1、1软土地基箱涵顶进时“扎头”的预防和纠正摘要：在软土地基上顶进桥涵时，由于软土地基承载力低，经常出现“扎头”现象。本文通过从箱涵重心离开滑板后箱体的受力状态及地质条件、开挖方式等因素，分析产生“扎头”的原因，结合漯阜铁路箱涵顶进的实例，介绍预防和纠正“扎头”的措施。 关键词：软土地基箱涵 顶进 扎头 预防 纠正 中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号： 为实现铁路大提速，确保行车及人身安全，铁路部门投入了大量资金，将既有平交道口改为立交，以保证铁路行车和人民生命财产的安全，软土作为一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土，有其独特的土力学性能：其天然含水量高、天然空隙比打、压缩系数高、透水性低、
2、抗剪强度低（抗剪强度主要决定于内聚力，软土的内摩擦角接近于零） 。在软土地基上桥涵顶进时，经常出现箱体扎头、抬头、方向偏移等问题，给施工带来很大的困难，严重影响施工安全和施工质量。 概况 XX 铁路增建二线工程 Kxx+xxx 处为一孔 4m 平改立框架涵，与线路法线夹角 37，箱体分两节，单节长 8.7m，采用预制箱体顶进的方案组织施工。基底地质属粉砂层，流塑状，含水量高，地基承载力一般仅为 50-80kPa。箱涵前部离开滑板进入土层仅 5m， “扎头”即达 29cm，且有不断2加剧的趋势。如不能及时纠正扎头现象，则无法完成顶进任务。为确保顶进质量，施工过程中采取了诸如基底换填、高压水泥旋喷
3、桩加固、浇筑混凝土仰坡渡板等办法，基本纠正了扎头趋势。回顾在软弱地基进行箱涵顶进施工的实践和类似工程的经验教训，特将在软弱地质情况下为防止和纠正“扎头”所采取的措施加以总结。 箱涵顶进“扎头”的原因分析 箱涵顶进中的受力分析 箱涵在滑板上空顶进时 在滑板上空顶进箱涵时，当顶力克服结构对滑板的静止摩阻力后即可启动，保持顶力大于摩阻力即能推动前进，此时箱涵会沿滑板设置的上坡前进。 箱涵重心离开滑板后 当结构前端入土，且结构重心离开滑板后，其受力状态如图所示。S-船头坡水平分力 箱涵重心离开滑板后的受力图式 图中滑板前缘 O 是力矩中心，p、q、e、f、s、t、h 为相应各力对“O”之力臂（底板摩阻
4、力 F 下对“O”之力臂按“零”计算） 。 顶进时箱涵结构由刚性滑板进入弹性地基，结构就会产生“扎头”趋向，当结构重心离开滑板后，在结构前部地基中产生最大的压缩沉陷，导致结构前倾，此时滑板前缘变成力矩中心，构成了相反的两种力矩，3即: “扎头”力矩：MZ=Pp+Qq “抬头”力矩：MT=F 上f+Ee +Ss+Tt+Hh 若 MZ 大于 MT，则会产生“扎头” ； 若 MZ 小于 MT，则会产生“抬头” 。 随着箱涵的顶进，力臂 q 随之增大，则 Q 所构成的力矩对结构的影响也逐渐增大，由于软弱地基反力极小，即占“抬头”力矩比例较大的Hh 值很小，势必导致“抬头”力矩的减小，从而产生“扎头”现
5、象。 箱涵基底的地质条件 施工处地质承载力无法达到设计承载力是可能出现扎头现象的原因之一。不同的土质由于内摩擦角不同其土压力对箱涵周边产生的摩阻力也不同；由侧面摩阻力形成的对箱涵夹持力也直接影响顶进高程的变化；更重要的是基底土壤由于地下水位的高低，影响基底土壤含水量的大小，进而直接影响到基底承载力的大小。当遇到含水量大的松软地层时，箱涵脱离滑板后就很容易发生“扎头”的现象。本工程地段基底均为粉砂层，呈流塑状，基底承载力不足引起箱涵“扎头” 。 地基水位高，降水效果不好 在顶进施工中，若降水效果不好，就给开挖造成很大困难。本工程基底位粉砂层，天然含水量高。由于前期对困难预计不足，降水不充分，开挖
