軟土地區(qū)箱涵頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)探討

胡瑞靈

(1.同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系，上海 200092;2.上海真如城市副中心開(kāi)發(fā)建設(shè)投資有限公司，上海 200333)

軟土地區(qū)箱涵頂進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)探討

胡瑞靈1，2

(1.同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系，上海 200092;2.上海真如城市副中心開(kāi)發(fā)建設(shè)投資有限公司，上海 200333)

隨著交通運(yùn)輸工程的發(fā)展，地道橋在公路、鐵路等立體交叉工程中被廣泛地應(yīng)用，頂進(jìn)施工方法的特點(diǎn)是在保證鐵路交通安全運(yùn)行的前提下，用設(shè)備將鐵路外預(yù)制的鋼筋混凝土箱涵頂入鐵路路基內(nèi)，形成下穿鐵路的立交地道橋。結(jié)合桃浦東路—真南路下立交工程對(duì)鐵路既有線箱涵頂進(jìn)施工中的關(guān)鍵工序進(jìn)行研究分析，提出采取一些工藝和措施進(jìn)行控制，對(duì)軟土地區(qū)既有線箱涵頂進(jìn)施工具有較好的指導(dǎo)意義。

箱涵頂進(jìn);軟土地基;施工技術(shù)

0 引言

隨著中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)也得到了極大的發(fā)展，但是，由于城市交通建設(shè)的發(fā)展滯后，交通不暢已成為嚴(yán)重影響和制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要問(wèn)題。而導(dǎo)致交通不暢的一個(gè)重要原因，即是大量的鐵路與公路的平交道口，成為一個(gè)個(gè)“瓶頸”，致使大量車(chē)輛擁堵。因此，把大量的公路與鐵路的平交道口改為立交道口，已成為改善城市交通狀況和確保交通安全的一項(xiàng)緊迫而又繁重的任務(wù)。而用頂入法施工的框架地道橋是立交橋中最有發(fā)展前景的一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，頂?shù)装搴穸瓤梢宰龅帽容^薄，建筑高度小，基底應(yīng)力小，適用于地基比較差的地方，且能較好地防止地面及地下水的滲入［1］。

1 工程概況

桃浦東路—真南路下立交新建工程位于普陀區(qū)中環(huán)路與上海鐵路西站之間，為規(guī)劃中環(huán)路西段內(nèi)側(cè)輔道，工程穿越京滬、滬昆鐵路，橋梁中心鐵路里程為京滬線下行K1457+190、滬昆里程K5+800。工程為城市次干路，起點(diǎn)為桃浦路，沿桃浦東路而上，上跨軌道交通11號(hào)線(已建)、下穿京滬、滬昆鐵路、規(guī)劃滬寧城際鐵路、交通路，上跨規(guī)劃16號(hào)線，順真南路而下至終點(diǎn)新村路交叉口，全長(zhǎng)約1 004 m，道路規(guī)劃紅線桃浦東路寬為50 m，真南路地道段紅線寬為50 m，其余段為36.5 m(見(jiàn)圖1)。

圖1 工程平面圖Fig.1 Engineering plane diagram

圖2 箱身頂進(jìn)平面示意圖Fig.2 Schematic plane of box culvert jacking

本工程通道采用2孔13 m框架，其中穿越既有線范圍采用頂進(jìn)法施工，從北側(cè)頂進(jìn)。頂進(jìn)框架共2節(jié)47 m，現(xiàn)澆框架為45 m和54 m共2節(jié)。13 m框架邊墻厚0.8 m，凈高為5.3 m，頂板厚0.85 m，底板厚 0.9 m。頂進(jìn)段框架基礎(chǔ)采用600 mm的高壓旋噴樁加固，樁長(zhǎng)15m，間距均為1.2 m×1.2 m。既有箱涵兩側(cè)采用600 mm密排高壓旋噴樁加固，樁長(zhǎng)21 m。頂進(jìn)段框架混凝土采用C40抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)均為S8(見(jiàn)圖2)。

1.1 地形地貌

本工程場(chǎng)地所處的地貌單一，屬濱海平原，地勢(shì)平坦、廣闊，地面標(biāo)高一般在 +3.59～+4.90 m左右。工程區(qū)域內(nèi)主要為現(xiàn)有道路、河道、鐵路及企事業(yè)單位等。

