李樹恩，趙世敏

（1.天津市水利工程有限公司,天津 300222；2.天津市水利科學(xué)研究院，天津 300061）

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 工程概況

南水北調(diào)中線1 期工程天津干線天津市1 段工程施工TJ5-2 標(biāo)段，設(shè)計(jì)流量為45 m3/s，加大流量為55 m3/s，為3 孔4.4 m×4.4 m 鋼筋混凝土箱涵。樁號(hào)為135+759-136+167，全長(zhǎng)0.408 km，其中頂進(jìn)箱涵長(zhǎng)度為72 m，京滬高速公路交匯里程為

DK93+600。

1.2 工程特點(diǎn)

（1）穿越京滬高速公路施工采用管幕支護(hù)、箱涵頂進(jìn)施工工藝，為保證京滬高速公路的安全運(yùn)行，對(duì)施工前期的策劃、技術(shù)儲(chǔ)備、施工過程的控制都提出了很高的要求。

（2）穿越施工中頂進(jìn)坑、接收坑的支護(hù)工程是本工程的重點(diǎn)。施工過程既要保證垂直開挖時(shí)維護(hù)樁的穩(wěn)定，又要保證京滬高速公路的運(yùn)行安全。

（3）降排水是本工程順利施工的首要問題，且基坑降水和高速公路范圍閉水存在矛盾，為高速公路基礎(chǔ)邊坡的穩(wěn)定以及施工進(jìn)場(chǎng)作業(yè)帶來困難。

2 箱涵頂進(jìn)前準(zhǔn)備

首先進(jìn)行施工降水、支護(hù)灌注樁、攪拌樁止水帷幕施工以及管幕洞門土體加固，然后進(jìn)行土方開挖、注漿加固、管幕施工，同時(shí)開挖箱涵頂進(jìn)坑。箱涵頂進(jìn)基坑開挖到設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行滑板、后背梁施工，同時(shí)開始底排管幕施工，滑板澆注完成后進(jìn)行隔離潤(rùn)滑層、預(yù)制頂進(jìn)箱涵。

3 箱涵頂進(jìn)施工

3.1 箱涵頂進(jìn)流程

箱涵頂進(jìn)工藝流程，如圖1 所示。

圖1 箱涵頂進(jìn)工藝流程

3.2 箱體頂進(jìn)方法

箱體預(yù)制成型后，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度方可進(jìn)行正式頂進(jìn)作業(yè)，箱涵的頂進(jìn)采用吃土頂進(jìn)法施工，邊頂進(jìn)邊出土，箱體底、側(cè)、頂刃腳始終吃土頂進(jìn)。

3.3 頂進(jìn)設(shè)備及頂鎬布置

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)頂力（設(shè)計(jì)頂力比計(jì)算頂力大）布置千斤頂，設(shè)計(jì)頂力：第1 節(jié)最大頂力為4 300 t，第2、3 節(jié)最大頂力為4 100 t，后背梁最大頂力為4 500 t。該箱涵為正交，千斤頂和頂鐵都對(duì)稱布置，在第4 節(jié)箱涵末尾布置20 臺(tái)500 t 頂鎬，使用1 臺(tái)ZK500 型超高雙級(jí)軸向柱塞泵供油。中繼間兩端留有3.5m 鎬窩，以安裝7 臺(tái)頂鎬，使用1 臺(tái)高壓油泵加壓供油，1臺(tái)高壓油泵可為幾個(gè)中繼間頂鎬供油，通過分配閥調(diào)節(jié)。

（2）中繼間千斤頂安裝，先在槽內(nèi)鋪塑料布，防止液壓油泄露到混凝土表面。固定時(shí)要將千斤頂?shù)牡鬃c預(yù)埋鐵表面相平行，然后在千斤頂和預(yù)埋鐵之間塞上鋼板使之沒有縫隙。

（3）頂鎬與頂鐵之間安放1 道分配橫梁，以保證頂鐵共同受力，分配橫梁用55 號(hào)工字鋼平臥安放，并用鋼板焊成整體；頂鐵與后背之間安放1 道橫梁，以便后背梁受力均勻。頂鐵用鋼軌作成10、20、30、60、120、200 及400 cm 7 種不同長(zhǎng)度； 為保持頂鐵的穩(wěn)定，分隔6～8 m 設(shè)1 道橫梁，以提高頂鐵整體穩(wěn)定性，橫梁安設(shè)在已換成長(zhǎng)頂鐵的固定段內(nèi)。

