箱涵顶进施工方案

上海西客站过既有铁路线通道

箱涵顶进施工方案

为不影响上海西客站的铁路交通的正常运营，一般采用箱涵顶进施工工法。其工法特点是在铁路一侧进行基坑开挖，在基坑内浇注钢筋混凝土箱涵，然后将箱涵顶进穿越铁路。

采用箱涵顶进工法修剪地下通道在我国已广泛运用。1975年，上海市军工路下采用25.5m*19.4m*6.28m的三孔箱涵顶进取得成功。1985年，上海市真北路下立交分别顶进四个单孔箱涵，建成两来两去四车道和两个人行通道，两个快车道箱涵为30m*9.2m*6.65m，两个慢车道箱涵为30m*8.1m*4.6m.

采用箱涵顶进其工程投资小，且不影响地面列车的正常运营，具有较好的环境效益和经济效益。

一、箱涵顶进的施工流程

箱涵顶进采用钢筋混凝土箱涵顶进工法施工地下通道，其原理是在基坑内滑板上预制箱涵，采用油压千斤顶顶推箱涵，将箱涵从铁道下穿越。

基坑围护及开挖→滑板制作→箱涵浇注→顶进后靠施工及千斤顶安装→铁路保护

二、工作基坑施工

2.1工作坑

工作坑施工前先进行基坑围护和在地面面布置降水井，再进行基坑开挖。

工作坑、滑板、后背施工顺序如图1所示。

图1 工作坑、滑板、后背工艺流程图

2.1坑底地基处理

为提高坑底地基的承载力，需对地基处理。对坑底土体松软的情况下，在内适当深度内换入层，可采用回填粗沙、晒水夯实或采用深层搅拌桩加固土体。2.2工作坑开挖

在基坑围护和坑底加固完成后再进行基坑开挖，基坑开挖必须放坡开挖土方，确保边坡的稳定和列车行车安全。土石方堆放要远离基坑，防止因基坑周围土体超载增大围护结构变形而影响施工安全。

同时，基坑在施工过程中必须做到挖好排水沟，将基坑内的水汇集至积水井后再用潜水泵抽排至基坑外。

2.3 滑板制作

滑板为加锚梁的钢筋砼（C15）板，滑板厚20cm，锚梁横断面为50cm×50cm。锚梁、滑板及后背梁同时浇注混凝土，连结成整体。滑板靠铁路一侧延伸一段同标号、同厚度的混凝土过渡段。滑板下铺10cm厚的碎石垫层，滑板上铺机油、

滑石粉（3:7，厚3mm）作为润滑层，铺塑料底板作为隔离层。滑板及工作坑详

图3 滑板及工作坑平面图

图4 滑板及工作坑1─1断面图

底板的施工步骤为：

1、修整、夯实基坑底，如坑底地基承载力不足，拟采取基底换填等加固措施；

2、铺碎石垫层并压实；

3、绑扎后背梁、锚梁、滑板钢筋及予埋钢板、导向墩；

4、灌注混凝土；

5、顶面干燥后，浇一层3mm厚的滑石粉浆（机油:滑石粉=3:7）

6、铺塑料底板隔离层。

滑板顶面沿顶进方向做成1%的仰坡，滑板顶面平整度不大于5mm/2m。2.4 后背修筑

后背是在箱涵顶进中藉以抗衡顶进反力的临时构筑物，要有足够的强度、刚度和稳定性，充分利用地形地物，因地制宜的修建，达到安全可靠并便于拆除。

本工程后背由后背梁、后背桩、挡土板、后背土、锚梁组成。后背梁为2.0m （高）×1.2m（宽）的C15号现浇钢筋混凝土梁，梁长13.2m梁内予埋20mm 厚通长钢板；后背桩用工字钢桩，环沙线工作坑后背桩用I40b工字钢，长9m，8根/m；东北环线工作坑后背桩用I50b工字钢，桩长12m，9根/m。环沙线工作坑利用原状土作后背土，不再重新填土，挖工作坑坑土时不能扰动后背土；东北环线工作坑后背需填土，后背填土至设计标高，用图解法求出破裂面，在滑动范围内填土。挡土板用3cm厚木板设置于后背桩后。锚桩用钢轨锚桩，间距1m，距后背桩20m，锚桩深度及拉锚钢筋经受力计算后确定。后背桩与锚桩用打桩锤打入土中。

