/淺談穿京珠高速盾構(gòu)法頂進(jìn)箱涵監(jiān)理工作的體會(huì)吳明中（湖南和天工程項(xiàng)目管理有限公司，北京鋼鐵學(xué)院，100083）摘要：本文以長(zhǎng)沙市雨花區(qū)王家咀泵站低排管涵工程京珠高速下穿頂進(jìn)箱涵為例，詳細(xì)的介紹了頂進(jìn)箱涵施工工藝。關(guān)鍵詞：頂進(jìn)箱涵；鋼盾構(gòu)；施工DiscussiononthesupervisionworkofthejackingboxculvertinthehighspeedshieldtunnelingmethodWumingzhong（HunanandTianEngineeringProjectManagementCo.,Ltd.BeijingironandSteelInstitute,100083）Abstract：Thispaper,YuhuaDistrict,Changsha,WangTsuipumplowrowpipeculvertengineeringofBeijingZhuhaiExpresswaywearjackingboxculvertforexample,detailedintroducesthejackingboxculvertconstructionprocess.Keywords：Jackingboxculvert；Steelshield；construction收稿日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：吳明中（1965），男，本科一、工程簡(jiǎn)介：該工程為長(zhǎng)沙市雨花區(qū)王家咀泵站低排管涵工程京珠高速下穿箱涵線路中線和京珠高速公路G4相交于K1500+600處，軸線和高速公路斜交夾角45°。箱涵長(zhǎng)88米，寬9.1米，高3.8米。箱涵接受盾構(gòu)法頂進(jìn)，設(shè)中繼間，頂進(jìn)箱涵分五節(jié)，14+20+20+20+14米預(yù)制。該箱涵頂進(jìn)長(zhǎng)度是目前中南地區(qū)乃至全國(guó)較長(zhǎng)的具有代表性的工程。工程特點(diǎn)：1、本箱涵工程鋼筋砼涵較長(zhǎng)，凈空較低，自重達(dá)到3000噸，施工工藝相當(dāng)困難，由于該處工程地質(zhì)條件較為困難，京珠高速公路G4始終通車運(yùn)營(yíng)中，地質(zhì)勘探未能在高速公路路界碑內(nèi)取得勘探資料，須要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，施工頂進(jìn)難度相應(yīng)增大。2、在頂進(jìn)施工期間，為確保高速公路的正常營(yíng)運(yùn)平安，必需加強(qiáng)和高速公路管理部門密切聯(lián)系，發(fā)覺(jué)路面沉降或隆起異樣狀況時(shí)，剛好進(jìn)行處理，以保證公路車輛的平安運(yùn)行。3、頂進(jìn)施工作業(yè)對(duì)各種工藝和施工整體協(xié)作有嚴(yán)格要求，要求整體工序工藝協(xié)調(diào)密切，環(huán)環(huán)相扣，特別在頂進(jìn)過(guò)程中更是如此，按施工方案限制好每一步應(yīng)做工作。二、“鋼盾構(gòu)”法施工簡(jiǎn)介鋼盾構(gòu)法特點(diǎn)是在保留傳統(tǒng)頂涵施工方法工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)箱涵頂進(jìn)路基支護(hù)進(jìn)行了大改革，管刃切土改為平刃切土，用鋼構(gòu)支撐來(lái)保持公路坡比，提高了施工的平安性和適用性?！