箱涵顶进施工技术要点浅析

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【摘要】涵顶进施工中，机具设备包括：由动力器具，操作器具，执行器具，和辅助机构组成的液压系统；由顶铁，顶柱，分配横梁等组成的传力系统。箱涵预进施工中的传力设备根据顶进的方法，孔的跨的数量的不同而不同。介绍了软土地基大体积箱涵施工技术，并探讨了软土地基的加强处理以及软土地基大体积箱涵顶进施工技术，箱涵顶进施工技术的评价。

【关键词】箱涵顶进 施工技术 要点分析

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

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。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。我国最早采用箱涵顶进法的地下通道是1966年施工的天津东风路地道，后在国内陆续有了较多应用，并在设计和施工工艺上逐渐有所改进。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也采用了箱涵项进工艺。2005年上海中环线北虹路地道工程采用管幕一箱涵顶进施工技术建成。

一、箱涵推进施工技术

在软弱粘土中进行大断面的箱涵顶进施工，由于施工难度很大，可结合工程具体情况，采用管幕法箱涵顶进的施工方案。

目前，国外应用较多的大断面箱涵顶进施工工法主要有FJ工法和ESA工法。FJ工法通过钢绞线把两侧箱涵连接在一起，通过后面的串芯油缸或者中继间千斤顶交替牵引两侧的箱涵，或者设置反力壁安装钢绞线，箱涵一侧牵引推进；ESA工法则完全依靠箱涵自身的反力推进。

以上两种工法的主要特点都是先挖土后推进，因此，前方土体必须加固以保持工作面的稳定，同时，箱涵推进时需要开挖导坑，布设轨道；还需要很大的场地来制作箱涵；但无需反力后背及反力架；箱涵分节推进，总的推进力较小，减少千斤顶和钢绞线的数量，可靠性较高。国内应用较多的是箱涵顶进工法，该工法工艺简单，技术相对成熟，但是后靠土体需要加固，而且后靠结构容易失稳。当由于道路的限制，不可能提供很大的预制场所；同时限于工程造价，管幕内的土体也不加固，所以导洞也无法施工。此时，箱涵有四种方案可供选择：推进工法、牵引工法、推拉结合工法和有中继间的推进工法。

二、不同顶进法技术和评价

1、盾构箱涵顶进法

盾构工法是利用盾构机械所特有的盾壳作为支护，一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳，一边进行隧道掘进、出渣，并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆，从而尽量少地扰动周边土体而修筑隧道的方法。将盾构法的管片衬砌、壁后注浆改为箱涵顶进形成的盾构箱涵顶进法，继承了盾构法地层适应性强、环境影响小的优点。在地表变形控制严格、顶进长度小的顶进工程中是技术先进、有经济优势的一种方法。目前应用于箱涵顶进的均为简易盾构。由支撑架、盾壳、子盾构、液压推进系统、辅助机构等5部分组成。在盾壳中的钢构排列成丌字形或门形组合，其门形组合的外轮廓尺寸与地道桥箱框外廓尺寸基本相同。采用了网格式工具头的原理，化整为零，设置多组子结构。掘进面土体分部开挖。施工中，每组钢构都是独立体，使用时钢构组相继错开推进，使掘进面化成若干个小断面掘进，待清除钢盾构底板前方部分的中心土体即可实施箱框推进。该法的优点是化整为零，设置多个子结构，有利于掘进面土体的稳定，同时分解、减小了顶力，也减小了土体所受压力和剪切力，有助于顶进面土体的稳定，使得土体变形、沉降较小。缺点是钢结构体量较大，安装拆除复杂，且只能单向顶进。

2、管棚箱涵顶进法

管棚箱涵顶进法是先将涵顶土体用管棚加固，再实施顶进的方法，适用于穿越已有建筑，并对沉降变形要求高的工程。在箱涵顶进时，一般将管棚一次性设置完成，并进行水泥注浆，使土体板固化，形成整体性的管棚。

3、管幕箱涵顶进法

管幕法是利用微型顶管技术在拟建的箱涵四周顶人钢管，钢管之间采用锁口连接，并注入防水材料而形成水密性地下空间，在此空间内顶入箱涵的方法。

管幕箱涵顶迸工法主要有以下几个特点；

（1）该工法施工时无噪声和振动，不必降低地下水位和大范围开挖；

（2）适用于回填土、砂土、黏土、软土和岩层等多种地层；

（3）可以有效控制地面沉降以及对周围环境的影响；

（4）由于对地表沉降要求较高，要求顶管机具有较高的顶进精度；

（5）作为管幕的钢管埋入土体后不能回收，造成了资源浪费，成本较高。

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，一方面箱形管幕可回收再用，可降低总施工费用：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。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。

5、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。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，从而降低刘施工场地要求，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±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。

结束语

1、顶进设计位置正确无误，沉降、偏移均在设计

值范围内，施工中采用的方法是可行的。

2、首先应根据施工处地质报告来分析是否在今后的顶进的工作中可能出现抬、扎头现象是首为重要的。对工作坑底及箱体行程段地基进行搅拌桩及压密注浆加固，达到了提高土质承载力增加土层持力效果，而又不扰动与破坏土体原有物理结构的自然平衡，最大效果降低顶进难度。

3、在涵体扎头现象趋势不是很严重时，一般可以通过采用增大吃土量、改善土质（换填碎石）、往涵底塞废弃混凝土枕等方法将其调整到正常状态。

4、为更好地控制箱体的横向水平位移，也可采用在导向墩上设置预埋后背钢板，千斤顶利用该后背对顶进过程中的箱体偏移侧进行顶推来纠正其左右偏差。

参考文献：

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