淺談頂進(jìn)框架箱涵的施工技術(shù).doc

最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文淺談頂進(jìn)框架箱涵的施工技術(shù)淺談頂進(jìn)框架箱涵的施工技術(shù) 摘要：箱涵指的是洞身以鋼筋混凝土箱形管節(jié)修建的涵洞。箱涵由一個(gè)或多個(gè)方形或矩形斷面組成，一般由鋼筋混凝土或圬工制成，但鋼筋混凝土應(yīng)用較廣，當(dāng)跨徑小于4m時(shí)，采用箱涵，對(duì)于管涵，鋼筋混凝土箱涵是一個(gè)便宜的替代品，并且有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。上下板都全部一致澆筑。本文對(duì)直接頂進(jìn)施工技術(shù)、管幕-箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)、R&C這幾種箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)和箱涵頂進(jìn)置換管幕施工技術(shù)進(jìn)行介紹，對(duì)箱涵施工技術(shù)進(jìn)行深入研究。 關(guān)鍵詞：框架箱涵；頂進(jìn)；加固 中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 一、不同頂進(jìn)法及其技術(shù)特點(diǎn) 1.1大口徑矩形頂管法 箱涵前端的工具頭為機(jī)械式的稱為矩形頂管。該法優(yōu)點(diǎn)是占地面積小,地面活動(dòng)不受影響;震動(dòng)和噪聲小,不擾民;可以安全穿越河流、地面建筑,不影響現(xiàn)有管線和建筑的使用,降低造價(jià),其主要缺點(diǎn)是技術(shù)難度大。頂管機(jī)頭分敞開式頂管工具管和封閉式頂管掘進(jìn)機(jī)兩大類型。目前我國多軸偏心大斷面矩形頂管機(jī)截面已達(dá)4m6m,自重超過150t。 近期,矩形頂管在公路工程應(yīng)用中取得了很好的效果。如梅河高速公路K33+772處的公路箱形涵洞頂進(jìn)項(xiàng)目,箱涵全長112m,涵頂平均覆土厚度3.6m。頂進(jìn)設(shè)備采用土壓平衡式2.2m2.2m矩形頂管機(jī),頂管機(jī)頭全長4.8m。施工監(jiān)控結(jié)果表明,除局部未固結(jié)回填土存在最大2030mm沉降外,其余路基、路面監(jiān)控點(diǎn)均未沉降。 施工技術(shù)要點(diǎn): (1)根據(jù)地層土壤參數(shù)選擇合適的頂管機(jī)頭; (2)在施工中盡量避免較大角度的糾偏操作; (3)用二次注漿改善土體的物理力學(xué)性質(zhì); (4)控制工具管前工作艙里的壓力與土體壓力平衡,也可通過控制排土的速度,保持開挖面的穩(wěn)定; (5)對(duì)地表沉降產(chǎn)生影響的因素有正面推進(jìn)力、糾偏角度、覆土厚度、管徑、土的彈性模量等。 1.2管棚箱涵頂進(jìn)法 管棚箱涵頂進(jìn)法是先將涵頂土體用管棚加固,再實(shí)施頂進(jìn)的方法,適用于穿越已有建筑,并對(duì)沉降變形要求高的工程。在箱涵頂進(jìn)時(shí),一般將管棚一次性設(shè)置完成,并進(jìn)行水泥注漿,使土體板固化,形成整體性的管棚。 1.3管幕箱涵頂進(jìn)法 管幕法是利用微型頂管技術(shù)在擬建的箱涵四周頂入鋼管,鋼管之間采用鎖口連接,并注入防水材料而形成水密性地下空間,在此空間內(nèi)頂入箱涵的方法。 管幕箱涵頂進(jìn)工法主要有以下幾個(gè)特點(diǎn): (1)該工法施工時(shí)無噪聲和振動(dòng),不必降低地下水位和大范圍開挖; (2)適用于回填土、砂土、黏土、軟土和巖層等多種地層; (3)可以有效控制地面沉降以及對(duì)周圍環(huán)境的影響; (4)由于對(duì)地表沉降要求較高,要求頂管機(jī)具有較高的頂進(jìn)精度; (5)作為管幕的鋼管埋入土體后不能回收,造成了資源浪費(fèi),成本較高。 