道路管棚支護(hù)下的箱涵頂進(jìn)技術(shù)探究與應(yīng)用

袁 建 平

(河南中豫路橋工程有限公司，河南 鄭州 450000)

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道路管棚支護(hù)下的箱涵頂進(jìn)技術(shù)探究與應(yīng)用

袁 建 平

(河南中豫路橋工程有限公司，河南 鄭州 450000)

介紹了管棚箱涵頂進(jìn)技術(shù)的特點(diǎn)及適用范圍，并結(jié)合鄭州市金水路西延工程實(shí)例，從管棚支護(hù)與箱涵頂進(jìn)兩方面，闡述了管棚箱涵頂進(jìn)的施工技術(shù)要點(diǎn)，有利于促進(jìn)該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

管棚，箱涵，路面，施工技術(shù)

0 引言

近年來,我國的箱涵頂進(jìn)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于穿越機(jī)場、鐵路、道路以及其他建筑物的通道或立交工程中[1-3]。隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展,箱涵的跨度和長度越來越大。像矩形頂管設(shè)備和盾構(gòu)技術(shù)這樣的新技術(shù)也逐漸用于公路施工中。我國對于此技術(shù)的要求也越來越高,除了“頂?shù)眠M(jìn)”“頂?shù)脺?zhǔn)”之外,還要求“影響小”。如何選擇和改進(jìn)箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)、滿足現(xiàn)實(shí)要求,成為工程技術(shù)人員不可回避的問題[4]。

1 管棚箱涵頂進(jìn)技術(shù)簡介

管棚箱涵頂進(jìn)法是先將涵頂土體用管棚加固,再實(shí)施頂進(jìn)的方法,適用于穿越已有建筑,并對沉降變形要求高的工程[5-7]。在箱涵頂進(jìn)時(shí),一般將管棚一次性設(shè)置完成,并進(jìn)行水泥注漿,使土體板固化,形成整體性的管棚。

2 管棚箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概況

鄭州市金水路西延(嵩山北路—金水路)工程西起西站東街，沿現(xiàn)狀西站路向東，依次下穿嵩山路、鐵路B5線、鐵路京上貨聯(lián)線與隴海下貨聯(lián)線后路線分為南北兩幅。南半幅設(shè)計(jì)終點(diǎn)為沙口路與金水路相交處，單向三車道，其中12號箱橋下穿處位于R=300 m的曲線上，金水路始建于1959年，該工程節(jié)點(diǎn)處為高填土路基，路面寬約24.2 m,1993年為提高金水路通行能力，該段金水路東側(cè)修建加寬橋約7.4 m,西側(cè)修建加寬橋最寬處約14.4 m,架空橋梁上部結(jié)構(gòu)均采用簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式橋墩，加寬后路面總寬約46 m。由于原有加寬橋橋墩限制，12號箱橋三孔箱涵為分離式，12號-1～12號-3三孔分離框架箱涵在金水路東側(cè)預(yù)制，每孔箱涵總長為42.02 m,分兩節(jié)預(yù)制，每節(jié)21 m,對接處變形縫0.02 m，首節(jié)箱涵頂進(jìn)前端設(shè)置2.0 m鋼筋混凝土刃角，以保證頂進(jìn)過程中兩側(cè)土體的穩(wěn)定。

2.2 施工方法

1)管棚支護(hù)。在本工程中箱涵頂?shù)母餐羶H2.6 m～4 m，而且該路面交通壓力非常大且不禁行，長期不間斷受動荷載影響。故本工程是采用超前大管棚的方法對暗挖段頂部和側(cè)部進(jìn)行預(yù)支護(hù)，大管棚可以有效支撐土體重量，避免上部土體坍塌，隔離上部土體和下面的箱涵，加設(shè)反推梁和反壓土，有效避免了路面在箱涵頂進(jìn)時(shí)隨箱涵一起移動。