后背修筑时后背梁与顶进方向垂直。

2.5布置导向墩

在箱身两侧用0.7米长的50kg/m钢轨每隔0.3米布置1根，钢轨埋入滑板内。

2.6润滑隔离层

为保证箱涵能在滑板上顺利起动和向前滑行，必须在滑板顶面做一层润滑层，并在其上覆盖一层隔离层，起到顶进施工中的减摩作用。

润滑层采用铺机油、滑石粉调制而成（3:7，厚3mm），首先在滑板顶面涂机油3mm，最后晒滑石粉；隔离层采用油毛毡

三、箱涵预制

箱涵可采用单节浇注或分节浇注。箱涵是在工作坑滑板润滑隔离层上进行预制。首先要进行测量放线，使箱身中心线、工作坑底板中心线和顶进桥位的中心线三者均在一直线上。

箱身预制的施工程序是：安设底板模→绑扎底板钢筋→灌注底板混凝土养护→安内模绑扎侧墙及顶钢筋→安外模→灌注侧墙及顶板混凝土→养护箱身防水层施作

模板采用P3015钢模板。内模支撑采用型钢排架，如图5所示，斜撑、横撑、立柱用I12工字钢，纵向间距1.5m，边墙立档与顶梁用I14槽钢，纵向间距1.5m，立柱横向间距1.5m，横撑竖向间距2m，横撑、斜撑与立柱间用螺栓连合，立柱在纵向用L125×80角钢焊接牢固。

为避免浇筑侧墙混凝土的施工缝，边墙外模用插模法：将工字钢的下端利用底板侧面的预埋螺栓固定，上端用钢筋拉杆对拉，在两工字钢之间插入外模，随着混凝土的逐渐浇筑上升外模亦不断接高，如图5所示。插模施工模板缝垫湿水泥袋三层，以制止漏浆，因墙体较厚，操作人员须加强振捣，避免漏振。混凝土采用合理的级配和较低的水灰比。拆模后马上遮盖并勤洒水，加强养护。

箱身前端2m范围内的外模，向外加宽1cm，以减小顶进阻力。

3

2

1

4

5

1─横撑；2─立木；3─工字钢；4─钢模；5─φ16螺栓

图5 箱梁立插模法示意图

箱涵是大体积混凝土浇注，因此在施工镍钢过程中要严格控制水化热，浇注过程中要随时监控混凝土温度和温差，采取有效措施控制降低水化热和控制温差，以防止因温差产生的内应力引起的裂缝。

上海地基基础规范中规定的容许误差

四、防水层的施工

安设计要求施作防水层。

五、顶进设备

顶进设备由液压系统和顶力传递设备组成。其中液压系统由千斤顶、高压油泵、液压回路、电气集中控制台组成，顶力传递设备包括顶铁、顶柱、横梁等将千斤顶的顶力传递给后背。

顶铁和顶柱经过多次使用后，两端支承面会出现坑洼不平，如继续使用，受力后其纵向会弯曲变形，严重时会崩起飞出，危及安全，故应及时检查修整。安放时，顶柱顶铁的方向应与顶力轴线方向一致，支承面要密贴。顶进时如发现有变形（如拱起、弯曲），要立即停止顶进，进行调整，做到平、顺、直，并与横

图6 千斤顶及传力设备布置示意图

六、箱涵顶进

6.1试顶进

试顶工作以顶动箱身为止，试顶时做到：

1、在各有关部位及观测点均有专人负责，随时注意变化情况；

2、开泵后每当油压升高5～10Mpa时须停泵观察，发现异状，及时处理；

3、当千斤顶活塞开始伸出，顶柱（顶铁）压紧后应立即停顶，经检查各部情况无异常现象可再开泵，直至箱身起动。

6.2顶进

6.2.1施工准备

顶进前施工准备包括以下5个方面：

1、箱身混凝土必须达到设计强度。

2、线路加固情况，后背及顶进设备情况。

3、现场照明、液压系统安装及试验情况。

4、观测记录人员的组织和仪器装置。

5、施工人员与铁路行车单位联系情况。

上述准备工作经检查均合格无误后，再经过试顶验证。试顶是检查顶进设备、后背及箱身受力后有无异状，并使箱身与工作坑底板分离，当试顶后经检查一切均属正常，方可进行正式顶进作业。

6.2.2顶进程序

顶进即是开动高压油泵，使千斤顶受液压力而产生顶力，推动箱身前进，每镐的顶程为600mm。箱身前进后使千斤顶的活塞恢复原位，在空档处填放顶铁（或顶柱），以待下次开镐，如此循环往复，直至箱身就位。箱身在工作坑底板上移动时，顶进程序如图8-1所示。

当箱身与路基接触后，增加挖运土工序。其程序如下图8-2所示。

图8-2 顶进程序框图

1、挖土：顶涵内挖土用人工挖土，提升采用汽车吊提升至地面。每次开挖一个顶程的土方，立即顶进箱身，使箱身紧切开挖面，开挖面坡度过环沙线为1:0.66，过东北环线为1：0.77，开挖面预留10cm的土层，比箱身外轮廓小10cm，底面高于箱身底面10cm。

为保证路基稳定及方便开挖作业，在箱体中部前端设一中平台，如图9-12所示，纵梁长5m，吊杆与立柱在两侧与中间设一根，横梁、立柱、吊杆与箱涵预埋钢板焊接。

2、安放顶铁（顶柱）：按顶进长度随时更换或填补不同规格的顶铁或顶柱，安放顶铁或顶柱必须保持与顶板轴线顺直一致，与横梁垂直，每行顶铁和顶柱要与千斤顶成一直线，为保证顶柱受压稳定，每隔8m设一道固定横梁，横梁与顶柱间用螺栓连结牢固，顶进前将不同规格尺寸顶铁、顶柱进行排列组合，根据每次顶程填补或更换，安装顶柱和横梁采用汽车吊车作业。