颁摱軜?gòu)”由活動(dòng)盾構(gòu)座掘進(jìn)機(jī)構(gòu)，鋼構(gòu)支撐架限制機(jī)構(gòu)，幫助機(jī)構(gòu)等五大部分組成，接受該方法既在第一節(jié)箱涵前裝配鋼構(gòu)支撐架作為箱涵頂進(jìn)時(shí)路基的施工支護(hù)，同時(shí)依據(jù)不同地質(zhì)狀況超前測(cè)量地質(zhì)承載力和箱涵定標(biāo)標(biāo)高，以便剛好處理“抬頭”現(xiàn)象，安裝在盾構(gòu)座內(nèi)的掘進(jìn)機(jī)構(gòu)其組合的外輪廓尺寸和箱涵外輪廓尺寸基本相同。鋼盾構(gòu)中滯后的土體在鋼構(gòu)支撐架下形成掘進(jìn)坡比，鋼構(gòu)支撐架和鋼架同時(shí)成為擔(dān)當(dāng)周邊恒載，活載等全部荷載的主要支撐體。施工中的盾構(gòu)座和每組掘進(jìn)機(jī)都在路基內(nèi)形成獨(dú)立體。運(yùn)用時(shí)掘進(jìn)機(jī)構(gòu)相繼錯(cuò)開(kāi)推動(dòng)。箱涵掘進(jìn)斷面化成若干個(gè)小斷面掘進(jìn)，使箱涵推動(dòng)時(shí)只需清除箱涵底板前方部分坡比土體。三、“盾構(gòu)法”頂進(jìn)箱涵施工監(jiān)理工作限制關(guān)鍵環(huán)節(jié)體會(huì)（一）箱涵最大頂力的驗(yàn)算P=K[N1f1+(N1+N2)f2+(2E1+8E2)f3+RA](1)P——最大頂力(2)N1——箱涵頂面上荷重，N1=A1+A2+A3其中A1=汽車荷載A2=箱涵頂面上土柱重A3=鋼盾構(gòu)頂板上土柱重(3)f1——箱涵頂上表面和頂上荷重的摩擦系數(shù)，取f1=0.3(4)N2——箱涵重量(5)f2——箱涵底板和基底土的摩擦系數(shù)，取f2=0.7(6)E1——兩側(cè)土壓力(7)E2——箱涵內(nèi)中心土對(duì)鋼板的土壓(8)f3——箱涵側(cè)向摩擦系數(shù)，取f3=0.5(9)R——鋼刃角的正面阻力；A——鋼刃角正面積，由于本工程實(shí)行的特別方案，RA=0(10)K——平安系數(shù)：取K=1.2箱涵最大頂力的計(jì)算是否符合實(shí)際狀況，箱涵頂進(jìn)的成功和否的關(guān)鍵是頂進(jìn)設(shè)備油頂選型的關(guān)鍵。閱歷證明，上述參數(shù)選擇符合實(shí)際頂進(jìn)要求。參考標(biāo)準(zhǔn)：[1]GBJ141-2008,給水排水構(gòu)筑物工程施工和驗(yàn)收規(guī)范[2]GB50268-2008，給水排水管道工程施工和驗(yàn)收規(guī)范[3]GB50204-2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[4]GB50026-2007,工程測(cè)量規(guī)范（二）保證箱涵外形尺寸精確，線條平直和箱涵的施工質(zhì)量是頂進(jìn)箱涵的重點(diǎn)限制環(huán)節(jié)。1、模板工程為保證箱涵外形尺寸精確、線條平直和砼內(nèi)實(shí)外美，內(nèi)外模板均接受1.5m*1.2m的大塊模板，邊墻倒角接受特制的整體角模，以保證砼澆筑質(zhì)量的外觀；箱涵外模板支架接受鋼管支柱式支撐，內(nèi)模板支架接受承插型扣式鋼管支架，頂板及實(shí)體段橫向間距60cm，底板及立墻處的橫向間距為90cm，箱涵的縱向間距60cm，步距120cm，剪刀撐用φ48mm*3.5mm鋼管搭設(shè)，整個(gè)支架的橫向、縱向和水平方向都用剪刀撐加固。