城市地道桥箱涵顶进施工原理及方法概述

玖龙东莞基地涵洞A工程——

城市地道桥箱涵顶进施工原理及方法概述编制单位：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<一>、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<二>、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、顶进设备选择择<一>、顶力计算涵身顶进时所需克克服的阻力之和即即为顶进时所需的的顶力。顶力的确确定须考虑顶进长长度、土质、地下下水、箱涵外形及及施工方法等因素素。按公式可计算出顶顶进所需最大顶力力：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顶进时错开路上车车辆行驶，故涵顶顶活载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）x5.0x13.5=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<二>、千斤顶选择：选用SYQ320千斤顶4台，其额定顶推力为为4x320=1280T>1018.74T,满足要求。五、箱体预制施工工<一>、箱涵底板施工本箱涵底板一次完完成混凝土浇筑。。内模板采用δ=1.8cm厚9层防水胶合板，外外模板采用δ=1.8cm厚9层普通胶合板。底底板厚度为55cm，外侧用短钢管夹夹紧打入土中并支支撑基坑边坡土壁壁上，间距50cm。施工缝留设在距底底板90cm高的侧墙上，支模模时应一并支设成成型。内侧倒角模模板处支撑采用钢钢管进行对撑，用用钢丝对拉稳固。。绑扎底板钢筋完毕毕，按设计要求预预留侧墙钢筋，支支设底板模板。经监理工程师检查查验收后进行混凝凝土浇筑。混凝土采用搅拌运运输车从商品混凝凝土站运至浇筑地地点，使用泵送机机泵送入模，插入入式振动棒振捣密密实。混凝土在浇筑过程程中应派专人对模模板及支撑情况进进行观察，若发现现松动变形及时进进行处理。第一次基础底板混混凝土浇筑成型后后，将端头模板拆拆除，采用泡沫板板将第二次浇筑的的混凝土在变形缝缝处与第一次浇筑筑的混凝土隔开。。

箱涵涵侧墙上的施工缝缝处嵌入通长止水水钢板。<二>、箱涵墙体及顶板施施工箱涵墙体和顶板施施工也按底板单元元以变形缝为界分分开，并与底板上上下保持一致。先先绑扎箱涵墙体钢钢筋，经监理检查查验收后支设箱涵涵墙体模板。同样样箱涵墙体内模板板采用δ=1.8cm厚9层防水胶合板，外外模板采用δ=1.8cm厚9层普通胶合板。以以80×80木枋为竖向背楞，，间距30cm，横向φ48钢管辅以双向φ14＠70cm对拉螺杆进行对拉拉加固，底排螺杆杆距底面不得大于于30cm。箱涵墙体和顶板模板在支设时时，考虑连续安装装，箱涵墙体模板板在变形缝处使用用加密拉杆固定箱箱涵墙体两端挡模模。顶板支模搭设设门型支撑架，双双向间距90cm，顶板模板采用δ=1.8cm厚9层防水胶合模板拼拼装而成，以80×80木枋作背楞，间距距30cm，φ48钢管脚手架作支撑撑体系。模板拼缝采用夹双双面胶带的方法进进行封堵，以防漏漏浆。顶板模板经监理检检查验收后，绑扎扎顶板钢筋。在混凝土浇筑前，，应清理模板内杂杂物及垃圾，并冲冲洗干净。经监理理工程师检查验收收后浇筑混凝土。。混凝土采用搅拌拌运输车运至现场场，箱涵墙体混凝凝土应分层浇筑，，分层振捣，分层层厚度不得大于50cm，为保持箱涵体平平衡，混合料从一一侧边墙送入达到到分层厚度后，然然后转入另侧边墙墙送入，依次交替替分层浇筑，定人人定位用插入式振振动棒振捣。箱涵涵墙体浇注完成后后，停留1-2个小时再接着着浇注顶板混混凝土，从一一端向另一端端逐渐浇注成成形。混凝土浇筑完完达到拆模强强度后，拆除除内外侧模板板，抽出对拉拉螺杆，采用用1：2水泥砂浆将对对拉螺杆孔封封堵。为确保保美观，水泥泥砂浆须掺入入适量粉煤灰灰和白水泥，，经现场试配配，使封堵颜颜色与箱涵体体混凝土颜色色色泽一致后后，方可进行行封堵填抹。。顶顶板混凝土土浇筑后，待待混凝土强度度达到设计强强度的70％后方可拆模模。