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)本次勘察資料，場(chǎng)地地基土在勘察深度范圍內(nèi)均為第四系松散沉積物，主要由飽和粘性土及粉性土組成。其中，②、③、④、⑤層土為Q4沉積物，⑥、⑦、⑧層土為Q3沉積物。土層由上至下為：①1素填土、②褐黃—灰黃色粉質(zhì)粘土、③灰色淤泥質(zhì)粘土、③夾灰色砂質(zhì)粉土、④ 灰色淤泥質(zhì)粘土、⑤1灰色粘土、⑥暗綠色粉質(zhì)粘土、⑦1草黃色砂質(zhì)粉土、⑦2灰色粉砂和⑧灰色粉質(zhì)粘土。⑦1草黃色砂質(zhì)粉土層在滬寧鐵路至新村路段，土質(zhì)不均，上部夾較多粘性土，呈砂質(zhì)粉土與粉質(zhì)粘土互層狀。

2 工程特點(diǎn)難點(diǎn)

2.1 技術(shù)難度大

本通道穿越既有京滬、滬昆4股正線，頂進(jìn)箱體最長(zhǎng)49 m，頂程58 m，箱身自重4 450 t(6.2 t/m2)，而工點(diǎn)的地質(zhì)條件非常差，路基持力層承載力為僅有6 t/m2，4.4 ～ 6.4 m 深度位置還有流砂層，頂進(jìn)箱體的標(biāo)高控制難度相當(dāng)大。

因受規(guī)劃16號(hào)線影響，工作坑位置16號(hào)線保護(hù)區(qū)的32 m范圍不能施工鉆孔樁，基坑主要采用SMW工法樁圍護(hù)，其抗彎剛度相對(duì)較弱，易發(fā)生變形、滲漏，對(duì)基坑安全帶來(lái)危險(xiǎn)，而該基坑還存在多次變化工況以及頂進(jìn)時(shí)前后均要開(kāi)口的情況，因此深基坑的支護(hù)穩(wěn)定性要求很高。

2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)大

本工程線路加固和恢復(fù)工作量非常大(架拆便梁44孔次)，過(guò)往列車(chē)密集(每晝夜200對(duì))、鐵路管線復(fù)雜(箱頂還有24孔60多股垂直大過(guò)軌)，鐵路慢行時(shí)間達(dá)5個(gè)月，還要跨春運(yùn)。期間需投入大量的勞力、材料、設(shè)備進(jìn)入線路施工，施工期間的行車(chē)安全、人身安全、設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)非常大。工程位于軟土、流砂共存區(qū)域，西側(cè)緊鄰桃浦河，工作坑開(kāi)挖深度約9.3 m，西南角距離滬寧正線僅8 m，西北角距離一幢6層磚混樓房?jī)H6 m，深基坑的安全風(fēng)險(xiǎn)很大。

3 箱涵頂進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工作坑圍護(hù)

圖3 工作坑圍護(hù)平面圖Fig.3 Planar graph of enclose protection for working pit

圖4 線路加固平面圖Fig.4 Planar graph of track strengthening

經(jīng)過(guò)上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會(huì)科學(xué)技術(shù)委員會(huì)專家多次評(píng)審，基坑為2個(gè)，西基坑長(zhǎng)56 m，寬約20m的不規(guī)則四邊形，東基坑長(zhǎng)68 m，寬23 m?；幼畲箝_(kāi)挖深度為9.3 m?；訃o(hù)采用SMW樁基圍護(hù)方式，靠近線路一側(cè)及靠近6層居民樓部位采用鉆孔灌注樁。工法樁采用850@600三軸水泥土攪拌樁，內(nèi)插H700×300×13×24的型鋼，型鋼布置形式為“隔一插二”，靠近線路一側(cè)為1 200@1 400鉆孔灌注樁，外側(cè)設(shè)2排旋噴樁止水。基坑圍護(hù)樁頂部設(shè)冠梁，型鋼頂端高出冠梁700 mm;基坑上下共設(shè)2道臨時(shí)支撐，第一道支撐為1 m×1 m鋼筋混凝土支撐，混凝土強(qiáng)度為C30，支撐間距5 m，第二道支撐為609鋼管支撐，支撐間距4 m(見(jiàn)圖3)。

3.2 線路加固

本工程下穿既有京滬、滬昆鐵路線4股道，結(jié)構(gòu)軸線與鐵路法線交角為109°54'50″，線路加固采用以下措施(見(jiàn)圖4)。

采用4孔24 m便梁臨時(shí)架空線路，在便梁下按1∶1放坡開(kāi)挖路基2.5 m，開(kāi)挖后，同時(shí)施工支護(hù)高壓旋噴樁格構(gòu)體和滑道式地基加固樁。全部便梁支墩和加固樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，架設(shè)D24型便梁于頂進(jìn)部位上方，開(kāi)始地基加固和頂進(jìn)作業(yè)。

