预应力混凝土箱涵顶推下穿高速公路过程中的变形监测.doc

1、预应力混凝土箱涵顶推下穿高速公路过程中的变形监测【摘要】本文讨论了预应力混凝土箱涵顶推下穿高速公路过程中的一系列内容，并总结出了一些检测过程中的经验； 【关键词】预应力混凝土；箱涵；高速公路；变形监测 预应力混凝土箱涵梁桥是一种合理的、科学的、经济型的结构，具有施工方便、刚度大、节约材料、架设速度快以及抗震性能良好等方面的优点。调查发现，将预应力筋混凝土箱梁桥应用在 25m-60m 跨径的桥梁中，不仅可以降低制作安装成本，也能够提高经济、社会效益。特别是在高速公路中的跨线桥应用当中，能够有效避免施工引起的交通中断、桥下净空不足，还能够提升跨越能力等。预应力混凝土箱梁桥也将成为以后结构体系中重要

2、的发展方向，尤其是对于多跨桥梁，使用预应力混凝土可以降低梁高，同时拥有更加的使用性能。 1、工程简介、特点及难点 南水北调中线 1 期工程天津干线天津市 1 段工程施工 TJ5-2 标段。设计流量为 45m3/s，加大流量为 55m3/s。为 3 孔 4.4m4.4m 钢筋混凝土箱涵。桩号为 135+759136+167，全长 408m，其中顶进箱涵长度为72m。与京沪高速公路交汇里程为 DK93+600。 工程特点及难点 1）穿越施工采用管幕支护、箱涵顶进施工工艺技术，为保证京沪高速公路的安全运行，对施工前期的策划、技术储备、施工过程的严密控制都提出了很高的要求。 2）穿越施工中顶进坑、接收

3、坑的支护工程是本工程的重点。施工过程既要保证垂直开挖时围护桩的稳定，又要保证京沪高速路的运行安全。3）降排水是本工程顺利施工的首要问题。施工区域地下水埋藏较浅，含水量丰富，为基础边坡的稳定以及施工干场作业带来困难。 4）工期短，工序较多，必须采取严密的施工进度安排，才能保证按合同工期完成。 2、顶进箱涵法 2.1、工作原理及特点。 顶进箱涵法实在不中断既有线路交通的条件下，确保线路交通能后正常安全的运行、较少影响地标环境的一种构筑立体交叉的施工方式，记在地面以下的工作井（基坑）内将预制好的箱体结构用机械力量顶入地层就位，穿越既有线路。这种工法还可以运用于建造穿越既有线路的过水涵洞、水渠以及矿山

4、排洪沟等。顶进箱涵既可以是单孔也可以是多孔分离、多空连续，顶进方法上即可以是顶推，也可以是顶拉、对顶、牵引，既可以一次连续顶进，也可以分节使用中继间方法顶进。 2.2、适用范围。 顶进箱涵法桥主要用于不用爆破开挖的土质地层中，适用于修建各种地下管道和穿越铁路或街道的各种桥涵、地道。当顶进距离不长、结构断面不大时采用顶进箱涵法就能很好的节约造价、缩短工期。 2.3、涵内出土 1）箱涵为一箱三室结构，每室孔径 4.4m4.4m，空间太小 不能使用大型机械作业，每箱内使用一台 0.3m3 微型挖掘机挖土和3m3 装载机运土， 自制背锅运土。 2）在挖土过程中一定要控制好挖土量和掌子面坡度。保持吃土顶

5、进，始终保证钢刃脚对土体的支撑作用。每次顶进量和挖土量要一致，不得超挖。 3）开挖面含水量大时会影响前端土体自稳性，需要在开挖面上设置水平的排水管。排水管采用 108 钢管，钢管上交错布设渗水孔。 4）开挖面遇到砂质土时，由于自稳性差无法保持开挖面稳定，采用超前小导管注浆法加固开挖面，导管使用 42 钢管，每次加固长度可达3m5m，浆体采用水泥水玻璃混合浆。导管与孔口处采取密封措施进行压力注浆，使浆体向孔外扩散。初凝后拔出导管。 3、变形监测项目分析 箱涵分为左右两侧，没测又分三节。监测方案必须首先能控制每节箱涵的偏位、旋转、顶推距离值以及箱涵相邻节段之间的相对姿态，同时还能够分析判断出南北两