每一塊模板設(shè)4根φ14的對(duì)拉螺桿將內(nèi)外側(cè)支撐鎖緊，確保模板直立順平整，不出現(xiàn)鼓肚，錯(cuò)茬現(xiàn)象。2、鋼筋工程箱涵鋼筋制作嚴(yán)格依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及設(shè)計(jì)圖紙箱涵鋼筋布置圖注明排列依次循環(huán)配置，鋼筋布置時(shí)要確保砼凈愛(ài)惜層厚度按設(shè)計(jì)要求。直徑在16mm以上鋼筋接受雙面搭接焊接頭，16mm以下接受電焊或鋼絲綁扎接頭，其搭接長(zhǎng)度35d和同一截面內(nèi)鋼筋接頭數(shù)量按不超過(guò)50%綁扎和安裝鋼筋以前，嚴(yán)格依據(jù)施工圖先做鋼筋排列間距等各種樣尺寸作為排列的依據(jù)，其次在立好的模板或澆好的基礎(chǔ)上，劃出中心線向西邊排列，鋼筋相交點(diǎn)必需全部扎牢。3、砼澆筑工程箱涵砼澆筑按規(guī)范二次進(jìn)行施工，第一層澆筑底板到邊墻倒角上處止水帶中間，其次層澆筑箱涵從下倒角上面止水帶中間處以上邊墻及頂板。箱涵為C30砼（抗?jié)B標(biāo)號(hào)P8）商品砼，接受汽車泵泵送，插入式振動(dòng)棒搗固，箱涵邊墻的施工縫不應(yīng)設(shè)在同一水平線上，施工縫在下一層砼澆筑前必需鑿毛，以利施工縫處砼的結(jié)合。（三）中繼間的施工要求本箱涵接受鋼盾構(gòu)法結(jié)合中繼法頂進(jìn)施工，箱涵分五節(jié)預(yù)制，節(jié)和節(jié)之間應(yīng)設(shè)置抗推筋。由于頂進(jìn)作業(yè)時(shí)，節(jié)和節(jié)之間相互擠壓，中繼間底板接觸面及油頂和砼接觸面預(yù)埋20mm鋼板，防止損壞砼結(jié)構(gòu)。在頂進(jìn)作業(yè)的過(guò)程中，為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，中繼間頂進(jìn)量為0.75米，在兩個(gè)中繼間的箱涵底板、外側(cè)、頂板預(yù)埋及安裝20mm鋼板。中繼間底板鋼板后節(jié)和前節(jié)箱體必需進(jìn)行相互搭接，后接箱涵底須預(yù)埋鋼板和后節(jié)箱體施工時(shí)預(yù)埋緩解形成一個(gè)整體。在頂推施工過(guò)程中中繼間底板的摩擦為鋼板和底板的摩擦，最大限度地削減施工頂進(jìn)的阻力。為防止中繼間頂進(jìn)過(guò)程中箱涵節(jié)和節(jié)錯(cuò)位，在施工箱涵砼時(shí)側(cè)墻及頂板預(yù)埋四塊限位導(dǎo)向架（接受28b工字鋼20mm鋼板作材料）。（四）箱涵“鋼盾構(gòu)”的制作和安裝要求1、中繼間底板設(shè)置導(dǎo)向鋼板作為底板，并在中繼間設(shè)置鋼套板作連接，并用工字鋼管把它聯(lián)結(jié)焊堅(jiān)實(shí)。2、鋼盾構(gòu)制作安裝箱涵的施工時(shí)已進(jìn)行鋼構(gòu)支撐底板預(yù)埋，安裝鋼構(gòu)支撐架套板，并安裝盾構(gòu)設(shè)備，在底板上安裝支撐骨架和鋪設(shè)鋼板焊接，仿99軍用梁作頂梁，邊板和頂接受鋼板鋪設(shè)，以組合成“盾構(gòu)體”。3、箱框幾何尺寸修整砼箱涵前端面為盾構(gòu)和推梁、柱接觸面，甚不平整影響推梁，及柱的傳動(dòng)性能和盾構(gòu)偏行，必需要時(shí)箱涵上端面進(jìn)行修整。為便于安裝減阻板，且長(zhǎng)軸方向不允許箱涵任何部分截面大于盾構(gòu)截面，保證其整個(gè)箱涵順當(dāng)取土。