城市地道桥箱涵顶进施工原理及方法概述

玖龙龙东东莞莞基基地地涵涵洞洞A工程程———城市市地地道道桥桥箱箱涵涵顶顶进进施施工工原原理理及及方方法法概概述述编制制单单位位：：吉吉林林省省松松江江路路桥桥建建筑筑有有限限责责任任公公司司一、、概概述述箱涵顶进施工工又叫城市地地道桥施工。。当穿越铁路、、公路及城市市市区道路不不便断绝交通通，而现场条条件又不能修修筑便道时；；或修筑便道道工程量较大大、街道狭窄窄、两侧建筑筑物多、可能能造成大量拆拆迁时，设计计通常采用地地道桥方案。。涵洞A工程贯通办公公区与六期门门岗，其中顶顶涵部分长度度13.5m。顶涵的施工原原理：将涵洞结构先先在工作坑内内进行预制，，然后通过后后背（承力系系统）、顶进进设备（千斤斤顶）将涵体体顶入到设计计位置。结合本工程实实际情况，箱涵顶进施工工分为：工作作坑、后背、、箱涵预制、、顶进设备及及顶进方法选选择等四个方面。。（如为穿越铁铁路还需增加加铁路加固一一项）二、工作坑<一>、工作坑的平平面布置工作坑是为预预制和顶进箱箱涵而设置。。工作坑的大大小、基坑的的深度、工作作坑设置的位位置要根据现现场的实际情情况、箱涵的的规模、顶进进长度、顶进进方式、出土土方式等确定定。本工程工工作坑设置在在办公区一侧侧。工作坑底部取取决于滑板的的大小，而滑滑板的大小又又与顶进方式式有关。本工程设计滑滑板宽度为：：8.90m，因而，工作作坑底的施工工宽度=8.90m+两侧排水沟实实际宽度=12m，工作坑底的的施工长度=设计滑板长度度=17m。详见附图：《滑板平面图》、《箱涵顶进立面面图》滑板平面图箱涵顶进立面面图<二>、滑板结构滑板是施工、、顶进作业所所必须的临时时设施，既是是顶进箱体浇浇筑的基础，，又是箱体顶顶进时的滑道道。滑板施工注意意事项：1>、滑板要有适适当的强度和和刚度本工程设计计滑板厚度度20cm，并配纵向向12mm螺纹钢筋。。同时对软软弱地基采采取打松木木桩和片石石垫层处理理。为防止地基基软化，滑滑板两侧（（或四周））需做排水水沟进行24小时不间断断排水。2>、滑板底部部与土层要要有足够的的摩擦力，，以防止箱箱体起动时时带动滑板板。一般情况是是在滑板底底部相隔一一定间隔设设置反梁，，本工程设设计因考虑虑已进行片片石换填，，认为摩擦擦力已足够够，因而没没有设计反反梁。3>、保证必要要的平整度度。由于箱体在在滑板上直直接浇筑，，尽管设置置了隔离层层，箱体仍仍和滑板紧紧贴，滑板板不平整，，箱体起动动时就会产产生错动增增大摩阻力力。4>、做好润滑滑隔离层。。本工程设计计的润滑隔隔离层共有有三道，分分别为：滑滑石粉、塑塑料薄膜、、石蜡。目目的是起隔隔离、减少少摩阻力的的作用。三、后背本工程后背背设计如下下图：（单位为cm）后背是箱涵涵顶进施工工中的重要要的临时结结构．它承承受顶进时时的水平顶顶力，对施施工顺利与与否关系极极大。如果果后背不牢牢固，顶进进时发生较较大移动，，就有可能能把框架顶顶偏，甚至至造成不能能继续顶进进的严重后后果。顶进时，板板桩式后背背的填土的的水平抗力力承受全部部千斤顶的的顶力，而而重力式后后背则由墙墙的自重与与土的摩阻阻力及部分分土的抗力力最受顶进进时的顶力力。因此必必须对顶进进时顶力进进行正确判判定，以合合理的安排排顶进设备备及确定后后背类型及及规模。本工程后背背设计方案案为复合式式后背，由由板桩式（（钢轨桩））+重力式（浆浆砌片石））两种后背背形式复合合而成。即打双排拉拉森钢板桩桩，中间用用槽钢或钢钢管顶撑串串联，连同同挡墙自重重式结构一一起共同传传力。因本本工程地质质为淤泥土土，承载力力很低，设设计采用填填沙包处理理，以增大大后背自重重，从而达达到提高后后背承载力力的效果。。四、顶进设设备选择<一>、顶力计算算涵身顶进时时所需克服服的阻力之之和即为顶顶进时所需需的顶力。。顶力的确确定须考虑虑顶进长度度、土质、、地下水、、箱涵外形形及施工方方法等因素素。