道路管棚支护下的箱涵顶进技术探究与应用

袁 建 平

(河南中豫路桥工程有限公司，河南 郑州 450000)



道路管棚支护下的箱涵顶进技术探究与应用

袁 建 平

(河南中豫路桥工程有限公司，河南 郑州 450000)

介绍了管棚箱涵顶进技术的特点及适用范围，并结合郑州市金水路西延工程实例，从管棚支护与箱涵顶进两方面，阐述了管棚箱涵顶进的施工技术要点，有利于促进该技术的推广应用。

管棚，箱涵，路面，施工技术

0 引言

近年来,我国的箱涵顶进技术已经广泛应用于穿越机场、铁路、道路以及其他建筑物的通道或立交工程中[1-3]。随着施工技术的不断发展,箱涵的跨度和长度越来越大。像矩形顶管设备和盾构技术这样的新技术也逐渐用于公路施工中。我国对于此技术的要求也越来越高,除了“顶得进”“顶得准”之外,还要求“影响小”。如何选择和改进箱涵顶进施工技术、满足现实要求,成为工程技术人员不可回避的问题[4]。

1 管棚箱涵顶进技术简介

管棚箱涵顶进法是先将涵顶土体用管棚加固,再实施顶进的方法,适用于穿越已有建筑,并对沉降变形要求高的工程[5-7]。在箱涵顶进时,一般将管棚一次性设置完成,并进行水泥注浆,使土体板固化,形成整体性的管棚。

2 管棚箱涵顶进施工技术应用

2.1 工程概况

郑州市金水路西延(嵩山北路—金水路)工程西起西站东街，沿现状西站路向东，依次下穿嵩山路、铁路B5线、铁路京上货联线与陇海下货联线后路线分为南北两幅。南半幅设计终点为沙口路与金水路相交处，单向三车道，其中12号箱桥下穿处位于R=300 m的曲线上，金水路始建于1959年，该工程节点处为高填土路基，路面宽约24.2 m,1993年为提高金水路通行能力，该段金水路东侧修建加宽桥约7.4 m,西侧修建加宽桥最宽处约14.4 m,架空桥梁上部结构均采用简支T梁，下部结构为桩柱式桥墩，加宽后路面总宽约46 m。由于原有加宽桥桥墩限制，12号箱桥三孔箱涵为分离式，12号-1～12号-3三孔分离框架箱涵在金水路东侧预制，每孔箱涵总长为42.02 m,分两节预制，每节21 m,对接处变形缝0.02 m，首节箱涵顶进前端设置2.0 m钢筋混凝土刃角，以保证顶进过程中两侧土体的稳定。

2.2 施工方法

1)管棚支护。在本工程中箱涵顶的覆土仅2.6 m～4 m，而且该路面交通压力非常大且不禁行，长期不间断受动荷载影响。故本工程是采用超前大管棚的方法对暗挖段顶部和侧部进行预支护，大管棚可以有效支撑土体重量，避免上部土体坍塌，隔离上部土体和下面的箱涵，加设反推梁和反压土，有效避免了路面在箱涵顶进时随箱涵一起移动。

三座箱涵顶管棚共采用98根φ299×10 mm的Q345无缝钢管，间距35 cm,打设长度为40.9 m，其中管棚出口端深入门框横梁0.95 m；侧管棚亦采用φ299×10 mm的Q345无缝钢管，间距为35 cm,侧管共采用126根。管棚距离箱涵顶板顶净距35 cm。顶管棚进出洞横梁距离箱涵结构净距为15 cm,进出洞门框柱距离箱桥结构外侧净距为10 cm。施工时，管棚打设长度与设计长度误差不得大于200 mm，管棚进孔位置偏差±5 mm。管棚倾角根据土体坡度确定，在管棚钻进到管线位置处时必须核对钻进角度，计算并核对管棚位置偏差，打设成管角度偏差控制在8%以内。管棚是采用4 m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，也提高整体管棚的抗弯刚度，对管棚承受上部土体荷载有利。管棚施工过程中要求及时进行管棚注浆，注浆分浆两次，先注浆充满，待钢管中水分流失后再次注浆，管棚注浆压力稳定在0.4 MPa～1.0 MPa，持续时间不小于30 min。

2)箱涵顶进。三孔箱涵为分离式，分别进行顶进作业，将每孔箱涵分成两节预制，采用中继间顶进，以降低最大顶力及后背受力。因受限于场地，一次只能预制4节，三孔箱涵共计6节分两批预制，第一批预制4节箱涵，12-1首节在顶进位置预制，从西往东依次为12-1首节、12-2首节、12-1末节、12-2末节。末节均需横向顶推至对应的纵向顶进位置。待第一批12-1和12-2箱涵顶进就位后，开始预制12-3两节箱涵。

a.顶进滑板、出口支撑系统的施工。基坑开挖到位后，要进行地基承载力检测，要求地基承载力不小于100 kPa，滑板下换填和后背桩基石填土压实度大于90%，滑板顶面要求平坡、平整、光滑，顶进后背分配梁要与后背挖孔桩密贴，要求桩长、桩直径满足顶力要求和设计要求。顶进后背分配梁要求前端面平整，纵横方向垂直于中线，上下方向垂直于滑板。滑板顶面应均匀涂石蜡，然后再在上面刷废机油与滑石粉，涂抹要均匀平整。

