淺談淺埋覆蓋砂礫石層大斷面箱涵下穿高速公路頂進(jìn)施工技術(shù)

【摘要】通過(guò)下穿瀘黃高速公路頂進(jìn)項(xiàng)目的施工，淺埋大斷面箱涵下穿高速公路頂進(jìn)施工的一些方法和技術(shù)，如管井結(jié)合明排降水法、中繼間法頂推技術(shù)、頂鐵的設(shè)置和加固、監(jiān)控測(cè)量及糾偏技術(shù)等，同時(shí)在箱涵頂進(jìn)施工中遇到的行車安全、提出了施工監(jiān)控及信息化管理和重點(diǎn)工序預(yù)防控制措施。

【關(guān)鍵詞】淺埋;大斷面箱涵;頂進(jìn);施工技術(shù)

1、前言

頂進(jìn)施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管線施工方法，它不需要開(kāi)挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、地面建筑物等，其在國(guó)外已廣泛使用，在國(guó)內(nèi)也逐漸普及，是一種能安全有效地進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的施工法。

頂進(jìn)施工根據(jù)箱涵的結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)場(chǎng)的不同情況，可采用不同的施工方法，如一次頂入法、分次頂入法、中繼間法等。箱涵頂進(jìn)施工在國(guó)內(nèi)外較常見(jiàn)，形式多樣，種類較多，發(fā).展較快，其中主要以厚覆蓋層、無(wú)不良地質(zhì)作用、巖土狀況良好頂進(jìn)為主，而在地下水豐富、砂礫石的滲透系數(shù)很大、含有大量漂石、超薄覆蓋和車輛高速行駛的情況下進(jìn)行箱涵頂進(jìn)難度較大、施工工藝及方法難以掌握，監(jiān)控、預(yù)防控制要求高。

2、工程的基本情況

下穿瀘黃高速公路鋼筋混凝土箱涵，箱涵長(zhǎng)25m，軸線與高速公路正交。箱涵頂部距高速公路水泥混凝土路面高度1.5m，路基結(jié)構(gòu)為砂礫石層，松散性大，在高速公路行車動(dòng)荷載的作用下，容易發(fā)生垮塌，造成路面沉陷，嚴(yán)重影響高速公路的通行和安全。

箱涵設(shè)計(jì)為C40防滲（P8）鋼筋混凝土，分兩節(jié)進(jìn)行預(yù)制，長(zhǎng)度分別是12.5m和12.5m，外部尺寸為寬6.2m、高6.4m，凈空尺寸為寬4.8m、高4.8m，頂板厚0.7m、側(cè)墻厚0.7m、底板厚0.9m，每節(jié)箱涵自重615t，總重1230t。采用中繼間法頂進(jìn)施工，整體頂進(jìn)距離為36.5m，穿越高速公路路基19.4m，頂進(jìn)為上坡，坡度為0.3%。

3、施工中采用的技術(shù)

3.1管井結(jié)合明排的降水技術(shù)

在瀘黃高速公路兩側(cè)開(kāi)挖30米*10米（底面）的基坑，為箱涵預(yù)制頂進(jìn)場(chǎng)地和頂進(jìn)接收?qǐng)龅?。地下水層位于地表?.4米左右，工作坑底及頂進(jìn)時(shí)箱涵底位于地下4.5米處，處于地下水位下，需對(duì)該施工工作空間進(jìn)行降水。因整個(gè)基坑開(kāi)挖范圍大、深度大（約5米），地層為含水豐富的砂礫石層，基坑涌水量大，在箱涵預(yù)制處和頂進(jìn)接收?qǐng)龅夭捎霉芫用髋诺姆绞浇邓?/p>

在基坑開(kāi)挖線邊緣設(shè)置降水管井（沿排洪溝軸線方向），每個(gè)基坑每邊設(shè)3口，單個(gè)基坑設(shè)置6口，兩處共12口。井深12-15米，孔徑650mm，內(nèi)管350mm，放入大功率深井泵，用管井抽出大量地下水。對(duì)坑底局部滲出的地下水則采用在基坑內(nèi)四周開(kāi)挖明渠排水。如有流沙出現(xiàn)，可局部采用沙袋堆碼邊坡及排水溝壁，將水引至基坑附近的集水坑，利用潛水泵將少量水抽出。降水達(dá)到工作坑內(nèi)和頂進(jìn)箱涵底板下50厘米以上無(wú)水，且不引起高速公路較大的沉降和突降。

3.2中繼間頂推技術(shù)

將全部頂進(jìn)段分為若干段（本工程分為2段），在各段之間設(shè)中繼間，使之接力交替頂進(jìn)，即前段的頂進(jìn)是利用后段作為后背。所謂中繼間，實(shí)際上是在頂進(jìn)涵體的各段之間設(shè)置的接力頂進(jìn)工作室，此工作室的內(nèi)部安裝有中繼千斤頂，負(fù)責(zé)中繼間前段的涵體頂進(jìn)。中繼間內(nèi)的千斤頂達(dá)到最大行程后，前段暫時(shí)停止前進(jìn)，而進(jìn)行后一段的頂進(jìn)，此時(shí)中繼間千斤頂?shù)幕钊碗S著后一段的前進(jìn)而壓縮（即回鎬）。