3.3 滑板及后靠背

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用整體C30鋼筋混凝土滑板及后靠背?；搴?00 mm，上抹水泥漿，撒石蠟、滑石粉，鋪設(shè)塑料薄膜，滑板下設(shè)防滑槽，高0.5 m、寬0.5 m，間距2 m沿基坑橫向通長(zhǎng)布置。后靠背寬1.5 m，高2.5 m，鋼筋與滑板連接成整體。

3.3.1 滑板施工技術(shù)

作為澆筑橋涵框架結(jié)構(gòu)的底模，是控制框架頂進(jìn)過(guò)程中的滑道，也是防止框架“扎頭”的重要措施，同時(shí)又是頂進(jìn)時(shí)排列頂柱、頂鐵的場(chǎng)地。本工程滑板結(jié)構(gòu)由下至上為墊層+500 mm鋼筋砼滑板+潤(rùn)滑層，另外滑板下部設(shè)置兩道1.2 m寬底梁加強(qiáng)滑板與地面連接性。

在施工過(guò)程中，要求滑板的平整度必須達(dá)到用3 m靠尺檢查，平整度＜5 mm，并在滑板面施做“三油三氈”，以減小框架橋在啟動(dòng)時(shí)的靜摩擦力和吸附力;同時(shí)，在工作坑底板和后靠背連接處配置加強(qiáng)鋼筋，作為輔助后靠背而增加后靠背的承載能力，提高滑板的抗拉裂能力。為了增加滑板的底面抗滑能力，采用在基坑底挖槽灌注混凝土錨梁提高抗滑力。

為確保框架橋頂進(jìn)方向的準(zhǔn)確，在框架橋兩側(cè)滑板上每3～4 m設(shè)一導(dǎo)向墩?；迩岸藶榻娱L(zhǎng)滑板留出鋼筋，并在工作坑范圍內(nèi)設(shè)排水槽、集水井、井點(diǎn)降水設(shè)備以及排水泵等。

工作坑滑板頂面鋪設(shè)潤(rùn)滑隔離層的目的是為了防止工作坑底板與預(yù)制箱形橋箱身底板相粘連和減少首次啟動(dòng)頂力，其作法：在工作坑底板混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度的條件下，采用三油三氈鋪設(shè)于滑板上，油毛氈的鋪設(shè)寬度每邊比箱身大0.2 m。

3.3.2 后靠背施工技術(shù)

本工程后靠背采用SMW工法樁+鋼筋砼后靠背梁的形式，是承受框架橋頂進(jìn)時(shí)反力的臨時(shí)結(jié)構(gòu)物。為保持后靠背工法樁垂直，有效擋住土體的作用，鋼筋砼后靠背梁與工作坑滑板連在一起，是保證頂進(jìn)工作順利進(jìn)行的重要設(shè)施。后靠背必須符合下列要求：

(1)能承受框架橋頂進(jìn)的全過(guò)程中所出現(xiàn)的最大頂力，并且有適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備。

(2)在逐次頂進(jìn)中，應(yīng)使后靠背所產(chǎn)生的變形較小，頂程損失能控制在最小范圍以內(nèi)，以提高頂進(jìn)的效率。

(3)后靠背梁的作用是將油頂?shù)捻斄鶆虻貍髦梁罂勘成?，避免受力集中，在本工程中，我們將采用與滑板加強(qiáng)連接的措施增加后靠背的抗力(見(jiàn)圖5)。

圖5 后靠背剖面圖Fig.5 Profile of back

后靠背梁的設(shè)計(jì)頂力計(jì)算式為［2］：

式中：P——設(shè)計(jì)頂力(kN);F——最大頂力(kN);G——滑板重(包括板上的施工荷載或壓載)(kN);f——板與土的摩阻系數(shù)，一般取 0.6。

滑板在箱涵啟動(dòng)時(shí)，可承受較大的拉力，即啟動(dòng)頂力減去后靠背的反力，此時(shí)，后靠背反力可假定為土的容許抗力，即前述后靠背的變形(壓縮)等于滑板的變彩(拉伸)時(shí)的土抗力，一般軟土地基情況下可采用60～70 kN/m2。滑板的斷面計(jì)算也可按破損階段設(shè)計(jì)，并可采用K=1.05?；逶陔x后靠背梁較遠(yuǎn)處的斷面上，其拉力將顯著減小，故鋼筋的布置可相應(yīng)減少。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，SMW工法樁墻的最大承載力為1 500 t，根據(jù)公式計(jì)算后靠背的頂力為P=3 500 t。

3.4 箱涵預(yù)制施工技術(shù)

