输水箱涵穿越京深高速公路顶进施工技术.doc

输水箱涵穿越京深高速公路顶进施工技术Loss where the deep into the top of the capital construction王德聚（广东顺水工程建设监理有限公司 ） 提要 结合南水北调中线一期工程天津干线京深高速公路涵工程实践，介绍输水框架桥施工技术特点及相关技术措施。Summaries z south-to-north water diversion project with the center of tianjin swift lantau highway across the deep where engineering practice, to carry water framework of the construction technology and related technical measures. 关键词 输水 框架桥 顶进 技术Keywords to carry water framework bridge into the technology1 工程概况京深高速公路涵为一座下穿京深高速公路的框架顶进桥梁，位于京深高速公路GK108+000处，是天津干线下穿京深高速公路输水箱涵，与京深高速公路呈斜交布置，斜交角99。本涵为三孔复合式钢筋砼框架结构，单箱三室,长45.6米，宽18.5m,高6.9 m，箱体总重4000吨，入土顶程45.6米。2 施工方案本输水箱涵在2009年9月是按“暗挖法施工”报出的施工图设计，2010年5月20日经专家评审会通过改为“顶进法”施工，根据现场场地及地质情况，顶进不分段，箱体与混凝土刃角一次预制，一次顶进，先顶进一个三孔“外壳（简称外箱），等外箱顶进就位后再在外箱三孔内作内箱混凝土，形成三孔复合式钢筋砼框架结构。详见施工平面布置图（图1）和顶进施工工艺流程图（图2）（图1） 顶进施工工艺流程开挖工作坑地基处理修筑滑板及后背梁润滑层底板预制后背墙砌筑安装顶进设备安装观测设施启动顶进挖运土方墙体及顶板预制图2 （图2）3 施工方法3.1开挖工作坑1. 在工作坑(顺渠道方向左右和后背)的三侧开挖坡度为1：1；顶进前进方向高速公路路基坡脚开挖坡度为1：1.5，开挖后及时清坡及喷锚防护。同时在后背墙中间留有约4m的出土车道，坡度不大于15，并铺一层30cm厚的山皮土。3.2制作后背3.2.1顶力计算框架桥顶入时所需的顶力必须克服桥身重力产生于滑板上的摩阻力、周围土的摩阻力及前刃角切土时的阻力。顶力可按下式进行计算： P =kN11（N1N2）2+2E 3RAN1桥涵顶面上的荷载（包括动载）f1 桥涵顶面与其上面荷载的摩擦系数，本桥顶部喷洒石蜡加润滑油，可取0.8N2桥梁重力f2桥涵底面与基底土的摩擦系数，一般采用0.8E桥梁两侧土压力f3侧面摩擦系数，本桥表面涂刷石蜡和润滑油，取0.26R=55t/m3A 为钢刃角正面积，A=0，RA=0K系数，一般取1.2采用上式计算，最大顶力11176.99t吨，与施工现场顶力情况基本吻合。3.2.2后背结构后背及后背墙设计：后背墙采用C20钢筋混凝土，在后背墙与千斤顶之间设置钢筋混凝土的后背分配梁，在后背墙背后采用M10浆砌片石进行填充，形成重力式后背，片石厚度为5.0012m，高13.0m，砂浆标号为M10，后背土体要求是原状土，回填部分为夯实土，土容重不小于1.8t/m3，施工时不能挠动，挠动部分用片石满砌。后背梁是一种传力结构，它将千斤顶的顶力均匀分布给后背，所以后背梁必须有足够的刚度和强度，后背梁采用钢筋混凝土结构，滑板钢筋伸入到后背梁中,后背梁与滑板连接成整体,保证后背与滑板的整体性。3.3滑板制作工作坑滑板采用C20钢筋混凝土，厚450cm,设1仰坡，滑板表面必须平顺、光滑，滑板表面铺设润滑隔离层,润滑隔离层共设三层，分别为3mm石蜡、1mm的滑石粉、塑料薄膜，塑料薄膜上面铺设20mm砂浆防止因钢筋制安破坏润滑层，为了克服顶进时发生的摩擦力带动滑板跟着前进，滑板的下面每3.3m设置一道锚梁，锚梁的高度为0.5米，确保顶进的顺利进行。3.4防护桩施工为了防止高速公路在顶进时位移及两侧土体被带走，在公路路基的顶进框架桥两侧设计防护桩：上游各6根，下游左6右7根；顶进方向高速公路侧设计有抗推桩8根，防护桩采用1.25m2.5m；抗推桩采用1.25m3m，桩深均为16m，共计33根；桩孔距离高速公路护栏最近处为3m，采用人工挖孔施工。