某高速顶推箱涵施工技术研究

第３２卷第１期　２０１５年２月　贵州大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）　Ｖｏｌ＿３２　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１５　文章编号１０００—５２６９（２０１５）０１—０１１４—０５　某高速顶推箱涵施工技术研究　天　吴　炜　（安顺市经纬公路勘察设计室，贵州安顺５６１０００）　摘要：本文主要是依托某工业园新东路下穿京港澳高速相交３－－程，根据该项目自身工程项目的　特点，合理的组织相应的施工组织计划，通过该项目将理论中的计算方法运用到实际工程中去，　根据工程中的实际情况，通过计算箱涵的最大的顶力来确定油顸的台数，从而能够更好的指导该　项目中箱涵的制作和施工安装过程，进而根据箱涵的计算结果来确定顶推过来的施工组织方案，　并且在箱涵顶进的施工过程中进行监测，严格控制施工过程中箱涵的标高和位移，保证施工安　全，同时本论文给箱涵施工提供了一定的指导作用。　关键词：箱涵顸推；施工安装；施工监测　中图分类号：Ｕ４１５．６　文献标识码：Ａ　箱涵顶推是一种非开挖的穿越道路、铁路、机　反馈，为后面的施工提供可靠的依据。　场等的地下施工技术，这项技术的运用最早在日本　１　工程概况　本工程为某东西路下穿京珠高速相交工程，线　路中线相交与京珠高速Ｋ１６８０处。采用箱涵施　某高速公路的建设上使用，在建设过程中，能够解　决很多实际的问题，并且相对于其他的施工，还具　有非常大的优势，比如在施工的过程中不需要进行　工，两孔单箱单室箱框长５０　ｉｎ，宽２×１５　ｍ，箱涵内　开挖，而使运营的交通中断，同时对于其他工程的　施工干扰达到最小，都是由于这些优势的存在，才　使得这样的技术在我们国家得到了非常好的发展　净宽１５　ｍ，净高５．３　ｍ。轴线与高速公路斜交夹角　７８。。箱涵采用无缝带土顶进，顶进箱涵分三节预　制，每节长度分别为：１３　１＂１ｑ、１５　ｍ、１７　ｍ，节与节之间　设一道３　ｃｍ的沉落缝，箱涵顶板至高速公路路面　为２．２　ｍ～１．８　ｉｎ。根据地质报告，该处含水量极　和更广泛的运用。随着科学技术的不断发展，信息　化技术的施工也给顶推箱涵施工但来了非常大的　便利。比如可以在施工的过程中进行动态的监控，　同时还可以对施工中的各种信息进行汇总反馈，使　得在施工过程中达到动态化的控制，并且给项目的　为丰富，地基承载力１８０—２００　ｋＰａ，可作为基础持　力层。　２箱涵顶推的理论基础　２．１计算理论　施工组织设计的方案的优化提供了非常大的信息，　为后面的施工过程中可能出现的各种情况提出更　多合理化的建议，并且控制事态的发展。在国内　外，越来越多的人都对箱涵进行了研究、分析与探　讨，同时也都取得了一定的成果，但是本项目的施　工环境较为特殊，由于地表沉降大、顶进距离长、地　箱涵顶推的计算主要包括在考虑施工过程中　各个可能产生荷载的情况下，取用最不利的荷载进　行计算，主要包括箱涵本身的自重，浇筑的混凝土　的容重、汽车荷载等等，根据所给的已知条件，采用　桥规２—１３２式Ｐ＝Ｋ［ＮＪ１＋（Ⅳｌ＋Ⅳ２）　＋（２Ｅｌ＋　下水位高、地质条件差等等情况，所以在这样的情　况下，就对箱涵顶进的过程中进行动态的监控，包　８Ｅ：）　＋　］就可以计算出箱涵的最大定力，最后　求出所需要油顶的个数。本工程计算本箱涵１３米　宽，箱涵的体积：４４．５　ｍ　／ｍ。　括施工过程中结构的变形、应力的变化，都要及时　收稿日期：２０１４—１１—２０　基金项目：贵州省教育厅自然科学研究项目（黔教合字（２０１２）０４５号）　作者简介：吴｝通讯作者：吴炜（１９７５一），男，贵州安顺人，工程师，从事公路工程项目建设及施工管理工作，Ｅｍａｉｌ：８１９１０６５４４＠ｑｑ．ＣＯｌ＇ｎ　炜，Ｅｍａｉｌ：８１９１０６５４４＠ｑｑ．ｃｏｒｎ．　第１期　吴　炜：某高速顶推箱涵施工技术研究　２．２箱涵最大顶力的计算分析　依桥规２—３８６条（２—１３２式）　Ｐ＝Ｋ［Ｎ　＋（Ⅳ。