1.4盾構(gòu)箱涵頂進(jìn)法 盾構(gòu)工法是利用盾構(gòu)機(jī)械所特有的盾殼作為支護(hù),一邊控制開挖面及圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn),一邊進(jìn)行隧道掘進(jìn)、出渣,并在機(jī)內(nèi)拼裝管片形成襯砌、實(shí)施壁后注漿,從而盡量少地?cái)_動(dòng)周邊土體而修筑隧道的方法。將盾構(gòu)法的管片襯砌、壁后注漿改為箱涵頂進(jìn)形成的盾構(gòu)箱涵頂進(jìn)法,繼承了盾構(gòu)法地層適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。在地表變形控制嚴(yán)格、頂進(jìn)長度小的頂進(jìn)工程中是技術(shù)先進(jìn)、有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的一種方法。 目前應(yīng)用于箱涵頂進(jìn)的均為簡易盾構(gòu)。由支撐架、盾殼、子盾構(gòu)、液壓推進(jìn)系統(tǒng)、輔助機(jī)構(gòu)等5部分組成。在盾殼中的鋼構(gòu)排列成丌字形或門形組合,其門形組合的外輪廓尺寸與地道橋箱框外廓尺寸基本相同。采用了網(wǎng)格式工具頭的原理,化整為零,設(shè)置多組子結(jié)構(gòu)。掘進(jìn)面土體分部開挖。 施工中,每組鋼構(gòu)都是獨(dú)立體,使用時(shí)鋼構(gòu)組相繼錯(cuò)開推進(jìn),使掘進(jìn)面化成若干個(gè)小斷面掘進(jìn),待清除鋼盾構(gòu)底板前方部分的中心土體即可實(shí)施箱框推進(jìn)。該法的優(yōu)點(diǎn)是化整為零,設(shè)置多個(gè)子結(jié)構(gòu),有利于掘進(jìn)面土體的穩(wěn)定,同時(shí)分解、減小了頂力,也減小了土體所受壓力和剪切力,有助于頂進(jìn)面土體的穩(wěn)定,使得土體變形、沉降較小。缺點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)體量較大,安裝拆除復(fù)雜,且只能單向頂進(jìn)。 二、計(jì)算理論及方法 2.1地表變形計(jì)算 1998年,方從啟和王承德提出頂管施工中的地面沉降估算方法;房營光等根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測和試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)大型頂管施工產(chǎn)生的周圍土體擾動(dòng)變形的機(jī)理和特性進(jìn)行了分析研究,提出了對(duì)工程有指導(dǎo)意義的擾動(dòng)機(jī)理理論;同時(shí),考慮擾動(dòng)區(qū)土體密實(shí)度變化的影響,對(duì)Peck的地表沉降理論計(jì)算公式進(jìn)行了修正。施成華等將頂管施工隧道周邊巖土體看作一種隨機(jī)介質(zhì),將隧道開挖(或擠壓)所引起的土體移動(dòng)看作一個(gè)隨機(jī)過程,應(yīng)用隨機(jī)介質(zhì)理論,對(duì)頂管施工隧道開挖引起的擾動(dòng)區(qū)土體的移動(dòng)與變形進(jìn)行分析,推導(dǎo)了相應(yīng)的擾動(dòng)區(qū)土體下沉(隆起)、傾斜、水平移動(dòng)、水平變形及彎曲曲率計(jì)算公式,并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。 2.2頂進(jìn)力計(jì)算 采用鐵路或公路橋涵施工手冊(cè)提供的最大頂力計(jì)算公式,對(duì)于箱涵頂進(jìn)工程是適用的。