大跨度、長頂程箱涵頂進線性控制技術

王小超

（中鐵四局集團有限公司，安徽 合肥 230000）

0 引言

對于大跨度箱涵頂進施工，線性控制（平面位置和標高）一直以來都是施工控制的薄弱環節，而線性控制的好壞，直接關系到后續道路的整體線性和順暢。

1 確保箱涵頂進線形的相關措施概述

為防止頂進時出現“扎頭”現象，箱涵底板前端應預留一個弓形坡度，滑板頂面應設置1%的上坡。箱涵頂進過程中，應隨時測量底板標高，以便相應調整前端開挖深度。此外，可以通過改變左右兩側的頂力、挖掘或千斤頂的位置來控制頂升過程中的左右偏差。在接力器之間頂進的方式中，在接頭之間準備相應的剪力楔來傳遞剪力，頂進施工時，前后接頭重心的運動軌跡可以盡量重疊，以促進剪力楔的最佳使用效果，避免段間剪力過大的現象。另外，千斤頂頂進過程越長，頂進施工速度越快，但需要基于較高的控制技術水平，千斤頂頂進行程在20cm 以內。

頂進前，測量預制箱涵中心線，與設計中心線復核，確定頂進方向，同時設置標高控制點，對箱涵內側預埋標高及中線控制樁，控制樁預埋在底板中線上，最外側兩個設置在箱涵邊50cm位置，剩余沿底板中心每隔2m 設置一個，在頂進涵外側頂進前方開挖面每隔2m 設置中心線控制點。頂進過程中，基坑底部土體開挖應按標高進行控制。嚴禁過度挖掘。同時記錄高程和方向測量，如圖1 所示。

圖1 預制養護完成的箱涵主體

頂升設備及其布置應符合下列要求：

（1）頂進設備應根據計算的最大頂進力來確定。頂力可按額定頂力的60%～70%計算。

（2）高壓油泵及其控制閥的工作壓力應與千斤頂的工作壓力相匹配。

（3）液壓系統油管內徑應根據工作壓力和計算流量選擇。回油管路主油管內徑不小于10mm，支油管內徑不小于6mm。

（4）油管要清洗干凈，油路布置合理，密封好，液壓油脂要過濾。

（5）頂進過程中，當液壓系統出現故障時，應立即停止運行，嚴禁在工作狀態下維修。

頂進過程中，每頂進一次箱涵，應觀測一次箱體軸線和標高。并做詳細記錄。如發現偏差，及時通知頂起指揮采取措施。若偏離中心線，應在下一次頂進時立即調整頂升鎬，及時糾正偏差。如遇吊頭或扎頭，應及時采用超挖、欠挖預留土的方法及時調整。

施工監控是保證頂進施工質量的重要手段，在頂進過程中需要實時進行監測與控制，及時分析測量數據，隨時準確掌握頂進橋涵主體結構的狀態，預測其發展趨勢。發生左右偏差時，一般采用挖土校正法和千斤頂校正法進行調整；發生上下偏差時，一般采用調整刃角挖土量、鋪筑石料、基底注漿、插入小樁等方法進行調整。

施工監控是保證頂進施工質量的重要手段。在頂進過程中，需要對測量數據進行實時監測和控制，及時分析測量數據，隨時準確掌握頂進橋涵主體結構的狀態，預測其發展趨勢。

2 箱涵左右偏差時的預防和糾偏措施

2.1 預防措施

工作坑滑板中心軸線應與橋涵中心軸線一致。滑板應有足夠的穩定性、剛性和強度。如有必要，滑板上層應安裝鋼網，以防止滑板在頂升過程中開裂。滑板表面應光滑，底面應設置粗糙面或錨梁，以增加抗滑能力。滑板應做成前高后低的上坡，坡度為0.2%～0.5%。當地基承載力較好時，取小值，否則取大值。滑板兩側沿頂進方向設置導向墩，距離橋涵外緣50～100mm，控制橋涵頂進方向。

頂進過程中，前方土體開挖厚度和寬度要左右對稱，確保前方阻力和側面的阻力對稱；后面千斤頂頂力要左右基本相同，偏差不超過規范允許值。

2.2 糾偏措施

通過增加一側千斤頂的頂力來調整。即增加一側油泵的油量和一側頂升力，或減少另一側油泵的油量和頂升力，形成部分頂升力進行校正。若前端需向左傾斜，需要加大右側千斤頂的頂力，或者降低左側千斤頂頂力。