按公式可计计算出顶进进所需最大大顶力：P=P1+P2其中：P1=2KQf2（覆土摩擦擦力）P2=K[N1fl+(N1+N2)f2+2Ef3+RA]（箱涵摩擦擦力）整个框架自自重约409.67t，涵顶距路路面平均高高差为1.2m。Q(箱顶覆土重重量）=6.1x1.2（覆土厚））x13.5x2.0（比重）=197.64TP1=2x1.2x197.64x0.75=355.75T顶进时错开开路上车辆辆行驶，故故涵顶活载载N1=0侧压E=1／2(ql+q2)htL式中ql=erH，为箱顶土土压；q2=er(H1+ht)为箱底土压压。其中ht为箱身高度度，H1为路路面面与与箱箱涵涵顶顶平平均均高高差差，，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，其额定顶推推力为4x320=1280T>1018.74T,满足要求。五、箱体预制制施工<一>、箱涵底板施施工本箱涵底板一一次完成混凝凝土浇筑。内模板采用δ=1.8cm厚9层防水胶合板板，外模板采采用δ=1.8cm厚9层普通胶合板板。底板厚度度为55cm，外侧用短钢钢管夹紧打入入土中并支撑撑基坑边坡土土壁上，间距距50cm。施工缝留设在在距底板90cm高的侧墙上，，支模时应一一并支设成型型。内侧倒角角模板处支撑撑采用钢管进进行对撑，用用钢丝对拉稳稳固。绑扎底板钢筋筋完毕，按设设计要求预留留侧墙钢筋，，支设底板模模板。经监理工程师师检查验收后后进行混凝土土浇筑。混凝土采用搅搅拌运输车从从商品混凝土土站运至浇筑筑地点，使用用泵送机泵送送入模，插入入式振动棒振振捣密实。混凝土在浇筑筑过程中应派派专人对模板板及支撑情况况进行观察，，若发现松动动变形及时进进行处理。第一次基础底底板混凝土浇浇筑成型后，，将端头模板板拆除，采用用泡沫板将第第二次浇筑的的混凝土在变变形缝处与第第一次浇筑的的混凝土隔开开。箱箱涵侧墙墙上的施工缝缝处嵌入通长长止水钢板。。<二>、箱涵墙体及顶顶板施工箱涵墙体和顶顶板施工也按按底板单元以以变形缝为界界分开，并与与底板上下保保持一致。先先绑扎箱涵墙墙体钢筋，经经监理检查验验收后支设箱箱涵墙体模板板。同样箱涵涵墙体内模板板采用δ=1.8cm厚9层防水胶合板板，外模板采采用δ=1.8cm厚9层普通胶合板板。以80×80木枋为竖向背背楞，间距30cm，横向φ48钢管辅以双向向φ14＠70cm对拉螺杆进行行对拉加固，，底排螺杆距距底面不得大大于30cm。箱涵墙体和和顶板模板在支支设时，考虑虑连续安装，，箱涵墙体模模板在变形缝缝处使用加密密拉杆固定箱箱涵墙体两端端挡模。顶板板支模搭设门门型支撑架，，双向间距90cm，顶板模板采采用δ=1.8cm厚9层防水胶合模模板拼装而成成，以80×80木枋作背楞，，间距30cm，φ48钢管脚脚手架架作支支撑体体系。。模板拼拼缝采采用夹夹双面面胶带带的方方法进进行封封堵，，以防防漏浆浆。顶板模板经经监理检查查验收后，，绑扎顶板板钢筋。在混凝土浇浇筑前，应应清理模板板内杂物及及垃圾，并并冲洗干净净。经监理理工程师检检查验收后后浇筑混凝凝土。混凝凝土采用搅搅拌运输车车运至现场场，箱涵墙墙体混凝土土应分层浇浇筑，分层层振捣，分分层厚度不不得大于50cm，为保持箱箱涵体平衡衡，混合料料从一侧边边墙送入达达到分层厚厚度后，然然后转入另另侧边墙送送入，依次次交替分层层浇筑，定定人定位用用插入式振振动棒振捣捣。箱涵墙墙体浇注完完成后，停停留1-2个小时再接接着浇注顶顶板混凝土土，从一端端向另一端端逐渐浇注注成形。混凝土浇筑筑完达到拆拆模强度后后，拆除内内外侧模板板，抽出对对拉螺杆，，采用1：2水泥砂浆将将对拉螺杆杆孔封堵。。为确保美美观，水泥泥砂浆须掺掺入适量粉粉煤灰和白白水泥，经经现场试配配，使封堵堵颜色与箱箱涵体混凝凝土颜色色色泽一致后后，方可进进行封堵填填抹。顶顶板混凝土土浇筑后，，待混凝土土强度达到到设计强六、顶进施施工<一>、顶进前的的准备工作作顶进施工前前应做好如如下准备工工作：1）、做好顶顶进施工范范围内的防防、排水工工作，增强强土体稳定定，尽可能能避免雨季季施工。