白金浩，李 健

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

引 言

箱涵作為一種地下工程措施，廣泛應(yīng)用于解決新老建筑物之間的交叉問題。如公路與鐵路之間的交叉、河道與公路之間的交叉、輸配水工程與公路鐵路的交叉以及河道穿越港區(qū)或防潮堤等。在制定設(shè)計(jì)及施工方案過程中，主要有明挖和暗挖兩種方案。明挖方案一般用于所穿越建筑物等級(jí)較低，具備斷交或斷流條件，具備較大開挖面的情況下。而對(duì)于高速公路和鐵路等建筑物，由于重要性較高，不能進(jìn)行斷交施工，不具備明挖條件，需采取暗挖方案。為此，本文依托工程實(shí)例，對(duì)過水箱涵穿越高速公路的施工方案作簡(jiǎn)要分析。

1 依據(jù)工程背景

南水北調(diào)天津干線輸水箱涵與京深高速公路在河北省徐水境內(nèi)相交，交叉處的樁號(hào)分別是XW29+316和 GK108+000，斜交角度為 99°。涵址處路基全寬27.0 m，路基（路肩）高程16.36 m，填土高度1.86 m。天然地面高程14.5～14.8 m。

天津干線輸水箱涵與京深高速公路交叉段全長(zhǎng)200 m，起迄樁號(hào)XW29+216～XW29+416。中心線交點(diǎn)樁號(hào)為XW29+316。箱涵安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)，公路荷載為Ⅰ級(jí)。箱涵基礎(chǔ)為天然中砂土層，主體采用整體澆筑C30防水鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)整體剛度大，能夠有效適應(yīng)性地基的不均勻沉降影響，施工工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟。根據(jù)流量和內(nèi)水壓力的控制要求，確定輸水?dāng)嗝鏋?孔4.4 m×4.4 m鋼筋混凝土有壓箱涵，設(shè)計(jì)流量50 m3/s，正常輸水工作壓力11 m，涵洞檢修時(shí)內(nèi)壓7 m，涵洞出現(xiàn)事故時(shí)內(nèi)壓13 m。

2 穿越方案分析

2.1 方案比選

本工程全長(zhǎng)200 m，考慮到京深高速公路的重要性，不能進(jìn)行斷交施工。擬分三段進(jìn)行：其中標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)110 m、過渡段長(zhǎng)40 m、暗挖段長(zhǎng)50 m。其中過渡段、標(biāo)準(zhǔn)段采用明挖,開挖深度在8 m左右，邊坡開挖按照1：1.5、1：2自然放坡或采取土釘墻進(jìn)行防護(hù)。明挖方案相對(duì)簡(jiǎn)單，此處不再詳述。本文主要對(duì)輸水箱涵和京深高速交叉段的暗挖方案進(jìn)行分析。

暗挖可采用管棚暗挖和頂進(jìn)兩種方案。管棚暗挖以鋼結(jié)構(gòu)或噴錨支護(hù)為手段，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測(cè)量”的原則，隨挖隨支；管棚暗挖要求監(jiān)控測(cè)量與施工步驟同步進(jìn)行，及時(shí)反饋監(jiān)控信息，修正設(shè)計(jì)及施工方法，達(dá)到信息化設(shè)計(jì)、信息化施工。箱涵頂進(jìn)施工是從頂管技術(shù)發(fā)展而來的，頂進(jìn)法主要特點(diǎn)有：頂進(jìn)的箱涵一次預(yù)制完成，在頂力允許的情況下，無須考慮道路長(zhǎng)度，箱涵與道路的交叉角度等因素，均可以一次頂進(jìn)完成施工。因此，同管棚暗挖相比，采用頂進(jìn)法施工，施工進(jìn)度更快，更能保證施工安全，且不會(huì)對(duì)整個(gè)工程的水力運(yùn)行造成變化。綜上分析，本工程暗挖采用頂進(jìn)方案更為合理。

圖1 頂進(jìn)方案平面示意

圖2 縱斷面示意

2.2 頂進(jìn)方案的具體實(shí)施步驟

1）管線調(diào)查

將輸水箱涵所在位置及施工影響范圍內(nèi)的地下各種管線調(diào)查清楚，特別是電纜管線，避免造成嚴(yán)重后果。及時(shí)與高速公路及各管線權(quán)屬單位進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)，取得各部門許可并制訂相關(guān)應(yīng)急措施。

2）工作坑位置選定

頂進(jìn)施工作業(yè)主要在工作坑內(nèi)進(jìn)行，設(shè)有滑板、后靠背、頂進(jìn)裝置（千斤頂?shù)龋?、預(yù)制箱涵（頂進(jìn)段與混凝土刃角）等，選擇在地質(zhì)情況較好的地方，將工作坑與明挖段結(jié)合起來，以節(jié)省支護(hù)工程和開挖工程量，即將明挖段先挖開一段槽不做結(jié)構(gòu)而作為工作坑供頂進(jìn)之用。