修整時(shí)將箱涵頂進(jìn)全部停止，處理完成后面頂入土，目的是削減箱涵和土體之間的摩擦。（五）箱涵千斤頂?shù)牟贾?、由于盾構(gòu)整體和框構(gòu)套連成一個(gè)整體并一起作用運(yùn)動(dòng)，可先用兩套頂，再由兩套經(jīng)改裝后的液壓操縱臺(tái)來(lái)限制，主體接受10臺(tái)320t油壓頂布置于頂進(jìn)箱涵末端按合力的軸線方向布置。設(shè)置千斤頂來(lái)推動(dòng)整個(gè)箱涵的前進(jìn)。2、中繼間千斤頂?shù)牟贾玫氖┕ぶ欣^間共設(shè)一套液壓頂，接受后節(jié)箱涵作后背推動(dòng)前節(jié)箱涵的前進(jìn)，并隨調(diào)整中繼間的油頂設(shè)置，中繼間的油頂分別由一套液壓操縱手限制，計(jì)算好頂進(jìn)過(guò)程中的合力的作用線，設(shè)置糾偏千斤頂，依據(jù)力的合解線來(lái)調(diào)整油頂?shù)奈恢?。（六）箱涵頂進(jìn)的限制1、本工程接受盾構(gòu)法頂進(jìn)施工，它屬于切削泥土，人力定位出土，帶公路坡比頂進(jìn)，掘進(jìn)時(shí)，各掘進(jìn)機(jī)構(gòu)將它推動(dòng)20cm后，箱涵底板前滯后的坡比土轉(zhuǎn)出相同距離，并推動(dòng)箱涵一工作循環(huán)，轉(zhuǎn)出土方和頂進(jìn)工作循環(huán)交替進(jìn)行。上部土方由轉(zhuǎn)出機(jī)構(gòu)前刃切割下落。當(dāng)作業(yè)如遇石方或鋼筋砼等障礙物，人工可視狀況接受氣動(dòng)風(fēng)鎬掘進(jìn)來(lái)消退障礙。2、施工及頂進(jìn)掘土2.1掘進(jìn)機(jī)構(gòu)中支配監(jiān)理工程師或監(jiān)理員現(xiàn)場(chǎng)旁站，協(xié)作技術(shù)員、施工員監(jiān)控洞內(nèi)的方向及高程。2.2在施工過(guò)程中，遇到障礙和石頭，必需接受風(fēng)鎬一小段一小段進(jìn)行鑿除，并盡量減小對(duì)土體的擾動(dòng)。2.3盾構(gòu)內(nèi)坡比土接受人力挖土、運(yùn)輸，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)至指定堆放場(chǎng)地，并在場(chǎng)地做好排水措施。3、試頂作業(yè)開(kāi)頂前，應(yīng)進(jìn)行試頂，做好路基的檢查，頂進(jìn)設(shè)備的檢查；將液壓操作臺(tái)布置在箱涵尾部地板上，安裝頂珠，液壓油泵，調(diào)試液壓系統(tǒng)，檢查千斤頂功能有無(wú)異樣，管路是否泄漏，逐步加大油壓力推動(dòng)箱身，測(cè)定起動(dòng)力，檢查后背和公路路基的變更狀況。4、傳力柱的制作及接長(zhǎng)傳力柱本箱涵由于施工頂力大，利用千斤頂較多，頂進(jìn)距離又長(zhǎng)，要求傳力柱數(shù)量較多，約12*90=1080米。箱涵頂進(jìn)每走一個(gè)循環(huán)后，應(yīng)接長(zhǎng)傳力柱，本箱涵的頂進(jìn)距離較長(zhǎng)，約90米以上，傳力柱的穩(wěn)定受力應(yīng)予以高度重視，否則已發(fā)生起拱、頂完等狀況，甚至引起傷人事故，因此在此一方面改進(jìn)傳統(tǒng)的傳力柱。5、箱涵頂進(jìn)施工5.1基底處理完畢后即刻頂進(jìn)，基底暴露時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。