軟土地基大體積箱涵頂進施工技術(shù)

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　　1、工程概況

　　濱海新區(qū)中央大道工程新港四號路地道項目隧道工程全長629m，X6節(jié)段箱體與既有疏港二線鐵路相交，交角為90°，采用頂進施工工藝。箱涵為單箱雙室鋼筋混凝土箱形框架結(jié)構(gòu)，框構(gòu)結(jié)構(gòu)跨度16.50+16.50m，主體寬度為36.8m，軸向全長18m，邊墻及中墻厚分別為1.1m和1.6m，頂板厚1.1m，底板厚1.3m，結(jié)構(gòu)凈高6.2m，結(jié)構(gòu)全高8.6m?？蚣苤黧w采用C35鋼筋混凝土，抗?jié)B指標(biāo)≥P12。

　　①工程地質(zhì)。橋址處持力層位于第Ⅰ海相沉積土層，以雜填土、亞粘土和軟土為主，地質(zhì)較差，承載力只有80KPa，在標(biāo)高為-12.19～-8.79m處有一層軟土，該層以淤泥質(zhì)土為主，局部夾淤泥及亞粘土層，屬高壓縮性土，容許承載力只有75KPa。

　?、谒牡刭|(zhì)。場區(qū)淺層地下水屬第四系潛水，地下水主要受大氣降水補給并以蒸發(fā)等方式排泄。勘察期間新港四號路地道場區(qū)靜止地下水位埋深為1.0m～2.50m，標(biāo)高為0.61m～2.31m。水位較高，不能滿足施工要求，需要設(shè)置止水帷幕并打井降水。

　　新港四號路地道地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有結(jié)晶分解復(fù)合類強腐蝕性，防護等級為三級防護。

　　2、施工方法

　　2.1鐵路路基加固

　　根據(jù)地質(zhì)條件，對頂進影響范圍內(nèi)路基進行注漿加固，防止頂進時發(fā)生正面和側(cè)面塌方。底板以上注漿采用AB、AC也穿插加固，提高承載力采用AC液，加固范圍至基底以上2m。

　　注漿壓力：注漿加固地層壓力為0.3～0.5Mpa（噴頭壓力）。本加固范圍內(nèi)主要為淤泥質(zhì)土和亞粘土，且分布均勻，所以本工程的注漿率控制在30%～35%之間。鐵路下布斜孔注漿的形式。

　　2.2工作坑制作

　　工作坑采用灌注樁支護，外貼止水帷幕。鉆孔灌注樁支護樁樁徑100cm，樁間距150cm。支護樁外側(cè)采用11m長Φ0.6m水泥攪拌樁做為一層止水帷幕，樁間距0.5m；支護樁外側(cè)7.5m處采用6m長Φ0.6m水泥攪拌樁做為二層止水帷幕。

　　地基加固采用在滑板下設(shè)置間距1m的水泥攪拌樁，樁徑600mm，樁尖位于框構(gòu)底板底以下8.5m。降水井沿基坑按U形布置，與線路另一側(cè)U形組成環(huán)行布置。

　　工作坑計劃從距線路中心線6.35米開挖，坡度1：1.5，分兩層一次開挖，垂直路基分條開挖向后背退出。為確保鐵路路基安全，減少雨水沖刷對路基的不良影響，靠路基一側(cè)邊坡進行掛網(wǎng)噴射混凝土防護。

　　2.3滑板制作

　　滑板錨梁溝采用人工開挖，滑板設(shè)5‰上坡，前端標(biāo)高與橋體底板底標(biāo)高相同?；灞砻孀鞯焦饣秸?，高程誤差控制在3mm之內(nèi)。澆筑時滑板混凝土采用平板振動器振搗，平板重疊寬度不小于1/3板寬。為防止頂進過程中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，滑板面按5‰做成頭高尾低的坡度。

　　為防止滑板與箱體底板粘連，同時為減少啟動阻力，滑板頂面施作潤滑隔離層?；寤炷翉姸冗_到2.5MPa后，在滑板頂面施作潤滑隔離層，其做法為表面涂2mm厚機油滑石粉混合物（混合物比例3：7），上鋪油毛氈，油毛氈接縫順頂入方向搭接并粘接牢固。最后鋪塑料布，為了防止綁扎鋼筋時損壞隔離層，在隔離層上抹2cm砂漿保護層。

