淺談頂進框架箱涵的施工技術.doc

最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文淺談頂進框架箱涵的施工技術淺談頂進框架箱涵的施工技術 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。箱涵由一個或多個方形或矩形斷面組成，一般由鋼筋混凝土或圬工制成，但鋼筋混凝土應用較廣，當跨徑小于4m時，采用箱涵，對于管涵，鋼筋混凝土箱涵是一個便宜的替代品，并且有很好的經(jīng)濟和社會效益。上下板都全部一致澆筑。本文對直接頂進施工技術、管幕-箱涵頂進施工技術、R&C這幾種箱涵頂進施工技術和箱涵頂進置換管幕施工技術進行介紹，對箱涵施工技術進行深入研究。 關鍵詞：框架箱涵；頂進；加固 中圖分類號：TU74文獻標識碼： A 一、不同頂進法及其技術特點 1.1大口徑矩形頂管法 箱涵前端的工具頭為機械式的稱為矩形頂管。該法優(yōu)點是占地面積小,地面活動不受影響;震動和噪聲小,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,其主要缺點是技術難度大。頂管機頭分敞開式頂管工具管和封閉式頂管掘進機兩大類型。目前我國多軸偏心大斷面矩形頂管機截面已達4m6m,自重超過150t。 近期,矩形頂管在公路工程應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項目,箱涵全長112m,涵頂平均覆土厚度3.6m。頂進設備采用土壓平衡式2.2m2.2m矩形頂管機,頂管機頭全長4.8m。施工監(jiān)控結果表明,除局部未固結回填土存在最大2030mm沉降外,其余路基、路面監(jiān)控點均未沉降。 施工技術要點: (1)根據(jù)地層土壤參數(shù)選擇合適的頂管機頭; (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性質; (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)對地表沉降產生影響的因素有正面推進力、糾偏角度、覆土厚度、管徑、土的彈性模量等。 1.2管棚箱涵頂進法 管棚箱涵頂進法是先將涵頂土體用管棚加固,再實施頂進的方法,適用于穿越已有建筑,并對沉降變形要求高的工程。在箱涵頂進時,一般將管棚一次性設置完成,并進行水泥注漿,使土體板固化,形成整體性的管棚。 1.3管幕箱涵頂進法 管幕法是利用微型頂管技術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,在此空間內頂入箱涵的方法。 管幕箱涵頂進工法主要有以下幾個特點: (1)該工法施工時無噪聲和振動,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周圍環(huán)境的影響; (4)由于對地表沉降要求較高,要求頂管機具有較高的頂進精度; (5)作為管幕的鋼管埋入土體后不能回收,造成了資源浪費,成本較高。 1.4盾構箱涵頂進法 盾構工法是利用盾構機械所特有的盾殼作為支護,一邊控制開挖面及圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn),一邊進行隧道掘進、出渣,并在機內拼裝管片形成襯砌、實施壁后注漿,從而盡量少地擾動周邊土體而修筑隧道的方法。將盾構法的管片襯砌、壁后注漿改為箱涵頂進形成的盾構箱涵頂進法,繼承了盾構法地層適應性強、環(huán)境影響小的優(yōu)點。在地表變形控制嚴格、頂進長度小的頂進工程中是技術先進、有經(jīng)濟優(yōu)勢的一種方法。 目前應用于箱涵頂進的均為簡易盾構。由支撐架、盾殼、子盾構、液壓推進系統(tǒng)、輔助機構等5部分組成。在盾殼中的鋼構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,設置多組子結構。掘進面土體分部開挖。 施工中,每組鋼構都是獨立體,使用時鋼構組相繼錯開推進,使掘進面化成若干個小斷面掘進,待清除鋼盾構底板前方部分的中心土體即可實施箱框推進。該法的優(yōu)點是化整為零,設置多個子結構,有利于掘進面土體的穩(wěn)定,同時分解、減小了頂力,也減小了土體所受壓力和剪切力,有助于頂進面土體的穩(wěn)定,使得土體變形、沉降較小。缺點是鋼結構體量較大,安裝拆除復雜,且只能單向頂進。 二、計算理論及方法 2.1地表變形計算 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)測和試驗結果,對大型頂管施工產生的周圍土體擾動變形的機理和特性進行了分析研究,提出了對工程有指導意義的擾動機理理論;同時,考慮擾動區(qū)土體密實度變化的影響,對Peck的地表沉降理論計算公式進行了修正。施成華等將頂管施工隧道周邊巖土體看作一種隨機介質,將隧道開挖(或擠壓)所引起的土體移動看作一個隨機過程,應用隨機介質理論,對頂管施工隧道開挖引起的擾動區(qū)土體的移動與變形進行分析,推導了相應的擾動區(qū)土體下沉(隆起)、傾斜、水平移動、水平變形及彎曲曲率計算公式,并編制了相應的計算程序。 2.2頂進力計算 采用鐵路或公路橋涵施工手冊提供的最大頂力計算公式,對于箱涵頂進工程是適用的。頂力計算是后背設計、頂進設備配置、箱涵局部承壓強度驗算的重要依據(jù),同時要考慮頂力的分配。杜守繼等運用三維實體建模,通過設置接觸單元來模擬地道橋箱涵結構與土的相互作用,分析得到頂進過程中地道橋箱涵結構的位移、應力場分布。 三、施工技術措施 3.1降低頂進阻力的方法 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阻力。將泥漿特殊設計,使其具有一定固化強度,可降低地表沉降量。注漿時應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。 在盾構頂進法應用中,采用了在框架與土體間設置窄條鋼板(厚35mm)的方法,該鋼板由盾構的子結構拖動,這樣頂進時框架與鋼板的摩阻小于框架與土的摩阻力。當框架較長時,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、子結構頂力過大問題,是一種較好的減阻方法。 覆膜頂進施工法是在頂進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,在頂進箱涵的外周形成潤滑層,以便于進行頂進。其優(yōu)點是: (1)不會出現(xiàn)潤滑材料擴散和劣化,能得到確實的潤滑效果,進而能夠安全地進行超長距離頂進施工; (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,還能長時間停止頂進。 3.2糾偏措施 中線偏差的糾正,一般采用調整頂鎬位置和臺數(shù),使兩側頂力不等,產生力偶,結合兩側超欠挖土形成的阻力來實現(xiàn)。當?shù)刭|條件較差時,頂進“扎頭”的現(xiàn)象非常普遍,有的甚至非常嚴重,給工程造成了永久性的缺限。在底板的不同部位,應力分布差別較大,導致箱底地基受力不均,變形不一。在頂進過程中,變形不斷累積,箱身橫向結構常常發(fā)生不均勻下沉現(xiàn)象。可以選擇采取的措施是: (1)在箱體預制時,將預制標高比設計標高提高5cm,預留沉降量; (2)將滑板前端3m范圍內的地基用砂石土進行換填加固,設置過渡段,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)在底板預留孔洞,用千斤頂壓入方樁,可加固軟弱地基,減少沉降。 四、結語 現(xiàn)行規(guī)范和許多應用總結中提到,為了保證高程準確而采用預抬高(滑道仰坡)措施,以及為了減小阻力而在預制時設置的結構端頭外尺寸正偏差等,這些都會增加路面沉降量,尤其在軟土地質情況下的地基沉降,對地面的影響尤其大。從目前已有的工程實例看,管幕法和盾構頂進法是較理想的方法。對于埋深淺、斷面大、地質條件復雜的地下工程,管幕法有其他施工方法無可比擬的優(yōu)點,但其