頂涵施工建議及注意事項

馬鞍山三臺西路改造工程下穿鐵路段箱涵頂進施工建議方案根據(jù)既有資料，建議采用管幕保護下箱涵頂進方案，由于受資料少限制，本方案只是一個初期框架方案。一旦掌握齊全、準(zhǔn)確資料后，將提供正式施工方案。設(shè)計隧道頂進段全長34m，隧道橫斷面外皮規(guī)格寬X高=15.8mX7.8m，頂進段需穿越3股重載鐵路，箱涵頂覆土2m土。根據(jù)已知資料，箱涵所穿土層，上部為雜填土，中下部為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等；地下水位較高。根據(jù)以上條件，在施工中如何做好對鐵路的保護措施是最重要的。因施工對鐵路路基的安全影響主要是路基沉降和水平向移動，本方案沉降控制擬控制在40mm以內(nèi)，最大水平變形爭取控制在5mm以內(nèi)。造成路基沉降的主要因素為：工程降水、土體開挖（管幕施工、頂進箱涵開挖）。工程降水引起的路基沉降是必然的，土體開挖引起的沉降是可以通過補救措施得到補償?shù)模刂坡坊两档闹饕胧┲饕獮椋嚎茖W(xué)布設(shè)管幕、管幕施工與箱涵頂進施工中的保壓尤其是置換注漿等?？刂坡坊轿灰频挠行Т胧阂皇枪苣慌c馬頭門一體化的牢固性、二是箱涵頂進全過程的規(guī)范性操作。路基土體移動通過對涵頂管棚的橫向和縱向固定，橫向上通過挖孔灌注樁抵抗管幕移動；縱向上通過安裝拉桿限制管幕移動。一箱涵頂進中路基安全保護措施一、管幕設(shè)計與施工管幕包括：涵頂管棚：主要作用為防止上覆土體坍塌、防止上覆路基沉降與水平位移等。涵頂管棚規(guī)格①219X10mm，鋼管中心距400mm，計45根。采用水平鉆機施工，必要時采用“有線儀器導(dǎo)向，一次性跟管鉆進”工法。工作坑設(shè)置于鐵路東側(cè)；涵側(cè)管棚：主要作用為控制兩側(cè)土體側(cè)壓（防止土體坍塌與路基沉降）；控制箱涵頂進中的左右擺動。涵側(cè)管棚規(guī)格①970X14啞，暫定每側(cè)4根，計8根；涵底滑軌：主要作用為控制箱涵頂進中下扎現(xiàn)象，減少頂進阻力等?；壱?guī)格①970X14啞共布置6根；涵側(cè)管棚與涵底滑軌敷設(shè)施工考慮到其偏斜精度要求高，擬采用泥水平衡頂管工藝。頂進工作坑暫定設(shè)于鐵路東側(cè)；管幕施工完成后，需在鋼管內(nèi)灌注混凝土（具體材料根據(jù)客觀條件而定）。二、 馬頭門設(shè)計馬頭門?下穿鐵路隧道洞門主要作用一是將管幕連為一體，提高其整體性，增強管幕抗上覆壓力與側(cè)壓的能力；二是保護洞口土體的穩(wěn)定；三是抗拒因箱涵頂進造成的上覆路基水平位移。馬頭門包括出洞與進洞兩門。馬頭門的重要性是不可低估的。馬頭門有涵側(cè)灌注樁、門框、頂梁組成。在涵側(cè)管幕外側(cè)各布置兩根灌注樁，樁徑61000?1200啞，樁端距滑軌底面N6.0m。為了保證鐵路路基的水平位移量控制在設(shè)計范圍之內(nèi)。在頂梁與后背灌注樁（冠梁）之間設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼索，進一步加強箱涵頂進時管幕及馬頭門的穩(wěn)固性，馬頭門頂梁、門框為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，強度NC30，高（寬）X厚=1.40X1.00m。頂梁、門框、灌注樁三者通過鋼筋與砼筑為一體。門框、滑軌、滑板、后背梁筑為一體。三、 鐵路護路挑梁設(shè)計由于箱涵上覆土體薄，為避免箱涵頂進時土體下沉危及鐵路正常運營與安全，有必要進一步采取加固措施。根據(jù)以往經(jīng)驗挑梁護路方案具可行性。