＋Ⅳ２）　＋（２Ｅ１＋８Ｅ２）　＋　］　Ｐ一最大顶力；　］　　Ｉ／　－　■　ｌ　１　／｛／　一　ｌ　　ｌ＿　Ｉ　Ｉ　【　１７００　【１５０ｏ　【１３００【　图１箱涵伸缩缝　粒土层厚仅２．１～１．８　ｍ，取冲击系数１．２。　Ａｌ＝２×５０×１．１×１．２＝１３２（ｔ）；　Ａ，＝１６×１６×２．１×２＝１０７５．２（ｔ）：　Ａ　＝８．１×１３×２．１×２＝４２３．１（ｔ）　则：ＮＩ＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３：１６３０．３（ｔ）　某高速公路　图２混凝土砼面　一摩擦系数，取　＝０．３；　Ⅳ２一箱涵身重Ⅳ２＝２０３５．５（ｔ）；　一箱涵底板与基底土的摩擦系数；根据经　验取　＝０．７；　Ｅ　一两侧土压力；　ｅ　＝　ｌ＝０．３×２×２＝１．２（ｔ／ｍ　）；　ｅ２＝　＝０．３×２×１０．１＝５．６（ｔ／ｍ　）；　一静土压力系数，　＝０．３；　ｒ一填料容重，取ｒ＝２．０（ｔ／ｍ　）；　一路面至箱涵顶高度，Ｈ　＝２　ｍ；　一路面至箱涵底板底高度，　＝１０．１　Ｉｎ；　所以：Ｅ　＝１／２（１．２＋５．６）×８．１×１５＝４１３．１　（ｔ）：　Ｅ　一箱涵内中心土对钢板的上压；　ｅｆ＝　１＝０．３×２×０．０＝０（ｔ／ｍ　）；　ｅ２＝　＝０．３×２×８．１＝４．８６（ｔ／ｍ　）；　Ｅ２＝１／２（０＋４．８６）×８．１×（１＋７）／２＝８６．６　（ｔ）；　一箱涵侧向摩擦系数：根据经验取　＝０．５，　ＲＡ＝０，Ｋ＝１．２；　所以箱涵最大顶力：　Ｐ＝Ｋ［Ｎ　＋（Ｎ１＋Ⅳ２）　＋（２Ｅ。＋８Ｅ２）　＋　ＲＡ］＝１．２［１６３０．３×０．３＋（１６３０．３＋２０３５．５）×　０．７＋（２×４１３．１＋８×８６．６）×０．５］＝４５７７．６（ｔ）。　单个３２０　ｔ油顶实际顶力：Ｐ　＝３２０　ｘ　８０％：　２５６（ｔ），所以Ｎ＝４５７８／２５６＝１７．８８个，需３２０　ｔ油　顶１８个。　实际上，有二个因素未考虑：　（１）中间土柱由于施工时的扰动，与钢盾构之　间的接触并不紧密，Ｅ：实际上应小于主动土压力。　（２）顶进时的减阻措施多样而且效果显著，实　际摩擦系数小于其理论值。　以上计算仅是单节顶进的，在顶进时拖板长度　是４５　Ｉｎ，拖板与土柱间是有摩擦的，故顶力以上计　算是偏不安全的。　剩下拖板长度为：４５—１３＝３２（ｉｎ）　拖板上土柱重Ｎ＝３２×１５×２×２．１＝２０１６　（ｔ），取　＝０．３（小面积钢与钢之间的摩阻系数应　取．　＝０．２５）　所以箱涵最大顶力：　Ｐ＝Ｋ［Ｎ　＋（Ｎ　＋＾　）　＋（２Ｅ　＋８Ｅ２）　＋　Ｒ＾］　（取　＝１．２）　＝ｉ．２［１６３０．３×０．３＋（１６３０．３＋２０３５．５）×　０．７＋（２×４１３．３＋８×８６．６）×０．５＋２０１６×０．３＋　２０１６×０．２５］＝５９０８．４（ｔ）　则所需油顶台数：（顶进采用３２０　ｔ油顶）　单个３２０　ｔ油顶实际顶力：Ｐ，＝３２０×８０％＝　２５６（ｔ）　Ｎ＝５９０８．４／２５６＝２４个，取２４个备２个　所以：需３２０　ｔ油顶２６个（使用２６个，备用２　个）　３施工过程的技术控制点　３．１涵身的预制　箱涵的预制也是施工的关键，其施工过程相对　较难，首先应该在滑板上面支底模板，然后对箱涵　的底部的钢筋进行绑扎，特别是在箱涵墙身部位的　贵州大学学报（自然科学版）　第３２卷　水平钢筋应该先进行间隔绑扎，这对混凝土的震捣　是非常有利的；当混凝土浇筑完成之后再对箱涵进　行一定时间的养护，在养护的过程中要保证好整个　箱涵，防止其发生开裂；当其强度达到一定程度的　时候就要进行支内模板，而内外模板都采用的是　’５　ｍ×１．２　ｉｎ的大块钢模，在边墙的倒角位置采　片Ｊ，　）是特制的整块角模，这样可以保证混凝土在浇　灌过程中的质量和外观，绑扎内侧的钢筋和顶板的　处的钢筋，当钢筋绑扎完成之后要进行支外模板，　最后进行浇筑外侧的混凝土和顶板处的混凝土，浇　筑完毕支护也要进行养护，当整个箱涵达到一定的　强度之后再进行整个箱涵的拆模，拆模之后要进行　防水处理；在箱涵整个支模的过程中都要确保模板　支立直顺平整，不得出现鼓肚、错茬现象；最后安装　由钢板制作的钢刃脚。　３．