顶进涵顶进最终容许误差：中线误差不得大于20cm，高程误差不大于顶程的1%，偏高不得超过15cm，偏低不得超过20cm。

6.2.3箱涵顶进纠偏

6.2.3.1箱身方向偏差调整

（1）箱身在空顶阶段发生方向偏差时，利用方向墩设专人加换左右两侧与方向墩间的滚楔铁板；也可在边墙外侧设一台200t的千斤顶校正空顶阶段的方向。

（2）用增减一侧千斤顶的顶力：即开或关一侧千斤顶阀门，增加或减少千斤顶顶力数。

（3）用轮流开动两边高压油泵调整：如向左偏就开左侧高压油泵，向右偏

就开右侧高压油泵。

（4）用后背顶铁（柱）调整：在加换顶铁时，根据偏差将一侧顶铁楔紧，另一侧顶铁楔松或留间隙，调整时摸索掌握规律性，注意箱身受力不均时产生的变化状况。

（5）前端左右两侧刃脚前，可在一侧超挖，另一侧少挖土或不挖来调整方向。

（6）在箱身前端加横向支撑来调整。支撑一端支在边墙上，另一端支在开挖面上，顶进时迫使向被顶一侧调整。

6.2.3.2箱身“扎头”纠正：

（1）在箱身前端基底换填20～30cm厚的卵石、碎石、混凝土碎块加固地基，增加承载力，籍以纠正“扎头”。

（2）在涵身前端加木支撑，支撑顶在涵顶两侧。经过几次顶换，“扎头”可以得到纠正。

3、箱身“抬头”纠正：可在底板前适当超挖。

七、施工测量

顶进箱涵的施工要点是做好测量观测工作，随时纠正顶进方向和高程。

在离后背一定距离的顶进后方设两个纵向观测站掌握箱身顶进的方向和高程，在后背一侧设置一横向观测站掌握后背变形情况。纵向观测站设经纬仪及水平仪各一台，在箱身顶板四个角上，各用环氧树脂粘贴水平及方向标尺一根。横向观测站设经纬仪一台，在后背梁两端设立标尺。施工过程要经常核对水准基点和标尺的位置并及时校正。

八、施工安全

1、按批准的要点计划进行施工时，按规定设防护，未设防护严禁施工。

2、设置工地与车站之间的联络电话，专人负责联系列车通过情况，及时通知施工现场，并经常向运输部门介绍施工情况。

3、对既有线路设备进行拆换，加固或起拨道时，应事先与工务部门联系，经协商研究同意后，方可进行。

4、对既有线加固，应按批准的方案进行。任何改变原定加固方案的建议，非经研究批准，均不得采用。

5、箱身顶入路基后，24小时连续顶进，不得中途停止，并配足线路维修养护力量和料具，确保行车安全。

6、遇有危及行车安全情况时，尽量在列车通过之前处理，如列车到达前不能完成时，按“技规”要求派出防护人员设置信号，通知列车停止前进。

7、列车通过前，对线路进行检查，所有加固部件及料具不得侵入规定限界。

8、顶进时，基底不得有水，降水效果达到要求后（即地下水位低于基底面0.5米）方可施工。

9、顶进施工完毕，线路恢复正常后，应会同工务部门共同检查线路情况，合格后办理撤消要点计划手续，线路防护工作方告结束。

10、吊轨与车轨之间不得掉落导电物体，防止导电引起既有信号异常。所有加固部件不得影响轨道电路。

11、严格做到“四不挖土”：列车通过时不挖土；机械设备发生故障时不挖土；较长时间不顶进时不挖土；交接班前不挖土。

12、经常观察后背情况并做好记录，发现异常立即停止顶进。

13、观察箱体在顶进中的异常情况，如发现裂缝立即停止顶进，制定处理方案。

14、顶进时观察顶柱受力情况，防止崩出伤人，顶进时顶柱和后背上不准站人。

15、线路养护人员明确分工，定范围、定项目、定办法。做到每次过车前都检查一次线路及加固情况，发现问题及时处理，使既有线轨道下沉量不大于5mm，两轨面高差不大于2mm，轨距和方向符合规定要求。

16、纠正轨道横移不得在列车通过时进行。

九、质量保证措施

1、顶进设备中的千斤顶、高压油泵的压力表在使用前必须进行校检。

2、工作坑滑板制做前做好地基承载力试验工作，确保地基承载力满足设计要求。

3、正式顶进前必须试顶，经试顶检查顶进设备与后背一切正常，方可正式顶进。

4、顶进施工中每个工作班必须有测量人员对后背与顶进涵进行观测，对随

时出现的箱体偏差进行纠偏。

5、工作坑滑板制做前做好地基承载力试验工作，确保地基承载力满足设计要求。

6、顶进涵在预制时须加强养护，在顶进前或顶进中发现箱身有环向裂缝时，此箱涵已不能使用，必须停止顶进作业。