（4）當(dāng)頂進(jìn)結(jié)束時(shí)將千斤頂取出，將槽內(nèi)的油污、土等雜物清理干凈。

3.4 頂進(jìn)作業(yè)

為了加快進(jìn)度、減少頂進(jìn)流程，箱涵頂進(jìn)優(yōu)先4節(jié)一起頂進(jìn)，只有頂力太大威脅后背安全或方向出現(xiàn)偏移、糾正困難時(shí)才啟用中繼間頂進(jìn)。首先啟用第1 道中繼間頂進(jìn)，中繼間啟用越少頂進(jìn)效率越高。頂進(jìn)作業(yè)流程，如圖2 所示。

圖2 頂進(jìn)作業(yè)流程

3.4.1 測(cè)量控制

在箱涵內(nèi)頂板上標(biāo)出中線，安裝測(cè)量靶盤，在箱身前后中線延長(zhǎng)線上設(shè)固定觀測(cè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)不少于4 個(gè)，觀測(cè)時(shí)以固定中線點(diǎn)核對(duì)箱身上的中線位置，判斷其方向偏差。

箱身高程采用水準(zhǔn)儀控制。頂進(jìn)前在每節(jié)箱涵內(nèi)4 角頂?shù)装逶O(shè)觀測(cè)點(diǎn)，頂進(jìn)前做好原始記錄，以此作為箱涵標(biāo)高變化依據(jù)。每頂1 鎬必須進(jìn)行箱體位置和標(biāo)高測(cè)量。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描繪頂程與頂力關(guān)系曲線和頂程與方向高差的關(guān)系曲線，用控制圖控制頂進(jìn)質(zhì)量。

3.4.2 涵內(nèi)出土

（1）箱涵為1 箱3 室結(jié)構(gòu)，每室孔徑為4.4 m×4.4 m，每箱內(nèi)使用1 臺(tái)0.3 m3微型挖掘機(jī)挖土和3 m3裝載機(jī)、自卸汽車運(yùn)土。

（2）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(jìn)，始終保證鋼刃腳對(duì)土體的支撐作用。每次頂進(jìn)量和挖土量要一致，不得超挖。

（3）開挖面含水量大時(shí)會(huì)影響前端土體自穩(wěn)性，需要在開挖面上設(shè)置水平的排水管。排水管可采用Ф108 鋼管，鋼管上交錯(cuò)布設(shè)滲水孔。

（4）開挖面遇到砂質(zhì)土?xí)r，由于自穩(wěn)性差無法保持開挖面穩(wěn)定，可以采用超前小導(dǎo)管注漿法加固開挖面，導(dǎo)管使用Ф42 鋼管，每次加固長(zhǎng)度可達(dá)3～5 m，漿體采用水泥-水玻璃混合漿。導(dǎo)管與孔口處采取密封措施進(jìn)行壓力注漿，使?jié){體向孔外擴(kuò)散。初凝后拔出導(dǎo)管。

3.5 頂進(jìn)中箱涵的姿態(tài)控制

3.5.1 方向調(diào)整

（1）在滑板上頂進(jìn)時(shí)，為了防止箱涵方向偏移，在箱涵兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置20 個(gè)導(dǎo)正墩，保證箱涵進(jìn)洞前軸線不發(fā)生偏移。

（2）在頂進(jìn)過程中，方向由首節(jié)箱涵控制，在正常頂進(jìn)時(shí)保持所有千斤頂同時(shí)頂進(jìn)，當(dāng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)可以調(diào)節(jié)相應(yīng)位置千斤頂數(shù)量和頂進(jìn)時(shí)間來調(diào)整箱涵方向，比如首節(jié)箱涵發(fā)生向右偏轉(zhuǎn)，在箱涵頂進(jìn)時(shí)就可以先開中繼間右側(cè)的千斤頂頂進(jìn)，進(jìn)行糾偏。當(dāng)首節(jié)頂進(jìn)結(jié)束一個(gè)行程時(shí)，其后3 節(jié)箱涵跟進(jìn)，在后2 節(jié)箱涵頂進(jìn)時(shí)首節(jié)箱涵的前方挖土工作可以一直繼續(xù)。

