地下立体交通工程中的箱涵顶进双重置换施工工法调查分析

地下立体交通工程中的箱涵顶进双重置换施工工法调查分
析
摘要：随着我国大中型城市地下空间开发进度的加快，对先进施工工法的研究应用显得更加必要。

针对我国目前城市地下立体交通的基本现状，箱涵顶进双重置换施工是一项优势明显的施工工艺。

本文即针对地下立体交通工程中的箱涵顶进双重置换施工工艺详细阐述了其工艺原理研制和相关关键技术。

关键词：地下空间；立体交通；箱涵顶进；双重置换
中图分类号：c913.32 文献标识码：a 文章编号：
一、前言
随着我国经济的快速发展，我国的城市化进程也在不断加快，大量地上城市交通设置快速建立起来。

这在提高人们生活水平的同时，也造成了严重的交通拥堵现象，并影响到人们的正常出行。

所以，合理构建地下的立体交通对于提高城市交通网的效率、改善交通状况具有重要意义。

目前，我国在地下立体交通空间结构施工工艺的研究上取得了很大的成就，大量先进工艺得到了广泛的应用。

但是，这些工法仍存在一些缺陷，因而无法完全保证工程建设的质量和进度。

基于上述原因，我国科技人员努力研究新技术、开发新设备、攻克关键技术难关，对箱涵顶进双重置换施工工艺进行广泛的实验分析，提出了大量积极的可行建议。

结果表明，箱涵顶进双重置换施工工艺具有适应性强、环境影响小、施工材料复利用率高
的特点，在未来的城市地下立体交通工程建设中可以进行广泛的推广应用。

二、常见箱涵顶进施工技术对比介绍
（一）直接顶进工艺
直接顶进主要是指应用和通道尺寸匹配的矩形顶管机施工，每完成一定距离的顶进后就安装相应的一节管节，直至管节全部完成。

该方法目前在国内应用比较普遍，优点是施工进度较快，缺点则是对于某些特殊地质环境，该方法容易导致地面过大的沉降，影响周围环境。

所以，应该对直接顶进工艺地区的地质环境进行必要的评估，并对地面环境进行适当的保护。

（二）管幕—箱涵顶进工艺
管幕一箱涵顶进工艺主要是指通过已完成的管幕进行顶进箱涵，该工艺应用小型顶管机进行单管顶进，从而在地下通道的四周依次打入钢管。

不同单管之间依靠钢管侧面的锁口连接成管排。

完成管排顶进以后形成一圈支撑外部载荷的钢管结构层，接着箱涵在结构层内顶进，进而形成通道。

管幕一箱涵顶进工艺的施工设备费用比较高，另外，箱涵顶进后管幕无法拔出，这样就浪费了大量的材料，增加了工程的施工成本。

因此，虽然管幕一箱涵工艺能够很好的保护施工区域周围的环境，但是由于施工成本较高，在应用时要进行综合评估分析。

（三）r&c工艺
r&c工艺主要是指在箱涵的外周设置管幕，这样就能够有效的保护道路和轨道。

在施工区域位于道路、铁路或者其他建筑正下方时这种方法比较适用，另外，由于该工艺能够有效回收管幕，从而降低了施工成本，但是对于高水位地质情况下，则需要采取必要措施以加强地基，从而防止渗水造成周围地基的下陷，所以，在高水位地区应用该工艺时要有针对性的采取必要的措施。

（四）箱涵顶进双重置换工艺
箱涵顶进双重置换工艺主要是指应用矩形的管幕对外部载荷进行支撑，以需要设置的箱涵外包尺寸为基础，按照一定的顺序应用顶管机对矩形管幕进行逐个顶进，矩形管幕的总施工截面需要和将要设置的箱涵外缘相互吻合，并且要求贯通于施工区间的整个过程，最后将箱涵设置到矩形管撑的后侧，这样就可以在接收井内通过顶进箱涵来逐节收回矩形管幕。

应用箱涵顶进双重置换工艺时，根据不同模数组合的管幕，可以进行不同尺寸箱涵的顶进施工。

在完成管幕的模数化以后，可以将施工设备进行小型化生产，这样就能够显著降低设备对场地的要求，从而保证特殊情况下的通道施工。

另外，使用减摩钢板能够有效防止箱涵上方土体的背土效应，因为顶进管幕时已经清除了箱涵顶进断面上的土体，并已经将管幕推进到完全填充工程施工空间，所以只需要进行顶进箱涵就可以对管幕进行置换，而不需要开挖土体。