本工程設(shè)計(jì)計(jì)算的最大頂推力為1508噸，建議每節(jié)采用4臺(tái)500噸的千斤頂頂進(jìn)。箱涵最大頂力一般根據(jù)如下公式計(jì)算：

P=K[N1f1+（N1+N2）f2+2Ef3+RA]

式中：P—最大頂力，KN;

K—系數(shù)，一般采用1.2;

N1—箱涵頂上的總荷載，KN;

f1—箱涵上表面與頂上荷載的摩阻系數(shù)，此項(xiàng)系數(shù)與涵頂上表面的潤(rùn)滑程度有關(guān)，需由試驗(yàn)確定。

N2—箱涵自重，KN;

f2—箱涵底板與基地土的摩阻系數(shù)。此系數(shù)視基底土的性質(zhì)，也要經(jīng)試驗(yàn)而定;

E—箱涵兩側(cè)土壓力，KN

f3—側(cè)面摩阻系數(shù)。此系數(shù)視土的性質(zhì)并經(jīng)試驗(yàn)確定;

R—鋼刃角正面阻力，視刃角的構(gòu)造、挖土的方法、土的性質(zhì)，同樣需要經(jīng)試驗(yàn)而定;

A—鋼刃角正面積，m2

在頂進(jìn)過(guò)程中隨著箱涵進(jìn)入路基的長(zhǎng)度增加，與路基土的接觸面積不斷增大，摩阻力越來(lái)越大，在第二節(jié)箱涵開(kāi)始進(jìn)入路基時(shí)，千斤頂表壓長(zhǎng)時(shí)間達(dá)到42MPa（頂力達(dá)到1680噸）左右才能勉強(qiáng)將箱涵推動(dòng)。在這種情況下液壓泵里的油溫居高不下，意味著千斤頂不能繼續(xù)加壓。隨著頂進(jìn)長(zhǎng)度的增加，甚至出現(xiàn)了在頂?shù)谝还?jié)箱涵時(shí)，第二節(jié)箱涵有后退的情況，此時(shí)不得不增加千斤頂。

3.3頂鐵的設(shè)置和加固

根據(jù)工程特點(diǎn)，頂鐵采用P60重軌焊接制作，頂鐵加工圖如下：

頂鐵安裝和使用應(yīng)滿足以下要求：

1.頂鐵線應(yīng)與管道軸線平行、對(duì)稱;

2.頂鐵與管口之間采用緩沖材料襯墊;

3.頂進(jìn)時(shí)，工作人員不得在頂鐵上方及側(cè)面停留，并隨時(shí)觀察頂鐵有無(wú)異?，F(xiàn)象。

每隔5m在頂鐵上焊接橫向的工字鋼，增加其整體性強(qiáng)度。同時(shí)在頂鐵的上方用砂礫石填壓并灌水壓實(shí)。

3.4箱涵姿態(tài)的測(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，以確保頂進(jìn)的精度。每頂一鎬必須進(jìn)行方向和標(biāo)高的測(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。在預(yù)制好的箱涵底板頂進(jìn)中線方向布置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

3.5糾偏技術(shù)

箱涵在頂進(jìn)中，由于所受頂進(jìn)摩擦阻力不均勻影響，容易發(fā)生左右偏移、扎頭或抬頭現(xiàn)象。由于箱涵體積大、頂程長(zhǎng)，如發(fā)生過(guò)大的高程和方向偏差，校正工作很困難。因此在頂進(jìn)工作中必須樹(shù)立“預(yù)防為主、校正為輔”的思想，以便穩(wěn)步前進(jìn)。

高程的偏差主要是通過(guò)底刃角的挖土來(lái)控制的。如果出現(xiàn)抬頭現(xiàn)象，可在底刃角處適當(dāng)超挖。通過(guò)頂進(jìn)記錄發(fā)現(xiàn)，一般當(dāng)箱涵重心行進(jìn)到開(kāi)始超挖點(diǎn)附近時(shí)，箱涵高程才逐漸發(fā)生變化，因此這種調(diào)整方法必須避免抬頭現(xiàn)象，應(yīng)立即急速大量超挖。如果出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，可通過(guò)加大刃角阻力來(lái)避免。刃角阻力過(guò)大會(huì)造成路基的變形加大，給線路維護(hù)帶來(lái)困難。在頂進(jìn)中應(yīng)根據(jù)情況作適當(dāng)處理。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，淺埋覆蓋砂礫石層大斷面箱涵下穿高速公路頂進(jìn)施工技術(shù)，為解決高速公路下穿箱涵提供了一種可靠的方式方法。

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作者簡(jiǎn)介：

蔣軍，出生年月：1982年12月，性別：男，民族：漢，籍貫：四川廣安，學(xué)歷：雙本，職稱：中級(jí)，主要研究方向：建筑、公路、礦業(yè)。