2）、检查预预制涵身的的混凝土强强度，当混混凝土强度度达到80%以上方可进进行顶进施施工，并在在顶进前做做好预制涵涵身的防水水层施工。。3）、本涵采采用4台320t千斤顶作为为顶进设备备，顶进前前应全面检检查千斤顶顶功能有无无异常，管管路有无泄泄露，调整整电接点压压力表和压压力继电器器的保安值值，调整溢溢流阀的作作用压力。。并进行试试顶工作，，试顶一般般以顶动框框架为止。。试顶中，，在各有关关部位及观观测点处均均应有专人人负责，随随时注意变变化情况；；开泵后当当油压每升升高5MPa～10MPa时须停泵泵观察，，发现异异状，及及时处理理；同时时还要注注意观察察后背和和底板的的变化。。<二>顶进施工工顶进即是是开动高高压油泵泵，使千千斤顶产产生顶力力，推动动箱身前前进，每每镐的顶顶程，通通常情况况下为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>顶进施工中的的重点控制顶进过程中必必须严格控制制如下几点：：1、涵身起动后后，开始为不不切土的空顶顶，此时需要要控制好涵身身顶进的方向向，切不可麻麻痹大意，以以免造成较大大的偏差，造造成纠正困难难。2、涵身沿正确确方向入土后后，至入土1/2长度前，是顶顶进孔道决定定性阶段，此此时要严格控控制中线、水水平，及时观观测、及时进进行纠偏；入入土1/2长度后，纠偏偏摆动要小，，注意防止出出现“扎头””，涵身底板板要吃土顶进进。3、安放顶铁、、顶柱要做到到三个一致，，即轴线一致致、长短搭配配一致、位置置一致。为减减少顶柱的自自由长度和增增加稳定性，，每间隔4m顶柱柱要要设设横横梁梁一一道道，，每每顶顶柱柱间间用用方方木木顶顶紧紧，，顶顶柱柱上上填填一一层层50-100cm的土层并夯实实。4、顶进过程中中要对中线、、水平安排专专人进行观测测，每50cm顶程对中线及及4个角的标高进进行观测，避避免出现顶偏偏及“抬头””、“扎头””现象。标高控制采用用连通器的办办法（即水平平管）来进行行观测：用透透明的细塑料料管．弯成槽槽型固定在涵涵身两端头边边墙上，管内内装易流动的的有色液体，，在边墙上标标出设计坡度度所要求的位位置．检查时时只需看两端端液面是否与与标示位置一一致，即可判判断高程的变变化。<四>顶进中的纠偏偏方法顶进中如发生生顶偏及“抬抬头”、“扎扎头”现象需需要及时处理理。方向调整在滑板上顶进进时，可利用用方向墩控制制和调整；进进入路基后，，可用增减顶顶力或开关某某一翻顶镐来来调整。“抬头”调整涵身抬头量不不大时．将开开挖面挖到与与涵身底面一一致即可。涵涵身抬头量过过大时．分几几次在涵身前前挖1m×2m(宽×高)的坑，让船头头坡带动土体体挤入坑内．．以达到降低低抬头量的目目的抬头量量过大时，还还可以在箱体体上压重物．．进行负重顶顶进。“扎头”调整整首先在箱体预预制时，在底底部1m内设置5%的船头坡，可可以有效防止止“扎头”现现象的发生。。如碰到软基基出现严重““扎头”现象象时需采用紧紧急处理措施施,如：换换填、、注浆浆、打打水泥泥（生生石灰灰）桩桩、快快干砼砼，甚甚至基基底投投入轨轨枕、、钢轨轨滑道道的处处理方方法。。七、质质量通通病及及预防防措施施针对对箱箱涵涵工工程程以以往往出出现现的的质质量量通通病病采采取取以以下下几几个个方方面面的的预预防防措措施施：：1、砼砼表表面面局局部部缺缺浆浆粗粗糙糙或或有有许许多多小小凹凹坑坑（（即即麻麻面面））。。预防防措措施施：：模模板板清清理理干干净净，，不不得得粘粘有有干干硬硬水水泥泥砂砂浆浆等等杂杂物物。。木木模模板板在在浇浇筑筑砼砼前前，，应应用用清清水水充充分分湿湿润润，，清清洗洗干干净净，，不不留留积积水水，，使使模模板板缝缝隙隙拼拼装装严严密密，，如如有有缝缝隙隙应应用用油油毡毡条条、、塑塑料料条条、、纤纤维维板板或或水水泥泥砂砂浆浆等等堵堵严严，，防防止止漏漏浆浆。。砼砼必必须须按按操操作作规规程程分分层层均均匀匀振振捣捣密密实实，，严严防防漏漏振振，，每每层层砼砼均均匀匀振振捣捣至至气气泡泡排排出出为为止止。。