本工程通道采用2孔13 m框架，本標(biāo)段共有現(xiàn)澆框架4個(gè)，其中頂進(jìn)框架2節(jié)，長(zhǎng)度47 m?，F(xiàn)澆框架共2節(jié)，長(zhǎng)度分別為51 m、55 m。13 m框架邊墻厚0.8 m，凈高為 5.3 m，頂板厚 0.85 m，底板厚0.9 m。其中頂進(jìn)框架采用C40抗?jié)B混凝土，現(xiàn)澆段采用C30抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級(jí)均為S8。

由于頂進(jìn)箱體較長(zhǎng)，為了防止出現(xiàn)裂縫，在預(yù)制箱體時(shí)需設(shè)置誘導(dǎo)縫，擬在頂進(jìn)箱體內(nèi)設(shè)置2道誘導(dǎo)縫，其余箱身根據(jù)長(zhǎng)度每10～15 m設(shè)置1道誘導(dǎo)縫。

各段框架預(yù)制分兩次澆筑砼，第一次澆筑底板和隔墻砼，第二次澆筑墻身及頂板砼。由于一次澆筑砼方量多，體積大，聚集的水泥水化熱量大，在混凝土內(nèi)外散熱不均勻的情況下，混凝土內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，此外，由于混凝土的收縮徐變，將導(dǎo)致溫度裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)，頂進(jìn)施工時(shí)，框架受力狀態(tài)隨時(shí)發(fā)生變化，因此，需要采取科學(xué)的施工方法，來(lái)保證框架的質(zhì)量。箱身預(yù)制過(guò)程中主要是對(duì)箱身制作過(guò)程中模板、鋼筋及混凝土的質(zhì)量進(jìn)行控制。

3.5 箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)

本工程頂進(jìn)箱身共兩節(jié)，箱長(zhǎng)44 m，重4 500 t，頂程56 m。為保證箱體順利頂進(jìn)，擬采用250 t千斤頂16只進(jìn)行頂進(jìn)。

3.5.1 頂進(jìn)施工方法

頂進(jìn)作業(yè)：高壓油泵工作，使千斤頂受力而產(chǎn)生頂力，推動(dòng)箱身前進(jìn)，每一個(gè)頂程通常在900～1 000 mm，箱身前進(jìn)后，使千斤頂?shù)幕钊貜?fù)原位，在空檔處填塞頂鐵，以待下次開(kāi)頂，如此完成一個(gè)循環(huán)。

3.5.2 頂力計(jì)算

在鐵路上采用便梁架空再頂進(jìn)箱體，兩側(cè)土壓力較小，則頂力主要來(lái)自箱體底部土的摩阻力，計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：

式中：P——頂力(kN);μ——頂力系數(shù)，一般為 1.0 ～1.5;N——箱體重力(kN)。

經(jīng)過(guò)多次頂力曲線分析，當(dāng)箱體啟動(dòng)時(shí)P較大，而啟動(dòng)后的空頂階段，其頂力較小，以后刃腳入土頂力逐漸增大，最大頂力則發(fā)生在箱體脫離底板后，接近設(shè)計(jì)位置時(shí)隨即逐漸下降。所以改善滑道板平整度、優(yōu)化潤(rùn)滑隔離層，采取氣墊或水墊等措施，可有效地減小啟動(dòng)頂力;而采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固、硬化基底土層，澆筑混凝土便梁支墩減少側(cè)向土壓力、設(shè)置門(mén)檻接長(zhǎng)滑道板接長(zhǎng)等措施，則可較大地減小頂進(jìn)阻力，這對(duì)軟土地基、大型或特大型箱橋的頂進(jìn)施工是十分必要的。

本工程箱體自重4 500 t，根據(jù)公式計(jì)算頂力為4 500 t，在實(shí)際頂進(jìn)過(guò)程中采取水墊，初始頂進(jìn)時(shí)頂力最大為2 500 t，頂進(jìn)過(guò)程中最大頂力為2 200 t。

3.5.3 設(shè)備安裝

配備需要的千斤頂臺(tái)數(shù)，可按箱身計(jì)算出的最大頂力設(shè)置，油壓千斤頂要經(jīng)常清洗液壓元件，檢查質(zhì)量狀況，必要時(shí)進(jìn)行壓力和密封性試驗(yàn)。安裝油泵、油箱時(shí)，為了造成良好的供油條件，油箱出油口要高于油泵進(jìn)油口0.5 m以上。安裝主油管和油管上液壓元件，安裝支油管和電磁換向閥，進(jìn)行電氣集中控制臺(tái)至油泵電機(jī)，至遠(yuǎn)傳壓力表和電接點(diǎn)壓力表，至各個(gè)電磁換向閥，壓力繼電器等控制線的安裝工作，接通動(dòng)力電源。

