大跨径箱涵下穿高速公路顶推施工技术

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为 防 止 掌 子 面 坍 塌 , 在 箱 涵 首 节 的 前 端 设 置 5m 砼刃 脚以及 1.5m 钢 刃 脚 , 并 采 用 网 格 状 纵 横 钢 带 分 割掌子面土体, 掌子面下挖时, 直立面采用 5cm 厚木 板 密 排 , 每 下 挖 0.5 ~0.8m 立 即 支 护 。 木 板 后 背 10cm×10cm 方 木, 采 用 钢 管 顶 托 支 撑 到 竖 向 钢 刃 脚 上, 滑板标高以下部分直接用方木支撑于已施工的滑 板侧立面, 可以有效避免掌子面在开挖过程中的坍 塌。 3.2 顶推减阻措施
( 6) 数字化测绘技术在江仓矿区应用后, 在最短 的时间给矿区地质勘查提供了详实、可靠的基础资 料, 为完成本次详查任务赢得了时间。
参考文献: [1] 国 家 质 量 技 术 监 督 局. GB/T 18314- 2001 全 球 定 位 系 统 (GPS)
测量规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2001. [2] 国家质量技术监督局. GB/T 18341- 2001 地质矿产勘查测量规
采用 “一次性跟管钻进”工法。在高速公路两 侧 , 直 接 用 φ245mm、 壁 厚 8mm 的 棚 管 作 钻 杆 , 采 用无芯钻头形成满眼钻进, 随钻进加尺将棚管依次打 入, 成孔与棚管埋设一次完成。两侧各打设 26m, 搭 接 2m。施 工流 程 为 : 人 员 设 备 进 场→工 作 面 基 础 打 造→工 作 平 台 搭 建→设 备 组 装 调 试→管 位 复 测→15t 钻 机 定 位 ( 方 位 、 仰 角) →钻 具 组 装 及 导 向 系 统 连 接→导向孔 施工→扩孔→36t 钻 机 扩 孔 并 拉 管→注 水 泥浆并充分搅拌→棚管铺设完成→管内注浆并使浆液 饱满→移至下一孔位施工。 2.2 工作坑、滑板及后背
设计大管棚长度约 52m, 棚管共 157 根; 棚管采 用 φ245mm、 壁 厚 8mm 的 无 缝 钢 管 , 钢 管 材 质 为 C20, 要求厚薄均匀; 棚管间距 500mm, 棚管中心距 设计箱涵顶部 200mm; 施工时, 管位偏差应≤20mm, 棚管打设偏斜误差应≤100 mm, 并避免棚管向下侵入 至箱涵设计顶面。每根棚管在拉管过程中必须及时灌 注水泥浆, 并保证水泥浆液与孔内泥浆充分搅拌, 使 管外环状间隙充填饱满。严格控制地面下沉。
青海科技
2008 年第 4 期
研究与开发
大跨径箱涵下穿高速公路顶推施工技术
马香兰, 井 浩 ( 青海交通职业技术学院, 青海 西宁 810001)
摘 要: 本文通过工程实例介绍了在重交通量、大跨径、浅覆盖、高水位等复杂条件下, 大跨径箱涵顶推施工方法 和技术措施。
关键词: 大跨径; 箱涵; 顶推法
Hale Waihona Puke 1 工程概况K0+307 下穿京港澳 高 速 公 路 分 离 式 立 交 由 U 型 槽和箱涵两部分组成, 下穿京港澳高速公路部分为钢 筋混凝土箱涵, 箱涵长 52 m, 轴线与高速公路斜交夹 角 114.228°, 箱涵两侧用 U 型槽与两端路线相联接。 根据地质资料显示, 箱涵和 U 型槽位于亚砂土层中, 箱涵底的土层为松散细砂, 箱涵底处于亚砂土和细砂 土层的交界层, 该处的地下水稳定水位为地面向下
测图软件成图。 数字化测图地物点、测站点的平面位置主要取决
于测站、定向等, 其误差来源主要有: ①测站点误 差±0.02mm; ②定向误差±0.002mm。根据误差来源, 按公式求得地物点的平面位置中误差为±0.02mm。
数字化测图高程精度主要取决于测量高程时的测 量误差, 主要有: ①垂直角只观测半测回, 观测误差 主要为垂直指标差±15″; ②仪器高觇标高的量测误 差±0.005m。在不考虑起始点高程误差的情况下, 根 据公式求得各高程点的中误差为±0.02m。
成拱形自稳, 采用大管棚支护技术进行顶进箱涵的顶 部防护, 管棚的端头设置门框梁, 将管棚端头封闭在 一个钢筋砼的梁体内, 使顶进断面的管棚受力分散至 整个管棚断面, 防止个别棚管集中受力, 造成局部管 棚在高速汽车荷载作用下断裂塌陷, 并隔离上面的土 体和下面的箱涵, 避免上面土体在箱涵顶进时随箱涵 一起移动。
