箱涵下穿铁路顶进施工技术分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇箱涵下穿铁路顶进施工技术分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：目前，我国城市地下空间开发建设和轨道交通建设正处于一个快速发展时期，将会建造大量的地下通道工程。本文就对箱涵下穿铁路顶进施工技术进行简要分析，同时也对大断面箱涵顶进技术在下穿铁路工程中的应用做以阐述。

关键词:箱涵顶进；技术发展；技术应用

中图分类号：TU74 文献标识码：A

1、箱涵顶进技术的概述

箱涵顶进施工通常用于在不影响地面交通的情况下建造大断面浅埋式地下通道。最早运用箱涵顶进施工技术是德国，它于1957年在奥芬堡市的铁路线下，用箱涵顶进技术施工了高2.4米、宽2.5米的盒式钢筋混凝土人行通道。随后这项技术在英国和美国得到较好的应用与发展。而标志这项技术走向成熟的是上世纪70年代日本所研发多种工法的出现。而这些工法就包括PCR(Prest ressed Concrete Roof)工法、URT(Under Railway Tunneling)工法、SC工法、R&C (Roof & Culvert)工法。而我国由于受当时的技术与经济落后的限制，直到1966年天津东风路地道的建成，才标志我国初步运用了这项技术。但是这项技术在我国的发展是尤为迅速的，比如：1970年上海首次修建新华路铁路下立交，1998年南京玄武湖水底隧道穿越古城墙部分都是采用了箱涵顶进工艺。随着21世纪的到来，我国经济和科技水平的提高，现代建筑行业的崛起，箱涵顶进工艺也进入了高水平的行列，比如2005年上海中环线北虹路地道工程就采用了先进的管幕·箱涵顶进施工技术。

2、箱涵顶进施工技术

2.1、管幕·箱涵顶进施工技术

管幕·箱涵顶进施工方法是指在已施工的管幕内顶进箱涵，（管幕·箱涵顶进施工技术示意图见图1）。它以单管顶进为基础，利用小型顶管机在拟建的地下通道四周依次顶入钢管，使各单管间依靠锁口在钢管侧面相接形成管排，锁口空隙可注入止水剂以达到止水要求，待管排顶进完成后即形成一圈用钢管组成的用以支撑外部载荷的结构层，即管幕，（管幕內顶进箱涵示意图见图2）然后箱涵再在其管幕中间顶进，最终形成一个通道。

在管幕一箱涵顶进施工工法中，由管幕形成了相对刚性的临时挡土结构，可减少中间土体开挖时对邻近土体的扰动，达到维持上部建（构）筑物与管线正常使用功能的目的，类似于公路隧道中的超前支护的作用。管幕可为半圆形、圆形、门字型、口字型等，主要根据内部结构断面形状及土质而定。

2.2、直接顶进施工技术

直接顶进施工方法是指采用与通道尺寸相近的矩形顶管机进行顶进施工，即每顶进一段距离后，安装一节管节，直到顶管机全部进入接收井，管节全部安装完。这是目前国内普遍使用的一种箱涵顶进施工方法，其施工速度比较快，但在浅覆土或特殊环境下，如果直接顶进箱涵往往会导致地面沉降过大，对周围环境影响有较大影响，因此在采用直接顶进施工法时，要求地面覆土不宜过浅，而且对地面环境的保护难度较大，必要时需采取辅助施工措施以实现对周围环境的保护。

2.3、箱涵顶进双重置换工法

箱涵顶进双重置换工法是一种创新的施工工艺，它根据要设置的箱涵外包尺寸，直接采用全断面矩形管幕来支撑外部载荷（箱涵顶进双重置换工法示意图见图3）。即施工时先采用顶管机将矩形管幕按一定顺序依次逐个顶进，该矩形管幕总的施工横截面与准备设置的箱涵外缘吻合并贯通施工区间全程，然后在矩形管幕后侧设置箱涵，再通过顶进箱涵，推动管幕，尔后在接收井内逐节回收矩形管幕。

采用箱涵顶进双重置换工法施工时，其管幕按不同的模数组合可适应不同尺寸的箱涵顶进施工；管幕模数化后，又可将施工设备小型化，从而降低对施工场地要求，实现在有地下室等特殊情况下的地下通道施工；利用减摩钢板还可以防止箱涵上部土体产生背土效应；由于在顶进管幕时，已将箱涵顶进断面上的土体基本全部挖除，已推进管幕完全填充了施工空间，所以在顶进箱涵时，基本上就是以顶进箱涵来置换管幕，不用开挖土体，省却了以往箱涵顶进时还要开挖箱涵前方土体的麻烦。因此，与传统的管幕法施工相比，新的箱涵顶进双重置换工法不需要推进箱涵时的切削装置，而且推进阻力减小，降低了对反力装置和推进装置的要求，因而大大减少了设备的投入费用；且由于矩形管幕可回收再用，因此又可减少施工费用，降低工程造价。当然，由于要待一根一根管幕施工完再施工箱涵，如果管幕数量过多的话，施工周期会较长，这对于有一定工期要求的工程就不宜采用。

