顶进箱涵监理工作体会(修改后)(DOC)

浅谈穿京珠高速盾构法顶进箱涵监理工作的体会

吴明中

（湖南和天工程项目管理有限公司，北京钢铁学院，100083）

摘要：本文以长沙市雨花区王家咀泵站低排管涵工程京珠高速下穿顶进箱涵为例，详细的介

绍了顶进箱涵施工工艺。

关键词：顶进箱涵；钢盾构；施工

Discussion on the supervision work of the jacking box culvert in the high speed shield tunneling method

Wu mingzhong

（Hunan and Tian Engineering Project Management Co., Ltd.Beijing iron and Steel

Institute, 100083）

Abstract：This paper, Yuhua District, Changsha, Wang Tsui pump low row pipe culvert engineering of Beijing Zhuhai Expressway wear jacking box culvert for example, detailed introduces the jacking box culvert construction process.

Key words：Jacking box culvert；Steel shield；construction

收稿日期：

基金项目：

作者简介：吴明中（1965），男，本科

一、工程简介：

该工程为长沙市雨花区王家咀泵站低排管涵工程京珠高速下穿箱涵线路中线与京珠高速公

路G4相交于K1500+600处，轴线与高速公路斜交夹角45°。箱涵长88米，宽9.1米，高3.8米。箱涵采用盾构法顶进，设中继间，顶进箱涵分五节，14+20+20+20+14米预制。该箱涵顶进长度是目前中南地区乃至全国较长的具有代表性的工程。

工程特点：

1、本箱涵工程钢筋砼涵较长，净空较低，自重达到3000吨，施工工艺相当复杂，由于该处工程地质条件较为复杂，京珠高速公路G4一直通车运营中，地质勘探未能在高速公路路界碑内取得勘探资料，需要结合现场的实际情况，施工顶进难度相应增大。

2、在顶进施工期间，为确保高速公路的正常营运安全，必须加强与高速公路管理部门密切联系，发现路面沉降或隆起异常情况时，及时进行处理，以保证公路车辆的安全运行。

3、顶进施工作业对各种工艺和施工整体配合有严格要求，要求整体工序工艺协调密切，环环相扣，特别在顶进过程中更是如此，按施工方案控制好每一步应做工作。

二、“钢盾构”法施工简介

钢盾构法特点是在保留传统顶涵施工方法工艺的基础上，对箱涵顶进路基支护进行了大改革，管刃切土改为平刃切土，用钢构支撑来保持公路坡比，提高了施工的安全性和适用性。“钢盾构”由活动盾构座掘进机构，钢构支撑架控制机构，辅助机构等五大部分组成，采用该方法既在第一节箱涵前装配钢构支撑架作为箱涵顶进时路基的施工支护，同时根据不同地质情况超前测量地质承载力和箱涵定标标高，以便及时处理“抬头”现象，安装在盾构座内的掘进机构其组合的外轮廓尺寸与箱涵外轮廓尺寸基本相同。钢盾构中滞后的土体在钢构支撑架下形成掘进坡比，钢构支撑架和钢架同时成为承担周边恒载，活载等所有荷载的主要支撑体。施工中的盾构座和每组掘进机都在路基内形成独立体。使用时掘进机构相继错开推进。箱涵掘进断面化成若干个小断面掘进，使箱涵推进时只需清除箱涵底板前方部分坡比土体。

三、“盾构法”顶进箱涵施工监理工作控制关键环节体会（一）箱涵最大顶力的验算

P=K[N1f1+(N1+N2) f2+(2E1+8E2) f3+RA]