3.5.4 調(diào)試

調(diào)試工作的目的是全面檢查液壓元件是否可靠，千斤頂功能有無(wú)異常，管路有否泄漏，調(diào)整電接點(diǎn)壓力表和壓力繼電器的保安值，調(diào)整溢流閥的作用壓力并且逐步加大油壓推動(dòng)箱身，測(cè)定起動(dòng)推力，檢查后靠背的變化情況等。

3.5.5 試頂

試頂工作以頂動(dòng)箱身為止，因此在試頂時(shí)要加強(qiáng)箱身中線，水平和縱向位移的觀察，后靠背和底板的變化。試頂工作是操縱所有千斤頂一起頂出，頂塊觸到箱身，壓力迅速下降，此時(shí)在壓力表上讀到的最高壓力值，經(jīng)換算后就是該箱身的起動(dòng)頂力，由于考慮到管道內(nèi)的壓力損失和克服千斤頂?shù)膬?nèi)在摩擦阻力，實(shí)際推力是根據(jù)壓力表反映后計(jì)算推力的0.97左右。試頂完后還要進(jìn)行一次全面的檢查，如各部位情況均屬良好，便可進(jìn)行正式的頂進(jìn)作業(yè)(見(jiàn)圖6)。

圖6 箱涵頂進(jìn)示意圖Fig.6 Schematic diagram of box culvert jacking

3.5.6 頂進(jìn)作業(yè)

頂進(jìn)作業(yè)開(kāi)始前要組織有關(guān)人員，全面檢查頂進(jìn)前必須做好的準(zhǔn)備工作：確定箱身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，線路加固情況，后靠背及頂進(jìn)設(shè)備情況，現(xiàn)場(chǎng)照明、液壓系統(tǒng)安裝及試驗(yàn)情況，觀測(cè)記錄人員的組成和儀器裝置，施工人員與鐵路行車(chē)單位聯(lián)系情況。上述準(zhǔn)備工作經(jīng)檢查合格后，再次進(jìn)行試頂驗(yàn)證，其目的是檢查頂進(jìn)設(shè)備、后靠背及箱身受力后有無(wú)異常，并使箱身與工作坑底板分離，當(dāng)試頂后經(jīng)檢查一切均正常，方可進(jìn)行正式頂進(jìn)作業(yè)。

當(dāng)箱體底板挖土完成一進(jìn)尺長(zhǎng)度時(shí)，開(kāi)動(dòng)高壓油泵使千斤頂受液壓力而產(chǎn)生頂力，推動(dòng)箱身前進(jìn)，通常每一沖程200～500 mm。當(dāng)千斤頂頂已到限位時(shí)，控制操作系統(tǒng)把活塞退回原位，在空檔處增放頂鐵，以待下次開(kāi)鎬。循環(huán)往復(fù)，直至就位。頂進(jìn)速度受到挖土和出土的限制，若出土外運(yùn)正常，平均1 m/h。

3.5.7 頂進(jìn)挖運(yùn)土

洞內(nèi)人工配合0.6 m3挖機(jī)挖土，由車(chē)輛運(yùn)出，采用自卸汽車(chē)運(yùn)土。挖土進(jìn)尺須根據(jù)千斤頂?shù)男谐虂?lái)確定，一般情況下每次約1～2 m左右為宜，挖一個(gè)頂程的土方，立即頂進(jìn)箱身，使箱身緊貼開(kāi)挖面，挖土?xí)r嚴(yán)格掌握切土量，必須吃土(一般在300 mm以上)，坡面與水平夾角不得超過(guò)60°，開(kāi)挖底面應(yīng)高于箱身底面100 mm以防扎頭。

開(kāi)挖時(shí)必須做到四不挖土：

(1)列車(chē)通過(guò)時(shí)不挖土，避免列車(chē)通過(guò)時(shí)震動(dòng)大，造成塌方;

(2)機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障時(shí)不挖土;

(3)較長(zhǎng)時(shí)間不頂進(jìn)時(shí)不挖土;

