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【摘 要】箱涵顶进技术多用于穿越铁路、机场等建筑物，随着工程建设的需要，浅覆土、大断面的箱涵下穿既建道路的应用也越来越多。针对超宽断面箱涵在顶进施工过程中容易出现的“扎头”和“抬头”现象，结合某市快速路下穿通道工程实例，基于箱涵顶进施工的技术特点，采用对既建线路加固技术、高精度顶级技术以及降阻顶进技术，浅析了这三种技术的施工要点，促进箱涵顶进施工技术在道路下穿通道中的推广应用。
【关键词】箱涵顶进；既建线路加固技术；高精度顶进技术；降阻顶进技术
The Application of Box Culvert Jacking Technology in Channel Beneath the Road
Xu Shao-rong
【Abstract】The box culvert jacking technology is widely used in crossing railway, airport and etc. While with the need of engineering construction, it also can be used under the situation where the burial soil is shallow and the box culvert has large section. Based on the characteristic of box culvert jacking technology, the reinforcement technique of built line, jacking technique with high precision and reducing resistance are applied in the practical engineering to avoid the phenomenon that the box culvert would plunge into ground easily during the jacking process. It analyzes the technical points of these three technologies, enhancing the popularization of box culvert jacking technology using in channel beneath the road.
【Keywords】Box culvert jacking technology; Reinforcement technique of built line; Jacking technique with high precision; Reducing resistance jacking technique
【中图分类号】TU74 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）04-0160-03
1.前言
近年来，箱涵顶级技术由于其能保证上部建筑或道路的使用不受影响，而被广泛应用于穿越重要铁路、机场构筑物等工程建设中[1, 2]。因交通运输以及施工条件的要求，一方面不能间断上部道路的使用，又要保证下穿道路的正常施工，就需要运用到箱涵顶级技术。因而，矩形顶管设备和盾构技术等新的技术也逐渐用于公路施工中[3]。对于既建道路交通繁忙的情况，对下穿通道箱涵顶进施工技术的要求更高，除了“顶得进、顶得准”的问题需要解决以外，还要求“影响小、扰动少”[4]，减小四周土体对箱涵顶进时的摩阻力，同时还要求确保既建道路的安全。
2.箱涵顶进施工方法简介
2.1 特点
车辆可在既建的旧道路原地面行驶，新建道路则从既建道路的下面穿过，也称为下穿隧道[5]。地下部分的结构一般形成封闭箱涵形式，其施工方法可采用两端基坑放坡开挖作为工作坑，结合预制钢筋混凝土箱涵顶进的施工方法。由于需要保证上部道路的正常使用，避免其因下穿通道施工影响而受到破坏，箱涵顶进施工前，必须要用导管或管棚支护技术对既建道路进行加固，才能进行后续顶进施工工序。一次性设置管棚支护结构后，用水泥进行注浆，固化土体，从而提高管棚的整体性[6]。
2.2 工艺原理
将预制的箱梁在两端工作坑的滑板上一块块拼接好后，利用千斤顶推动，使其嵌入既建道路下部，达到设计位置后，再在箱涵前后两端连接引道[7]。箱涵作为新建道路的组成部分，连接两端道路，而箱涵顶部能够确保既建道路的交通使用需要。
3.工程概况
3.1 地质以及既建道路概况
某市快速路下穿通道施工地点位于风景区范围。下穿通道主要施工段与景区主要的上山道路成垂直相交，且旁边的山体较高，满布林木。地质情况为下穿通道施工段土质多为强风化岩土，无地下水。景区主要上山道路为钢筋混凝土市政道路为双向两车道，道路宽度约为10m混凝土厚度约为25cm。下穿通道由两孔，双向6车道，总宽30.3m，总高8.6m，覆土层普遍厚度为2～3m，覆盖层最薄处仅厚约1.2m。
3.2 工程特点及难点
（1）下穿通道跨度应满足既建公路的红线控制范围及公路各项技术要求，保障施工期间既建公路的运营安全，所选箱涵、施工方案应尽量减少施工期间及箱涵运营期间维修队既建道路运输的干扰。