六、顶进施工工<一>、顶进前的准准备工作顶进施工前应应做好如下准准备工作：1）、做好顶进进施工范围内内的防、排水水工作，增强强土体稳定，，尽可能避免免雨季施工。。2）、检查预制制涵身的混凝凝土强度，当当混凝土强度度达到80%以上方可进行行顶进施工，，并在顶进前前做好预制涵涵身的防水层层施工。3）、本涵采用用4台320t千斤顶作为顶顶进设备，顶顶进前应全面面检查千斤顶顶功能有无异异常，管路有有无泄露，调调整电接点压压力表和压力力继电器的保保安值，调整整溢流阀的作作用压力。并并进行试顶工工作，试顶一一般以顶动框框架为止。试试顶中，在各各有关部位及及观测点处均均应有专人负负责，随时注注意变化情况况；开泵后当当油压每升高高5MPa～10MPa时须停泵观察察，发现异状状，及时处理理；同时还要要注意观察后后背和底板的的变化。<二>顶进施工顶进即是开动动高压油泵，，使千斤顶产产生顶力，推推动箱身前进进，每镐的顶顶程，通常情情况下为700mm。箱身前进后后使千斤顶的的活塞回复原原位，在空档档处填放顶铁铁，以待下次次开镐，如此此循环往复，，直至箱身就就位。当箱身在工作作坑底板上移移动时，不论论孔跨多少，，其程序都相相同。即：当箱身与地基基接触后，要要进行二次挖挖运土方工序序，二次挖土土为先期采取取人工开挖，，随着箱体的的逐步顶进，，当工作面能能适应铲车回回转时则采用用铲车挖运和和人工配合挖挖土。顶进涵开挖一一般采用随挖挖随顶。已挖挖好的开挖面面不能长时间间暴露，挖完完后立即顶到到位置，防止止因长时间暴暴露而引起塌塌方。开挖时，开挖挖面底部不得得超过预制涵涵身的底面。。其开挖程序序见下图。<三>顶进施工中中的重点控控制顶进过程中中必须严格格控制如下下几点：1、涵身起动动后，开始始为不切土土的空顶，，此时需要要控制好涵涵身顶进的的方向，切切不可麻痹痹大意，以以免造成较较大的偏差差，造成纠纠正困难。。2、涵身沿正正确方向入入土后，至至入土1/2长度前，是是顶进孔道道决定性阶阶段，此时时要严格控控制中线、、水平，及及时观测、、及时进行行纠偏；入入土1/2长度后，纠纠偏摆动要要小，注意意防止出现现“扎头””，涵身底底板要吃土土顶进。3、安放顶铁铁、顶柱要要做到三个个一致，即即轴线一致致、长短搭搭配一致、、位置一致致。为减少少顶柱的自自由长度和和增加稳定定性，每间间隔4m顶柱要设横横梁一道，，每顶柱间间用方木顶顶紧，顶柱柱上填一层层50-100cm的土层并夯夯实。4、顶进过程程中要对中中线、水平平安排专人人进行观测测，每50cm顶程对中线线及4个角的标高高进行观测测，避免出出现顶偏及及“抬头””、“扎头头”现象。。标高控制采采用连通器器的办法（（即水平管管）来进行行观测：用用透明的细细塑料管．．弯成槽型型固定在涵涵身两端头头边墙上，，管内装易易流动的有有色液体，，在边墙上上标出设计计坡度所要要求的位置置．检查时时只需看两两端液面是是否与标示示位置一致致，即可判判断高程的的变化。<四>顶进中的纠纠偏方法顶进中如发发生顶偏及及“抬头””、“扎头头”现象需需要及时处处理。方向调整在滑板上顶顶进时，可可利用方向向墩控制和和调整；进进入路基后后，可用增增减顶力或或开关某一一翻顶镐来来调整。“抬头”调整整涵身抬头量量不大时．．将开挖面面挖到与涵涵身底面一一致即可。。涵身抬头头量过大时时．分几次次在涵身前前挖1m×2m(宽×高)的坑，让船船头坡带动动土体挤入入坑内．以以达到降低低抬头量的的目的抬抬头量过大大时，还可可以在箱体体上压重物物．进行负负重顶进。。“扎头”调调整首先在箱体体预制时，，在底部1m内设置5%的船头坡，，可以有效效防止“扎扎头”现象象的发生。。如碰到软软基出现严严重“扎头头”现象时时需采用紧紧急处理措措施,如：换填、、注浆、打打水泥（生生石灰）桩桩、快干砼砼，甚至基基底投入轨轨枕、钢轨轨滑道的处处理方法。。七、质量通通病及预防防措施针对箱涵工工程以往出出现的质量量通病采取取以下几个个方面的预预防措施：：1、砼表面局局部缺浆粗粗糙或有许许多小凹坑坑（即麻面面）。预防措施：：模板清理理干净，不不得粘有干干硬水泥砂砂浆等杂物物。木模板板在浇筑砼砼前，应用用清水充分分湿润，清清洗干净，，不留积水水，使模板板缝隙拼装装严密，如如有缝隙应应用油毡条条、塑料条条、纤维板板或水泥砂砂浆等堵严严，防止漏漏浆。砼必必须按操作作规程分层层均匀振捣捣密实，严严防漏振，，每层砼均均匀振捣至至气泡排出出为止。