挑梁通過兩端人工挖孔樁固定。挑梁如用工字鋼，可用“U”型鋼筋環(huán)將頂排管棚與鋼梁焊連；也可用鋼筋混凝土梁將管棚固定。二工程降水工程降水包括降水措施與止水措施。一、降水措施：降水措施是保證工程無水作業(yè)的關(guān)鍵。工程降水?dāng)M定井點降水方案，井點布置范圍為工作坑周邊、工作坑內(nèi)、沿鐵路兩側(cè)延伸部分。水井規(guī)格、深度、井點密度等視土體特性、地下水賦存條件、基坑設(shè)計規(guī)格、當(dāng)?shù)毓こ探邓?jīng)驗等確定。二、止水措施：止水措施是井點降水的有效補充，同時也是在相同降水效果下盡量減少地下水抽排量的可行手段。止水措施擬采用水泥攪拌樁（或高壓旋噴樁）形成止水帷幕，在護坡樁外側(cè)、鐵路兩側(cè)相關(guān)位置布樁。止水帷幕由雙排樁組成，按樁徑6600啞，樁距與排距均為400啞，樁長以樁尖深入頂進坑坑底下隔水效果較好的土層內(nèi)N2.00m為原則確定。三工作坑設(shè)計與施工包括管幕施工工作坑、箱涵頂進工作坑，工作坑分為頂進坑與接收坑。一、 工作坑圍護工作坑深約11?12m，兩側(cè)邊坡初步定灌注樁加預(yù)應(yīng)力錨索護坡。灌注樁規(guī)格6800啞@1000啞，樁長基坑基底以下部分N5.00m。樁頂設(shè)厚X寬=800X1200啞連梁。錨索設(shè)于-5.00m處，錨索長度14.00m，其中錨固段5.00m。鐵路兩側(cè)邊坡實行1:1放坡，掛鋼筋網(wǎng)噴錨護坡。二、 頂進后背設(shè)計與施工（一） 管幕（滑軌）后背管幕后背包括后背樁與后背墻，每根管幕頂進著力點必須有三根樁，樁徑N6800啞，后背墻規(guī)格按計算最大頂力確定。（二） 箱涵頂進后背箱涵頂進后背包括雙排①1200@1400灌注樁。后背墻為高X厚X長=2.00mX1.00mX20.00m鋼筋混凝土梁。后背墻位于滑板頂面以下部分0.50m，以上1.50m。三、 滑板設(shè)計本工程處于軟塑土質(zhì)地帶，土體承載力偏低，而混凝土箱涵荷載大，為保證箱涵頂進期間地基變形在允許范圍之內(nèi)，對滑板下4?6m（根據(jù)土質(zhì)與地下水賦存條件決定）土體進行注漿加固，預(yù)期效果包括提高承載力、減小地基變形、抗浮。滑板是箱涵預(yù)制與頂進的基礎(chǔ)，滑板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度取350mm，縱橫方向間隔3m設(shè)置地錨梁。在箱涵兩側(cè)滑板上設(shè)導(dǎo)向墩，導(dǎo)向墩間距3m，導(dǎo)向墩內(nèi)側(cè)放置一道I40工字鋼。四箱涵預(yù)制與頂進箱涵按2節(jié)制作，設(shè)置一個中繼間，中繼間外圍加鋼護套，單節(jié)箱涵頂力計在3000t左右，頂進時共需要22個500t頂鎬。箱涵預(yù)制時，中繼間位置預(yù)留鎬窩，頂進完成后，中繼間合攏，補齊鎬窩混凝土，做好箱涵接縫的防水處理。一、箱涵制作本施工區(qū)段包括34米預(yù)制箱涵。（一） 鋼筋工程（二） 模板工程（三） 混凝土工程預(yù)制箱涵混凝土澆筑（1） 箱涵底板混凝土澆筑箱涵底板混凝土澆筑作業(yè)分兩次完成。首先采用斜面分層法澆筑底板八字以下倉內(nèi)混凝土。待底板澆平后，再分層澆筑八字以上墻體部分。底板墻體澆筑至八字以上500mm處。（2） 箱涵墻體及頂板混凝土澆筑混凝土箱涵側(cè)墻及頂板作業(yè)連續(xù)完成，首先澆筑箱涵側(cè)墻，每道側(cè)墻以50cm厚度分層布料，各側(cè)墻混凝土均衡上升。