談跨高速公路河段箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)

汪孝龍 諶育雄

（1、柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州 545005；2、中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075）

1 工程概況

長(zhǎng)沙某河段岸線整治工程是對(duì)該河進(jìn)行改道取直，整治后的該河上游通過(guò)一段明渠與另一河段連接，下游通過(guò)箱涵與該河中游垂直連接。根據(jù)水流的銜接條件、河道的轉(zhuǎn)彎要求、公路涵的安全保障以及與下游的銜接，采用垂直頂進(jìn)式箱涵。

2 工程水文地質(zhì)條件

地質(zhì)條件

鉆探結(jié)果揭示，頂進(jìn)箱涵區(qū)域地層自上而下為：①雜填土、②素填土、③粉質(zhì)粘土、④重壤土、⑤中壤土、⑥、殘積粉質(zhì)粘土、⑦中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。各土層力學(xué)指標(biāo)如下表1。

表1 地基各巖（土）層力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)成果表

3 箱涵尺寸設(shè)計(jì)

長(zhǎng)沙市某河段岸線整治工程河道穿繞城高速段頂進(jìn)式箱涵采用矩形斷面,三室凈空:左洞室5米(寬)×3.8米（高）=19平方米；中間洞室 6米（寬）×3.8米（高）=22.8平方米；右洞室5米（寬）×3.8米（高）=19平方米（圖1）。

圖1 箱涵設(shè)計(jì)尺寸圖(單位：cm)

本箱涵基底位于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，箱涵頂進(jìn)穿越的地層包括雜填土、粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土，及中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖上部部分，其中粘土層主要是高速公路路基填方段。

4 施工方法

4.1 路基加固

對(duì)頂進(jìn)影響范圍內(nèi)路基進(jìn)行注漿加固，防止頂進(jìn)時(shí)發(fā)生正面和側(cè)面塌方。主要采用超前小導(dǎo)管注漿加固技術(shù)和大管棚支護(hù)技術(shù)。超前小導(dǎo)管是沿箱涵縱向在上部開(kāi)挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定角度（一般為）的密排注漿花管。注漿花管的外露端通常支于開(kāi)挖面后方的格柵鋼架上，注漿花管與格柵鋼架搭接長(zhǎng)度 ，共同組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿小導(dǎo)管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖，其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果顯著。

采用大管棚支護(hù)技術(shù)進(jìn)行頂進(jìn)箱涵的頂部防護(hù)，以大管棚有效支撐土體的重量避免上面土體的坍塌，并隔離上面的土體和下面的箱涵，避免上面土體在箱涵頂進(jìn)時(shí)隨箱涵一起移動(dòng)。管棚的施工須用鉆進(jìn)工藝，鉆孔時(shí)不得坍孔。不得采用錘擊等任何對(duì)高速公路路基有振沖影響的施工方法。管棚鋼管直徑245毫米，間距50厘米。鋼管和孔壁之間的空隙必須壓滿水泥漿，不得留有空隙，由此保證道面的完整性。管棚鉆孔時(shí)應(yīng)采用隔孔跳鉆的方法鉆進(jìn)，以避免鉆孔時(shí)出現(xiàn)坍孔和較大的沉降。管棚底距箱涵頂在入口處不小于20厘米，出口處不得小于30厘米。

4.2 基坑布置

箱涵工作場(chǎng)地按照分三節(jié)預(yù)制頂進(jìn)的要求布置，工作坑布置在河段樁號(hào)較小端?；硬捎镁c(diǎn)降水，分一層布置，降水過(guò)程中隨時(shí)注意監(jiān)測(cè)既有路基有無(wú)異常變化，否則暫停降水。排（截）水溝縱向坡度為1%，每隔20米左右設(shè)置一個(gè)沉砂井?；舆吰虏捎?：1的斜坡放坡開(kāi)挖，在坡上打間距3米錨筋（外掛鋼筋網(wǎng)片），并采用單束錨桿護(hù)坡間距為3米。錨桿采用單束鋼筋錨桿，每根長(zhǎng)7米，仰角為10度。坡面采用鋪設(shè)、噴射混凝土，噴射10厘米C15細(xì)石混凝土結(jié)合砂漿錨桿加固；基坑底滑板設(shè)置為30cm厚鋼筋混凝土，其下設(shè)15cm厚C15素混凝土墊層。為增強(qiáng)縱向滑板與地基的摩阻力，每隔2米設(shè)一根橫向通長(zhǎng)加勁梁。并在坡腳處設(shè)漿砌片石小擋墻。

4.3 滑板制作

箱涵滑板采用鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)，滑板表面做到光平整滑，滑板的平整度采用方格網(wǎng)控制高程，高程誤差控制在3mm以內(nèi)。潤(rùn)滑隔離層應(yīng)按規(guī)定分層做好，以保證預(yù)制箱涵不與滑板粘連，便于箱涵起動(dòng)頂進(jìn)。

