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文档简介

1、混凝土箱涵顶进施工及质量控制措施分析摘要:当在建公路从已建铁路、公路路基下面通过时,为加固 原有路线,目前普遍采用顶入法施工混凝土箱涵。由于该方法技术 复杂,所以施工质量受到影响,因此本文简单分析了混凝土箱涵顶 进施工及质量控制措施。关键词:混凝土箱涵;顶进施工;质量控制中图分类号:o213.1文献标识码:a文章编号:在20世纪70年代,混凝土箱涵顶进施工首先出现在日本,而 且发展了很多工法,在70年代末,比利时采用该方法修建地铁车 站,到了 80年代初,新加坡也采用该方法修建地下通道。在1994 年,美国才首次使用该方法。顶进法在我国桥涵也有广泛应用。由 于它具有很多优点,并适合我国施工水平

2、,受到铁路、公路、市政 等有关部门的普遍欢迎,因此,天津建成多孔地道桥,随后唐山、 石家庄、北京、郑州等地先后施工了多座大跨度箱涵,遂使该项施 工技术如雨后春笋般迅速在全国各地发展起来。首先是在大、中城 市改建平交道口,逐步发展到铁路和公路沿线的重要道口。座数逐 渐增多,跨度逐渐增大,长度也逐渐增加。箱涵顶进工艺不断地改 进和完善。顶进箱涵的尺寸由小到大,孔数由单孔、双孔、三孔到 四孔连续框架。由横向分节顶进、纵向分节顶进到四孔整体顶进。 顶部覆土由厚到薄。箱涵与公路的交角由正交发展到斜交,顶进方 法也由顶入法发展到对顶法、顶拉法、牵拉法、中继间法等。1、顶进法施工工艺流程线路下顶进箱涵有四个

3、施工阶段需要关键控制,依次是开挖工作坑,预制箱涵,线路架空以及箱涵顶进。如果箱涵所处位置地下 水位较高,则在开挖工作坑前需要排水,一般可以使用井点降水, 以便于工作坑的开挖和箱涵的顶进施工。工作坑开挖前先对与箱涵中心线相重合的工作坑中心线进行施 放,并在工作坑两侧距坑边一定距离处定基桩,同时开挖线要用白 灰进行标记,用挖掘机开挖,人工配合清理,严禁超挖。工作坑的 尺寸除应根据结构尺寸确定外,宜在涵身底板前留适当的空顶长 度;在涵身底板后部亦宜留适当的空地,布置后背梁及其他顶进、 装运、起吊设备。开挖工作坑应与修筑后背统筹安排,当采用钢板 桩做后背墙时,应先打板桩再开挖工作坑和填筑后背土。工作坑

4、底 应密实平整,并有足够的承载力。对工作坑滑板进行修筑时,首先对预制桥涵,其主体结构必须 有足够的强度和稳定性,其次与相关规定相符:滑板中心线应与桥 涵设计中心线相重合;滑板与原地基接触部分应有防滑措施,必要 时在滑板下设锚梁;根据地质及线路使用情况可将滑板顶面做成前 高后低的仰坡;当桥涵空顶时,可在滑板两侧设方向支墩。预制箱涵的施工顺序为:在工作坑底板上测量定位放线,定位 绑扎底板钢筋及支底板模板,浇筑底板混凝土,绑扎边墙钢筋,立 边墙及顶板模型,绑扎顶板及悬臂人行道钢筋,浇筑边墙、顶板、 悬臂人行道混凝土,箱涵混凝土养护,做防水层。线路架空一般采用3孔100号工字钢梁,其中上、下行线间一

5、片工字钢梁共用,横抬梁一般采用51号工字梁,每组51号工字钢 采用两片并排放置。横抬梁51号工字钢支点在上下行线路外侧的 挖孔桩上,其上纵抬梁采用并排钢枕。挖孔桩均采用混凝土灌注。箱涵顶进施工一共包括8个工序,如图1所示。图1箱涵顶进施工工序图2、混凝土箱涵的施工病害由图1得知,混凝土箱涵顶一共包括8个工序,工序较多,导 致施工周期也相对较长,外界因素影响大,容易出现一些施工病害。1)混凝土箱涵裂缝就结构形式而言,大型箱涵工程属于薄壁结构,虽然施工较为 容易,但是施工质量要达到优良工程的标准比较困难,因为钢筋混 凝土箱涵易出现裂缝,而裂缝可能引起渗漏,影响结构应力状态, 同时箱涵中的污水会通过

