市政道路下穿绕城高速公路顶推施工工艺

市政道路下穿绕城高速公路顶推施工工艺

摘要：结合石化大道下穿绕城高速公路工程实践，介绍了下穿绕城高速施工工程规模、施工组织，重点阐述了下穿高速公路箱体顶推施工工艺过程及工程控制措施，对顶进施工滑板后靠填土力进行验算，以积累经验供类似工程参考。

关键词：市政道路，下穿绕城高速，顶推，施工工艺

1、工程简介

石化大道（西绕城—上林苑）市政道路是西安沣渭新区全力打造西安国际化大都市路网建设的重要组成部分。石化大道道路全长1819.691米，通道桥起点桩号K1+341.572，终点桩号K1+388.572，长47米，宽37.1米。箱体采用预制顶进的方式进行施工，桥顶板、底板厚为1米，机动车道之间及机动车道与非机动车道之间侧壁厚度为1米，两边侧壁厚度为0.8米。通道桥分为两段，长度分别为22米、25米，两段之间设一道2cm变形缝。工程所处地区地质条件不佳，施工地段所处位置地基主要为砂层，基坑开挖极易造成塌方；半幅单侧通道桥各种6002吨、6769吨,箱体施工定位精度要求高，顶进过程中控制难度大。

2、施工方案

2.1 总体施工顺序及规划

总体施工顺序为：首先进行临时设施建设场地平整、基坑开挖及顶进箱体预制等，同时在顶进箱涵预制及养生阶段做好箱体顶进的准备工作，即开挖高速路两侧土钉墙锚喷支护、顶进线路的加固等工作；两侧箱涵分段预制，逐段施工，半幅箱涵顶进就位后，及时进行三角区回填，恢复半幅高速公路；接着进行另外半幅箱涵顶进施工及高速公路恢复施工。

2.2 土钉墙锚喷支护施工

按设计要求通道涵基坑挖深7.2米，基坑两侧支护选用土钉墙锚喷支护。土钉墙布置采用1.2m×1.2m梅花形布置，土钉墙采用Φ28螺纹钢，面筋采用φ10盘圆@20×20cm，加强筋采用2Φ18，土钉长度正面布置由上到下为：12米2层，20米4层，18米1层，共7层；侧面土钉长度由上到下为：12米2层，15米3层，12米1层，9米1层共7层；成孔直径φ130mm，倾角均向下15°。

根据现场地层情况，（第一、二、三、四、五排）采用机械进行土钉成孔工艺，根据《岩土工程勘察报告描述六、七层土钉地层以粉细砂、中砂、中粗砂》

为主，土钉成孔困难。经充分研究论证，如果在土钉不能成孔情况下，可采用钢管土钉代替原设计钢筋土钉，即不用机械进行成孔而是用夯管机直接将φ48钢管打入土层。钢管打入前按有关要求开凿注浆孔，钢管打入后进行压力注浆，注浆压力一般在2～4kg/cm2范围内，保证注浆过程中将钢管内及钢管外壁空气全部排除。钢管土钉的长度、数量、间距、倾角、加强筋、网筋、喷射砼强度等参数，严格按设计图纸进行施工。

2.3 工作坑换填、排水

工作坑开挖至设计标高后，应通知相关单位进行验槽；验槽合格后，对基坑范围内基础进行60cm砂砾分层填筑压实。施工完成后可在表面铺设一层中砂填补缝隙，满足滑板混凝土浇筑要求。基底地质主要为粉细砂，遇水后造成地基松软，很有可能下沉、给后续工作带来影响，所以基底的防排水极为重要。根据施工场地特点，在施工滑板时应将基底全部进行硬化处理，硬化措施为滑板部分按照设计进行施工，其余空地先施工15cm灰土，再浇筑10cm素混凝土。在施工过程中应注意坡度应为内高外底，并在周边修筑30*20cm排水渠，将收集到的水集中排放至远离高速的基坑脚部，在脚部修筑100*100*100集水坑，使用潜水泵将积水抽离基坑。基坑上四周应砌筑30cm高挡水砖墙。（见示意图）

2.4 滑板及后背墙施工

2.4.1 滑板制作

滑板设置采用20cm厚的C30筋混凝土面层，下设30cm厚的天然级配砂砾垫层；为增强滑板与基坑底的摩擦力，在滑板内设置间距3m的防爬锚梁，尺寸为3790×40×60cm（长×宽×高），滑板内设置钢筋网，防止顶进过程中滑板开裂。

2.4.2后背墙制作

后背墙由预制钢筋混凝土后背桩与其后M5浆砌片石挡土墙组成。可利用工作坑开挖出来的土方用作后背墙填土。填土采用分层填筑，压路机压实的方法进行施工，分层厚度不大于30cm。

⑴顶力计算计算公式

P=K﹛N1f1+﹙N2+N1﹚f2+2Ef3+RA﹜

其中，P为最大顶力，KN；N1 为箱涵顶部荷载，在此取值为0KN；N2为箱涵自身自重，在此取东侧箱涵,取值66336KN；f1为箱涵顶部表面与顶部荷

载之间的摩阻系数，本次施工不考虑；f2为箱身底部与滑板润滑层的摩阻系数，由于本次采用二硫化钼新型润滑材料，系数取值为0.09；f3为侧面摩阻系数，本次取值为0（由于采用全断面开挖，不考虑顶部和侧面摩擦力）；E为箱身两侧土压力，KN；RA为钢刃角正面阻力，取0；K为安全系数，取值1.2。

P=1.2×66336×0.09=7164.29KN

⑵后背验算。箱涵最大顶力P=7164.29KN，桩后土压力作用高度取6.2m，钢板桩后填土被动土压力：

E=1/2×γH2t g2(45。+φ/2)=16964.3KN。

E﹥P=7164.29KN，满足要求。

2.4.3千斤顶的布置

根据主体结构底板顶块混凝土位置轴线进行千斤顶的设置，两侧各设置2台千斤顶，中间各设置1台千斤顶。

2.5 箱体制作

⑴箱体分段制作。因箱身较长（47米），自重大（越12771吨），桥址所在地地质情况差，顶进施工容易产生“扎头”，就位偏差大等现象，为确保箱体准确就位，本次设计箱涵分两段制作。首先在线路西侧开挖工作坑预制顶进段箱体（22米），等强的同时可在东侧开挖工作坑预制顶进段箱体（25米）。两段箱涵连接处设置变形缝，变形缝采用PN型雨水膨胀橡胶止水条止水，缝内填塞聚乙烯泡沫塑料板，并用聚硫密封膏密封，并在变形缝两侧1米范围内外包两层防水卷材。

⑵混凝土施工。采用商品混凝土，箱涵分两次浇筑，第一次浇筑箱身底板，第二次浇筑箱身边墙及顶板混凝土。框架预制完成后并达到一定强度后，可进行防水层制作。

2.6 顶进线路加固

本次设计采用摩擦系数小、整体性较好的C30钢筋混凝土滑板。滑板宽37.9m，厚20cm，下设30cm厚的天然级配砂砾垫层。滑板南北两侧设置钢筋混凝土导向墩，下设锚梁，锚梁尺寸3790×40×60cm，间距3m。导向墩与锚梁、滑板浇筑成一体。