(4)交接班前不挖土。

安放頂鐵或頂柱須保持與頂進(jìn)箱身的中軸線順直一致，與橫梁垂直，每列頂鐵和傳力柱要與千斤頂成一直線，每完成一個(gè)循環(huán)就要更換或填補(bǔ)不同規(guī)格的頂鐵或頂柱，在頂柱與橫梁間用螺栓連結(jié)牢固，以保證頂柱的受壓穩(wěn)定，傳力柱每隔8 m設(shè)置一道橫梁，使傳力柱橫向穩(wěn)定。頂進(jìn)時(shí)注意觀察傳力柱受力情況，防止崩出傷人，當(dāng)箱身的頂進(jìn)行程太大時(shí)，如繼續(xù)以填放頂鐵的形式進(jìn)行頂進(jìn)作業(yè)容易造成傳力柱弓起崩出，此時(shí)必須在傳力柱頂上用槽鋼樁橫鋪，并在上面用土袋作壓重。與箱身底板和后靠背梁接觸的橫梁頂鐵之間的間隙，須用適當(dāng)?shù)谋“逍ňo，并用稀的1∶3水泥砂漿填補(bǔ)灌縫，所有的頂鐵必須楔緊，各列頂鐵松緊程度相同。

3.5.8 測(cè)量工作

為確保箱身頂進(jìn)的方向和高程，頂進(jìn)前必須在頂進(jìn)的后方設(shè)置觀測(cè)站，布置好觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)距后靠背一定距離，以免后靠背變形而影響觀測(cè)結(jié)果。觀測(cè)站有經(jīng)緯儀及水平儀各一臺(tái)，在頂進(jìn)過(guò)程中箱身每前進(jìn)一頂程，即對(duì)箱身的軸線、橫向及高程進(jìn)行觀測(cè)，并做好詳細(xì)記錄，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)通知頂進(jìn)指揮人員采取措施，糾正偏差。

圖7 軸線、高程觀測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.7 Observation point layout of axis and elevation

為了準(zhǔn)確掌握和控制箱體頂進(jìn)的方向與高程，在基坑內(nèi)設(shè)置方向觀測(cè)站和高程觀測(cè)站(見(jiàn)圖7)。方向觀測(cè)站設(shè)經(jīng)緯儀一臺(tái)，頂進(jìn)方向偏差的觀測(cè)可在框架中線的前后各設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè);高程觀測(cè)站設(shè)水平儀一臺(tái)，在頂進(jìn)框架底板上設(shè)置四個(gè)水平觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量。頂進(jìn)時(shí)，測(cè)量工作要緊密配合挖土工作。箱身每次頂進(jìn)后，對(duì)其方向和標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，如果發(fā)生偏差，就要分析原因，確定糾偏措施，然后進(jìn)行調(diào)整。

3.5.9 線路恢復(fù)［3］

框架頂進(jìn)后，需安排勞動(dòng)力在最短的時(shí)間內(nèi)抓緊回填道碴，回填時(shí)根據(jù)線路養(yǎng)護(hù)工的要求，邊監(jiān)測(cè)線路，邊回填，派經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的安全員指揮，按秩序排隊(duì)回填，杜絕一窩蜂現(xiàn)象，有列車(chē)經(jīng)過(guò)提前鳴哨，施工人員退出安全范圍，專職人員進(jìn)行接車(chē)，在頂進(jìn)結(jié)束所有線路恢復(fù)后，拆卸D24 m便梁，抽出鋼枕，申請(qǐng)封鎖時(shí)間，裝吊便梁，移交線路。頂進(jìn)就位后，框架后面兩個(gè)邊角采用箱體和圍護(hù)樁之間填筑草包，而后澆注混凝土墻進(jìn)行支擋，框架前面兩個(gè)邊角采用打設(shè)L形鋼板樁進(jìn)行防護(hù)。同時(shí)派值班人員巡查，確保四個(gè)邊角路基的穩(wěn)定。

4 施工控制及預(yù)防措施

要使箱身頂進(jìn)方向不致偏斜，布置千斤頂時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)箱身斜交情況計(jì)算的千斤頂布設(shè)位置進(jìn)行布設(shè)，使千斤頂合力作用線與道路中線平行，并與箱身阻力的作用線重合。

4.1 方向“糾偏”措施

(1)箱身在空頂階段容易發(fā)生方向偏差，可利用導(dǎo)向墩(頂進(jìn)方向每4 m設(shè)一個(gè)導(dǎo)向墩)進(jìn)行糾正，設(shè)專人加換左右兩側(cè)與導(dǎo)向墩間的枕木頭，一頂一調(diào)整。

(2)利用條形支墩作為導(dǎo)向梁，箱身外壁與支墩之間塞枕木控制方向。

(3)箱身入土后，應(yīng)注意挖土斷面正確，使頂進(jìn)挖的土孔與箱身方向一致。

4.2 箱身方向左右偏差調(diào)整的方法

(1)用增減一側(cè)千斤頂?shù)捻斄?即開(kāi)或關(guān)一側(cè)千斤頂閥門(mén)，增加或減少千斤頂頂力數(shù)。如向左偏，即關(guān)閉減少右側(cè)千斤頂，向右偏則反之操作。

