箱涵顶进施工.ppt

玖龙东莞基地涵洞A工程 箱涵顶进施工 编制单位 吉林省松江路桥建筑有限责任公司 一 概述 箱涵顶进施工又叫城市地道桥施工 当穿越铁路 公路及城市市区道路不便断绝交通 而现场条件又不能修筑便道时 或修筑便道工程量较大 街道狭窄 两侧建筑物多 可能造成大量拆迁时 设计通常采用地道桥方案 涵洞A工程贯通办公区与六期门岗 其中顶涵部分长度13 5m 顶涵的施工原理 将涵洞结构先在工作坑内进行预制 然后通过后背 承力系统 顶进设备 千斤顶 将涵体顶入到设计位置 结合本工程实际情况 箱涵顶进施工分为 工作坑 后背 箱涵预制 顶进设备及顶进方法选择等四个方面 如为穿越铁路还需增加铁路加固一项 二 工作坑 工作坑的平面布置工作坑是为预制和顶进箱涵而设置 工作坑的大小 基坑的深度 工作坑设置的位置要根据现场的实际情况 箱涵的规模 顶进长度 顶进方式 出土方式等确定 本工程工作坑设置在办公区一侧 工作坑底部取决于滑板的大小 而滑板的大小又与顶进方式有关 本工程设计滑板宽度为 8 90m 因而 工作坑底的施工宽度 8 90m 两侧排水沟实际宽度 12m 工作坑底的施工长度 设计滑板长度 17m 详见附图 滑板平面图 箱涵顶进立面图 滑板平面图 箱涵顶进立面图 滑板结构滑板是施工 顶进作业所必须的临时设施 既是顶进箱体浇筑的基础 又是箱体顶进时的滑道 滑板施工注意事项 1 滑板要有适当的强度和刚度本工程设计滑板厚度20cm 并配纵向12mm螺纹钢筋 同时对软弱地基采取打松木桩和片石垫层处理 为防止地基软化 滑板两侧 或四周 需做排水沟进行24小时不间断排水 2 滑板底部与土层要有足够的摩擦力 以防止箱体起动时带动滑板 一般情况是在滑板底部相隔一定间隔设置反梁 本工程设计因考虑已进行片石换填 认为摩擦力已足够 因而没有设计反梁 3 保证必要的平整度 由于箱体在滑板上直接浇筑 尽管设置了隔离层 箱体仍和滑板紧贴 滑板不平整 箱体起动时就会产生错动增大摩阻力 4 做好润滑隔离层 本工程设计的润滑隔离层共有三道 分别为 滑石粉 塑料薄膜 石蜡 目的是起隔离 减少摩阻力的作用 三 后背 本工程后背设计如下图 单位为cm 后背是箱涵顶进施工中的重要的临时结构 它承受顶进时的水平顶力 对施工顺利与否关系极大 如果后背不牢固 顶进时发生较大移动 就有可能把框架顶偏 甚至造成不能继续顶进的严重后果 顶进时 板桩式后背的填土的水平抗力承受全部千斤顶的顶力 而重力式后背则由墙的自重与土的摩阻力及部分土的抗力最受顶进时的顶力 因此必须对顶进时顶力进行正确判定 以合理的安排顶进设备及确定后背类型及规模 本工程后背设计方案为复合式后背 由板桩式 钢轨桩 重力式 浆砌片石 两种后背形式复合而成 即打双排拉森钢板桩 中间用槽钢或钢管顶撑串联 连同挡墙自重式结构一起共同传力 因本工程地质为淤泥土 承载力很低 设计采用填沙包处理 以增大后背自重 从而达到提高后背承载力的效果 四 顶进设备选择 顶力计算涵身顶进时所需克服的阻力之和即为顶进时所需的顶力 顶力的确定须考虑顶进长度 土质 地下水 箱涵外形及施工方法等因素 按公式可计算出顶进所需最大顶力 P P1 P2其中 P1 2KQf2 覆土摩擦力 P2 K N1fl N1 N2 f2 2Ef3 RA 箱涵摩擦力 整个框架自重约409 67t 涵顶距路面平均高差为1 2m Q 箱顶覆土重量 6 1x1 2 覆土厚 