（2）综合考虑影响因素，尽量减少施工对周边景区的影响。
（3）充分利用既有交通功能体系，基本维持以箱涵为主要控制的地面道路交通现状。
3.3 下穿隧道概况
下穿通道由箱涵和U型槽组成，下穿部分为2孔、单孔箱涵为4节箱涵（宽度为15.15+15.15=30.3m，单孔箱涵总长为5.5×4=22m），如图1所示。箱涵两侧用U型槽与两端路线连接，机动车道双向净宽30.3m、净空8.6m。
机动车道箱涵8节箱涵总重约1696t，净空尺寸宽15.15m、高8.6m。箱涵总跨度(34m)、总顶进深(22m)、覆土最浅处1.2m，箱涵埋入地下6.6m。路面采用管棚、钢网格刃脚分割土体支护技术。因箱涵底土层为松散细砂，而箱涵自重及上部荷载较大，无地下水，为提高箱涵基底土体承载力，保障箱涵的整体稳定性，防止其“抬头”或“扎头”，在箱涵底部土层处先施以顶进管涵作导轨，再铺筑混凝土滑板，然后在滑板上制作单节箱涵，在前方施做管棚支撑，掘土到达预定深度后，施加顶力推动箱涵前进，逐节箱涵顶进。
4.箱涵顶进关键技术
4.1 既建线路加固技术
采用超前管棚支护作为对既建线路的加固技术，防止既建道路随箱涵位移术[6, 8]。两座箱涵顶管棚采用299×10mmQ345无缝钢管53根，以35cm间距布设，长度30m，管棚出口端深入门框横梁1.0m；两侧管棚采用Q345无缝钢管30根。顶管棚进出洞横梁距离箱涵结构净距为20cm，进出洞门框柱距离箱涵结构外侧净距为10cm，打设成管角度偏差控制在8%以内。管棚采用4m一节钢管通过子母丝连接，连接处再焊接，在钢管内增加钢筋笼并注浆以提高管棚接头部分的抗弯刚度。及时进行管棚注浆，注浆分浆两次，先注浆充满，待钢管中水分流失后再次注浆。
根据场地条件及管棚长度，选用1台 YGL-150A型履带式工程钻机。该机采用履带底盘装载、全液压驱动、动力头钻进，钻孔深度可达130~150m，设有举高大臂机构，多角度多高度桅杆调节。由下向上、由两边向中间依次钻孔。管棚钢管采用299×10mm 钢花管，间距35cm。钢花管上以梅花形钻注浆孔，孔间距15cm，尾部止浆段300cm，头部做15cm 锥头段。为了避免围岩压力因为钻孔施工而导致骤降从而引起地面沉降，必须及时对钢花管进行注浆。采用KBY50/70型双液注浆泵，水泥浆水灰比为0.8∶1，添加5%水玻璃，注浆压力控制在0.5~1MPa，初压2MPa。注浆期间对既建道路路面和两端边坡进行观察。
4.2 基坑布置
按照分节预制顶进的原则来布置箱涵工作场地，基坑边坡采用1∶1放坡开挖，并在高边坡地段设置了钢筋混凝土挡土墙，防止土坡或基坑坍塌，滑板浇注，提高整体性（如图2）。基坑底滑板从往下一次设置60cm厚钢筋混凝土和15cm厚C15素混凝土垫层。在U形槽底板前作一道钢筋混凝土后背垫梁，保证顶进时U槽底板不受损害。机动车道下纵、横向各按5m间距布设直径0.8m、深15m的抗拔桩。
为减少对顶管周围土体扰动影响，设计在管壁四周涂石蜡、顶至8m时用润滑泥浆减阻等措施。由于前方土体在顶进时涌入管内，造成进深越大，顶进阻力越大，使顶管被周围细砂土紧紧抱死；长时间降水使得土体存在间隙，巨大顶力对原状土形成严重扰动，前方砂土液化出现“涌砂”、塌方，致使顶管无法顶进。经现场实地查看、综合研究论证，决定由专业队伍结合小导管注浆加固，采取加设中继间、细化施工工艺、加强路面沉降观测等措施继续顶进。
4.4 降阻顶进技术
为降低顶进过程中的阻力，采用先掘土一段距离，再使用千斤顶顶进的方法。经计算设计单孔箱涵最大顶力约为600多吨，顶进单孔道机动车道需500t千斤顶2台。由于各种因素造成的顶力损失按80%计算，则有效顶力为800t。每节箱涵设置两个顶镐窝，每台千斤顶用一个顶镐。箱涵在顶进时的顶推力为：
其中：K-系数，取1.1；
N1-涵顶上总荷重；
f1-涵体上表面与顶上荷重的摩阻系数，由于本顶推中喷有泥浆，所以取0.3；
N2-箱涵自重；
f2-涵底板与基底的摩阻系数，取0.7；
E-涵体两侧的土压力；
f3-侧面摩阻系数，由于两侧喷有泥浆，取0.3；
R-钢刃脚正面阻力，本地区为强风化砂土，取70KN/m2；
A-钢刃脚正面积。
该箱涵经顶力计算约为6752kN。根据以上计算结果，选用500t千斤顶2台。
5.结语
在道路下穿通道的建设工程，采取超前管棚支护技术、分段预浇筑全断面早强快硬素混凝土滑板技术以及提前掘进与千斤顶配合的施工技术，是避免箱涵顶进“扎头”或“抬头”现象的有效方法。从本工程实施效果可看出，对既建线路加固技术、高精度顶进以及降阻顶进技术的综合应用，不仅满足下穿通道的施工需要，保障施工的安全和质量，还减小了施工对既有道路和周边建筑的影响，满足既有道路在施工期间不间断运营的要求，为快速路的全线通车奠定基础，可为以后类似管棚上方覆土较薄、箱涵跨径大、施工环境需要严格控制的同类工程建设在下穿公路箱涵顶进的设计、施工、监测提高可靠的借鉴。
参考文献
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论文作者:徐少荣
论文发表刊物:《建筑知识》2017年4期
论文发表时间:2017/6/16
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