6、过程中出现流砂现象，造成取土非常困难，不但影响了施工进度，使顶进施工处于间断状态，而且在“取土-降水-取土”过程中，地基土质不断的被扰动，引起地基承载力瞬间下降，这也是造成箱体“扎头”4的一个重要因素。 工作面的开挖方式 侧面摩阻力形成的对箱涵夹持力和基底的承载力能直接影响顶进高程的变化，特别是在软弱地基的情况下，应确保箱涵两侧承受一定的夹持力“吃土”顶进和确保基底的承载力以使“抬头”力矩增大。由于受工期的要求，为追求工期，本工程在顶进过程中忽视了这些因素，超挖路基土方，破环了合理的工作面和基底承载力，促使“扎头”的发展。 预防“扎头”的措施 结合本工程的前期准备不充分而出现的箱涵顶进过程中出
7、现“扎头”的问题，顶进施工必须作到先预防和主动预防，具体有以下几方面： 核对地质情况 在编制施工组织设计时，要求设计单位提供顶进箱涵地点的地质资料，包括持力层图纸、地基承载力等。滑板下如遇松软泥土要请设计单位验槽确定土质及设计资料是否相符。如不相符应由设计单位变更设计，如采取换填或加固等办法，以免滑板在箱涵顶进重心移出端部时造成滑板断裂、箱体前倾、扎头等。 工作面开挖 工作面开挖时，严禁超挖。在采用机械出土时，箱体底板容易发生超挖而发生扎头现象。因此，在利用机械出土时，底板挖土保留2030cm 采用人工清底，同时注意根据地质情况预留一定仰坡。 作好施工降水 如遇地质松软、地下水位高的情况，必须
8、提出降低地下水的方法和5措施。采取轻型井点降水还是大口井降水都要贯穿始终，不可在降水问题上麻痹。根据经验，在软弱地基高水位地区桥涵顶进的成败一定程度上决定于降水效果。如果降水不能降至底板以下 0.5-1.0m，则带水顶进会造成路基塌方和箱涵“扎头” 。 在雨季施工时，要采用短掘短顶方法并注意涵内降排水保证基坑内无水干燥。 合理设计滑板仰坡和箱涵的“船头坡” 预留滑板仰坡的目的是，在出现“扎头”情况下，箱涵也能落到预期位置。如果确定合理的坡度，目前尚无具体计算方法，一般取 5左右，主要视土质情况而定：土质密实且开挖得当，取 5即可；土质松软、含水量大，坡度应略微放大，一般以 8为宜。 “船头坡”
9、一般采用 1：10的坡度。 顶进中出现箱涵“扎头”的应急措施 本工程施工过程出现扎头情况后，先后采取了基地换填、水泥高压旋喷桩加固、浇筑混凝土仰坡渡板等办法，基本达到了纠正目的。具体方法有以下几种，仅供参考： 顶进施工中出现“扎头”后，一般可以通过采用增大吃土量、改善土质（换填碎、片石） 、往框架底塞废弃混凝土枕（混凝土枕底面朝上，塞入涵内侧 1m 并有一定坡度）等方法将其调整到正常状态。 此外，对一些稍松软土质亦可打入木桩、钢轨桩，目的是起到抑制“扎头”和迫使“抬头”的作用。 基地通过压浆或高压旋喷桩处理，以提高基地承载力，从而达到抑制“扎头”的目的。 6在底板前挖除部分软土，浇筑“混凝土仰
10、坡渡板” ，通过渡板来逐渐调整。此法与换填道理差不多，但渡板整体性更强。渡板宽度与箱涵跨度相当，长度和坡度视箱涵姿态调整的情况而定。为了加强其整体性及抗剪性渡板一般配设钢筋，同时在渡板中顺顶进方向设置两根钢轨（渡板和钢轨共同深入箱涵底 2050cm，以保证箱体顺利引上渡板） ，钢轨面略高于渡板面，轨面涂抹润滑剂来减小渡板与涵底的摩擦。 为防止在顶进中渡板随箱涵一起移动，渡板必须具有一定的厚度，同时在渡板下设置地锚梁，否则渡板会被箱体推移。 结束语 上述预防和纠正箱涵“扎头”的方法和措施，是总结了过去一些经验教训以及本次平改立框架涵顶进施工中纠正“扎头”所采取的措施。总的来说要作到先预防和主动预防，如采取降水、预留滑板仰坡和作箱涵的“船头坡”等措施。一旦出现扎头时，则应根据实际情况灵活运用“换填法” 、 “基底加固法” 、 “混凝土渡板法”等措施来纠正“扎头”问题。在今后的实践中还需不断摸索，不断总结，创造更有效的技术。