和传统施工相比，箱涵顶进双重置换工艺不需要配备相应的推
进箱涵切削装置，且推进阻力较小，降低了对设备的要求，减少工程成本的投入，而且矩形管撑能够回收再用，所以从这一方面也能够显著的降低工程造价。

但是，因为要求所有管幕施工完成后才可以施工箱涵，所以对于管幕数量较多的工程施工周期较长，实际设计时要注意考虑。

三、箱涵顶进双重置换施工工艺的关键技术研究
（一）注意适当纠正箱身方向
一般情况下，在空顶阶段箱身非常容易产生方向上的偏差，这时可以使用导向墩进行纠正，并安排专人轮流加换左右两侧和导向墩之间的枕木头，每顶一次就要进行一次调整。

另外，还可以使用条形支墩当作导向梁，这样就可以通过在箱身的外壁和支墩之间添加枕木来控制箱身的方向。

最后，需要注意的是当箱身入土以后，挖土断面要准确，保证顶进土孔和箱身方向保持一致。

（二）进出洞止水设计
进出洞的止水主要包括进接收井止水和出始发井止水两个部分，二者都需要在工作井的钢筋混凝土内衬墙上预留适当的门洞，因此这种方案特点为：取消了洞门外的土体加固，并应用型钢封门，洞门内再使用橡胶帘布板来加堵漏泥浆从而形成密封的止水装置。

（三）提高控制精度
根据以前的经验，一旦工具式钢管顶进偏差过大，极易导致锁口变形脱焊，造成管幕无法闭合。

本施工工艺主要通过计算机自动
控制系统进行指导，同时在机头后方紧跟三节过渡钢管，这样就能够使机头在进行纠偏过程中同时能带动后续的整体刚性钢管导向
正确方向。

（四）尽量降低摩擦阻力
在地下立体交通工程中的箱涵顶进双重置换施工过程中，可以通过减摩泥浆来尽量减少顶进的阻力。

一般情况下，需要在顶进的过程中通过顶管机的铰接处和管节预留注浆孔来向外壁注入一定
量的减摩泥浆，这样就可以在在管壁的四周形成一个密闭的泥浆套，显著减少顶进时的顶力。

完成顶进以后，要立即注入回填材料，这样能够防止土层的松垮塌陷，保护周边的环境。

（五）箱身“扎头”的纠正方法
箱身发生“扎头”的主要原因是因为开始顶进箱涵时，需要沿工作坑底板上坡前进，这样当箱身前端顶出底板后，就会因为箱身自重而造成底板前端土壤的压缩。

这时由于箱身端部正在进入线路，就会因为受力不均而导致底板端部发生下沉并出现裂纹，这时箱身就会开始低头。

当箱身重心离开工作坑的底板以后，低头情况就会更加显著。

随着箱身的继续前进，尾部会逐渐脱离底板，从而造成底板的断裂，箱尾发生下沉。

因此，这一过程中，要加强观测，认真做好预防工作，并进行及时的纠正，防止发生方向偏差过大和高程误差的情况。

四、结论
本文通过简单介绍箱涵顶进双重置换施工工艺的基本原理和设计要素，为拓展城市立体交通工程施工的新思路提供了借鉴。

箱涵顶进双重置换施工工艺具有较强的环境适应性，且施工方便，对周围的环境影响也比较小，施工过程中不需要进行搬迁管线、道路等操作，保证了道路和管线的运行，不仅降低了管线保护难度，还在很大程度上降低了工程施工的成本，从而达到了保护原有交通设施、保护周围环境、降低施工成本和缩短工程工期的目的。

需要注意的是，因为不同地区土质条件的差异，地下水环境各不相同，因此，箱涵顶进双重置换施工工艺的实施还需要工程经验的积累、探索和进一步完善。

参考文献
[1]李小林.下穿铁路斜交箱涵顶进施工技术[j].铁道建
设,2009(3).
[2]郭凤娟.顶进箱涵中后背设计[j],铁道标准设计,2003(2).
[3]龚宏华,胡洲,万波,林运唐.既有线高路堤下箱涵顶进施工技术[j].铁道标准设计,2010(4).
[4]鲍二良.既有线高路堤段下穿箱桥设计[j].铁道标准设
计,2004(3).
[5]姚大钧,吴志宏,张郁慧.软黏土中管幕工法之设计与分析[j].岩石力学与工程学报,2004年.。