下穿高速公路箱涵顶推施工工艺研究

刘晓丹

摘要：文章首先对箱涵顶推施工技术进行简要介绍，并在此基础上依托工程实例，对下穿高速公路箱涵顶推施工工艺进行论述。期望通过本文的研究能够在提高箱涵顶推施工质量的同时，为同类工程提供借鉴参考。

关键词：箱涵顶推；施工技术；公路

1箱涵顶推施工技术简介

所谓的箱涵顶推具体是指在公路、铁路、各类地上构筑物的下方，将预制好的钢混箱梁顶入，构建成地下建筑物或是地下通道。

1.1适用条件

该施工技术的适用条件如下：原有的公路或鐵路平交道口无法满足交通安全、车辆畅通的要求，而要将之改建成为立交道口；一些客运量较大的车辆要增设地下通道；桥涵病害处理时，需要增加新的桥涵；某些不能挖开路面的区域。从目前的总体应用情况上看，该施工技术在既有交通线路上增设立交桥时应用的最为广泛。

1.2优越性

箱涵顶推施工技术在工程应用中，具有如下优越性：一是施工过程为地下施工，不会导致地上交通中断；二是安全性和可靠性较高，由于影响因素较少，所以能够加快施工进度，施工质量也能获得有效保障。正是因为该施工技术所具备的这些优势，使其在工程中获得了越来越广泛的应用。

2下穿高速公路箱涵顶推施工工艺

为了便于本文的研究，下面以工程实例为依托，对箱涵顶推施工工艺在工程中运用进行论述。

2.1工程概况

某城市快速路下穿高速公路的钢混箱涵分为三节进行预制，箱涵的总长度为45m，宽为2×15m，净高5.2m，三节的单独长度分别为13m、15m、17m。箱涵的断面为两个单箱，顶板与高速公路路面之间的距离为2.1-1.8m箱涵与高速公路之间的交角为89°。

2.2水文地质详情

箱涵处的地质条件相对比较复杂，土层较多且呈夹层状，土体结构的变化非常大，经现场测试后，极限摩擦阻力在30-50kPa之间，承载力在180-200kPa之间，软弱土和液化土是最为突出的工程地质问题；箱涵处地下水的类型为浅层，受工程所在地气候的影响，地下水位多在1.0-3.0m这一区间范围内变化。

2.3箱涵顶推施工技术措施

2.3.1箱涵顶推力计算。依据我国现行桥梁工程设计施工规范标准，箱涵的最大顶推力可按照下式进行计算：

（1）

在上式当中，P代表箱涵的最大顶推力（单位：kN）； 、 分别代表箱涵顶部的荷载和箱涵自重； 、 、 分别代表箱涵顶部表面与荷载间的摩擦阻力系数、箱涵底部与土体间的摩擦阻力系数、侧面摩擦阻力系数；E代表箱涵两侧的土体压力（单位：kN）； 代表钢刃脚的正面阻力；K代表摩擦系数（一般为1.2）。将相关数据带入到公式当中，便可计算出施工中箱涵的最大顶推力，从而为施工提供指导依据。

在本工程中，箱涵的宽度为15m，每延长米的体积为44.5m?，混凝土的容重为2.6t/m?，由此可计算出每延米箱涵的质量为44.5m?/m×2.6t/m?=115.7t/m；每一节箱涵的质量为：115.7t/m×15m+300t（钢盾构的重量）=2035.5t；汽车荷载取1.1；冲击荷载取1.2，由此可计算出 =1720t（汽车荷载+土体重+盾构顶板上部土体重）； 取0.3， =2035.5t， 取0.7，E=1/2（ ）×HL=396.9t； 区0.7，RA为0。将所有数值带入到式（1）当中可得出P=4440.61t。顶推采用320t的油顶，其实际顶推力约为224t（按额定功率70%计算），由此可计算出油顶的台数为19.8台≈20台。