三座箱涵頂管棚共采用98根φ299×10 mm的Q345無縫鋼管，間距35 cm,打設(shè)長度為40.9 m，其中管棚出口端深入門框橫梁0.95 m；側(cè)管棚亦采用φ299×10 mm的Q345無縫鋼管，間距為35 cm,側(cè)管共采用126根。管棚距離箱涵頂板頂凈距35 cm。頂管棚進(jìn)出洞橫梁距離箱涵結(jié)構(gòu)凈距為15 cm,進(jìn)出洞門框柱距離箱橋結(jié)構(gòu)外側(cè)凈距為10 cm。施工時(shí)，管棚打設(shè)長度與設(shè)計(jì)長度誤差不得大于200 mm，管棚進(jìn)孔位置偏差±5 mm。管棚傾角根據(jù)土體坡度確定，在管棚鉆進(jìn)到管線位置處時(shí)必須核對鉆進(jìn)角度，計(jì)算并核對管棚位置偏差，打設(shè)成管角度偏差控制在8%以內(nèi)。管棚是采用4 m一節(jié)鋼管通過子母絲連接，連接處再焊接，在鋼管內(nèi)增加鋼筋籠并注漿以提高管棚接頭部分的抗彎剛度，也提高整體管棚的抗彎剛度，對管棚承受上部土體荷載有利。管棚施工過程中要求及時(shí)進(jìn)行管棚注漿，注漿分漿兩次，先注漿充滿，待鋼管中水分流失后再次注漿，管棚注漿壓力穩(wěn)定在0.4 MPa～1.0 MPa，持續(xù)時(shí)間不小于30 min。

2)箱涵頂進(jìn)。三孔箱涵為分離式，分別進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)，將每孔箱涵分成兩節(jié)預(yù)制，采用中繼間頂進(jìn)，以降低最大頂力及后背受力。因受限于場地，一次只能預(yù)制4節(jié)，三孔箱涵共計(jì)6節(jié)分兩批預(yù)制，第一批預(yù)制4節(jié)箱涵，12-1首節(jié)在頂進(jìn)位置預(yù)制，從西往東依次為12-1首節(jié)、12-2首節(jié)、12-1末節(jié)、12-2末節(jié)。末節(jié)均需橫向頂推至對應(yīng)的縱向頂進(jìn)位置。待第一批12-1和12-2箱涵頂進(jìn)就位后，開始預(yù)制12-3兩節(jié)箱涵。

a.頂進(jìn)滑板、出口支撐系統(tǒng)的施工?；娱_挖到位后，要進(jìn)行地基承載力檢測，要求地基承載力不小于100 kPa，滑板下?lián)Q填和后背樁基石填土壓實(shí)度大于90%，滑板頂面要求平坡、平整、光滑，頂進(jìn)后背分配梁要與后背挖孔樁密貼，要求樁長、樁直徑滿足頂力要求和設(shè)計(jì)要求。頂進(jìn)后背分配梁要求前端面平整，縱橫方向垂直于中線，上下方向垂直于滑板。滑板頂面應(yīng)均勻涂石蠟，然后再在上面刷廢機(jī)油與滑石粉，涂抹要均勻平整。

在滑板上設(shè)置方向墩。前段方向墩鋼筋與滑板鋼筋接成整體，方向墩混凝土標(biāo)號應(yīng)同箱涵混凝土標(biāo)號一致。方向墩距箱涵外邊墻控制在5 cm。頂進(jìn)所用鋼板涂上黃油，同箱涵底板打緊，否則將影響頂進(jìn)方向的控制。受橫向箱涵頂進(jìn)的影響，可臨時(shí)增加方向墩，以保證頂進(jìn)時(shí)的中線方向。

箱涵出口端需設(shè)置抗推梁及支撐樁等支撐系統(tǒng)。由于頂進(jìn)時(shí)由管棚傳遞到出口支撐樁與門框架的力比較大，且管棚上部的路基覆土只有3 m～4 m，需要設(shè)置回填土的抗滑錐，需碾壓密實(shí)，對出口支撐樁與門框柱起到抗側(cè)滑的作用。

