箱涵顶进双重置换工法的原理和施工流程.pdf

箱涵顶进双重置换工法的原理和施工流程 李 震 广东城建项目管理有限公司， 广东 茂名 摘 要： 随着我国社会经济的快速发展， 特别是我国城市化建设的不断深入， 地 下立交交通设施要求逐渐的增高， 地下通道施工的方法也多种多样， 包 括矩形顶管法、 箱涵法、 明挖法以及管幕法等等， 这些方法的利用， 对城 市基础设施建设具有十分重要的意义。其中箱涵顶级双重置换工法是 一种成本低、 施工工艺简单、 稳定的施工工艺， 在地下通道建设中具有很 大的优势， 所以近年来这种施工工艺被广泛的应用， 并取得显著的成果。 本文就对箱涵顶进双重置换工法的原理进行介绍， 并分析其施工的流 程。 关键词： 箱涵顶进 双重置换工法 原理 施工流程 箱涵顶进双重置换工法的原理 在城市地下通道工程施工中， 常用的施工技术包括直接顶进施工 技术、 管幕箱涵施工技术等。 直接顶进施工指的是利用与地下通道大小相近的矩形顶管， 利用 机械逐渐向前推进施工， 一般用于市政地下水通道建设。利用这种施 工技术， 施工速度较快， 但是对于一些特殊的地质条件， 这种施工工艺 常常会导致地面沉降严重， 并对施工周围的环境造成一定的不良影响； 另外， 直接顶进技术施工过程中， 断面不能过大， 以免增加箱涵与土层 的摩擦， 这样就需要采取相应的辅助措施， 增加了施工的成本。 管幕法就是利用微型顶管在地下建筑物的四周顶入钢管， 并注入 相应的防水材料， 形成一个相对稳定的水密性空间， 并在这一空间内进 行相应的施工。这种施工技术有效的减少了施工对周围环境的干扰， 但同时这种施工技术， 由于在施工后钢管、 箱涵等不能取出， 所以造成 材料的浪费， 增加施工的成本。 箱涵顶进双重置换施工技术是我国独立研发的， 是在没有任何相 关资料的情况下， 根据其他顶级关键技术的研究， 并在实验平台上经过 多次实验研究而成的。箱涵顶进双重置换法的利用中， 对外部荷载的 支撑利用的是全断面矩形管幕， 而管幕的设置需要根据箱涵外包的大 小来进行。具体的全断面矩形管幕如图 所示： 图 全断面矩形管幕 箱涵顶进双重置换工法结 合了直接顶进技术与管幕施工 工艺的优点， 首先利用矩形顶 管将施工部位的土体置换出 来， 然后利用箱涵顶进的方式 将施工的材料全部置换出来， 有效的节约了施工材料， 降低 施工成本， 是目前应用广泛的 技术之一。另外， 箱涵顶进双 重置换工法还具有以下几个方面的施工优势： （ ） 利用矩形管幕对施 工现场的土体实施支护， 有效的降低了施工对周围环境的干扰， 不会造 成周围土体扰动， 能够应用与软土地层以及浅土地带施工； （ ） 箱涵顶 进双重置换工法， 在管幕上设置了高性能的防背土钢板， 能将土层与箱 涵进行有效的隔离， 提升了施工的防背土能力， 增强了施工的安全性 能； （ ） 这种施工工艺， 可以将施工材料进行回收， 以便再次利用， 大大 节约了施工的成本， 具有良好的经济效益； （ ） 利用箱涵顶进双重置换 工法， 其推力相对较小， 对设备的要求相对较低， 这样能够有效的控制 施工成本， 并且能够对施工质量进行有效的控制； （ ） 利用这种工法施 工， 横断面较为灵活， 在设置中可以根据具体的需求自由组合。但是， 这种施工工法的利用， 还需要根据当地的地质条件以及工程的具体要 求， 综合考虑经济效益、 社会效益等因素。 箱涵顶进双重置换工法的施工流程 箱涵顶进双重置换工法的施工流程图如图 ： 在具体的工程施工中， 采用箱涵顶进双重置换工法进行施工。包 图 箱涵顶进双重置换工法施工流程图 括围护体系施工、 顶进 以及 土 方 开 挖 体 系 建 设、 预制箱涵、 顶管机等 设备的安装、 箱涵置换、 后续加固等工序。在施 工过程中， 要确保每一 道施工工序的质量， 做 好各个施工单位之间的 协调工作， 保证工程整 体质量的稳定性， 加强 质量管理的同时， 加强 对工 程 施 工 安 全 的 控 制。 为了提升箱涵顶进双重置换施工的安全性， 需要采取一定的安全 措施， 包括工程开挖面平衡措施、 减少摩擦措施以及高精度控制措施 等。 施工工具管顶进的过程中， 施工前的土体根据顶进的速度不同会 呈现不同的状态： 如果顶进速度较慢， 就会造成超挖， 土体会呈现沉降 状态； 如果顶进的速度过快， 前方的土体会隆起； 只有顶进速度适中， 前 方土体才会表现为均衡状态。所以， 目前进行顶进的过程汇总， 利用计 算机控制系统， 采用土力测量以及油压控制的方式， 控制顶进的速度， 保持土体的均衡性。另外在顶管的的上部设置合适大小的网格， 增加 土体与之的摩擦力， 避免出现土体坍塌现象。 箱涵顶进双重置换施工， 通过设置防背土钢板， 将土体、 箱涵有效 的进行隔离， 成功的消弱了背土效应， 增强了施工的安全性能。对隔离 材料的选取， 其光滑度越高， 与土体的摩擦就越小， 对背土效应的消弱 程度也就明显。在置换阶段， 整个隔离装置已经固定， 所以常常通过减 摩注浆的方式， 防止背土效应的发生。 板隔离板是常用的隔离装 置， 能够对背土效应进行主动的控制， 并且施工相对简便， 对施工周围 的干扰较小。 在工程利用箱涵顶进双重置换工法施工过程中， 如果工具钢管顶 进过程中发生的偏差较大， 就容易造成锁口变形， 导致管幕无法正常闭 合， 有时还会导致箱涵被卡住， 顶进无法顺利进行， 影响施工的质量与 进度。这就需要采用高精度的控制， 包括对相关测量的精度控制等， 利 用千斤顶等工具， 有效的调整轴线， 确保轴线处在中心位置， 避免出现 路基不均匀沉降现象。 总结 箱涵顶进双重置换工艺是我国自主研发的施工工艺， 可以用于软 土地区， 适应能力极强， 并且在施工过程中， 对周围土体以及地面环境 不容造成太大的干扰， 能够用于城市街道通道建设， 也能用于城市地 铁、 隧道以及地下立交工程施工。利用这一施工工艺， 可以大大的改善 传统的通道施工环境， 提升施工的质量， 缩短施工工期， 有效的避免了 施工对城市交通的影响。由于箱涵顶进双重置换工法具有经济价值 高、 施工方便、 安全性能强等优势， 随着我国对这一方面科研力度的加 强， 这种技术必将被不断的优化， 得到更