　　2.4后背及后背梁施工

　　為了保證后背土體的抗力能滿足頂力的需要，后背樁采用鉆孔樁，樁間距1.2m。樁長20m，滑板以下14.4m，滑板以上5.6米。為了保證后背土體的密實，在鉆孔樁施工前對后背土體進行強夯處理。后背梁與滑板連為一體，防止頂進施工時滑板斷裂跟進。

　　2.5箱涵預(yù)制

　　框架主體采用C35鋼筋混凝土，抗?jié)B指標(biāo)≥P12.箱涵為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分兩次澆筑成型。第一次澆筑底板及60cm側(cè)墻，第二次澆筑側(cè)墻及頂板。

　　2.6線路加固

　　線路加固采用吊軌結(jié)合縱橫抬梁體系的加固方案。吊軌采用“3-5-3”制，鋼軌接頭需錯開1.0m以上，兩端伸出路基防護樁外4.0m，吊軌與枕木用Φ20U型螺栓聯(lián)結(jié)，鋼軌采用50kg/m軌。

　　橫梁采用40b工字鋼，鋪設(shè)間距0.9m，接頭錯開1.5m。鋪設(shè)橫向工字鋼時按隔6穿1進行，確保穿完一根搗固密實一根并在工字鋼兩端用枕木垛支撐穩(wěn)固，再進行下一根作業(yè)?？v梁采用45b工字鋼，三根一組，接頭錯開1.5m以上，縱梁與橫梁用Φ20U型螺栓聯(lián)結(jié)，縱梁兩端支承于防護樁或枕木垛上。

　　2.7箱涵頂進

　?、傧潴w頂進原則。箱體預(yù)制成型后，當(dāng)框架主體及保護層強度達到設(shè)計強度100％；線路加固完成后可頂進。

　?、诎惭b鋼刃腳。鋼刃角用20mm的鋼板制作，各刃角均焊接而成，焊縫高度不小于8mm，焊接時要防止翹曲。底刃角在安裝時刃角底面與橋涵表面成一仰角，以利于切土，防止橋涵扎頭。側(cè)刃角較橋涵端面外框尺寸略大，以減小頂進阻力。

　　③頂進設(shè)備及頂鎬布置。該橋最大頂力54944.88kN，采用500t頂鎬，頂鎬的頂力按頂鎬額定頂力的60%計算，54944.88÷9.8÷（500×0.6）=19臺，頂鎬采取對稱布置，故采用20臺500t頂鎬，左右各側(cè)布置10臺。

　?、茼斶M施工?？蚣軜蝽斶M即是開動高壓油泵，利用頂鎬的頂力在后背的反力作用下推動框架橋前進，正常情況下每次頂程可為頂鎬行程的80%左右。一個頂程完成后回鎬并將分配橫梁歸位，加長頂鐵以待下一循環(huán)，如此往復(fù)直至框架橋就位。

　　空頂。橋體在滑板上空頂時，根據(jù)偏差及時調(diào)整箱體兩側(cè)頂力，使橋體嚴(yán)格按設(shè)計軸線進入路基，因為橋體大部分進入路基后，已經(jīng)形成了孔道，再糾正方向比較困難。

　　頂進挖土。箱體頂進過程中，墻體部分土方由人工開挖，其余土方由小型挖掘機開挖，并由裝載機、汽車配合運輸。洞內(nèi)挖土采用2臺PC220挖掘機挖土修坡，必要時人工配合，裝載機倒運并裝車，自卸車運土。挖土?xí)r，嚴(yán)格掌握切土量，底板、側(cè)刃角必須吃土頂進，挖土坡面不得陡于60°，先挖兩側(cè)，后挖中間，形成向洞內(nèi)凸出弧形，待橋體頂進到坡面時才能挖除凸出土方，確保路基不發(fā)生塌方，保證運行安全。

　　方向控制及糾偏措施。箱橋在滑板上空頂時，可由方向墩控制頂進方向。當(dāng)箱橋脫離滑板后，通過調(diào)整兩側(cè)千斤頂布置，結(jié)合挖土來控制頂進方向。

