大跨度、长顶程箱涵顶进线性控制技术

王小超

（中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

对于大跨度箱涵顶进施工，线性控制（平面位置和标高）一直以来都是施工控制的薄弱环节，而线性控制的好坏，直接关系到后续道路的整体线性和顺畅。

1 确保箱涵顶进线形的相关措施概述

为防止顶进时出现“扎头”现象，箱涵底板前端应预留一个弓形坡度，滑板顶面应设置1%的上坡。箱涵顶进过程中，应随时测量底板标高，以便相应调整前端开挖深度。此外，可以通过改变左右两侧的顶力、挖掘或千斤顶的位置来控制顶升过程中的左右偏差。在接力器之间顶进的方式中，在接头之间准备相应的剪力楔来传递剪力，顶进施工时，前后接头重心的运动轨迹可以尽量重叠，以促进剪力楔的最佳使用效果，避免段间剪力过大的现象。另外，千斤顶顶进过程越长，顶进施工速度越快，但需要基于较高的控制技术水平，千斤顶顶进行程在20cm 以内。

顶进前，测量预制箱涵中心线，与设计中心线复核，确定顶进方向，同时设置标高控制点，对箱涵内侧预埋标高及中线控制桩，控制桩预埋在底板中线上，最外侧两个设置在箱涵边50cm位置，剩余沿底板中心每隔2m 设置一个，在顶进涵外侧顶进前方开挖面每隔2m 设置中心线控制点。顶进过程中，基坑底部土体开挖应按标高进行控制。严禁过度挖掘。同时记录高程和方向测量，如图1 所示。

图1 预制养护完成的箱涵主体

顶升设备及其布置应符合下列要求：

（1）顶进设备应根据计算的最大顶进力来确定。顶力可按额定顶力的60%～70%计算。

（2）高压油泵及其控制阀的工作压力应与千斤顶的工作压力相匹配。

（3）液压系统油管内径应根据工作压力和计算流量选择。回油管路主油管内径不小于10mm，支油管内径不小于6mm。

（4）油管要清洗干净，油路布置合理，密封好，液压油脂要过滤。

（5）顶进过程中，当液压系统出现故障时，应立即停止运行，严禁在工作状态下维修。

顶进过程中，每顶进一次箱涵，应观测一次箱体轴线和标高。并做详细记录。如发现偏差，及时通知顶起指挥采取措施。若偏离中心线，应在下一次顶进时立即调整顶升镐，及时纠正偏差。如遇吊头或扎头，应及时采用超挖、欠挖预留土的方法及时调整。

施工监控是保证顶进施工质量的重要手段，在顶进过程中需要实时进行监测与控制，及时分析测量数据，随时准确掌握顶进桥涵主体结构的状态，预测其发展趋势。发生左右偏差时，一般采用挖土校正法和千斤顶校正法进行调整；发生上下偏差时，一般采用调整刃角挖土量、铺筑石料、基底注浆、插入小桩等方法进行调整。

施工监控是保证顶进施工质量的重要手段。在顶进过程中，需要对测量数据进行实时监测和控制，及时分析测量数据，随时准确掌握顶进桥涵主体结构的状态，预测其发展趋势。

2 箱涵左右偏差时的预防和纠偏措施

2.1 预防措施

工作坑滑板中心轴线应与桥涵中心轴线一致。滑板应有足够的稳定性、刚性和强度。如有必要，滑板上层应安装钢网，以防止滑板在顶升过程中开裂。滑板表面应光滑，底面应设置粗糙面或锚梁，以增加抗滑能力。滑板应做成前高后低的上坡，坡度为0.2%～0.5%。当地基承载力较好时，取小值，否则取大值。滑板两侧沿顶进方向设置导向墩，距离桥涵外缘50～100mm，控制桥涵顶进方向。

顶进过程中，前方土体开挖厚度和宽度要左右对称，确保前方阻力和侧面的阻力对称；后面千斤顶顶力要左右基本相同，偏差不超过规范允许值。

2.2 纠偏措施

通过增加一侧千斤顶的顶力来调整。即增加一侧油泵的油量和一侧顶升力，或减少另一侧油泵的油量和顶升力，形成部分顶升力进行校正。若前端需向左倾斜，需要加大右侧千斤顶的顶力，或者降低左侧千斤顶顶力。