頂力計(jì)算是后背設(shè)計(jì)、頂進(jìn)設(shè)備配置、箱涵局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算的重要依據(jù),同時(shí)要考慮頂力的分配。杜守繼等運(yùn)用三維實(shí)體建模,通過設(shè)置接觸單元來模擬地道橋箱涵結(jié)構(gòu)與土的相互作用,分析得到頂進(jìn)過程中地道橋箱涵結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力場分布。 三、施工技術(shù)措施 3.1降低頂進(jìn)阻力的方法 一般采用在管(框架)外注入觸變泥漿,形成泥漿套的方法減小頂進(jìn)阻力。將泥漿特殊設(shè)計(jì),使其具有一定固化強(qiáng)度,可降低地表沉降量。注漿時(shí)應(yīng)使得壓力能在泥漿套中擠出一條帶狀的地層空隙,并避免過大的注漿壓力引起地表有害隆起。 在盾構(gòu)頂進(jìn)法應(yīng)用中,采用了在框架與土體間設(shè)置窄條鋼板(厚35mm)的方法,該鋼板由盾構(gòu)的子結(jié)構(gòu)拖動(dòng),這樣頂進(jìn)時(shí)框架與鋼板的摩阻小于框架與土的摩阻力。當(dāng)框架較長時(shí),還可以采用疊合鋼板解決由于長度大造成的單塊鋼板阻力過大、子結(jié)構(gòu)頂力過大問題,是一種較好的減阻方法。 覆膜頂進(jìn)施工法是在頂進(jìn)箱涵及其外周覆罩的不透水膜之間注入潤滑材料,通過保持比土壓、水壓等外壓更高的壓力,在頂進(jìn)箱涵的外周形成潤滑層,以便于進(jìn)行頂進(jìn)。其優(yōu)點(diǎn)是: (1)不會(huì)出現(xiàn)潤滑材料擴(kuò)散和劣化,能得到確實(shí)的潤滑效果,進(jìn)而能夠安全地進(jìn)行超長距離頂進(jìn)施工; (2)通過覆膜材料的中介能夠由潤滑材料支承地層壓力,所以能最小限度地抑制地基下沉,此外,還能長時(shí)間停止頂進(jìn)。 3.2糾偏措施 中線偏差的糾正,一般采用調(diào)整頂鎬位置和臺(tái)數(shù),使兩側(cè)頂力不等,產(chǎn)生力偶,結(jié)合兩側(cè)超欠挖土形成的阻力來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差時(shí),頂進(jìn)“扎頭”的現(xiàn)象非常普遍,有的甚至非常嚴(yán)重,給工程造成了永久性的缺限。在底板的不同部位,應(yīng)力分布差別較大,導(dǎo)致箱底地基受力不均,變形不一。在頂進(jìn)過程中,變形不斷累積,箱身橫向結(jié)構(gòu)常常發(fā)生不均勻下沉現(xiàn)象?？梢赃x擇采取的措施是: (1)在箱體預(yù)制時(shí),將預(yù)制標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高提高5cm,預(yù)留沉降量; (2)將滑板前端3m范圍內(nèi)的地基用砂石土進(jìn)行換填加固,設(shè)置過渡段,并將滑板做成前高后低的仰坡; (3)將箱體底板前端做成船頭坡,水平長100cm,垂直高10cm; (4)在底板預(yù)留孔洞,用千斤頂壓入方樁,可加固軟弱地基,減少沉降。 四、結(jié)語 現(xiàn)行規(guī)范和許多應(yīng)用總結(jié)中提到,為了保證高程準(zhǔn)確而采用預(yù)抬高(滑道仰坡)措施,以及為了減小阻力而在預(yù)制時(shí)設(shè)置的結(jié)構(gòu)端頭外尺寸正偏差等,這些都會(huì)增加路面沉降量,尤其在軟土地質(zhì)情況下的地基沉降,對(duì)地面的影響尤其大。從目前已有的工程實(shí)例看,管幕法和盾構(gòu)頂進(jìn)法是較理想的方法。對(duì)于埋深淺、斷面大、地質(zhì)條件復(fù)雜的地下工程,管幕法有其他施工方法無可比擬的優(yōu)點(diǎn),但其