　　千斤頂調(diào)整應(yīng)與挖土及其他措施結(jié)合使用，才能收到更好的效果，當(dāng)橋體左偏時，減少左半邊邊墻、底板吃土，減少左側(cè)阻力，使橋體左側(cè)頂進速度快于右側(cè)，當(dāng)橋體右偏時，減少右半邊邊墻、底板吃土，使右側(cè)頂進速度快于左側(cè)，無論怎樣挖土兩邊墻外側(cè)不能挖空，邊墻吃土量不少于5㎝.為了改變橋體兩側(cè)土抗力，保證橋體正確就位，在橋體制作時，兩側(cè)預(yù)埋螺栓用以安裝鋼刃角。

　　3、控制措施

　　本工程頂進段為X6箱體節(jié)段，由于X4節(jié)段上部輕軌托換結(jié)構(gòu)，下部為地道，地道受托換限制尺寸要求比較嚴(yán)格。X5節(jié)段總長度為15.5m，為了保證本工程整體線性及道路等級，X6節(jié)段水平、高程最大偏差不能超過5cm。鑒于以上原因，從以下幾個方面進行控制。

　　3.1設(shè)置迎頭樁

　　在頂進前端距鐵路中心線6.35m處設(shè)置迎頭樁，采用鉆孔灌注樁，樁基參數(shù)與圍護樁一致。工作坑開挖前采用鋼絲繩與線路另一側(cè)支撐樁進行拉錨處理，共設(shè)置14道。設(shè)置迎頭樁后，即保證鐵路路基的穩(wěn)定性，也較少了吃土頂進的距離，對控制箱涵的偏差非常有利。

　　3.2路基下注漿

　　路基下注漿既是保證頂進時線路前方及側(cè)方不出現(xiàn)塌方，也是大體積頂進框構(gòu)的持力層，因此注漿效果的好壞直接關(guān)系到框構(gòu)在頂進過程中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象。施工前進行試驗段施工，確定各施工參數(shù)，并對試驗段注漿效果進行檢測，承載力達到設(shè)計要求后再大面積施工。

　　3.3工作坑地基加固

　　由于箱體預(yù)制到箱體頂進還有一段時間，因此地基加固效果關(guān)系到箱體是否會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。本工程采用20%水泥摻量進行注漿，地基加固后對地基進行承載力檢測，檢測結(jié)果大于設(shè)計規(guī)定值。本工程箱體預(yù)制至頂進間隔時間為30d，頂進前復(fù)測未發(fā)現(xiàn)箱體下沉。

　　3.4滑板船頭坡設(shè)置

　　為防止頂進過程中出現(xiàn)扎頭現(xiàn)象，滑板面按5‰做成頭高尾低的坡度。在滑板頂面施作潤滑隔離層，其做法為表面涂2mm厚機油滑石粉混合物（混合物比例3：7），上鋪油毛氈，油毛氈接縫順頂入方向搭接并粘接牢固。最后鋪塑料布，為了防止綁扎鋼筋時損壞隔離層，在隔離層上抹2cm砂漿保護層。

　　3.5空頂控制

　　橋體在滑板上空頂時，根據(jù)偏差及時調(diào)整箱體兩側(cè)頂力，使橋體嚴(yán)格按設(shè)計軸線進入路基，因為橋體大部分進入路基后，已經(jīng)形成了孔道，再糾正方向比較困難。

　　3.6頂進過程中控制

　?、夙斶M挖土。頂進挖土?xí)r，兩邊墻外側(cè)不能挖空，邊墻吃土量不少于5㎝。

　　②測量控制。測量工作對箱體頂進很重要，每頂進一鎬（每鎬50cm，每次開挖步距50cm），測量一次高程和左右方向偏差，并做好記錄，以便根據(jù)偏差情況，采取相應(yīng)措施，及時糾偏，保證箱體順利就位。

　　4、結(jié)語

　　本箱涵頂進施工歷時6天，頂進施工箱體就位后測量結(jié)果如下：前端中線向東偏移1mm，后端中線向西偏移3mm（規(guī)范允許中線偏差為200mm）。前端標(biāo)高+15mm，后端標(biāo)高-23mm（規(guī)范允許標(biāo)高偏差為+200，-150mm），超過預(yù)定目標(biāo)。同時為大體積箱涵在軟土地基中頂進施工積累了寶貴的經(jīng)驗。