用后背顶铁调节。更换顶铁时，根据偏差，在顶铁一侧多加一块钢板。如果前端需要向左偏离，在右顶铁端再加一块钢板。

在导墩和箱涵之间加垫木进行调整。也可在顶进前端增加预留土高程，利用前端阻力来调整，如图2 所示。

图2 箱涵顶进千斤顶布置

3 箱体抬头的预防和纠偏措施

3.1 预防措施

顶进过程中，应及时测量标高，如发现箱体上升，应及时调整。

（1）如果底刃脚前端超挖略低于底板，以后会逐渐调整。

（2）如因挖宽不足，耗土过多而抬高箱体，可在两侧适当超挖。超挖土方量应通过计算确定，以防止顶到一定距离后“扎头”。

3.2 纠偏措施

出现箱体抬头后，如果偏差不大，应采用超挖底板土方的方法，但要注意防止超挖引起的扎头。如果偏差较大，且接近设计位置，可采用在底板下挖土，挖空后采用自然下沉或前端加压的方法，使前端下沉至设计标高，如图3 所示。

图3 箱涵顶进到达设计位置

4 箱体扎头的预防和纠偏措施

4.1 预防措施

（1）顶进前，降水疏干前方地基土体，确保地基承载力满足要求。

（2）根据每次顶进时的标高变化，预留土开挖时必须控制好基础面坡度，尽量不要破坏边坡上的原状土，严禁超挖后回填。

（3）应减少顶升前端附加重量对标高的影响，如材料、机械设备等。

（4）准确掌握顶进过程中的标高变化，在每个顶进间隔进行测量分析，及时掌握顶进过程中箱涵的标高变化，从而对箱体前端土方超欠挖做出准确判断。

4.2 纠偏措施

箱涵顶进过程中，应严格控制箱涵中心线和箱涵前后标高。当发现箱涵前端下降，箱涵底平面有反坡时，计算其顶推位置是否超限，以确定是要应采取措施纠正扎头。

4.2.1 纠正方法

（1）钢轨加混凝土法：将箱涵顶进前端的基底开挖形成顶宽2～3m、深0.6m、底宽0.6m 的T 型槽，靠近箱体一侧向箱体下方延伸0.3m，用小于T 形槽顶宽0.3m 长的钢轨沿顶进方向每间隔2～3m 布置一根，轨头向上，靠近箱体一侧也伸入到箱体下，与校正混凝土平齐。另一侧，轨面靠近箱底，钢轨纵向设置为需要校正的坡度。同时，沿纵向设置防止钢轨滑动的铁件，以加强钢轨与混凝土之间的连接。用早强混凝土浇筑丁字槽时，其顶面应确保平整光滑，并与轨面纵坡一致。为了保证顶进的停止时间，早强混凝土的强度必须在养护24h 内达到C15 以上的混凝土等级。在混凝土表面用石蜡和滑石粉制成润滑层，当混凝土强度达到C20 或更高时，再次开始顶起。

（2）钢轨加废旧混凝土枕或组合钢轨排法：钢轨与废混凝土轨枕形成轨排，中间填碎石或卵石土压实，或钢轨可焊成弯形，中间填碎石或卵石土压实。

（3）底刃脚增加向上翘的角度：保持基底以上8～10cm 的土壤不挖，利用船头坡使之抬头。

（4）如果因土质松软导致扎头，可以在底板前换铺片石或碎石，边铺边推进施工。

4.2.2 纠正注意事项

（1）校正前箱涵底板坡度与校正用早强混凝土表面坡度的夹角不得超过3%，尤其是箱涵与滑板未分离时；否则，前端应力会过于集中，矫正混凝土的表面坡度被切割或改变，导致矫正失败。

（2）为防止校正混凝土整体被推开，不挖前面的路基土，利用原有路基土承受顶推力。

（3）防止钢轨滑动的铁件应宽大牢固，推前应在钢轨表面涂上润滑油，以减少滑动摩擦。

（4）在确认“扎头”和校正高程时，需要以“扎头”时底面的反坡作为原始的确认和比较依据，否则将失去最佳的校正机会。