5.2箱涵頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)觀測(cè)油泵的工作壓力數(shù)值，如有異樣，則應(yīng)停止頂進(jìn)，查找問(wèn)題，以防止頂進(jìn)設(shè)備損傷及其他事故發(fā)生，解決問(wèn)題后，再行頂進(jìn)。5.3頂進(jìn)過(guò)程中應(yīng)依據(jù)上一循環(huán)制定出的糾偏措施，主動(dòng)實(shí)施糾偏。6、頂進(jìn)糾偏左右糾偏為利用油頂非勻整布置來(lái)完成，在頂進(jìn)過(guò)程中，盡量使整個(gè)箱涵受力勻整，左右頂程保持一樣，勤觀測(cè)和檢查，找出偏差趨勢(shì)和出現(xiàn)偏差緣由，及早處理。6.1中線的限制：在頂進(jìn)過(guò)程中，油頂按箱涵受力的軸線勻整布置于箱涵底板尾部，使整個(gè)箱涵受力勻整，左右頂程保持一樣，挖土應(yīng)兩側(cè)對(duì)稱，勤觀測(cè)和檢查，找出偏差趨勢(shì)和出現(xiàn)偏差緣由，及早處理。其處理方法為（以沿頂進(jìn)方向?yàn)闇?zhǔn)），當(dāng)左側(cè)偏移時(shí)，千斤頂?shù)淖髠?cè)緩慢頂進(jìn)，而右側(cè)的千斤頂鎖定油壓，直到符合測(cè)量的中線為止，右側(cè)則相反。6.2水平限制：在頂進(jìn)過(guò)程中限制好底部基礎(chǔ)的挖土，防止“抬頭”和“扎頭”的現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)“抬頭”時(shí)，可以適當(dāng)實(shí)行超挖的方法來(lái)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)出現(xiàn)“扎頭”時(shí)，實(shí)行欠挖基礎(chǔ)土方或通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行確定的處理，并接受調(diào)整前盾構(gòu)座底板的挖土來(lái)消退出現(xiàn)的偏差。7、頂進(jìn)限制及施工監(jiān)測(cè)7.1建立人工記錄和觀測(cè)：在后背以后的某一位置設(shè)立觀測(cè)儀器，每頂完一個(gè)行程，且不得超過(guò)1米，對(duì)箱涵進(jìn)行中線和水平的檢查，并作好記錄。7.2盾構(gòu)的檢測(cè)：在盾構(gòu)的前后設(shè)置一水平中線點(diǎn)，框箱每進(jìn)一個(gè)行程對(duì)其進(jìn)行水平、中線的監(jiān)測(cè)，并對(duì)測(cè)量成果予以分析，剛好發(fā)覺(jué)及解決問(wèn)題，做好“鋼盾構(gòu)”行走軸線圖記錄。7.3在公路上左右兩幅框架橋?qū)?yīng)的位置（左、中、右）共設(shè)置12個(gè)觀測(cè)樁點(diǎn)，每天三次觀測(cè)公路的沉降變更狀況。7.4在頂進(jìn)中留意視察油壓的變更狀況，并作好記錄，對(duì)出現(xiàn)的異樣狀況予以分析解決。7.5在中繼間建立觀測(cè)點(diǎn)，留意箱體前后節(jié)變高及位移的變更，以便對(duì)施工頂進(jìn)方案進(jìn)行調(diào)整。（七）高速公路交通措施1、本工程從高速公路平安營(yíng)運(yùn)為主題，接受的施工方法為“鋼盾構(gòu)”頂進(jìn)法，此方法原理為脫殼減阻法，將箱涵和高速公路整體接觸面分解成若干接觸面。能保證高速公路路面最小化的擾動(dòng)，保證高速公路平安行車。2、檢測(cè)：在頂進(jìn)施工過(guò)程中，每頂進(jìn)一行程檢測(cè)箱涵，誤差系數(shù)為1-2毫米。超過(guò)