(2)開(kāi)動(dòng)兩邊高壓油泵調(diào)整;如向左偏就開(kāi)左側(cè)高壓油泵，向右偏就開(kāi)右側(cè)高壓油泵。

(3)后靠背頂鐵(柱)調(diào)整;在加換頂鐵時(shí)，可根據(jù)偏差的大小，將一側(cè)頂鐵楔緊，另一側(cè)頂鐵楔松或留130 mm的間隙。如箱身前端向右偏，則將左側(cè)頂鐵預(yù)留間隙，開(kāi)泵后，則右側(cè)先受力頂進(jìn)，左側(cè)不動(dòng)。調(diào)整時(shí)應(yīng)摸索掌握規(guī)律性，并注意箱身受力不均時(shí)產(chǎn)生的變化狀況。

(4)前端左右兩側(cè)刃腳前，可在一側(cè)超挖。另一側(cè)少挖土或不挖來(lái)調(diào)整方向。如箱身前端向右偏，即在右側(cè)刃腳前超挖20～500 mm，左側(cè)保持刃腳吃土200 mm，由于頂進(jìn)中的兩側(cè)刃腳阻力增減差別而達(dá)到糾偏的目的。

(5)在箱身前端加橫向支撐來(lái)調(diào)整;支撐在箱身邊墻上，另一端支在開(kāi)挖面上，頂進(jìn)時(shí)迫使其向被頂一側(cè)調(diào)整。

4.3 糾正箱身“抬頭”的方法

檢查底刃腳安裝是否向上翹起過(guò)大，側(cè)刃腳是否向里翹的過(guò)大，可以適當(dāng)調(diào)整刃腳的角度，來(lái)糾正箱身“抬頭”現(xiàn)象。兩側(cè)挖土不夠?qū)?，易造成箱身“抬頭”，故可在兩側(cè)適當(dāng)多挖。箱身“抬頭”量不大，可把開(kāi)挖面挖到與箱底面平。如“抬頭”量較大，則在底刃腳前挖20～300 mm，寬度與箱身相同，同時(shí)使上刃腳不吃土，在頂進(jìn)中逐步調(diào)整，在未達(dá)到設(shè)計(jì)高程時(shí)，便應(yīng)酌情停止超挖以免又造成箱身“扎頭”。

4.4 糾正“扎頭”的方法

扎頭發(fā)生的原因：箱涵開(kāi)始頂進(jìn)時(shí)，首先是沿著工作坑底板的上坡度前進(jìn)，當(dāng)箱身前端頂出底板的1/3后，由于箱身自重，造成底板前端的土壤壓縮，而此時(shí)箱身端部正進(jìn)入線路，由于受力不均勻使底板端部下沉，出現(xiàn)裂紋，箱身開(kāi)始低頭，在箱身重心移出工作坑底板后，低頭更為顯著。而當(dāng)箱身繼續(xù)前進(jìn)，尾部脫離底板前后，往往底板斷裂，箱尾下沉，使坡度逐漸回升，然后比較平穩(wěn)地前進(jìn)，直至就位。在這過(guò)程中，為了防止過(guò)大的方向及高程誤差，除加強(qiáng)觀測(cè)，認(rèn)真預(yù)防外，還必須及時(shí)校正。倘若偏差較大，校正較為困難?？刹捎靡韵麓胧?/p>

(1)采用密排高壓旋噴樁作為箱身頂進(jìn)“滑道”，防止箱身“扎頭”。

(2)頂進(jìn)前接長(zhǎng)框架橋前端的滑板，并對(duì)框架橋預(yù)制至就位之間的地段進(jìn)行加固，確保框架橋頂進(jìn)時(shí)不過(guò)早產(chǎn)生“扎頭”現(xiàn)象。

(3)吃土頂進(jìn)：挖土?xí)r，開(kāi)挖面基底保持在箱身底面以上8～100 mm，利用船頭坡將高出部分土壤壓入箱底，糾正“扎頭”。

(4)利用箱身前端底板下設(shè)置的“船頭坡”，坡度5%，減少箱身底板下的土方開(kāi)挖，造成一個(gè)上坡的趨向。

(5)澆筑滑板時(shí)，較設(shè)計(jì)坡度提高3‰，即平坡頂進(jìn)。同時(shí)絕對(duì)標(biāo)高提高30 mm作為預(yù)留沉降，以確保頂進(jìn)就位后標(biāo)高誤差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

