扰；
（2）使用顶铁少、F值很小，对顶力、后背影响很小；
（3）顶距段，顶进时，不会发生顶铁在运动中失稳现象。
（4）后置法比前置法缩短工期三分之一。
对多孔径、大孔径、顶距超过12米的框构，如果顶力足够，后背抵抗力强，活动横梁充足，也可采用后置法顶进。如果后背抵抗力不足，活动横梁少，就只能采用前置法。
尚军
中铁六局集团太原铁路建设有限公司山西太原030045
【摘要】在铁路工程施工中，桥涵顶进大多采用顶入法，就施工程序和顶进工艺而言，顶入法与其它顶进施工方法基本相同。针对桥涵顶进工艺中前置顶入和后置顶入法的优缺点及存在问题，探讨问题的原因及应对措施，论述前置法和后置法的施工适用范围。
【关键词】顶进工艺前置法后置法
一、顶进液压设备的合理设计与选型
1、液压泵站参数的设定与高压油泵的配置
选用32MPa的柱塞式高压油泵在顶进时，其工作压力应该维持在20MPa左右，并以此压力大小配置千斤顶。选择油泵流量为25L/min即可满足顶进速度要求，在顶进时箱身的运动速度一般为30mm/min左右。
在实际施工中，采用一台油泵的泵站应选用变量泵，采用两台高压泵的泵站应选用一台定时泵（结构比变量泵简单，价格低）一台变量泵，这样泵站的流量调节范围变大。
如果条件许可，选择双泵泵站较为合理，它与两台单泵泵站相比：
（1）可靠性好。在顶进过程中，一台泵发生故障，另一台仍可继续顶进，避免因泵故障停止时间过长，行车振动引起框构旁土方塌方，影响行车安全；
（2）工作效率高。对大小不同的桥涵及千斤顶数量的不同，泵站可酌情以满足不同顶进速度的要求。
2、千斤顶的选择
现在普遍采用双作用千斤顶，工作压力为32MPa，顶力为200t-300t，顶程为0.6m-0.8m。如条件许可，尽可能选择顶力大、行程长的千斤顶。因为顶进同样大小的桥涵，千斤顶活塞面积越大，高压油泵工作压力越小，越有利于减少油泵内泄，提高工作效率，延长油泵使用寿命。
3、油箱的设计
油箱有效容量一般都较大，约为油泵每分钟流量的2-3倍或更大一些。油箱容积大，可避免采用副油箱，现场作业简便，有充足的液压油，不至于出现由于管路泄露造成缺油影响顶进正常进行。
二、顶进工艺的改进
在桥涵顶进施工中，普遍采用的施工方法是把千斤顶布置在框构底板的前端。千斤顶随框构前进，千斤顶收回，后面加顶铁，保持框构往前顶进，这种方法称为前置法。前置法顶进桥涵是一种较成熟的施工工艺，有关的铁路工程施工技术规范以此种施工方法为依据，进行最大顶力计算、后背设计、后背梁受力计算等等。然而，在桥涵顶进施工中，也可以采用另一种方法，即将千斤顶布置在后背梁前端。框构顶进时，千斤顶作用在顶铁上，顶铁推动框构一起前进，这种方法简称为后置法。
在实际应用中，后置法取得了很好的效果。事实上，后置法在施工中应用很少，在铁路工程设计和施工技术理论方面也没有这种方法的论述，对这种方法的科学性、实用价值尚缺乏理论上的研究。
前置法与后置法的合理应用。
1、前置法顶进桥涵的优点及存在的问题
前置液压千斤顶顶进桥涵最大的优点是，千斤顶直接作用于框构本身，除了框构前进所需克服的阻力外无其他顶进阻力。但是，它的缺点也很明显：
（1）顶进人员设备与出土人员机械干扰大。
（2）出土机械从液压千斤顶上通过需搭跑道，液压管路容易被机械压坏，维修困难。
（3）顶进一个顶程后，换完顶铁搭好临时跑道才能开始运土。下一个顶程开始时，需拆掉临时跑道，费人力、费时间。
可以看出，换顶铁、搭临时跑道、维修液压千斤顶及管路影响了出土的快速进行，延长了顶进工期，增加了维护线路的时间，各种影响行车安全的不利因素也随之增加。
2、问题的原因及采取的措施
问题的原因是顶进人员、设备的作业区域与出土人员机械的作业区域重叠过多，顶进作业限制和干扰了出土作业。
箱身顶进速度主要取决于洞内出土速度，采用后置法对两个作业区域进行分离，就可减少两种作业的干扰：
（1）两个作业区域重叠大大减少。
（2）每次顶程顶完可立即运土，不受回镐、换顶铁的影响。
（3）不需搭拆临时跑道。
（4）不用制作千斤顶托盘。
（5）顶进设备维修方便，完好率高。
由此上比较可看出，后置法克服了前置法所存在的问题，缩短了出土时间，加快了顶进进度。
3、采用后置千斤顶顶进桥涵的预力计算
采用前置法在既有线上顶进时，顶进的阻力主要来自箱身自重，按下式简略计算：
P=μ×N
式中：μ—顶力系数，一般取1.2—1.5
N—箱身自重（KN）
采用后置法顶进，顶进阻力增加了，还要克服顶铁向前运动时产生的阻力，顶力需按下式计算：
P=μ×N+F
F—顶铁及横梁运动产生的顶进阻力
F值由两部分组成，一部分是顶铁及横梁与基底土的摩擦阻力∑F1；一部分是顶铁及横梁运动时，遇基底土不平破坏局部土壤所要克服的阻力∑F2，F=∑F1+∑F2。
理论上确定F值较困难。在采用后置法顶进的工程中，把千斤顶的数量、顶铁以及横梁的数量记录下来，把液压系统的压力表最大读数记录下来，算出最大顶力P，用公式P=P=μ×N+F即可求出F值。多次反复，即可得出较准确的经验数据。
4、前置法与后置法的合理选择应用
在顶进桥涵时，后置法是一种工期短、干扰行车时间少、安全性好的顶进方法。但在实际顶进工程中，施工单位应根据框构的大小、自己的设备条件来决定采用哪种顶进方法。
单孔、小孔径框构作业范围小，宜采用后置法顶进。
（1）采用后置法可有效减少顶进人员设备与出土人员机械的干扰；
（2）使用顶铁少、F值很小，对顶力、后背影响很小；
（3）顶距段，顶进时，不会发生顶铁在运动中失稳现象。
（4）后置法比前置法缩短工期三分之一。
对多孔径、大孔径、顶距超过12米的框构，如果顶力足够，后背抵抗力强，活动横梁充足，也可采用后置法顶进。如果后背抵抗力不足，活动横梁少，就只能采用前置法。
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