用后背頂鐵調節。更換頂鐵時，根據偏差，在頂鐵一側多加一塊鋼板。如果前端需要向左偏離，在右頂鐵端再加一塊鋼板。

在導墩和箱涵之間加墊木進行調整。也可在頂進前端增加預留土高程，利用前端阻力來調整，如圖2 所示。

圖2 箱涵頂進千斤頂布置

3 箱體抬頭的預防和糾偏措施

3.1 預防措施

頂進過程中，應及時測量標高，如發現箱體上升，應及時調整。

（1）如果底刃腳前端超挖略低于底板，以后會逐漸調整。

（2）如因挖寬不足，耗土過多而抬高箱體，可在兩側適當超挖。超挖土方量應通過計算確定，以防止頂到一定距離后“扎頭”。

3.2 糾偏措施

出現箱體抬頭后，如果偏差不大，應采用超挖底板土方的方法，但要注意防止超挖引起的扎頭。如果偏差較大，且接近設計位置，可采用在底板下挖土，挖空后采用自然下沉或前端加壓的方法，使前端下沉至設計標高，如圖3 所示。

圖3 箱涵頂進到達設計位置

4 箱體扎頭的預防和糾偏措施

4.1 預防措施

（1）頂進前，降水疏干前方地基土體，確保地基承載力滿足要求。

（2）根據每次頂進時的標高變化，預留土開挖時必須控制好基礎面坡度，盡量不要破壞邊坡上的原狀土，嚴禁超挖后回填。

（3）應減少頂升前端附加重量對標高的影響，如材料、機械設備等。

（4）準確掌握頂進過程中的標高變化，在每個頂進間隔進行測量分析，及時掌握頂進過程中箱涵的標高變化，從而對箱體前端土方超欠挖做出準確判斷。

4.2 糾偏措施

箱涵頂進過程中，應嚴格控制箱涵中心線和箱涵前后標高。當發現箱涵前端下降，箱涵底平面有反坡時，計算其頂推位置是否超限，以確定是要應采取措施糾正扎頭。

4.2.1 糾正方法

（1）鋼軌加混凝土法：將箱涵頂進前端的基底開挖形成頂寬2～3m、深0.6m、底寬0.6m 的T 型槽，靠近箱體一側向箱體下方延伸0.3m，用小于T 形槽頂寬0.3m 長的鋼軌沿頂進方向每間隔2～3m 布置一根，軌頭向上，靠近箱體一側也伸入到箱體下，與校正混凝土平齊。另一側，軌面靠近箱底，鋼軌縱向設置為需要校正的坡度。同時，沿縱向設置防止鋼軌滑動的鐵件，以加強鋼軌與混凝土之間的連接。用早強混凝土澆筑丁字槽時，其頂面應確保平整光滑，并與軌面縱坡一致。為了保證頂進的停止時間，早強混凝土的強度必須在養護24h 內達到C15 以上的混凝土等級。在混凝土表面用石蠟和滑石粉制成潤滑層，當混凝土強度達到C20 或更高時，再次開始頂起。

（2）鋼軌加廢舊混凝土枕或組合鋼軌排法：鋼軌與廢混凝土軌枕形成軌排，中間填碎石或卵石土壓實，或鋼軌可焊成彎形，中間填碎石或卵石土壓實。

（3）底刃腳增加向上翹的角度：保持基底以上8～10cm 的土壤不挖，利用船頭坡使之抬頭。

（4）如果因土質松軟導致扎頭，可以在底板前換鋪片石或碎石，邊鋪邊推進施工。

4.2.2 糾正注意事項

（1）校正前箱涵底板坡度與校正用早強混凝土表面坡度的夾角不得超過3%，尤其是箱涵與滑板未分離時；否則，前端應力會過于集中，矯正混凝土的表面坡度被切割或改變，導致矯正失敗。

（2）為防止校正混凝土整體被推開，不挖前面的路基土，利用原有路基土承受頂推力。

（3）防止鋼軌滑動的鐵件應寬大牢固，推前應在鋼軌表面涂上潤滑油，以減少滑動摩擦。

（4）在確認“扎頭”和校正高程時，需要以“扎頭”時底面的反坡作為原始的確認和比較依據，否則將失去最佳的校正機會。