b.頂進(jìn)設(shè)備。根據(jù)施工場地的設(shè)計(jì)要求，箱涵縱向頂進(jìn)最大頂力約5 611 t，因分兩節(jié)頂進(jìn)，前節(jié)因考慮混凝土刃角重量和箱涵頂進(jìn)起動阻力，最大頂力為3 687 t，需要用320 t千斤頂18臺，后節(jié)頂進(jìn)最大頂力計(jì)算為1 924 t，需要用320 t千斤頂10臺，箱涵橫移在滑板上進(jìn)行，其最大頂力為944 t,需要用320 t千斤頂10臺，以分散頂力。頂鎬與箱體接觸面布置5 cm厚鋼板以防破壞箱體混凝土。頂進(jìn)過程中，中繼頂位置兩箱體凈距控制不大于70 cm。頂進(jìn)過程中，傳力柱的擺放需在一條直線上，每換2組4 m傳力柱需加一道分配梁。傳力柱長短需一致，若出現(xiàn)1 cm偏差則會出現(xiàn)分配梁頂壞的意外，若傳力柱有縫隙則需加鋼板墊平。傳力柱上必須用土覆蓋，以防傳力柱繃起，在頂進(jìn)時(shí)傳力柱和千斤頂旁邊不能站人。

由于金水路交通繁忙，車流量非常大，在頂進(jìn)作業(yè)中不能中斷交通，且箱涵上覆土層較薄，為避免頂進(jìn)過程中路面出現(xiàn)過大的沉降或坍塌，每一頂程應(yīng)控制在30 cm～50 cm，白天頂進(jìn)時(shí)每次頂程控制在30 cm，夜晚道路交通流量少時(shí)可以按照50 cm控制。

頂進(jìn)挖土采用放坡開挖，土方開挖時(shí)按照自上而下，先中間后兩側(cè)，以確保掌子面土體和側(cè)向土體的穩(wěn)定，由于箱體凈高5.4 m,為防止管棚結(jié)構(gòu)懸空長度過大，開挖坡度采用1∶0.5。頂進(jìn)挖土采用挖掘機(jī)，嚴(yán)禁超挖。由于本工點(diǎn)位于市中心區(qū)，白天土方無法外運(yùn)，在施工場地內(nèi)設(shè)置臨時(shí)土方堆放區(qū)，采用土方覆蓋和水霧噴淋的防塵措施，夜晚運(yùn)至棄土場。

3 結(jié)語

本工程采用“管棚+箱涵預(yù)制+頂進(jìn)”施工技術(shù)成功完成了12號箱橋的下穿工程，避免了因施工占用金水路現(xiàn)狀道路路面，保證了金水路的暢通。通過科學(xué)的監(jiān)測，合理的施工方法和技術(shù)措施，保障了施工的安全可靠，成功實(shí)現(xiàn)12號箱橋的下穿，具有顯著的社會效益。在施工過程中一系列行之有效的措施，可以為以后類似管棚上方覆土較薄，箱涵跨徑大，施工場地受限情況下，下穿公路箱涵頂進(jìn)的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測提供可靠的借鑒。

目前,在設(shè)計(jì)和施工技術(shù)中需要進(jìn)一步研究的問題是:1)高速公路路面橫向抗力、剛度以及變形控制措施,包括單向頂進(jìn)時(shí)出口端路面的變形問題和雙向?qū)敃r(shí)路面的變形問題,頂進(jìn)施工對路面強(qiáng)度、耐久性的影響等。2)地面沉降控制技術(shù),包括地基沉降、土體變形、減阻方法與沉降變形控制的關(guān)系、工后加固等。3)管棚法還有待形成施工工藝標(biāo)準(zhǔn),以便進(jìn)一步總結(jié)對臨近建筑的影響,為施工方法選擇和應(yīng)用提供依據(jù)。

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[2] 張 惲.大型橋涵頂進(jìn)施工研究[J].市政技術(shù),2003(2)：16-20.

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On culvert jacking technique and its application under road pipe-shed support

Yuan Jianping

(HenanZhongyuRoadandBridgeEngineeringCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the features and applied scopes for the pipe-shed culvert jacking technique, from two aspects of pipe-shed support and culvert jacking, illustrates its construction techniques by combining with Jinshui road west expension project in Zhengzhou, so as to enhance its extension and application.

pipe-shed, culvert, roadbed, construction technique

1009-6825(2016)22-0148-02

2016-05-27

袁建平(1988- )，女，助理工程師

U415

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