谈跨高速公路河段箱涵顶进施工技术

汪孝龙 谌育雄

（1、柳州欧维姆工程有限公司，广西 柳州 545005；2、中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075）

1 工程概况

长沙某河段岸线整治工程是对该河进行改道取直，整治后的该河上游通过一段明渠与另一河段连接，下游通过箱涵与该河中游垂直连接。根据水流的衔接条件、河道的转弯要求、公路涵的安全保障以及与下游的衔接，采用垂直顶进式箱涵。

2 工程水文地质条件

地质条件

钻探结果揭示，顶进箱涵区域地层自上而下为：①杂填土、②素填土、③粉质粘土、④重壤土、⑤中壤土、⑥、残积粉质粘土、⑦中风化泥质粉砂岩。各土层力学指标如下表1。

表1 地基各岩（土）层力学强度指标成果表

3 箱涵尺寸设计

长沙市某河段岸线整治工程河道穿绕城高速段顶进式箱涵采用矩形断面,三室净空:左洞室5米(宽)×3.8米（高）=19平方米；中间洞室 6米（宽）×3.8米（高）=22.8平方米；右洞室5米（宽）×3.8米（高）=19平方米（图1）。

图1 箱涵设计尺寸图(单位：cm)

本箱涵基底位于中风化泥质粉砂岩，箱涵顶进穿越的地层包括杂填土、粉质粘土、残积粉质粘土，及中风化泥质粉砂岩上部部分，其中粘土层主要是高速公路路基填方段。

4 施工方法

4.1 路基加固

对顶进影响范围内路基进行注浆加固，防止顶进时发生正面和侧面塌方。主要采用超前小导管注浆加固技术和大管棚支护技术。超前小导管是沿箱涵纵向在上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定角度（一般为）的密排注浆花管。注浆花管的外露端通常支于开挖面后方的格栅钢架上，注浆花管与格栅钢架搭接长度 ，共同组成预支护系统。注浆小导管既能加固洞壁一定范围内的围岩，又能支托围岩，其支护刚度和预支护效果显著。

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。管棚的施工须用钻进工艺，钻孔时不得坍孔。不得采用锤击等任何对高速公路路基有振冲影响的施工方法。管棚钢管直径245毫米，间距50厘米。钢管和孔壁之间的空隙必须压满水泥浆，不得留有空隙，由此保证道面的完整性。管棚钻孔时应采用隔孔跳钻的方法钻进，以避免钻孔时出现坍孔和较大的沉降。管棚底距箱涵顶在入口处不小于20厘米，出口处不得小于30厘米。

4.2 基坑布置

箱涵工作场地按照分三节预制顶进的要求布置，工作坑布置在河段桩号较小端。基坑采用井点降水，分一层布置，降水过程中随时注意监测既有路基有无异常变化，否则暂停降水。排（截）水沟纵向坡度为1%，每隔20米左右设置一个沉砂井。基坑边坡采用1：1的斜坡放坡开挖，在坡上打间距3米锚筋（外挂钢筋网片），并采用单束锚杆护坡间距为3米。锚杆采用单束钢筋锚杆，每根长7米，仰角为10度。坡面采用铺设、喷射混凝土，喷射10厘米C15细石混凝土结合砂浆锚杆加固；基坑底滑板设置为30cm厚钢筋混凝土，其下设15cm厚C15素混凝土垫层。为增强纵向滑板与地基的摩阻力，每隔2米设一根横向通长加劲梁。并在坡脚处设浆砌片石小挡墙。

4.3 滑板制作

箱涵滑板采用钢筋混凝土板结构，滑板表面做到光平整滑，滑板的平整度采用方格网控制高程，高程误差控制在3mm以内。润滑隔离层应按规定分层做好，以保证预制箱涵不与滑板粘连，便于箱涵起动顶进。

顶进箱涵在顶进时容易出现‘扎头’和‘抬头’的现象，同时箱涵底处于亚砂土和松散细砂的交接层，顶进时有可能出现箱涵底的亚砂土粘结到箱涵底板上随箱涵滑动的现象，针对这种情况采用在箱涵底预铺滑行轨道的技术方案来解决，滑板面按5‰做成头高尾低的坡度。滑轨由专业施工队伍施工，保证其纵向偏差不超过2厘米。

4.4 后背施工

圬工后背墙是顶进的主要受力结构，其作用很重要，必须安全可靠。为了保证后背土体的抗力能满足顶力的需要，后背桩采用钻孔桩，桩间距1.2m。桩长18m，滑板以下12.4m，滑板以上5.0m。为了保证后背土体的密实，在钻孔桩施工前对后背土体进行强夯处理，浆砌片石应按齿缝砌法，墙背的填土应夯填密实，以免顶进时土体变形过大或将后背墙顶坏。

4.5 箱涵预制浇筑

框架主体采用强度等级为C30钢筋混凝土，箱涵在基坑滑板上分三节预制浇筑，第一节浇筑底板及50cm侧墙，第二节浇筑侧墙，第三节浇筑侧墙及顶板。预制浇筑前应精确定位，确保箱涵的位置和顶进的方向一致，箱涵内外模板均采用大模板。

4.6 箱涵顶进

在箱涵的顶进入口及出口处设混凝土门框梁，门框梁宽、高各1米，把管棚头部浇入门框梁内，门框梁两端设门框柱，柱下的基础应有足够的强度。在出口端离门框梁一定距离应设一排桩，间距不小于3米，其顶上浇一反力梁，并设支撑梁顶住门框梁加固路基，避免箱涵顶出时路基被推移。在门框与箱涵顶之间设滑轮以托住门框梁，以避免箱涵顶进时门框梁中部下挠压到箱涵顶上，同时也能减小箱涵与门框之间的摩阻力。在箱涵四周侧壁上设泥浆孔，在箱涵顶进时从泥浆孔中压入泥浆，减小箱涵四周的摩阻力。

箱体顶进即是开动高压油泵，利用顶镐的顶力在后背的反力作用下推动箱体前进。挖土时，严格掌握切土量，底板、侧刃角必须吃土顶进，挖土坡面不得陡于60度，先两侧，后中间，形成向洞内凸出弧形，待桥体顶进到坡面时才能挖除凸出土方，确保路基不发生塌方，保证运行安全。

5 施工监控

5.1 路面的监控

高速公路路面主要监测沉降、水平位移和裂缝。在顶涵施工前在道面顶涵范围及周边50米范围布监测点，并对每一测点高程和水平位置详细记录，同时观察记录道面的裂缝情况，在顶进过程中对这些测点的高程、水平位移和路面的裂缝情况作定时监测和顶进时的监测。

表2 箱涵顶进允许偏差表

5.2 测量监控

在箱涵顶进时必须进行严格的测量监控,以确保箱涵施工的精度。每顶一镐必须进行方向和标高测量。并对顶程、顶力、吃土量、接缝处宽度及错台变化等进行记录。根据测量数据通过调整千斤顶的顶力调整箱涵的偏位。

测量工作对箱体顶进很重要，每顶进一镐（每镐50cm，每次开挖步距50cm），测量一次高程和左右方向偏差并做好记录，以便根据偏差情况，采取相应措施，及时纠偏，保证箱体顺利就位。

[1] 董铁梅.软土地基大体积箱涵顶进施工技术[J].天津建设科技，2009·NO.6.