3）降水

頂進(jìn)工作開始前，要先采取降水措施式降低地下水位，直到見基面以下0.5～1.0 m。因本工程所在區(qū)域地下水位標(biāo)高低于涵底、暫不需要降水。但在開工時(shí)應(yīng)勘查一下現(xiàn)狀地下水位高程、注意雨訊，如需排水還應(yīng)采取排水措施。降水的一般做法是四周布設(shè)排水溝并采用井點(diǎn)降水措施。

4）工作坑開挖

工作坑作為箱涵頂進(jìn)的主要場(chǎng)所，其長(zhǎng)度、寬度及深度需要結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足頂進(jìn)施工的需要。

本工程所在地現(xiàn)狀地面高程 14.50 m，工作坑底高程分為兩部分，滑板部分和后背部分：滑板部分工作坑底高程為5.6 m，挖土深度約為8.9 m；后背部分工作坑底高程為 3.6 m，挖土深度約為10.9 m。

工作坑的坑底尺寸為72.5 m×23.5 m（頂進(jìn)方向?yàn)?72.5 m），工作坑開挖邊坡，路基面坡度為1：1.5，其余三面坡度為 1：1，邊坡防護(hù)采用掛網(wǎng)噴射混凝土的方法，網(wǎng)片為φ10鋼筋10 cm×10 cm網(wǎng)格，噴層厚度為12 cm。在工作坑開挖至距設(shè)計(jì)高程0.2 m處時(shí)，采用人工挖除，減小對(duì)坑底基礎(chǔ)的擾動(dòng)。工作坑底周圍設(shè) 0.5 m排水溝及 1 m×1.5 m積水坑，工作坑前端及出口處各設(shè)置降水井，以防止雨水沖刷邊坡及浸泡基坑。

5）坑內(nèi)設(shè)施作業(yè)

工作坑開挖結(jié)束后，進(jìn)行坑內(nèi)設(shè)施作業(yè)，頂進(jìn)設(shè)施是否完善，直接關(guān)系到頂進(jìn)施工質(zhì)量及安全。本工程采用頂進(jìn)設(shè)施主要有施工滑板、千斤頂以及后背墻等?；宓闹谱髯鳛轫斶M(jìn)工作中的最為重要的組成部分，需充分考慮強(qiáng)度及剛度以及平整度的要求，滑板上可以涂抹潤(rùn)滑劑，以減小頂進(jìn)阻力。千斤頂應(yīng)根據(jù)箱涵中心線對(duì)稱布置，以保證頂力均勻分配。后背墻一般采用板樁式和重力式，為減少工程量及投資，后背的修筑一般同工作坑開挖同步進(jìn)行。

6）管棚加固

對(duì)頂進(jìn)箱涵頂部土層采取雙層管棚加固措施是頂進(jìn)設(shè)施通常做法之一，它的作用是避免路基塌陷、特別是上部覆蓋土層較薄時(shí)更是如此。管棚支護(hù)加固措施首先用水平鉆機(jī)將無縫鋼管（本工程選用的無縫鋼管直徑分別為133 mm和108 mm，壁厚為8 mm）打入路基，其次采取向鋼管內(nèi)注入水泥砂漿的方式加工成鋼管混凝土，最后向鋼管外側(cè)和路基土體的空隙中注入水泥砂漿，使其與土體粘結(jié)為整體結(jié)構(gòu)。

為保證京深高速涵頂進(jìn)過程中高速公路依然能夠正常通行以及頂進(jìn)過程中的施工安全，同時(shí)防止箱涵頂進(jìn)時(shí)路面產(chǎn)生水平位移，在箱涵頂端路面下增設(shè)門框梁及側(cè)向門框和反拉索措施，并在頂進(jìn)方向G4高速公路的對(duì)側(cè)增加防護(hù)樁。

圖3 管棚加固示意

7）預(yù)制混凝土箱涵頂進(jìn)段

頂進(jìn)外箱涵長(zhǎng) 40 m，為減少頂進(jìn)過程中的阻力，另加5.65 m長(zhǎng)混凝土刃角。箱內(nèi)凈高5.65 m，凈寬5.50 m，即需要頂進(jìn)的外箱涵全寬18.50 m，全高6.90 m，涵頂覆土厚3.40 m。內(nèi)箱涵結(jié)構(gòu)尺寸同標(biāo)準(zhǔn)段，箱內(nèi)凈高4.40 m，凈寬4.40 m?？紤]到施工因素，頂進(jìn)箱涵不分段，要求一次預(yù)制完成并頂進(jìn)，不分段預(yù)制。頂進(jìn)底板的前端設(shè)置成高7 cm長(zhǎng)1.5 m的船頭坡。預(yù)制箱涵時(shí)，應(yīng)保證各預(yù)埋件安裝就位，不得遺漏。待預(yù)制外箱涵頂進(jìn)工作完成后，再進(jìn)行內(nèi)部箱涵的現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。