(1)P——最大顶力

(2) N1——箱涵顶面上荷重，N1=A1+ A2+ A3

其中A1=汽车荷载

A2=箱涵顶面上土柱重

A3=钢盾构顶板上土柱重

(3) f1——箱涵顶上表面与顶上荷重的摩擦系数，取f1=0.3

(4)N2——箱涵重量

(5) f2——箱涵底板与基底土的摩擦系数，取f2=0.7

(6) E1——两侧土压力

(7) E2——箱涵内中心土对钢板的土压

(8) f3——箱涵侧向摩擦系数，取f3=0.5

(9) R——钢刃角的正面阻力；A——钢刃角正面积，由于本工程采取的特殊方案，RA=0

(10) K——安全系数：取K=1.2

箱涵最大顶力的计算是否符合实际情况，箱涵顶进的成功与否的关键是顶进设备油顶选型的关键。经验证明，上述参数选择符合实际顶进要求。

参考标准：[1]GBJ141-2008,给水排水构筑物工程施工和验收规范

[2]GB50268-2008，给水排水管道工程施工和验收规范

[3]GB50204-2002,混凝土结构工程施工质量验收规范

[4]GB50026-2007,工程测量规范

（二）保证箱涵外形尺寸准确，线条平直和箱涵的施工质量是顶进箱涵的重点控制环节。 1、模板工程

为保证箱涵外形尺寸准确、线条平直和砼内实外美，内外模板均采用1.5m*1.2m的大块模板，边墙倒角采用特制的整体角模，以保证砼浇筑质量的外观；箱涵外模板支架采用钢管支柱式支撑，内模板支架采用承插型扣式钢管支架，顶板及实体段横向间距60cm，底板及立墙处的横向间距为90cm，箱涵的纵向间距60cm，步距120cm，剪刀撑用φ48mm*3.5mm钢管搭设，整个支架的横向、纵向和水平方向都用剪刀撑加固。每一块模板设4根φ14的对拉螺杆将内外侧支撑锁紧，确保模板直立顺平整，不出现鼓肚，错茬现象。

2、钢筋工程

箱涵钢筋制作严格按照《公路桥涵施工技术规范》及设计图纸箱涵钢筋布置图注明排列顺序循环配置，钢筋布置时要确保砼净保护层厚度按设计要求。直径在16mm以上钢筋采用双面搭接焊接头，16mm以下采用电焊或钢丝绑扎接头，其搭接长度35d和同一截面内钢筋接头数量按不超过50%绑扎和安装钢筋以前，严格按照施工图先做钢筋排列间距等各种样尺寸作为排列的依据，其次在立好的模板或浇好的基础上，划出中心线向西边排列，钢筋相交点必须全部扎牢。

3、砼浇筑工程

箱涵砼浇筑按规范二次进行施工，第一层浇筑底板到边墙倒角上处止水带中间，第二层浇筑箱涵从下倒角上面止水带中间处以上边墙及顶板。箱涵为C30砼（抗渗标号P8）商品砼，采用汽车泵泵送，插入式振动棒捣固，箱涵边墙的施工缝不应设在同一水平线上，施工缝在下一层砼浇筑前必须凿毛，以利施工缝处砼的结合。

（三）中继间的施工要求

本箱涵采用钢盾构法结合中继法顶进施工，箱涵分五节预制，节与节之间应设置抗推筋。由于顶进作业时，节与节之间相互挤压，中继间底板接触面及油顶与砼接触面预埋20mm钢板，防止损坏砼结构。在顶进作业的过程中，为防止箱涵以外的路基土方形成空洞及凌空面，造成高速公路路基的沉降，中继间顶进量为0.75米，在两个中继间的箱涵底板、外侧、顶板预埋及安装20mm钢板。中继间底板钢板后节与前节箱体必须进行相互搭接，后接箱涵底须预埋钢板与后节箱体施工时预埋缓解形成一个整体。在顶推施工过程中中继间底板的摩擦为钢板与底板的摩擦，最大限度地减少施工顶进的阻力。为防止中继间顶进过程中箱涵节与节错位，在施工箱涵砼时侧墙及顶板预埋四块限位导向架（采用28b工字钢20mm钢板作材

料）。

（四）箱涵“钢盾构”的制作与安装要求

1、中继间底板设置导向钢板作为底板，并在中继间设置钢套板作连接，并用工字钢管把它联结焊牢固。

2、钢盾构制作安装

箱涵的施工时已进行钢构支撑底板预埋，安装钢构支撑架套板，并安装盾构设备，在底板上安装支撑骨架和铺设钢板焊接，仿99军用梁作顶梁，边板和顶采用钢板铺设，以组合成“盾构体”。

3、箱框几何尺寸修整

砼箱涵前端面为盾构与推梁、柱接触面，甚不平整影响推梁，及柱的传动性能与盾构偏行，必须要时箱涵上端面进行修整。为便于安装减阻板，且长轴方向不允许箱涵任何部分截面大于盾构截面，保证其整个箱涵顺利取土。修整时将箱涵顶进全部停止，处理完成后面顶入土，目的是减少箱涵与土体之间的摩擦。

（五）箱涵千斤顶的布置

1、由于盾构整体与框构套连成一个整体并一起作用运动，可先用两套顶，再由两套经改装后的液压操纵台来控制，主体采用10台320t油压顶布置于顶进箱涵末端按合力的轴线方向布置。设置千斤顶来推动整个箱涵的前进。

2、中继间千斤顶的布置的施工

中继间共设一套液压顶，采用后节箱涵作后背推动前节箱涵的前进，并随调节中继间的油顶设置，中继间的油顶分别由一套液压操纵手控制，计算好顶进过程中的合力的作用线，设置纠偏千斤顶，按照力的合解线来调整油顶的位置。