（3）在箱涵的頂進(jìn)過程中測(cè)量?jī)x器要隨時(shí)監(jiān)測(cè)頂進(jìn)時(shí)的位移情況，發(fā)現(xiàn)偏移要隨時(shí)糾偏。箱體完全進(jìn)入土體后單靠千斤頂調(diào)節(jié)往往效果不佳，糾正方向時(shí)需要挖土配合。如，箱體左偏時(shí)左側(cè)箱體多挖土，減少左側(cè)底板、側(cè)墻吃土量，使左側(cè)箱體頂進(jìn)快于右側(cè)，反之亦然。

（4）首節(jié)箱涵進(jìn)土后要及時(shí)開始注漿，以減少摩擦力。

3.5.2 高程調(diào)整

箱涵標(biāo)高在鋼管滑道上移動(dòng)，標(biāo)高由鋼管滑道決定，所以在帷幕施工時(shí)要嚴(yán)格控制底排帷幕鋼管的施工精度。

3.6 注漿減阻

箱涵在頂進(jìn)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，頂程越長(zhǎng)下沉量越大，若有減阻泥漿，箱涵帶走的是泥漿，而泥漿可以不斷地補(bǔ)充，保證了土體穩(wěn)定，減租泥漿還有加壓、保壓作用，使土體維持原來壓力不變或更大，從而避免和減小地面沉降。

3.6.1 減阻泥漿

在箱涵頂進(jìn)時(shí)要注入減阻泥漿。膨潤(rùn)土和水比例為3∶40，用注漿泵將攪拌好的漿液從預(yù)留注漿口灌入，使整個(gè)頂進(jìn)過程中充滿泥漿來減小箱涵與土間的阻力，并始終保持注漿壓力大于涵頂覆土壓力以減小地面沉降。

3.6.2 注漿填充在頂進(jìn)結(jié)束之后，要對(duì)箱涵與土體間的泥漿部位填充注漿，使用的漿液是水泥漿，其水灰比為1∶1。注漿孔選用原來減阻泥漿口。采用置換注漿方法，當(dāng)附近的注漿孔開始溢漿時(shí)，關(guān)閉當(dāng)前注漿孔，再溢漿時(shí)開始注漿，依次推進(jìn)。

4 箱涵頂進(jìn)注意事項(xiàng)與應(yīng)急預(yù)案

4.1 注意事項(xiàng)

（1）每次開鎬前及交接班時(shí)都應(yīng)檢查油泵等液壓系統(tǒng)有無故障，挖土是否符合要求，頂鐵安裝是否合格及后背變形情況。

（2）刃腳一旦全部插入土體，應(yīng)暫停頂進(jìn)，組織機(jī)械和人員加快挖土和出土的速度，實(shí)行連續(xù)作業(yè)，以保持箱身不斷頂進(jìn)。

（3）如因某種原因而使頂進(jìn)中斷時(shí)，也應(yīng)間歇性地頂進(jìn)箱涵，以防止箱涵在重新頂進(jìn)時(shí)阻力增大。

（4）頂進(jìn)時(shí)，頂鐵和后背處嚴(yán)禁站人，以防止頂鐵弓起蹦出或后背產(chǎn)生意外安全事故。

（5）挖土頂進(jìn)與觀察要緊密配合，側(cè)刃腳切土及底板前清土要隨時(shí)與軸線豎向偏差校正相配合，及時(shí)調(diào)整首節(jié)箱涵吃土高度及側(cè)刃腳切土寬度。

（6）頂進(jìn)時(shí)在箱涵外側(cè)土體內(nèi)注漿，減少摩阻力。

（7）每一頂程都應(yīng)觀測(cè)前、后端高程，如出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)處理。

（8）頂進(jìn)中需做好記錄。

4.2 應(yīng)急預(yù)案

（1）塌方：當(dāng)掌子面發(fā)生塌方時(shí)不能停止頂進(jìn)，而應(yīng)立即強(qiáng)行將箱體向前頂進(jìn)，頂進(jìn)越多越安全，并立即向掌子面堆土穩(wěn)住掌子面。

（2）后背損壞：后背損壞有2 種情況，一是后背土體完整性損壞，土體沿45°剪切面破裂，最簡(jiǎn)單的方法是在后背上堆載，可以有效提高后背承載力；也可以注漿加固。二是后背樁斷裂，此時(shí)應(yīng)在后背樁后打入一排加固樁，將后背壓力傳給后背土體。

5 結(jié)語(yǔ)

采用該方法施工，有效減少了地層擾動(dòng)，控制了路面沉降，箱涵頂進(jìn)施工順利，其位置、高程均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證了施工質(zhì)量和施工安全。