治理理方方法法：：麻麻面面主主要要影影响响砼砼外外观观，，对对于于表表面面不不再再装装饰饰的的部部位位应应加加以以补补修修。。即即将将麻麻面面部部位位应应清清水水冲冲刷刷，，充充分分湿湿润润后后用用水水泥泥素素浆浆或或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。。预防防措措施施：：配配制制砼砼时时应应严严格格控控制制水水灰灰比比和和水水泥泥用用量量，，选选择择级级配配良良好好的的石石子子，，减减小小空空隙隙率率和和砂砂率率，，同同时时要要捣捣固固密密实实，，以以减减少少收收缩缩量量。。浇浇注注砼砼前前将将基基层层和和模模板板浇浇水水湿湿透透。。砼砼浇浇注注后后对对裸裸露露表表面面应应即即使使用用潮潮湿湿材材料料覆覆盖盖，，认认真真养养护护。。在在气气温温高高，，湿湿度度低低或或风风速速大大的的天天气气施施工工，，砼砼浇浇注注后后应应及及时时进进行行喷喷水水养养护护，，使使其其保保持持湿湿润润；；大大面面积积砼砼宜宜浇浇完完一一段段，，养养护护一一段段，，此此时时要要加加强强表表面面的的抹抹压压和和养养护护工工作作。。砼砼养养护护时时可可采采用用覆覆盖盖湿湿草草袋袋，，塑塑料料薄薄膜膜等等方方法法，，当当表表面面出出现现裂裂缝缝时时，，应应及及时时抹抹压压一一次次，，再再覆覆盖盖养养护护。。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满充实。浇浇注砼时，，应经常观观察模板、、支架、堵堵缝等情况况，如发现现异常，应应立即停止止浇注，并并应在砼凝凝结前修整整完好。治治理方法法：砼有小小蜂窝，可可先用水冲冲洗干净，，然后用1：2或1：2.5水泥砂浆修修补，尽量量剔成喇叭叭口，外边边大些，然然后用清水水冲洗干净净湿透，再再用高一级级标号的砾砾石砼捣实实，加强养养护。八、箱涵顶顶进应急预预案<一>、现状调查查根据行业同同类型工程程统计，箱箱涵顶进质质量问题如如下排列图图示：从排列图可可以看出：：高程和中中线是影响响箱涵顶进进施工质量量的主要问问题。<二>、原因分析析影响箱涵涵顶进施施工质量量的末端端因素如如下关联联图：其中要因因有：1、人员培培训不到到位；；2、降水不不足；3、滑板断断裂三种种。<三>、施工对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>、实施对对策A、顶进前前培训聘请经验验丰富的的工程师师对一线线人员进进行顶进进培训。。1、学习分分析测量量反馈数数据指导导顶进挖挖土作业业。纠正箱涵涵“扎头头”的方方法：①、适当当增加抬抬头力矩矩，即增增加边墙墙刃脚的的吃土量量，使箱箱涵获得得向上的的分力。。②、加大大底板刃刃脚吃土土量，利利用刃脚脚向上爬爬升。③、在箱箱体底板板尾部堆堆土配重重，使箱箱涵重心心后移。。④、桥体体严重““扎头头”时时，采用用底板强强行吃土土顶进、、向底板板前端回回填生石石灰块、、打生石石灰桩使使桥体抬抬头。纠正抬头头的方法法：①、底板板前端适适当超挖挖。②、将边墙墙吃土量量减少到到最低限限度，但但不得挖挖空边墙墙外土体体，依靠靠桥体巨巨大重量量使桥体体下降。。③、在底底板前端端堆土配配重，箱箱涵底板板尾部不不能堆土土，使箱箱涵重心心前移。。④、顶进进时将挖挖掘机停停在桥体体前部。。2、熟记顶顶进施工工挖土要要求。①、每次次挖土进进尺控制制在0.7m。②、严格格根据测测量数据据指导掌掌握刃脚脚切土量量。③、控土土坡面要要与侧刃刃角坡面面保持一一致和平平顺。④、开挖挖做到““四不挖挖土”（（车辆辆通过时时不挖土土、开镐镐顶进时时不挖土土、机械械设备发发生故障障时不挖挖土、未未下达开开挖命令令时不挖挖土）。。3、对对施施工工人人员员进进行行培培训训，，实实行行考考核核上上岗岗制制度度。。B、保保证证降降水水的的连连续续性性在箱箱涵涵两两侧侧挖挖两两条条比比箱箱涵涵底底板板底底深深1.8m，宽宽1.5m