２　线路的加固及道路的安全处理　在箱涵施工前我们必须人为的做好排水措施，　还要对箱涵顶进的线路进行加固，防止侧滑，保持　稳定，在沿着高速公路的方向分别要做一条排水渠　道，这样就能够将路面上的雨水引流到两条排水沟　中，减少在施工过程中雨水带来的不利的影响，在　施工的过程中应该对这个施工段的高速公路进行　限速，并且要做好引导工作，在施工段内不能够出　现超车的想象，防止任何意外事故的发生；同时要　做好紧急预案，防止若在真的发生事故的前提下，　能更好更快的处理，不影响施工的进度及质量，从　而控制施工的成本。　３．３箱涵顶进施工过程　箱涵顶进施工是工程中的重点、难点工程，采　用盾构法顶进施工，它属于切削泥土，人力定位出　土，带公路坡比顶进。在整个箱涵顶进过程前首先　要进行工作坑的开挖，当其开挖之后，进行箱涵的　预制和线路的加固等工作，当这些完成之后就要对　顶进的设备进行安装，安装完成之后要进行试顶，　同时还需要观测顶进的设施和记录试顶的数据，试　顶完成之后迅速进行纠编，防止基底暴露的时间过　程，当一切准备就绪之后就进行箱涵的顶进工作，　顶进过程中会产生废弃的泥土，要及时的运送出　去，没当顶进一定的距离之后就要进行测量，箱涵　的标高和位移是否在可靠的范围内，这也是整个工　程中要控制严格的要求，保证整个顶进过程严格按　照施工的路线进行，当一定距离的顶进施工完成之　后进行数据分析，当发现的问题处理完成之后，连　续顶进，纠编等循环工作，如果顶进过程中的任何　时候观测到数据有异样，应该迅速停止顶进，查找　问题所在，极大的较少顶进过程中设备的顺上和不　安全事故的发生。　箱涵预顶进　ｌ　钢盾构、顶进设备安装　图３箱涵施工流程图　在整个顶进过程中，监控纠编是整个的关键，　施工过程中最容易出现顶进的线路与原先设计好　的线路不一致，同时整个系统要保证受力的均匀，　尽量保证传力都在一条直线上，沉降和位移的变化　对整个顶进过程都有着致命的影响，同时千斤顶油　压的控制也是至关重要，它关系着整个力的大小，　当出现受力不均，传力方向不正确的时候控制好油　压，所以整个过程施工监控和后续的纠编就显得尤　为重要。　３．４箱涵顶进控制措施　箱涵的顶进过程，应该尽量使整个箱涵受力均　匀，左右顶程保持一致，勤观测和检查，找出偏差趋　势和出现偏差原因，及早处理；当左侧偏移时，千斤　顶的左侧缓慢顶进，直到满足符合施工过程中测量　的中线，右侧的千斤顶则出现相反的效果；同时在　千斤顶顶进过程中一定要控制好千斤顶的底部基　础的挖土，防止挖土出现了“抬头”和“扎头”的不　良现象，如果在开挖的过程出现“抬头”的现象，则　可以通过适当的采用超挖的方法来进行局部调整，　而在开挖的过程中出现“扎头”的时候，则应该采　取少挖土方或通过一定的方法对基础进行一定的　・ｌ１８・　贵州大学学报（自然科学版）　第３２卷　路和其他交通路线的交叉越来越多，除了一些专门　的施工方法外，高速公路中更多的采用的是箱涵顶　推施工，本论文结合实际工程，通过理论计算和施　工过程中的箱涵的安装，运用箱涵顶进的技术，既　保证了施工的顺利完工，同时还保证了施工的质　量，本论文通过为以后相关的功能一共了理论支持　和工程经验。　参考文献：　［１］谢梅，王雪峰．箱涵顶进质量因素分析与控制方法［Ｊ］．铁道建　筑，２００８（６）：１２一ｌ４．　［２］井浩，佘芳涛，邵生俊，等．箱涵顶进施工安全监测与控制技术　研究［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００７（ｓ２）：１４０４—１４０７．　［３］田家琳，李征，刘秀娟．首都国际机场下穿滑行道长大箱涵顶　进施工技术【Ｊ］．铁道标准设计，２００７（３）：５１—５３．　［４］申志军．郑州新郑路箱涵顶进施工技术［Ｊ］．隧道建设，２００３　（２）：３４—３５．　图８监测结果比较　［５］朱合华，姜勇，夏才初，等．复杂地质条件下隧道信息化施工综　合技术研究［Ｊ］．岩石工程学报，２００２，２１（ｓ２）：２５４８—２５５３．　［６］肖世国，等．管幕内顶进箱涵时外表面摩擦系数的试验研究　［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５（１５）：２７４６—２７５０．　