x13 5x2 0 比重 197 64TP1 2x1 2x197 64x0 75 355 75T 顶进时错开路上车辆行驶 故涵顶活载N1 0侧压E 1 2 ql q2 htL式中ql erH 为箱顶土压 q2 er H1 ht 为箱底土压 其中ht为箱身高度 H1为路面与箱涵顶平均高差 L为箱涵长度 因此ql 0 3x1 9x1 2 0 684q2 0 3x1 9x6 2 3 534静土压力系数e取0 3 r偏大取1 9t m3 E 1 2 ql q2 htL 0 5x 0 684 3 534 x5 0 x13 5 142 36故P2 K N2f2 2Ef2 RA 1 2x 409 67 10 x0 75 2x142 36x0 75 0 484x50 662 99T最大顶力P P1 P2 355 75 662 99 1018 74T 千斤顶选择 选用SYQ320千斤顶4台 其额定顶推力为4x320 1280T 1018 74T 满足要求 五 箱体预制施工 箱涵底板施工本箱涵底板一次完成混凝土浇筑 内模板采用 1 8cm厚9层防水胶合板 外模板采用 1 8cm厚9层普通胶合板 底板厚度为55cm 外侧用短钢管夹紧打入土中并支撑基坑边坡土壁上 间距50cm 施工缝留设在距底板90cm高的侧墙上 支模时应一并支设成型 内侧倒角模板处支撑采用钢管进行对撑 用钢丝对拉稳固 绑扎底板钢筋完毕 按设计要求预留侧墙钢筋 支设底板模板 经监理工程师检查验收后进行混凝土浇筑 混凝土采用搅拌运输车从商品混凝土站运至浇筑地点 使用泵送机泵送入模 插入式振动棒振捣密实 混凝土在浇筑过程中应派专人对模板及支撑情况进行观察 若发现松动变形及时进行处理 第一次基础底板混凝土浇筑成型后 将端头模板拆除 采用泡沫板将第二次浇筑的混凝土在变形缝处与第一次浇筑的混凝土隔开 箱涵侧墙上的施工缝处嵌入通长止水钢板 箱涵墙体及顶板施工箱涵墙体和顶板施工也按底板单元以变形缝为界分开 并与底板上下保持一致 先绑扎箱涵墙体钢筋 经监理检查验收后支设箱涵墙体模板 同样箱涵墙体内模板采用 1 8cm厚9层防水胶合板 外模板采用 1 8cm厚9层普通胶合板 以80 80木枋为竖向背楞 间距30cm 横向 48钢管辅以双向 14 70cm对拉螺杆进行对拉加固 底排螺杆距底面不得大于30cm 箱涵墙体和 顶板模板在支设时 考虑连续安装 箱涵墙体模板在变形缝处使用加密拉杆固定箱涵墙体两端挡模 顶板支模搭设门型支撑架 双向间距90cm 顶板模板采用 1 8cm厚9层防水胶合模板拼装而成 以80 80木枋作背楞 间距30cm 48钢管脚手架作支撑体系 模板拼缝采用夹双面胶带的方法进行封堵 以防漏浆 顶板模板经监理检查验收后 绑扎顶板钢筋 在混凝土浇筑前 应清理模板内杂物及垃圾 并冲洗干净 经监理工程师检查验收后浇筑混凝土 混凝土采用搅拌运输车运至现场 箱涵墙体混凝土应分层浇筑 分层振捣 分层厚度不得大于50cm 为保持箱涵体平衡 混合料从一侧边墙送入达到分层厚度后 然后转入另侧边墙送入 依次交替分层浇筑 定人定位用插入式振动棒振捣 箱涵墙体浇注完成后 停留1 2个小时再接着浇注顶板混凝土 从一端向另一端逐渐浇注成形 混凝土浇筑完达到拆模强度后 拆除内外侧模板 抽出对拉螺杆 采用1 2水泥砂浆将对拉螺杆孔封堵 为确保美观 水泥砂浆须掺入适量粉煤灰和白水泥 经现场试配 使封堵颜色与箱涵体混凝土颜色色泽一致后 