6、侧箱涵的相对关系。以便进行水平纠偏和姿态控制。还有，必须能够反映出每节箱涵的竖向位置、姿态以及和设计姿态比较时的沉降值，以进行竖向姿态的纠正和调整；第三，为了让公路隔带两侧路基形成一个整体，施工单位采用了管棚支护，并将公路两侧边坡上筑成了两个门框梁。为了防止箱涵顶推过程中路基下沉而导致箱涵顶部高于门框梁下底面，还应监测箱涵顶不表面和门框梁底面之间的高差，以确保箱涵能够顺利下穿过门框梁。 4、箱涵顶进关键技术 管幕支护技术：箱涵四周钢管幕设计使用 970mm 钢管，管幕施工是关键工序，与顶进段箱涵预制平行施工。管幕作坑位于高速公路东侧，而箱涵工作坑位于高速公路西侧，箱涵预制和钢管帷幕可以同时施工

7、。970mm 钢管采用泥水平衡掘进机为先导顶进，施工顺序是先顶排、后两侧、再底排。 5、箱涵姿态控制 5.1、箱身中线的控制：在箱涵内顶板上标出中线标记，安装上测量靶盘，在箱身前后中线延长线上设固定观测控制点，控制点不少于 4 个，观测时以固定中线点核对箱身上的中线位置判断其方向偏差。箱身高程采用水准仪控制。在顶进前在每节箱涵内四角顶底板设观测点，在顶进前测好原始记录，以此作为箱涵标高变化依据。纠偏的决策来源于测量数据，每顶一镐必须进行方向和标高测量。用经纬仪、水平仪测量顶进过程中箱体位置和标高偏差，提前放出箱体就位线，做好箱体顶进记录。根据测量数据绘制顶程与顶力关系曲线和顶程与方向高差的关系

8、曲线，用控制图控制顶进质量。 5.2、要使箱身顶进方向不致偏斜，布置千斤顶时应严格根据箱身正交情况计算的千斤顶布设位置进行布设，使千斤顶合力作用线与道路中线平行，并与箱身阻力的作用线重合。 5.2.1、在滑板上顶进时，为了防止箱涵方向偏移，在箱涵两侧对称设置 20 个导正墩，保证箱涵进洞前轴线不发生偏移。 5.2.2、在顶进过程中，方向由首节箱涵控制，在正常顶进时保持所有千斤顶同时顶进，当发生偏转时可以调节相应位置千斤顶数量和时间来调整箱涵方向，比如首节箱涵发生向右偏转，在箱涵顶进时就可以先开中继间右侧的千斤顶顶进，进行纠偏。用定位仪器测量纠偏是否有效，如果箱涵正位后就可以启动其他千斤顶同时顶

9、进。当首节顶进结束一个行程时，后两节箱涵跟进，在后两节箱涵顶进时首节箱涵的前方挖土工作可以一直继续。 5.2.3、在箱涵的顶进过程中测量仪器要随时监测顶进时的位移情况，发现偏移要随时纠偏。箱体完全进入土体后单靠千斤顶调节往往效果不佳，纠正方向时需要挖土配合，如箱体左偏时左侧箱体多挖土，减少左侧底板、侧墙吃土量，使左侧箱体顶进快于右侧，反之亦然。 5.3、轴线偏位检测。 为了精确控制箱涵各部分之间的相对关系，确保箱涵落位时轴线偏位不超过规定限制，轴线偏位监测网的网型布设及其观测精度就显得尤为重要。 轴线偏位监测网的主要目的就是监测两侧箱涵的中心线在顶推过程中的偏差情况，最初设计采用基准线法检测两

10、侧箱涵的中心轴线，但由于中心轴线方向上施工干扰极大，不便于设站监测，所以实际布设监测网时对方案进行了修改，改用基准线法监测两侧箱涵中心轴线的平行边线。 6、结语： 顶进法已成为增加公路下穿立交通道的一种主要施工工艺，并被逐步应用推广。在以往国内箱涵顶进工程中，涉及现场检测变形的文献和分析一般围绕影响区域的沉降来进行，通过结合工程地质条件和施工情况，全面、系统的分析了箱涵顶进过程中箱涵下穿高速公路顶进施工的若干规律性成果，为今后类似工程提供经验。 参考文献 1商海明.下穿铁路地道桥顶进施工技术J.山西建筑，2011，37（32）：155-156. 2张贵婷，张宏，郑开大道顶进箱涵施工设计研究院J.公路，2007. 作者简介：邱春盛（1987-） ，男，身份证号码：440921198702080818，工学学士。