2.3.2布设基坑。在本工程中，箱涵顶推分为两个箱体，施工场地根据三节预制箱涵的要求进行布设，为了便于施工，作业坑设置在整条路线上桩号较小的一端。在充分考虑边坡稳定性的前提下，决定采用1：1的斜坡放坡对基坑两侧边坡进行开挖，并在其下设置高度为2.6m的钢混结构挡墙，与滑板钢筋混凝土一并浇筑；坑底的滑板为厚度30cm的钢混结构，滑板下部设有厚度15cm的垫层。为使纵向上的滑板与地基基础之间的摩阻力有所增强，可以每间隔2.0m组偶偶设置一道横向加劲梁。同时为确保箱涵顶推过程中，引道内U形槽的底板不受损害，可在紧靠滑板尾部，并于U形槽底板前端设置一道钢混后背垫梁；抗拔桩可以按照纵、横向间距均为5.0m，直径0.8m，深15.0m的形式进行布设，它的主要作用是施工期间承受压力荷载，使用期间给U形槽提供抗浮措施。

2.3.3降水措施。在本工程中，由于作业坑的底部及推进时箱涵底部全都低于地下水位5.0-6.0m左右，故此在正式顶推作业前，需要采取相应降水措施。经过综合考虑之后，决定采用如下降水方案：在基坑的周围设置降水井，同时为防止顶推箱处的路基出现沉降，其两侧的降水井根据逐渐变浅的原则进行布设。降水的标准为作业坑箱涵底板以下50cm及顶推箱涵底板下150cm以上无水。

2.3.4滑板施工。在对箱涵进行顶推的过程中，若是从操作不当或是受其它因素的影响，则会导致箱涵扎头或抬头的情况，一旦此类问题发生，想要进行调整难度较大。在本工程中，箱涵底部处于砂土和细砂的交接层之上，顶推时，极有可能出现砂土粘结在箱涵底板上随箱涵滑动的情况，这种问题处理起来也比较困难。为了防止上述问题的发生，可通过在箱涵的底部铺设滑板的方法予以解决。滑板可在箱涵预制时，做成厚度为30cm的整体式钢混结构，每个箱体内设置6道滑板。对滑板进行施工的关键在于确保其顶面平整，并使滑板本身具备足够的强度和刚度，这样能够有效防止变形、移位的情况发生。

2.3.5管棚施工。在本工程中，箱涵顶部覆土层的厚度仅为1.3m左右，相对较薄，若是处理的不到位，极有可能造成路面随箱涵顶推而产生移动，这样一来，会导致路面断裂或塌陷，从而对高速公路的正常运营造成影响。为避免此类问题的发生，在施工过程中采用管棚支护技术，以此对土体本身的重量进行支撑，不但解决了土体塌陷问题，而且有效防止了土体随箱涵顶推一起移动。对管棚进行施工时，可以采用钻进技术，不得存在坍孔，也不可使用锤击等方法，以免引起公路振动。管棚底部与箱涵顶部在入口位置处的距离不得小于20cm，在出口位置处的距离则不得小于30cm。

2.3.6纠偏措施。在本工程中，箱涵与高度公路的斜交角度约为24.2°，其顶推的总长度为52m，由于交角和长度都相对较大，从而使得施工中很容易出现偏位的现象，这也是本工程的施工难点之一。为了确保箱涵的施工进度，在顶推过程中需要对其进行严格的测量监控，同时，应对顶程、顶推力、吃土量等数值进行记录，一旦发现偏差要及时纠正。施工中最大的允许偏差为30mm，纠偏限值为10mm。

结论：

综上所述，箱涵顶推以其自身诸多的优势，在工程中获得了广泛应用。本文以工程实例为依托，对下穿高速公路箱涵顶推施工工艺的应用进行了分析，并对施工中采取的相关技术措施进行了详细论述，通过各种措施的合理使用，有效确保了箱涵顶推施工顺利进行，施工质量也获得显著提升。

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