方可进行封堵填抹 顶板混凝土浇筑后 待混凝土强度达到设计强度的70 后方可拆模 六 顶进施工 顶进前的准备工作顶进施工前应做好如下准备工作 1 做好顶进施工范围内的防 排水工作 增强土体稳定 尽可能避免雨季施工 2 检查预制涵身的混凝土强度 当混凝土强度达到80 以上方可进行顶进施工 并在顶进前做好预制涵身的防水层施工 3 本涵采用4台320t千斤顶作为顶进设备 顶进前应全面检查千斤顶功能有无异常 管路有无泄露 调整电接点压力表和压力继电器的保安值 调整溢流阀的作用压力 并进行试顶工作 试顶一般以顶动框架为止 试顶中 在各有关部位及观测点处均应有专人负责 随时注意变化情况 开泵后当油压每升高5MPa 10MPa时须停泵观察 发现异状 及时处理 同时还要注意观察后背和底板的变化 顶进施工顶进即是开动高压油泵 使千斤顶产生顶力 推动箱身前进 每镐的顶程 通常情况下为700mm 箱身前进后使千斤顶的活塞回复原位 在空档处填放顶铁 以待下次开镐 如此循环往复 直至箱身就位 当箱身在工作坑底板上移动时 不论孔跨多少 其程序都相同 即 当箱身与地基接触后 要进行二次挖运土方工序 二次挖土为先期采取人工开挖 随着箱体的逐步顶进 当工作面能适应铲车回转时则采用铲车挖运和人工配合挖土 顶进涵开挖一般采用随挖随顶 已挖好的开挖面不能长时间暴露 挖完后立即顶到位置 防止因长时间暴露而引起塌方 开挖时 开挖面底部不得超过预制涵身的底面 其开挖程序见下图 顶进施工中的重点控制顶进过程中必须严格控制如下几点 1 涵身起动后 开始为不切土的空顶 此时需要控制好涵身顶进的方向 切不可麻痹大意 以免造成较大的偏差 造成纠正困难 2 涵身沿正确方向入土后 至入土1 2长度前 是顶进孔道决定性阶段 此时要严格控制中线 水平 及时观测 及时进行纠偏 入土1 2长度后 纠偏摆动要小 注意防止出现 扎头 涵身底板要吃土顶进 3 安放顶铁 顶柱要做到三个一致 即轴线一致 长短搭配一致 位置一致 为减少顶柱的自由长度和增加稳定性 每间隔4m顶柱要设横梁一道 每顶柱间用方木顶紧 顶柱上填一层50 100cm的土层并夯实 4 顶进过程中要对中线 水平安排专人进行观测 每50cm顶程对中线及4个角的标高进行观测 避免出现顶偏及 抬头 扎头 现象 标高控制采用连通器的办法 即水平管 来进行观测 用透明的细塑料管 弯成槽型固定在涵身两端头边墙上 管内装易流动的有色液体 在边墙上标出设计坡度所要求的位置 检查时只需看两端液面是否与标示位置一致 即可判断高程的变化 顶进中的纠偏方法顶进中如发生顶偏及 抬头 扎头 现象需要及时处理 方向调整在滑板上顶进时 可利用方向墩控制和调整 进入路基后 可用增减顶力或开关某一翻顶镐来调整 抬头 调整涵身抬头量不大时 将开挖面挖到与涵身底面一致即可 涵身抬头量过大时 分几次在涵身前挖1m 2m 宽 高 的坑 让船头坡带动土体挤入坑内 以达到降低抬头量的目的抬头量过大时 还可以在箱体上压重物 进行负重顶进 扎头 调整首先在箱体预制时 在底部1m内设置5 的船头坡 可以有效防止 扎头 现象的发生 如碰到软基出现严重 扎头 现象时需采用紧急处理措施 如 换填 注浆 打水泥 生石灰 桩 快干砼 甚至基底投入轨枕 钢轨滑道的处理方法 七 质量通病及预防措施 针对箱涵工程以往出现的质量通病采取以下几个方面的预防措施 1 砼表面局部缺浆粗糙或有许多小凹坑 即麻面 