在滑板上设置方向墩。前段方向墩钢筋与滑板钢筋接成整体，方向墩混凝土标号应同箱涵混凝土标号一致。方向墩距箱涵外边墙控制在5 cm。顶进所用钢板涂上黄油，同箱涵底板打紧，否则将影响顶进方向的控制。受横向箱涵顶进的影响，可临时增加方向墩，以保证顶进时的中线方向。

箱涵出口端需设置抗推梁及支撑桩等支撑系统。由于顶进时由管棚传递到出口支撑桩与门框架的力比较大，且管棚上部的路基覆土只有3 m～4 m，需要设置回填土的抗滑锥，需碾压密实，对出口支撑桩与门框柱起到抗侧滑的作用。

b.顶进设备。根据施工场地的设计要求，箱涵纵向顶进最大顶力约5 611 t，因分两节顶进，前节因考虑混凝土刃角重量和箱涵顶进起动阻力，最大顶力为3 687 t，需要用320 t千斤顶18台，后节顶进最大顶力计算为1 924 t，需要用320 t千斤顶10台，箱涵横移在滑板上进行，其最大顶力为944 t,需要用320 t千斤顶10台，以分散顶力。顶镐与箱体接触面布置5 cm厚钢板以防破坏箱体混凝土。顶进过程中，中继顶位置两箱体净距控制不大于70 cm。顶进过程中，传力柱的摆放需在一条直线上，每换2组4 m传力柱需加一道分配梁。传力柱长短需一致，若出现1 cm偏差则会出现分配梁顶坏的意外，若传力柱有缝隙则需加钢板垫平。传力柱上必须用土覆盖，以防传力柱绷起，在顶进时传力柱和千斤顶旁边不能站人。

由于金水路交通繁忙，车流量非常大，在顶进作业中不能中断交通，且箱涵上覆土层较薄，为避免顶进过程中路面出现过大的沉降或坍塌，每一顶程应控制在30 cm～50 cm，白天顶进时每次顶程控制在30 cm，夜晚道路交通流量少时可以按照50 cm控制。

顶进挖土采用放坡开挖，土方开挖时按照自上而下，先中间后两侧，以确保掌子面土体和侧向土体的稳定，由于箱体净高5.4 m,为防止管棚结构悬空长度过大，开挖坡度采用1∶0.5。顶进挖土采用挖掘机，严禁超挖。由于本工点位于市中心区，白天土方无法外运，在施工场地内设置临时土方堆放区，采用土方覆盖和水雾喷淋的防尘措施，夜晚运至弃土场。

3 结语

本工程采用“管棚+箱涵预制+顶进”施工技术成功完成了12号箱桥的下穿工程，避免了因施工占用金水路现状道路路面，保证了金水路的畅通。通过科学的监测，合理的施工方法和技术措施，保障了施工的安全可靠，成功实现12号箱桥的下穿，具有显著的社会效益。在施工过程中一系列行之有效的措施，可以为以后类似管棚上方覆土较薄，箱涵跨径大，施工场地受限情况下，下穿公路箱涵顶进的设计、施工、监测提供可靠的借鉴。

目前,在设计和施工技术中需要进一步研究的问题是:1)高速公路路面横向抗力、刚度以及变形控制措施,包括单向顶进时出口端路面的变形问题和双向对顶时路面的变形问题,顶进施工对路面强度、耐久性的影响等。2)地面沉降控制技术,包括地基沉降、土体变形、减阻方法与沉降变形控制的关系、工后加固等。3)管棚法还有待形成施工工艺标准,以便进一步总结对临近建筑的影响,为施工方法选择和应用提供依据。

[1] 姜树合,古兰玉.大型铁路框架桥顶进施工技术[J].铁道建筑,2004(6)：25-27.

[2] 张 恽.大型桥涵顶进施工研究[J].市政技术,2003(2)：16-20.

[3] 彭伟强.管棚盾构顶推刚架桥技术在高速公路施工中的应用[J].广东公路交通,2004(4)：75-76.

[4] 胡仲春,曹玉新.既有铁路软土地基段顶进箱涵施工技术[J].铁道建筑技术,2004(3)：185-186.

[5] 成永旭,刘国臣.管棚支护法在高速公路下穿桥施工中的应用[J].山西建筑,2004，30(6)：113-114.

[6] 冯卫星,岳祖润.机场滑行道下箱涵顶进长大管棚施工方案[J].铁道建筑,2006(5)：72-77.

[7] 张思探.顶进框架桥穿越明代夯土结构长城保护施工技术[J].安徽建筑,2007(1)：39-42.

[8] 葛金科,李向阳.软土地层管幕—箱涵顶进施工新技术[J].上海建设科技,2006(3)：19-20.

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，助理工程师

U415

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