談跨高速公路河段箱涵頂進施工技術

汪孝龍 諶育雄

（1、柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州 545005；2、中南大學土木工程學院，湖南 長沙 410075）

1 工程概況

長沙某河段岸線整治工程是對該河進行改道取直，整治后的該河上游通過一段明渠與另一河段連接，下游通過箱涵與該河中游垂直連接。根據水流的銜接條件、河道的轉彎要求、公路涵的安全保障以及與下游的銜接，采用垂直頂進式箱涵。

2 工程水文地質條件

地質條件

鉆探結果揭示，頂進箱涵區域地層自上而下為：①雜填土、②素填土、③粉質粘土、④重壤土、⑤中壤土、⑥、殘積粉質粘土、⑦中風化泥質粉砂巖。各土層力學指標如下表1。

表1 地基各巖（土）層力學強度指標成果表

3 箱涵尺寸設計

長沙市某河段岸線整治工程河道穿繞城高速段頂進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 箱涵設計尺寸圖(單位：cm)

本箱涵基底位于中風化泥質粉砂巖，箱涵頂進穿越的地層包括雜填土、粉質粘土、殘積粉質粘土，及中風化泥質粉砂巖上部部分，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

對頂進影響范圍內路基進行注漿加固，防止頂進時發生正面和側面塌方。主要采用超前小導管注漿加固技術和大管棚支護技術。超前小導管是沿箱涵縱向在上部開挖輪廓線外一定范圍內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挖面后方的格柵鋼架上，注漿花管與格柵鋼架搭接長度 ，共同組成預支護系統。注漿小導管既能加固洞壁一定范圍內的圍巖，又能支托圍巖，其支護剛度和預支護效果顯著。

采用大管棚支護技術進行頂進箱涵的頂部防護，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時隨箱涵一起移動。管棚的施工須用鉆進工藝，鉆孔時不得坍孔。不得采用錘擊等任何對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。管棚鉆孔時應采用隔孔跳鉆的方法鉆進，以避免鉆孔時出現坍孔和較大的沉降。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

箱涵工作場地按照分三節預制頂進的要求布置，工作坑布置在河段樁號較小端。基坑采用井點降水，分一層布置，降水過程中隨時注意監測既有路基有無異常變化，否則暫停降水。排（截）水溝縱向坡度為1%，每隔20米左右設置一個沉砂井。基坑邊坡采用1：1的斜坡放坡開挖，在坡上打間距3米錨筋（外掛鋼筋網片），并采用單束錨桿護坡間距為3米。錨桿采用單束鋼筋錨桿，每根長7米，仰角為10度。坡面采用鋪設、噴射混凝土，噴射10厘米C15細石混凝土結合砂漿錨桿加固；基坑底滑板設置為30cm厚鋼筋混凝土，其下設15cm厚C15素混凝土墊層。為增強縱向滑板與地基的摩阻力，每隔2米設一根橫向通長加勁梁。并在坡腳處設漿砌片石小擋墻。

4.3 滑板制作

箱涵滑板采用鋼筋混凝土板結構，滑板表面做到光平整滑，滑板的平整度采用方格網控制高程，高程誤差控制在3mm以內。潤滑隔離層應按規定分層做好，以保證預制箱涵不與滑板粘連，便于箱涵起動頂進。

頂進箱涵在頂進時容易出現‘扎頭’和‘抬頭’的現象，同時箱涵底處于亞砂土和松散細砂的交接層，頂進時有可能出現箱涵底的亞砂土粘結到箱涵底板上隨箱涵滑動的現象，針對這種情況采用在箱涵底預鋪滑行軌道的技術方案來解決，滑板面按5‰做成頭高尾低的坡度。滑軌由專業施工隊伍施工，保證其縱向偏差不超過2厘米。

4.4 后背施工

圬工后背墻是頂進的主要受力結構，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18m，滑板以下12.4m，滑板以上5.0m。為了保證后背土體的密實，在鉆孔樁施工前對后背土體進行強夯處理，漿砌片石應按齒縫砌法，墻背的填土應夯填密實，以免頂進時土體變形過大或將后背墻頂壞。

4.5 箱涵預制澆筑

框架主體采用強度等級為C30鋼筋混凝土，箱涵在基坑滑板上分三節預制澆筑，第一節澆筑底板及50cm側墻，第二節澆筑側墻，第三節澆筑側墻及頂板。預制澆筑前應精確定位，確保箱涵的位置和頂進的方向一致，箱涵內外模板均采用大模板。

4.6 箱涵頂進

在箱涵的頂進入口及出口處設混凝土門框梁，門框梁寬、高各1米，把管棚頭部澆入門框梁內，門框梁兩端設門框柱，柱下的基礎應有足夠的強度。在出口端離門框梁一定距離應設一排樁，間距不小于3米，其頂上澆一反力梁，并設支撐梁頂住門框梁加固路基，避免箱涵頂出時路基被推移。在門框與箱涵頂之間設滑輪以托住門框梁，以避免箱涵頂進時門框梁中部下撓壓到箱涵頂上，同時也能減小箱涵與門框之間的摩阻力。在箱涵四周側壁上設泥漿孔，在箱涵頂進時從泥漿孔中壓入泥漿，減小箱涵四周的摩阻力。

箱體頂進即是開動高壓油泵，利用頂鎬的頂力在后背的反力作用下推動箱體前進。挖土時，嚴格掌握切土量，底板、側刃角必須吃土頂進，挖土坡面不得陡于60度，先兩側，后中間，形成向洞內凸出弧形，待橋體頂進到坡面時才能挖除凸出土方，確保路基不發生塌方，保證運行安全。

5 施工監控

5.1 路面的監控

高速公路路面主要監測沉降、水平位移和裂縫。在頂涵施工前在道面頂涵范圍及周邊50米范圍布監測點，并對每一測點高程和水平位置詳細記錄，同時觀察記錄道面的裂縫情況，在頂進過程中對這些測點的高程、水平位移和路面的裂縫情況作定時監測和頂進時的監測。

表2 箱涵頂進允許偏差表

5.2 測量監控

在箱涵頂進時必須進行嚴格的測量監控,以確保箱涵施工的精度。每頂一鎬必須進行方向和標高測量。并對頂程、頂力、吃土量、接縫處寬度及錯臺變化等進行記錄。根據測量數據通過調整千斤頂的頂力調整箱涵的偏位。

測量工作對箱體頂進很重要，每頂進一鎬（每鎬50cm，每次開挖步距50cm），測量一次高程和左右方向偏差并做好記錄，以便根據偏差情況，采取相應措施，及時糾偏，保證箱體順利就位。

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