（六）箱涵顶进的控制

1、本工程采用盾构法顶进施工，它属于切削泥土，人力定位出土，带公路坡比顶进，掘进时，各掘进机构将它推进20cm后，箱涵底板前滞后的坡比土转出相同距离，并推进箱涵一工作循环，转出土方与顶进工作循环交替进行。上部土方由转出机构前刃切割下落。当作业如遇石方或钢筋砼等障碍物，人工可视情况采用气动风镐掘进来消除障碍。

2、施工及顶进掘土

2.1掘进机构中安排监理工程师或监理员现场旁站，配合技术员、施工员监控洞内的方向及高程。

2.2在施工过程中，遇到障碍和石头，必须采用风镐一小段一小段进行凿除，并尽量减小对土体的扰动。

2.3盾构内坡比土采用人力挖土、运输，机械运转至指定堆放场地，并在场地做好排水措施。

3、试顶作业

开顶前，应进行试顶，做好路基的检查，顶进设备的检查；将液压操作台布置在箱涵尾部地板上，安装顶珠，液压油泵，调试液压系统，检查千斤顶功能有无异常，管路是否泄漏，逐步加大油压力推动箱身，测定起动力，检查后背和公路路基的变化情况。

4、传力柱的制作及接长传力柱

本箱涵由于施工顶力大，利用千斤顶较多，顶进距离又长，要求传力柱数量较多，约

12*90=1080米。箱涵顶进每走一个循环后，应接长传力柱，本箱涵的顶进距离较长，约90米以上，传力柱的稳定受力应予以高度重视，否则已发生起拱、顶完等情况，甚至引起伤人事故，因此在此一方面改进传统的传力柱。

5、箱涵顶进施工

5.1基底处理完毕后即刻顶进，基底暴露时间不宜过长。

5.2箱涵顶进过程中应观测油泵的工作压力数值，如有异样，则应停止顶进，查找问题，以防止顶进设备损伤及其他事故发生，解决问题后，再行顶进。

5.3顶进过程中应根据上一循环制定出的纠偏措施，积极实施纠偏。

6、顶进纠偏

左右纠偏为利用油顶非均匀布置来完成，在顶进过程中，尽量使整个箱涵受力均匀，左右顶程保持一致，勤观测和检查，找出偏差趋势和出现偏差原因，及早处理。

6.1 中线的控制：在顶进过程中，油顶按箱涵受力的轴线均匀布置于箱涵底板尾部，使整个箱涵受力均匀，左右顶程保持一致，挖土应两侧对称，勤观测和检查，找出偏差趋势和出现偏差原因，及早处理。其处理方法为（以沿顶进方向为准），当左侧偏移时，千斤顶的左侧缓慢顶进，而右侧的千斤顶锁定油压，直到符合测量的中线为止，右侧则相反。

6.2水平控制：在顶进过程中控制好底部基础的挖土，防止“抬头”和“扎头”的现象，当出现“抬头”时，可以适当采取超挖的办法来进行调整，当出现“扎头”时，采取欠挖基础土方或通过对基础进行一定的处理，并采用调节前盾构座底板的挖土来消除出现的偏差。 7、顶进控制及施工监测

7.1建立人工记录与观测：在后背以后的某一位置设立观测仪器，每顶完一个行程，且不得超过1米，对箱涵进行中线和水平的检查，并作好记录。

7.2盾构的检测：在盾构的前后设置一水平中线点，框箱每进一个行程对其进行水平、中线的监测，并对测量成果予以分析，及时发现及解决问题，做好“钢盾构”行走轴线图记录。

7.3在公路上左右两幅框架桥对应的位置（左、中、右）共设置12个观测桩点，每天三次观测公路的沉降变化情况。

7.4在顶进中注意观察油压的变化情况，并作好记录，对出现的异常情况予以分析解决。

7.5在中继间建立观测点，注意箱体前后节变高及位移的变化，以便对施工顶进方案进行调整。

（七）高速公路交通措施

1、本工程从高速公路安全营运为主题，采用的施工方法为“钢盾构”顶进法，此方法原理为脱壳减阻法，将箱涵与高速公路整体接触面分解成若干接触面。能保证高速公路路面最小化的扰动，保证高速公路安全行车。

2、检测：在顶进施工过程中，每顶进一行程检测箱涵，误差系数为1-2毫米。超过此系

数调整盾构导向架一次。调整水平以高速公路路面为基准点。

3、根据施工组织做好高速公路路基防护措施，采取地基梁和桩基相结合的方法稳固高速公路路基。

4、将高速公路现有的排水系统引入临时排水系统。

5、因该施工方法是一种防微杜渐的施工方法，在顶进过程中通过施工检测。如发现大的异动，迅速汇报给路政部门和相关部门，经有关部门同意后采取相关措施。

结论：通过上述工程中的重点控制，顶进箱涵顺利完成顶进，顶进箱涵分部工程顺利通过验收。