2.4、R&C施工技术

R&C施工方法是指沿着箱涵外周设置箱形管幕，使其作为道路或轨道防护，箱形管幕与设置的箱涵外缘吻合并贯通施工区间全程，紧接在箱形管幕后侧安装箱涵，随后通过顶进箱涵并用其完成对箱形管幕的置换。（R&C施工技术施工示意图见图4）R&C施工方法一般适用于在铁路或道路等现有建（构）筑物的正下方（或邻近）施工箱涵。在R&C施工中，在上部管幕的上表面设置减摩钢板将管幕与上部土体隔开，这样就可在减摩钢板下方移动箱形管幕与箱涵并将两者置换，施工后减摩钢板留在土体内，这样可有效减小箱涵掘进推力和防止设备及管节背土造成的地表沉降。

采用R&C施工技术施工时，一方面利用减摩钢板可以防止箱涵上部土体产生背土效应；而另一方面箱形管幕可回收再用，可降低总施工费用。但是如碰到地下有高水位的情况时，则必须采取措施加强地基，以防止渗水造成周边地基松垮、地基下陷，避免对地面设施及施工造成巨大影响。此时可采用注浆加固、降低地下水位等辅助施工措施。因此，在国内高水位地区采用此方法时，就需要针对性地采取措施。

3、大断面箱涵顶进技术在下穿铁路工程中的应用

3.1、箱身预制。箱身预制的工序就包括：开挖工作坑；整平场地，滑板施工，箱身底板立模，浇筑混凝土，顶板、边墙立模，顶板、边墙浇筑棍凝土，及养护、拆模、顶进。

3. 2、顶力设计及计算。顶进箱涵施工对土体扰动影响具有特殊性。要对箱涵顶进施工扰动土体有比较深刻的认识，需要了解顶进箱涵施工过程中阻力的构成。箱涵前进靠后座千斤顶的推力，因此，只有千斤顶有足够的顶力克服前进过程中所遇到的各种阻力，箱涵才能前进，这些阻力反作用于地层，会使土体应力状态发生变化，引起土体变形甚至破坏。在顶进过程中克服的各种的各种阻力的总和即是所求的顶力。

其中P代表的是最大顶力；N1代表的是桥涵顶上荷重(包括线路加固材料);代表的是桥涵顶上表面与顶上荷重的摩擦系数，涂机油调制滑石油膏，取0.30;N2代表的是桥涵自重;代表的是桥底板与基底土摩擦系数，取0.8;E代表的是桥涵两侧土压力;代表的是桥涵两侧土摩擦系数，取0.8;R代表的是钢刃角正面阻力，取60t/m2;A代表的是钢刃角切土正面面积;K代表的是修正系数，取1.2。N1 为桥涵顶上荷重(包括线路加固材料)，根据线路加固设计要求经计算为120 t。 N2经计算（可知数，假如取值为5450t），桥上施工人员及机械设备重为假如为5 t,那么总共就5455 t;箱顶土压为，箱底土压为。E=0.5()

为土体容重；凡为土质系数取0.3；两侧钢刃角切土正面面积为0.2m2 。

所以：

=1.2[120*0.3+（120+5455）*0.8+2*37+0.2*60]

=5441.02t；

3.3、顶进方向控制

3.3.1、箱体的受力分析，图5和图6是箱涵顶进示意图，

由于顶进开始至顶进就位期间总摩阻力位置仍处于变化状态，计算假定与实际不能完全吻合，使得计算总摩阻力的位置与实际存在差距，因此千斤顶的纠偏顶力与布置位置，应结合施工实际，采取可靠措施，保证高质量就位。

3.3.2、箱身方向左右偏差调整的方法

首先是增减一侧千斤顶的顶力，即开或关一侧千斤顶阀门。增加或减少千斤顶数量。如向左偏，即关闭减少右侧千斤顶，如向右偏侧反之；第二是在前端左右两侧刃脚前，可在一侧超挖。另一侧少挖土或不挖来调整方向。

3.4、高程的调整

纠偏为小纠、勤纠，防止大偏大纠，减少因纠偏而引起的非正常变形，常用的校正方法有纠正箱身“抬头”的方法和纠正箱身“扎头”的方法。

结语

总之，我国的箱涵下穿铁路挺进施工技术起步较晚，但发展是相当的迅速的。因此，在发展阶段也存在较多的问题，这就需要我们加强这项技术的研究和探讨，不断地去创新、改进，并且运用到实际的施工之中，为我国的运输业提供扎实的技术支持。

参考文献：

[1]程烈光.下穿铁路箱涵的顶推施工[J].交通标准化,2008,05:109-111.

[2]覃卫民,楚斌,龙立志.大断面箱涵下穿高速公路过程的施工监测分析[J].岩石力学与工程学报,2009,09:1790-1797.

[3]李小林.下穿铁路斜交箱涵顶进施工技术[J].上海铁道科技,2009,03:85-87.