為防止混凝土下料高度過大造成混凝土骨料離析以及模板污染，在混凝土泵管末端設(shè)4米軟管深入墻體內(nèi)，保證軟管末端距離混凝土液面1m以內(nèi)。（四） 鋼結(jié)構(gòu)及埋件（1） 中繼間預(yù)埋件鋼護套位于箱涵外側(cè)，防止頂進時泥土進入箱涵內(nèi)，造成頂進困難。底板護套鋼板一次安裝到位，在綁扎鋼筋前，應(yīng)按設(shè)計位置安放到位，并焊好錨固筋。兩側(cè)及頂板護套鋼板一次到位困難且精度難以確定，采用預(yù)埋鋼板，后焊接方法。箱涵驗收合格頂進前，焊接護套鋼板。鋼插銷在頂進過程中，對防止箱涵錯槎有著十分重要的作用。底板混凝土鉸只能限制水平錯槎，豎向和扭曲錯槎由鋼銷限制。2）鋼刃角安裝（2） 鋼刃角頂?shù)装濉⑦厜Χ荚O(shè)計有鋼刃角，箱涵在鋼管滑道頂進，底板不需設(shè)船頭坡，鋼刃角為90度，直接作模板澆注在底板前端，頂板鋼刃角不僅有切割土體作用。二、 土體注漿加固由于本工程處于軟塑性土質(zhì)地帶，為了保證箱涵頂進期間掌子面土體的穩(wěn)定，需對頂進段34m范圍內(nèi)土體進行注漿加固。加固斷面由箱涵斷面向四周各延伸一米，尺寸為寬17.8m、高10m，共加固土體6052m3。注漿設(shè)備采用水平及豎向注漿鉆機，注漿壓力隨土層深度進行調(diào)節(jié)，以保證注漿加固效果。三、 箱體頂進箱體預(yù)制成型后，當(dāng)框架主體強度達(dá)到設(shè)計強度100%后方可進行正式頂進作業(yè)，箱涵的頂進采用吃土頂進法施工，邊頂進邊出土，箱體鋼刃腳始終吃土頂進。頂進設(shè)備及頂鎬布置(1)根據(jù)設(shè)計頂力布置千斤頂，千斤頂和頂鐵都對稱布置。中繼間兩端留有3個鎬窩，足以安裝12臺頂鎬，中繼間和第二節(jié)箱涵頂進使用1臺油泵車供油，通過分配法調(diào)節(jié)。頂鎬與頂鐵之間安放一道分配橫梁，以保證頂鐵共同受力。當(dāng)頂進結(jié)束時將千斤頂取出，將槽內(nèi)的油污，土等雜物清理干凈。頂進作業(yè)為了加快進度、減少頂進流程，箱涵頂進優(yōu)先兩節(jié)一起頂進，只有頂力太大威脅后背安全時或方向出現(xiàn)偏移糾正困難時才啟用中繼間頂進。(1)涵內(nèi)出土箱涵為一箱三室結(jié)構(gòu)，兩側(cè)小室采用50型挖掘機挖土小型運輸車出土，中間主室可采用200或220型挖掘機挖土，自卸車運土。在挖土過程中一定要控制好挖土量和掌子面坡度。保持吃土頂進，始終保證鋼刃腳對土體的支撐作用。每次頂進量和挖土量要一致，不得超挖。超挖會對前方開挖面穩(wěn)定產(chǎn)生不良影響，容易使箱涵和土體間產(chǎn)生間隙，容易發(fā)生塌陷事故。(2)頂進中箱涵的姿態(tài)控制在滑板上頂進時，為了防止箱涵方向偏移，在箱涵兩側(cè)對承設(shè)置導(dǎo)正墩，保證箱涵進洞前軸線不發(fā)生偏移。。在頂進過程中，方向由首節(jié)箱涵控制，在正常頂進時保持所有千斤頂同時頂進，當(dāng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)時可以調(diào)節(jié)相應(yīng)位置千斤頂數(shù)量和時間來調(diào)整箱涵方向。在箱涵的的頂進過程中測量儀器要隨時監(jiān)測頂進時的位移情況，發(fā)現(xiàn)偏移要隨時糾偏。(3)注漿減阻減阻泥漿對減小頂進阻力和路面沉降至關(guān)重要，沒有減阻泥漿箱涵與土體干摩，阻力自然大很多；箱涵在前進過程中不斷把箱涵周圍土體帶走，特別是頂部土體不斷下沉補充，頂程越長下沉量越大，若有減阻泥漿，箱涵帶走的是泥漿，而泥漿可以不斷的補充，保證了土體穩(wěn)定，減租泥漿還有加壓、保壓作用，使土