治理方法：：麻面主要要影响砼外外观，对于于表面不再再装饰的部部位应加以以补修。即即将麻面部部位应清水水冲刷，充充分湿润后后用水泥素素浆或1：2的水泥砂浆浆找平。2、露筋。预防措施：：浇注砼前前，应检查查钢筋位置置和保护层层的厚度是是否准确，发现问问题及时修修整。为保保证砼保护护层的厚度度，要注意意按间距要要求固定好好垫块。为为了防止钢钢筋移位，，严禁振捣捣棒撞击钢钢筋。拆模模时间要根根据试块试试验结果正正确掌握，，防止过早早拆模。操操作时不得得踩塌钢筋筋，如钢筋筋有踩弯或或脱扣者，，应及时调调直和绑好好。3、混凝土塑塑性裂缝。。预防措施：：配制砼时时应严格控控制水灰比比和水泥用用量，选择择级配良好好的石子，，减小空隙隙率和砂率率，同时要要捣固密实实，以减少少收缩量。。浇注砼前前将基层和和模板浇水水湿透。砼砼浇注后对对裸露表面面应即使用用潮湿材料料覆盖，认认真养护。。在气温高高，湿度低低或风速大大的天气施施工，砼浇浇注后应及及时进行喷喷水养护，，使其保持持湿润；大大面积砼宜宜浇完一段段，养护一一段，此时时要加强表表面的抹压压和养护工工作。砼养养护时可采采用覆盖湿湿草袋，塑塑料薄膜等等方法，当当表面出现现裂缝时，，应及时抹抹压一次，，再覆盖养养护。4、模板施工工缺陷。胀模，倾斜斜变形，拼拼装后的模模板平整度度差。预防措施：：采用对拉拉螺栓，水水平支撑，，斜支撑等等措施，保保证模板不不能胀模。。对变形不不能使用的的模板进行行更换，以以保证拼装装后的模板板符合要求求。每层砼砼浇注厚度度控制在50cm左右。5、砼构筑物物表面蜂窝窝。预防措施：：砼搅拌时时严格控制制配合比，，经常检查查，保证材材料计量准准确。下料料要分层，，每层厚度度控制在50cm，并分层捣捣固。振捣捣砼拌和物物时，插入入式振捣器器移动间距距不应大于于其作用半半径的1.5倍，振捣器器与相邻两两段之间应应搭接振捣捣3～5cm。砼振捣时时，必须掌掌握好每点点的振捣时时间，振捣捣时间与混混凝土坍落落度有关，，一般每点点的时间控控制在15～30s，合适的振振捣时间也也可由下列列现象来判判定：砼不不再显著下下沉，不再再出现气泡泡，表面出出浆呈水平平状态。并并将模板边角填满充充实。浇注砼砼时，应经常常观察模板、、支架、堵缝缝等情况，如如发现异常，，应立即停止止浇注，并应应在砼凝结前前修整完好。。治治理方方法：砼有小小蜂窝，可先先用水冲洗干干净，然后用用1：2或1：2.5水泥砂浆修补补，尽量剔成成喇叭口，外外边大些，然然后用清水冲冲洗干净湿透透，再用高一一级标号的砾砾石砼捣实，，加强养护。。八、箱涵顶进进应急预案<一>、现状调查根据行业同类类型工程统计计，箱涵顶进进质量问题如如下排列图示示：从排列图可以以看出：高程程和中线是影影响箱涵顶进进施工质量的的主要问题。。<二>、原因分析影响箱涵顶进进施工质量的的末端因素如如下关联图：：其中要因有：：1、人员培训不不到位；2、降水不足；；3、滑板断裂三三种。<三>、施工对策序号要因对策目标措施1、人员培训不到位顶进前进行培训合格率100%1、学习分析测量反馈数据指导挖土作业。2、熟记顶进施工挖土要求。3、对施工人员进行培训，实行考核上岗制度。2、降水不足保证降水的连续性保证顶进期间地下水位于箱涵底板下1.5m1、在框架桥两侧明渠降水。2、安排专人负责井管降水。3、管理人员加强检查力度。3、滑板断裂采用气囊和千斤顶联合顶升使箱体水平满足顶进施工要求1.在箱体后端底板下布置气囊，气囊下换填碎石垫层。2.在箱涵墙角下布置千斤顶，千斤顶上布置2平方米钢板，千斤顶下地基换填，密布枕木和工字钢。<四>、实施对策A、顶进前培训训聘请经验丰富富的工程师对对一线人员进进行顶进培训训。1、学习分析测测量反馈数据据指导顶进挖挖土作业。纠正箱涵“扎扎头”的方法法：①、适当增加加抬头力矩，，即增加边墙墙刃脚的吃土土量，使箱涵涵获得向上的的分力。②、加大底板板刃脚吃土量量，利用刃脚脚向上爬升。。③、在箱体底底板尾部堆土土配重，使箱箱涵重心后移移。④、桥体严重重“扎头””时，采用用底板强行吃吃土顶进、向向底板前端回回填生石灰块块、打生石灰灰桩使桥体抬抬头。纠正抬头的方方法：①、底板前端适当当超挖。②、将边墙吃土量减减少到最低限度，，但不得挖空边墙墙外土体，依靠桥桥