( 3) 数字化产品可以通过绘图仪绘在所需的图纸 上, 线条粗细均匀, 注记、字体工整, 图面整齐、美 观。
( 4) 数 字 化 成 图 为 设 计 人 员 甩 开 图 板 利 用 CAD 技术提供了先决条件, 同时也为准确读取图形上某点 的坐标或点间距离提供了保证, 数据更为准确。
( 5) 数字化产品便于存放、保管和运输, 也便于 修改, 能更好地保证图形的现势性和不变形性, 避免 重复测绘造成的浪费, 增加地形图的实用性和用户的 广泛性。
具体施工措施如下: ( 1) 滑板工作坑土方开挖 掌子面严格按照设计坡度开挖, 每次开挖进尺 0.2~0.3m 为 宜 , 视 掌 子 面 稳 定 情 况 调 整 开 挖 进 尺 。 掌子面土方采用挖掘机开挖、人工配合、自卸汽车外 运的作业方式。当首节箱涵顶推出已施工的基坑滑板 边缘时 , 从滑板标高以上 2m 位置向下用挖掘机 垂直 下挖至滑板底 - 1.0m 标高。靠近掌子面处的滑板基坑 深为 3.5m。为确保施工安全可靠, 该直立面采用分层 开 挖 , 每 下 挖 0.5~0.8m, 立 即 进 行 支 撑 , 支 撑 牢 固 后继续向下开挖, 再支撑。 ( 2) 滑板工作坑支护方案 切除 1m 宽底板钢刃脚, 以减 少滑板工作 基坑深 度。直 立面采用 5cm 厚 木 板 密 排 , 每 下 挖 0.5~0.8m 立即支护。木板后背 10cm×10cm 方木 , 采用钢管顶
( 1) 一测多用。地质勘查工程, 其布置区须施测 大比例尺地形图, 考虑到不同专业人员对用图范围、 比例尺大小要求不同, 数字化测图可以一测多用, 同 时还可编制不同比例尺的地形图。
( 2) 成图精度高、速度快、效率高, 能及时满足
用户的要求。数字化成图系统在外业采集数据时, 用 全站仪现场自动采集地形地物点的三维坐标, 并自动 存储。数据处理时, 完全保持了外业测量的精度, 减 少了作业人员, 成图时间缩短, 生产成本大幅度下 降。
随着箱涵逐渐顶推, 千斤顶至后背之间距离越来 越大, 须设置大量的传力设备以保证箱涵的继续顶 推。施工采用了顶块、顶铁、垫板作传力设备, 顶柱 为 钢 筋 混 凝 土 预 制 成 的 100cm×120cm×40cm 长 方 体 , 顶 铁 采 用 型 钢 制 造 , 厚 度 为 30cm, 垫 板 为 不 同 厚度的钢板, 用于填充空隙。 2.3.2 顶推方法 顶进准备工作完毕后, 开始箱涵启 动。启动时注意检查和观测后背、滑板、箱涵结构的 变形。高压油泵供油在千斤顶顶紧后应暂停, 检查顶 紧设备及各部位, 若无异常情况可开始分级增加顶 力。机动车道两孔箱涵交替顶进。顶进分节进行, 先 顶进第一节, 千斤顶回油, 再顶进第二节, 千斤顶回 油, 最后顶进第三节。箱涵顶进采用延伸滑板的施工 方法。
顶推前, 在箱涵的外表涂刷防水层后, 喷洒 1 层 石蜡, 以减少摩擦阻力。施工时, 将石蜡加热熔化, 用喷枪喷洒在箱涵外表面, 随后用喷灯烤化, 使石蜡 渗流到混凝土外表的孔隙中, 增强表面的平滑及防水 效果。在首节箱涵顶部钢刃脚上方设 1 排注浆导管, 顶推过程用压力注浆机压入触变泥浆, 在框架外壁周
( 4) 待滑板砼强度达到 20MPa ( 一般 6~8h 即可 达到) 后, 即可拆除支撑向前顶进, 支撑拆除从下向 上进行, 严禁从上向下拆除。
( 5) 当箱涵顶进 2m 后, 重复进行滑板延伸工作, 直到箱涵顺利顶进到位。
3 关键技术及措施
3.1 防坍塌支护措施 由于箱涵跨径大、埋置浅, 顶推开挖过程无法形
综上所述, 野外采取数字化测图的高程精度比规 范规定有较大幅度的提高。通过对江仓测区 1∶10000 内外业一体化数字化测量工程的实施, 由于高新技术 的运用, 使得各级控制网的成果精度、数字化地形图 的成图精度以及整个工程的周期都优于其他常规的成 图方法, 充分体现了数字化测图特点。
6 结束语
数字化测绘技术在江仓矿区的应用, 充分显示了 无可比拟的优越性。数字化测绘技术其优势主要表现 在:
2 施工方法
2.1 管棚支护 在 本 项 目 中 箱 涵 顶 的 覆 土 仅 1.3m 厚 , 而 箱 涵 宽