(6)框架橋前端兩邊墻設(shè)鋼筋砼刃腳，刃腳底部與水平成45°角，采用切土強(qiáng)迫頂進(jìn)，增加抬頭力矩。同時(shí)又可有效保證支墩安全。

(7)如基底土壤松軟時(shí)，可換鋪20～300 mm厚的卵石、碎石、混凝土碎塊、混凝土板、澆筑速凝混凝土、打入短木樁、挖孔灌筑白灰柱樁、砂樁等方法加固地基，增加承載力，籍以糾正“扎頭”。

(8)增加箱身后端平衡的辦法，改變箱身前端土壤受力狀態(tài)，達(dá)到糾正“扎頭”的目的。但應(yīng)注意增加重量后要逐步卸載，否則會(huì)出現(xiàn)“抬頭”現(xiàn)象，同理亦可用于糾正“抬頭”現(xiàn)象。

(9)適當(dāng)增加抬頭力矩，即增加上刃腳的阻力，使上刃腳和中刃腳多吃土，側(cè)刃腳稍加吃土量，底刃腳前不得超挖，逐步頂進(jìn)調(diào)整。

5 結(jié)論

本工程是典型的軟土地基、深基坑、斜交下立交箱涵頂進(jìn)施工，施工中遇到了許多困難與問(wèn)題，需及時(shí)進(jìn)行研究分析，尋找問(wèn)題的因果關(guān)系，適時(shí)采取措施，在現(xiàn)場(chǎng)工作人員的共同努力下，保質(zhì)保量完成了下立交箱涵頂進(jìn)工程。頂進(jìn)結(jié)束后前面方向偏差45 mm，高低偏差49 mm，在誤差允許范圍之內(nèi)。結(jié)合工程實(shí)際，得出下結(jié)論：

(1)箱涵頂進(jìn)階段的質(zhì)量主要體現(xiàn)在頂進(jìn)方向和標(biāo)高的控制，也就是軸線和水平的控制。我們主要是以鐵路下滑道式旋噴樁加固為前提，以底板兩側(cè)的“導(dǎo)向墩”和前端的“船頭坡”、“鋼鏟刀”為輔助，頂進(jìn)過(guò)程中堅(jiān)持“一頂一測(cè)、實(shí)時(shí)調(diào)整”的方針，避免了軟土地基箱涵頂進(jìn)“栽頭”的質(zhì)量通病，做到了頂進(jìn)就位的標(biāo)高和方向誤差均在規(guī)范允許范圍以內(nèi)。

(2)箱涵頂進(jìn)作業(yè)要連續(xù)進(jìn)行，不斷頂進(jìn);同時(shí)控制好頂速和進(jìn)尺，加強(qiáng)量測(cè)。對(duì)頂進(jìn)偏差要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)糾正。糾正要逐漸進(jìn)行，不能急于求成。

(3)線路加固重中之重，切不可麻痹大意。線路加固方案的確定和實(shí)施必須按照鐵路運(yùn)管的有關(guān)規(guī)定和要求進(jìn)行，并選派有經(jīng)驗(yàn)、有責(zé)任心的人員對(duì)施工影響范圍內(nèi)鐵路線型情況進(jìn)行24 h監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)按預(yù)定程序和方法進(jìn)行處理，確保在施工階段萬(wàn)無(wú)一失。

［1］李小林.下穿鐵路斜交箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)［J］.鐵道建設(shè)，2009(3).

［2］龔宏華，胡洲，萬(wàn)波，林運(yùn)唐.既有線高路堤下箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(4).

［3］鮑二良.既有線高路堤段下穿箱橋設(shè)計(jì)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004(3).

Discussion on Important Technique of Box Culvert Jacking Project in Soft Soil Area

HU Ruiling1，2
(1.Department of Geotechnical Engineering，Tongji University，Shanghai200092;2.Zhenru Sub－civic Center about Development of Construction＆Investigation Co.，Ltd.，Shanghai200333)

With the development of transportation projects，underpass bridges have been widely used in grade separation project of highways and rail－ ways.On the premise of ensuring the safe operation of railway transport，the characteristics of jacking construction method are to form ground beneath the railway overpass bridge.In light of the grade separation project of Taopu ～Zhennan，the paper analyzes important procedure in box culvert jacking project，and proposes some control measures and techniques which are guiding significance for box culvert jacking project in soft soil area.

box culvert jacking;soft soil foundation;construction technique

U449.82;TU447

A

1671－1211(2011)03－0215－07

2011－01－13;改回日期：2011－04－22

胡瑞靈 (1976－)，男，工程師，地下建筑與工程專業(yè)，從事工程管理工作。E－mail：freely23@163.com

李 雯)