预防措施 模板清理干净 不得粘有干硬水泥砂浆等杂物 木模板在浇筑砼前 应用清水充分湿润 清洗干净 不留积水 使模板缝隙拼装严密 如有缝隙应用油毡条 塑料条 纤维板或水泥砂浆等堵严 防止漏浆 砼必须按操作规程分层均匀振捣密实 严防漏振 每层砼均匀振捣至气泡排出为止 治理方法 麻面主要影响砼外观 对于表面不再装饰的部位应加以补修 即将麻面部位应清水冲刷 充分湿润后用水泥素浆或1 2的水泥砂浆找平 2 露筋 预防措施 浇注砼前 应检查钢筋位置和保护层的厚度是否准 确 发现问题及时修整 为保证砼保护层的厚度 要注意按间距要求固定好垫块 为了防止钢筋移位 严禁振捣棒撞击钢筋 拆模时间要根据试块试验结果正确掌握 防止过早拆模 操作时不得踩塌钢筋 如钢筋有踩弯或脱扣者 应及时调直和绑好 3 混凝土塑性裂缝 预防措施 配制砼时应严格控制水灰比和水泥用量 选择级配良好的石子 减小空隙率和砂率 同时要捣固密实 以减少收缩量 浇注砼前将基层和模板浇水湿透 砼浇注后对裸露表面应即使用潮湿材料覆盖 认真养护 在气温高 湿度低或风速大的天气施工 砼浇注后应及时进行喷水养护 使其保持湿润 大面积砼宜浇完一段 养护一段 此时要加强表面的抹压和养护工作 砼养护时可采用覆盖湿草袋 塑料薄膜等方法 当表面出现裂缝时 应及时抹压一次 再覆盖养护 4 模板施工缺陷 胀模 倾斜变形 拼装后的模板平整度差 预防措施 采用对拉螺栓 水平支撑 斜支撑等措施 保证模板不能胀模 对变形不能使用的模板进行更换 以保证拼装后的模板符合要求 每层砼浇注厚度控制在50cm左右 5 砼构筑物表面蜂窝 预防措施 砼搅拌时严格控制配合比 经常检查 保证材料计量准确 下料要分层 每层厚度控制在50cm 并分层捣固 振捣砼拌和物时 插入式振捣器移动间距不应大于其作用半径的1 5倍 振捣器与相邻两段之间应搭接振捣3 5cm 砼振捣时 必须掌握好每点的振捣时间 振捣时间与混凝土坍落度有关 一般每点的时间控制在15 30s 合适的振捣时间也可由下列现象来判定 砼不再显著下沉 不再出现气泡 表面出浆呈水平状态 并将模 板边角填满充实 浇注砼时 应经常观察模板 支架 堵缝等情况 如发现异常 应立即停止浇注 并应在砼凝结前修整完好 治理方法 砼有小蜂窝 可先用水冲洗干净 然后用1 2或1 2 5水泥砂浆修补 尽量剔成喇叭口 外边大些 然后用清水冲洗干净湿透 再用高一级标号的砾石砼捣实 加强养护 八 箱涵顶进应急预案 现状调查根据行业同类型工程统计 箱涵顶进质量问题如下排列图示 从排列图可以看出 高程和中线是影响箱涵顶进施工质量的主要问题 原因分析影响箱涵顶进施工质量的末端因素如下关联图 其中要因有 1 人员培训不到位 2 降水不足 3 滑板断裂三种 施工对策 实施对策 A 顶进前培训聘请经验丰富的工程师对一线人员进行顶进培训 1 学习分析测量反馈数据指导顶进挖土作业 纠正箱涵 扎头 的方法 适当增加抬头力矩 即增加边墙刃脚的吃土量 使箱涵获得向上的分力 加大底板刃脚吃土量 利用刃脚向上爬升 在箱体底板尾部堆土配重 使箱涵重心后移 桥体严重 扎头 时 采用底板强行吃土顶进 向底板前端回填生石灰块 打生石灰桩使桥体抬头 纠正抬头的方法 底板前端适当超挖 将边墙吃土量减少到最低限度 但不得挖空边墙外土体 依靠桥体巨大重量使桥体下降 在底板前端堆土配重 箱涵底板尾部不能堆土 使箱涵重心前移 顶进时将挖掘机停在桥体前