度 23.4m, 顶进 长度 52m, 施工时 如果 处 理 不 好 , 路 面可能会随箱涵移动, 如果发生断裂、塌陷等现象, 势必影响甚至阻断京港澳高速公路的正常交通。因 此, 采用大管棚支护技术进行顶进箱涵的顶部防护, 以大管棚有效支撑土体的重量, 避免上面土体的坍 塌, 并隔离上面的土体和下面的箱涵, 避免上面土体 在箱涵顶进时随箱涵一起移动。
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托支撑到竖向钢刃脚上, 滑板标高以下部分直接用方 木支撑于已施工的滑板侧立面。该部分的木板及方木 不再拆除。
( 3) 采用快硬水泥配制 C40 砼, 掺外加剂 ( 减水 剂) , 砼塌落度 控制在 80~120mm, 采 用装载机 、 自 卸车运输至箱涵内, 直接下灰至已开挖好的滑板基坑 内, 分层振捣密实。在浇筑到距滑板顶 5cm 时铺一层 φ14mm 间距、10cm×10cm 钢筋网片。砼浇筑总厚为 1.5m, 每次浇筑宽度为 2m、长度为 23.55m。
1.2m。本文以该工程为例, 介绍了在重交通量、浅覆 盖、大跨径等复杂条件下, 箱涵顶推施工方法和技术 措施
箱涵分三节, 分别是 17m, 18m, 17m, 机动车道 箱 涵 外 廓 尺 寸 为 宽 23.4m, 高 9.3m, 顶 板 和 侧 壁 厚 1.3m, 底 板 厚 1.4m, 非 机 动 车 道 箱 涵 宽 13.8m, 高 6.7m, 顶 板 和 侧 壁 厚 0.9m, 底 板 厚 1.0m。 采 用 预 制 顶进的施工方案。箱涵为钢筋混凝土结构, 使用空间
本箱涵含机动车道 2 箱、非机动车道 2 箱共 4 个 独立箱涵。箱涵工作场地按照分三节预制顶进的要求 布置, 工作坑布置在路线桩号较小端。机动车道箱涵 与 非 机 动 车 道 箱 涵 底 标 高 相 差 2.6m, 基 坑 做 成 台 阶 形。非机动车道上的基坑边坡采用 1∶1 的斜坡放坡 开挖。机动车道与非机动车道间设钢筋混凝土挡土 墙, 并与滑板钢筋混凝土浇在一起。基坑底滑板设置
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30cm 厚的钢筋混凝土, 其下设 15cm 厚 C15 素混凝土 垫层。为增强 纵向滑板 与 地 基 的 摩 擦 阻 力 , 每 隔 2m 设一根横向通长加筋梁。顶进箱涵利用 U 型槽作后 背, 为了保证 U 型槽不被顶坏, 须在 U 型槽和千斤顶 之间设钢筋混凝土千斤顶垫梁。机动车道下按纵向间 距 5m、 横 向 间 距 5m, 设 直 径 0.8m、 深 15m 抗 拔 桩 ( 在施工期间受压, 使用期间为 U 型槽抗浮) 。 2.3 顶进施工 2.3.1 顶 推 及 传 力 设 备 根 据 设 计 顶 力 6375t, 经 计 算 , 顶 进 一 节 一 孔 机 动 车 道 需 500t 千 斤 顶 16 个 ( 500t 千斤顶有效顶力按 80%即 400t 计算) 。同时顶进 两孔机动车 道需千斤顶 96 个。 每 节 箱 涵 设 8 个 顶 镐 窝, 每个顶镐窝放置 2 个千斤顶。
范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2002. [3] 杨 晓 明 , 王 军 德 , 等. 数 字 化 测 图 ( 内 外 业 一 体 化) [M]. 北
京: 测绘出版社, 2000.
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研究与开发
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青海科技
分析的方法对结构的施工和使用阶段进行了分析计 算。根据箱涵覆土厚度及所处地质情况, 为了保证施 工时高速公路正常使用, 采用中继间法顶进施工, 路 面土体采用大管棚支护、钢网格刃脚分割土体支护技 术, 稳固掌子面; 箱涵分三节预制顶进, 节与节之间 设中继间; 箱涵底设延伸滑板作为滑行轨道。
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