3.5管棚加固施工在顶进箱涵顶部土层采取双层管棚加固措施是顶进设施中通常做法之一，它的作用是避免路基塌陷，特别是上部覆盖层较薄时更是如此。管棚支护加固是采用液压双动力水平钻机用管棚钢管代替钻杆分节打入土体，钢管直径分别为108mm和133mm壁厚8mm，在钢管内注入水泥砂浆使其成为钢管混凝土，在钢管外侧与路基土体的间隙注水泥浆使其与土体固结成整体。3.5 预制框架3.5.1 预制框架的施工顺序绑扎底板钢筋浇注底板混凝土养护支内模绑扎侧墙及顶板钢筋支外模浇筑侧墙及顶板混凝土养护拆模安装钢刃脚外表面喷蜡。3.5.2 模板的选用内模、外模均采用组合钢模板，利用16止水穿墙螺杆，加以固定。模板的刚度、强度和稳定性要符合规范要求。模板支撑采用碗扣式脚手架加方木支撑。3.5.3 钢筋绑扎立底板和梗肋外膜，先绑扎梗肋以下的钢筋，待底板砼浇注完后，立框架内模，再绑扎梗肋以上钢筋。3.5.4 砼施工控制本框架顶进桥砼设计为C30防水砼，因本框架对防水抗渗要求较高,所以为了防止砼收缩产生裂缝，在砼中掺入加了10%膨胀剂。砼采用泵送入仓，插入式振捣器振捣。砼分两次浇注，先浇底板，再浇边墙和顶板。3.5.5 钢刃角制安本工程设砼刃角和钢刃角，钢刃角采用50cm长，用10-16mm的钢板制作，各刃角均焊接而成，焊缝高度不小于10mm，焊接时要防止翘曲。刃角制作时必须符合设计要求，以利于安装，安装时与桥涵前端预埋螺栓固定，为使刃角牢固，每个螺栓用2个螺帽并加弹簧垫圈。底刃角在安装时刃角底面与桥涵表面成一仰角，以利于切土，防止桥涵扎头。侧刃角较桥涵端面外框尺寸略大，以减小顶进阻力。3.6 框架顶进3.6.1 框架桥顶进施工工序挖土清底测量开镐顶进换顶铁测量校正。3.6.2千斤顶的布设采用YQ320型千斤顶，行程100cm，利用公式nkPiP计算出千斤顶的总台数，(K为顶力利用系数，一般取0.7，Pi为单个千斤顶的设计顶力)得千斤顶的总台数为38台，另考虑备用5台,共计43台。3.6.3 顶进过程的注意事项（1）每次开顶前及交接班时都应检查油泵等液压系统有无故障，挖土是否符合要求、顶铁安装是否合格、后背有无变形等情况。（2）顶进过程，箱体前进一定的顶程，应经常检查箱体的中线和高程情况，如发现偏差及时采取措施纠正。（3）顶进过程要密切观察传力柱和压力表针的变化情况，如发现传力柱有弯曲、拱起等变形或压力表针的读数突然增大的情况，要立即停止顶进，回油松顶查明原因。4 施工中的技术控制4.1 防止刃角前路基坍方本公路涵外箱净高5.65米、跨度5.5米只能满足小型机械挖土要求，故以小型挖掘机、装载机铲运为主，人工配合。严格掌握切土量，底板、侧刃角必须吃土顶进，挖土时先挖两侧，后挖中间，形成向洞内凸入弧形，确保路基不发生塌方，保证运行安全，待箱体就位，一次挖净。4.2 高程控制由于前端砼刃角的总重量已达200多吨，再加上京深高速公路汽车动载的作用下极易扎头，施工中在前端基底浇注0.5m厚的混凝土基础，为加快施工进度，基础砼配制成快速凝固的特殊砼。为了防止基础砼在顶进过程中被水平推动与箱体同步移动，我们在箱体上设置了船头坡及在凝土基础上面洒一层滑石粉，采取此种方法效果较好，整个增设混凝土基础的部份均未出现扎头现象。4.3 中线控制斜箱体的顶进主要靠调整轴线两侧的顶力来控制方向，因此中线的偏差主要靠调整千斤顶的位置和台数，使两侧顶力不等而产生反向力矩来实现纠偏。另外可通过改变挖土方式，利用两侧挖土深度不等从而使两侧的阻力不均衡来辅助纠偏。4.4 出口端“乌龟托壳”现象控制由于顶进桥的截面积大，自重大，顶力大，箱体顶至将近出口端时，箱体上面路基土体的剪力和土体的粘接力之和小于箱体与土体的摩擦力，会造成“乌龟托壳”现象，即出口顶部的路基会形成同步走，从而使路基破坏。为此采取在出口端进行反压土方的方法，实践效果较好，且反压土方成本较低。 5 结束语本工程按照设计的要求比较顺利地完成了顶进施工任务, 施工中采取了一定措施保证了京深高速公路的行车以及各种管线的安全，箱身结构在顶进过程中无破损无裂缝，框架就位误差满足规范要求, 京深高速公路涵施工经验表明其工艺安全、高效、经济，适用于大型线路交叉建筑物施工。 参考文献 1公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000