頂進(jìn)箱涵在頂進(jìn)時(shí)容易出現(xiàn)‘扎頭’和‘抬頭’的現(xiàn)象，同時(shí)箱涵底處于亞砂土和松散細(xì)砂的交接層，頂進(jìn)時(shí)有可能出現(xiàn)箱涵底的亞砂土粘結(jié)到箱涵底板上隨箱涵滑動(dòng)的現(xiàn)象，針對(duì)這種情況采用在箱涵底預(yù)鋪滑行軌道的技術(shù)方案來(lái)解決，滑板面按5‰做成頭高尾低的坡度?；売蓪I(yè)施工隊(duì)伍施工，保證其縱向偏差不超過(guò)2厘米。

4.4 后背施工

圬工后背墻是頂進(jìn)的主要受力結(jié)構(gòu)，其作用很重要，必須安全可靠。為了保證后背土體的抗力能滿足頂力的需要，后背樁采用鉆孔樁，樁間距1.2m。樁長(zhǎng)18m，滑板以下12.4m，滑板以上5.0m。為了保證后背土體的密實(shí)，在鉆孔樁施工前對(duì)后背土體進(jìn)行強(qiáng)夯處理，漿砌片石應(yīng)按齒縫砌法，墻背的填土應(yīng)夯填密實(shí)，以免頂進(jìn)時(shí)土體變形過(guò)大或?qū)⒑蟊硥攭摹?/p>

4.5 箱涵預(yù)制澆筑

框架主體采用強(qiáng)度等級(jí)為C30鋼筋混凝土，箱涵在基坑滑板上分三節(jié)預(yù)制澆筑，第一節(jié)澆筑底板及50cm側(cè)墻，第二節(jié)澆筑側(cè)墻，第三節(jié)澆筑側(cè)墻及頂板。預(yù)制澆筑前應(yīng)精確定位，確保箱涵的位置和頂進(jìn)的方向一致，箱涵內(nèi)外模板均采用大模板。

4.6 箱涵頂進(jìn)

在箱涵的頂進(jìn)入口及出口處設(shè)混凝土門(mén)框梁，門(mén)框梁寬、高各1米，把管棚頭部澆入門(mén)框梁內(nèi)，門(mén)框梁兩端設(shè)門(mén)框柱，柱下的基礎(chǔ)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。在出口端離門(mén)框梁一定距離應(yīng)設(shè)一排樁，間距不小于3米，其頂上澆一反力梁，并設(shè)支撐梁頂住門(mén)框梁加固路基，避免箱涵頂出時(shí)路基被推移。在門(mén)框與箱涵頂之間設(shè)滑輪以托住門(mén)框梁，以避免箱涵頂進(jìn)時(shí)門(mén)框梁中部下?lián)蠅旱较浜斏?，同時(shí)也能減小箱涵與門(mén)框之間的摩阻力。在箱涵四周側(cè)壁上設(shè)泥漿孔，在箱涵頂進(jìn)時(shí)從泥漿孔中壓入泥漿，減小箱涵四周的摩阻力。

箱體頂進(jìn)即是開(kāi)動(dòng)高壓油泵，利用頂鎬的頂力在后背的反力作用下推動(dòng)箱體前進(jìn)。挖土?xí)r，嚴(yán)格掌握切土量，底板、側(cè)刃角必須吃土頂進(jìn)，挖土坡面不得陡于60度，先兩側(cè)，后中間，形成向洞內(nèi)凸出弧形，待橋體頂進(jìn)到坡面時(shí)才能挖除凸出土方，確保路基不發(fā)生塌方，保證運(yùn)行安全。

5 施工監(jiān)控

5.1 路面的監(jiān)控

高速公路路面主要監(jiān)測(cè)沉降、水平位移和裂縫。在頂涵施工前在道面頂涵范圍及周邊50米范圍布監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)每一測(cè)點(diǎn)高程和水平位置詳細(xì)記錄，同時(shí)觀察記錄道面的裂縫情況，在頂進(jìn)過(guò)程中對(duì)這些測(cè)點(diǎn)的高程、水平位移和路面的裂縫情況作定時(shí)監(jiān)測(cè)和頂進(jìn)時(shí)的監(jiān)測(cè)。

表2 箱涵頂進(jìn)允許偏差表

5.2 測(cè)量監(jiān)控

在箱涵頂進(jìn)時(shí)必須進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量監(jiān)控,以確保箱涵施工的精度。每頂一鎬必須進(jìn)行方向和標(biāo)高測(cè)量。并對(duì)頂程、頂力、吃土量、接縫處寬度及錯(cuò)臺(tái)變化等進(jìn)行記錄。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)調(diào)整千斤頂?shù)捻斄φ{(diào)整箱涵的偏位。

測(cè)量工作對(duì)箱體頂進(jìn)很重要，每頂進(jìn)一鎬（每鎬50cm，每次開(kāi)挖步距50cm），測(cè)量一次高程和左右方向偏差并做好記錄，以便根據(jù)偏差情況，采取相應(yīng)措施，及時(shí)糾偏，保證箱體順利就位。

[1] 董鐵梅.軟土地基大體積箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)[J].天津建設(shè)科技，2009·NO.6.