6、裂缝浸入周边环境中,容易引起钢筋锈 蚀,继而可能影响承载能力、构筑物安全。众所周知,混凝土由于收缩的原因,导致裂缝的产生,而收缩 的过程是一个物化过程,包含的影响因素较多。综合起来混凝土的 收缩变形主要有浇筑初期(终凝前)的塑性收缩变形、混凝土干缩变 形、硬化混凝土收缩变形、混凝土自缩变形以及温度下降引起的冷 缩变形五种。塑性收缩发生在混凝土 (或浆体)处于塑性状态期间, 其持续的时间较短,大约1h2h,开始于混凝土表面光泽消失时, 结束于混凝土凝结时。干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段 时间或是混凝土浇筑完毕后的1周左右,如果温湿度变化过快,则 产生收缩裂缝,通常发生在表面,这种裂缝宽度

7、小且没有规则。对于硬化混凝土,其收缩变形又称化学收缩,由于水泥的水化 作用的反应使混凝土的强度得到发展,同时,伴随着放热和水泥浆 体的体积减小。一般来说,化学收缩大部分发生在混凝土硬化前且 数值较小,因此对于普通混凝土一般可不予考虑。混凝土初凝后,由于水泥水化作用使胶凝材料宏观体积得到减 小。自收缩引起的体积变化的原因不包括以下几种:温度发生变化, 物质的损失或侵入,有外部力量或限制物等。一般认为混凝土在开 始凝结后的几天或十几天内即可完成,所以自收缩和干缩发生的时 间在一定范围内是重合的。在形成强度期间,由于混凝土内外存在较大的温差,从而出现 降温收缩,最终导致裂缝的出现。2)混凝土箱涵顶进

8、过程中抬(扎)头采用顶进法施工的涵体的底板与涵体通常情况下为一个整体, 由于土质不同,涵体在顶进施工中会发生微倾,而且随着施工的进 行逐渐表现出抬(扎)头现象,顶程长且未采取有效措施时都可能发 生抬(扎)头现象,发生抬(扎)头现象得不到及时处理,必然超过设 计及规范要求甚至影响正常使用。3)地基沉降过大一般在软基地区,箱涵地基均经过软基处理,诸如采用水泥搅 拌桩复合地基等,但是软土的固结不可能在短时间内实现,而是一 个长期的过程。而箱涵建设周期较短,一般软基处理结束后就会开始进行涵洞施工,随着施工的进行,荷载不断增加,沉降在所难免。不均匀沉降就会导致涵洞一系列病害的发生,也是其最根本的原 因。

9、3、质量控制措施1)混凝土箱涵裂缝控制措施对于混凝土的收缩变形,绝大部分是干缩变形,而且随着时间 的推移,可以认为混凝土总的收缩变形近似等于混凝土的干缩变 形。因此箱涵裂缝控制的重点在于控制干缩裂缝的产生,其具体控 制措施如下:研究表明,采用双掺技术不但有利于混凝土的后期强 度增长,提高混凝土的抗渗性,也相应减小了其收缩值。水胶比也是影响干缩的重要因素。研究表明:水胶比对混凝土 7cl内的收缩影响并不大,而且表现为水胶比越大,其收缩越小; 而在后期,则存在临界的水胶比,当水胶比大于0. 47时,水胶比 的变化并不影响它们的干缩值,但当水胶比小于0. 47时,则随水 胶比的减小而干缩值不断减小。

10、如果温度场对混凝土结构收缩的影 响和相对湿度变化引起混凝土的收缩变形较大时,上述的裂缝综合 防治措施就不起作用,因此有必要界定裂缝综合防治措施的使用范 围,即混凝土结构的收缩应力是否超过混凝土的抗拉应力,进一步 分析并采取相应的措施。对大体积混凝土,如果能够将事前准备、事中控制、事后养护3 个阶段的各种因素考虑充分,并采取相应施进行控制,就能很好的 控制裂缝的产生。归纳起来,大体积混凝土裂缝的预防控制可概括 为4句话:优良配比是前提,早期养护很关键,科学施工最重要, 温控检测不能少。2顶进过程中抬(扎)头防治措施如果尺寸较小的箱涵发生扎头现象时,可采用改善土质、增大 吃土量以及往涵底塞废弃混凝

11、土枕等方法进行调整,使其恢复正常 状态;涵体如发生抬头现象也可以通过减小吃土量,挖短横沟或加 载(将弃土向涵头堆放)等方式来调整涵体状态。大跨度涵体顶进时 如发生扎头现象可以通过打混凝土带来调整,如发现扎头现象时涵 体离到位还有一段距离,施工中一般都采用打混凝土薄带来逐渐调 整;而当距离很短时,一般采用打混凝土通带办法来调整。3)地基沉降过大防治措施在箱涵进行施工前,首先对地基进行超载预压,当地基沉降稳 定后再进行下一步施工。结束语通过对混凝土箱涵顶进施工的工艺流程及施工中常见病害的归 纳总结,并相应提出了一些预防和补救措施,为以后工程实践提供 借鉴。参考文献张健.超大型箱涵顶进引起的地层移动规律研究d.武汉:中国地质大学,2007.陈玉华.浅谈立交涵顶进施工.西铁科技,2007(1): 4 7 49.周可艾.铁路箱涵顶进施工技

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