8）頂進(jìn)并挖土

箱涵頂進(jìn)前，需保證預(yù)制外箱涵強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，頂進(jìn)設(shè)施就緒并檢驗(yàn)合格，然后進(jìn)行預(yù)頂試驗(yàn)。綜合該處工程地質(zhì)情況及涵頂覆土深度等設(shè)計(jì)條件，驗(yàn)算得到頂進(jìn)箱涵需要的的最大頂力為98 000 kN。在頂進(jìn)同時(shí)，逐步挖除箱涵內(nèi)的土體，先頂進(jìn)再挖除，保證頂進(jìn)量和挖土量的平衡，不得超挖。遇有特殊地質(zhì)情況時(shí)，需要在挖土過程中采取必要措施進(jìn)行處理，并注意安全。

9）各段連接

頂進(jìn)段與接長(zhǎng)段的連接采用剛性連接（濕接縫），頂進(jìn)段預(yù)留鋼筋深入現(xiàn)澆段內(nèi)，所有鋼筋必須焊接連接。在接長(zhǎng)段與過渡段，過渡段與標(biāo)準(zhǔn)段之間設(shè)置沉降縫。

3 頂進(jìn)工作中可能遇到的問題及對(duì)策

1）在頂進(jìn)和挖土過程中，要隨時(shí)進(jìn)行路基的沉降和變形觀測(cè)，掌握箱涵頂進(jìn)方向和高程的變化，并確保人身安全、行車安全。如發(fā)現(xiàn)頂進(jìn)困難、箱涵結(jié)構(gòu)變形、涵頂路基出現(xiàn)裂縫或者塌陷等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)，分析具體原因并制訂新的措施。

2）由于箱涵采取整段預(yù)制頂進(jìn)，需要的頂力大、工作坑范圍大、后背體積大、而后背所處的位置，正是輸水箱涵標(biāo)準(zhǔn)段所在的位置。因此，必須全部拆除后背滑板后才能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)段施工。

3）根據(jù)交通部門相關(guān)規(guī)劃的要求，充分考慮現(xiàn)狀公路拓寬的需求，通過注漿加固對(duì)現(xiàn)狀公路規(guī)劃加寬范圍可能影響到的輸水箱涵四周土體進(jìn)行處理，處理長(zhǎng)度為箱涵四周各5 m范圍，以減小現(xiàn)狀公路路基加寬施工時(shí)對(duì)輸水箱涵造成不利影響。

4）采取必要措施加強(qiáng)交叉路基和渠道防護(hù)，防止因滲水引起輸水箱涵下沉。具體措施：采用漿砌石片對(duì)交叉路基邊坡和邊溝進(jìn)行全斷面防護(hù)，并采取鋪設(shè)土工布等措施進(jìn)行防滲處理，防護(hù)長(zhǎng)度為120 m（輸水箱涵兩側(cè)施工范圍長(zhǎng)度）。

5）箱涵頂進(jìn)期間，高速公路不斷交，為確保施工及行車安全，應(yīng)按照高速公路管理部門的相關(guān)要求設(shè)置標(biāo)志牌、警示物等安全設(shè)施，并限制施工段的行車速度。

4 結(jié) 語(yǔ)

南水北調(diào)中線一期工程天津干線現(xiàn)已全線貫通并通水運(yùn)行，整個(gè)頂進(jìn)工作過程中未出現(xiàn)箱涵結(jié)構(gòu)變形和路基塌陷等狀況。頂進(jìn)方案的安全性和可靠性在該工程上得到了很好的驗(yàn)證。在我國(guó)大量進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的今天，當(dāng)新建箱涵等建筑物必須從鐵路、高速公路路基下通過時(shí)，從保證鐵路、高速公路正常運(yùn)行和盡量減小施工對(duì)路基影響等方面出發(fā)，因地制宜地選用箱涵頂進(jìn)施工技術(shù)，較好的解決了上述問題，為今后相關(guān)工程的實(shí)施有一定的借鑒意義。

專利名稱：一種袋裝改散裝物料輸送系統(tǒng)

專利類型：實(shí)用新型

專 利 號(hào)：ZL 2017 2 0001374.4

專利權(quán)人：交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所

中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司

專利摘要：本實(shí)用新型的袋裝改散裝物料輸送系統(tǒng)包括供料系統(tǒng)、取料系統(tǒng)、割袋回收系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)架；結(jié)構(gòu)架兩側(cè)各安裝一套取料系統(tǒng)，中間安裝割袋回收系統(tǒng)，供料系統(tǒng)的末端通過取料系統(tǒng)的下方。供料系統(tǒng)的托盤循環(huán)傳送，將袋裝物料運(yùn)送作業(yè)區(qū)；取料系統(tǒng)的取料小車沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將袋子抓取至割袋回收系統(tǒng)；割袋回收系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)切割裝置切開袋子，物料在重力作用從袋中落下，由料斗和破碎機(jī)收集，空袋由空袋打包機(jī)收集，實(shí)現(xiàn)物料與袋子的分離。本實(shí)用新型提供一種效率高，工作強(qiáng)度低，自動(dòng)化程度高的袋裝改散裝物料輸送系統(tǒng)。