［７］靳世鹤．广州地铁硬岩段土压平衡盾构掘进施工的对策［Ｊ］．　都市快轨交通，２００７，３０（３）：６４—６６＋７Ｏ．　好的弹性恢复；　２）目前地道桥钢筋应力计和混凝土应变计监　测数据均在材料允许受力值以内，顶进过程中虽有　小范围内受力值突增现象，但变化不大且很快趋于　稳定。　［８］中华人民共和国行业标准．ＴＢ１０２０３—２００２，铁路桥涵施工规　范［ｓ］．北京：中国铁道出版社．　５　结语　随着现在高速公路的建设越来越迅速，高速公　（责任编辑：王先桃）　Ｔｈｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｕｓｈｉｎｇ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｎｅｗ　Ｒｏａｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｒｅｅｗａｙ　ＷＵ　Ｗｅｉ　（Ａｎｓｈｕｎ　Ｊｉｎｇｗｅｉ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ａｎｓｈｕｎ　５６１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ　ｗｏｒｋｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｘｉｎｄｏｎｇ　Ｒｏａｄ　ｏｆ　ａｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐａｒｋ　ａｎｄ　Ｂｅｉｊｉｎｇ—Ｈｏｎｇｋｏｎｇ—　Ｍａｃａｏ　Ｈｉｇｈｗａｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｒｒｅ—　ｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ　ｗｅｒｅ　ｍａｄｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ｗａｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ　ｂｏｘ　ｃｕｌｖｅｒ￣ｍａｘｉｍｕｍ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｗａｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒ—　ｍｉｎｅ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｊａｃｋ　ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｂｅｔｔｅｒ　ｇｕｉｄｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ｃｕｌｖｅｒｔ　ｉｎｓｔｌａｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｊａｃｋｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｕｌｖｅｒｔ　ｐｏｓｔｕｒｅ，ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｏｆ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｓｈｉｎｇ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｃｕｌｖｅｒｔ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｏｍｅ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｕｌｖｅｒｔ　ｐｕｓｈｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