第３ｌ卷第４期 ２００５年１２月 湖南交通科技 Ｖ０１．３１ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２００５ ＨＵＮＡＮ Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 文章编号：１００８－８４４Ｘ（２００５）０４－００９０－０３ 用新技术“钢盾构法＂进行下穿 高速公路地道桥顶进施工 祝金莲。张显利 （长沙市芙蓉区重点工程建设办公室总丁室，湖南长沙４１０００１） 摘要：用预制顶进法进行下穿铁路的地道桥施工不乏先例，但在不破坏路面、不中断交 通的情况下用预制顶进法进行下穿高速公路的地道桥施工在湖南却是第一次。以实例介绍了 “钢盾构法”施工的技术要点。 关键词：下穿高速公路；地道桥；顶进施工；钢盾构法 中图分类号：Ｕ４５５．４７ 文献标识码：Ｂ １ 工程概况 １）人民路东延线一期工程是长沙市东西干道 人民路的一段，全长４．２ ｋｍ，宽８０ ｍ。本段从长沙 圭塘河西的高岭路至红旗路交叉口，是长沙市芙蓉 区经济强西拓东、发展经济的致富路、奔小康路，政 治、经济意义巨大，社会效益不可估量。 本段道路有２座跨河桥，１座高架桥和１座下 穿京珠高速公路的地道桥。地道桥跨径组合为８ ＩＹＩ ＋１２ ｍ＋１２ ｍ＋８ ｍ（见图１），与高速公路斜交成 ７２。。高速公路交通量４００００～５００００辆／昼夜。地 道桥下原先是一条大渠（见图２）、地道剖面见图３。 桥位处地下水位高，流砂层较厚，地质条件较差。省 高速公路管理局批文：地道桥只准顶进，不能明挖， 不能中断高速公路交通。地道桥顶距高速路面仅 图１平面图 ０．８～１．５ ｍ，桥底板距军缆仅０．８ ｍ，施工不能扰动 军缆。因此，本工程规模虽不算太大，但情况复杂， 具有很大的技术难度。 ２）由于工程复杂，首先选择了技术力量强、设 备完善、较有名气的中国铁路某局施工。他们采用 传统施工方法——管棚加固和中继间顶推法。虽对 地基进行了加固，但由于地道较长，管棚施工时误差 大，结果还是出现了地道桥箱体“抬头”、“扎头”的 情况，造成高速公路路面隆起破坏。高速公路管理 局下达了停工令。虽经各路专家多次会诊、论证，指 出问题关键所在，但工程一直无实质性改变。正在 图２施工场地平面布置 举步艰难、不知所措的情况下，听到广东东莞有类似 工程成功的实例。经实地考察，认为确实可行，于是 收稿日期：２００５—０８－２１ 作者简介：祝金莲（１９３８一），女，高级工程师，主要从事公路桥梁设计与施工。 ４期 祝金莲，等：用新技术“钢盾构法”进行下穿高速公路地道桥顶进施工 ９１ ２ “钢盾构法”施工 １）采用“钢盾构法”时，首先对钢架桥顶进时的 路基支护进行改革，将刃角切土顶进改为地下钢盾 构支护暗挖顶进。此法对大跨度地道桥顶进更可 靠、更安全。 “钢盾构法”由活动钢构群、钢构支撑架、盾壳、 推进机构、辅助机构这５大部分组成。 顶进前在第１节箱框前装备“钢盾构”作为箱 框带土顶进时掘进面与路基的施工支护。“钢盾构 法”的关键安装是将盾壳中的钢构排列成“门”字形 或门字组合，其门形组合的外轮廓尺寸与地道桥箱 ｂ１横剖面图 框外廓尺寸基本相同。施工中每组钢构都是 图３地道剖面（单位：ｃｍ） 体，使用时钢构相继错开推进，使原地道桥箱框前掘 主管部门当机立断，更换施工单位，引进技术成熟和 进面化成若干个小断面掘进，待箱框推进时，只需清 完善的“钢盾构顶进方法”新技术。 除钢盾构底板前方部分中心土体即可（见图４）。 ３＿３剖面（侧立面） １—１剖面（前视） ｌ ２－２剖面（前视） （垂直向钢箱） ｌ （盾构音架） 钢盾构半咖不葸 图４钢盾构（跨径１２ ｍ的结构）（单位：ｍｍ） ２）“钢盾构法”新技术在本工程中的具体应用。 入钢框箱体，重新开始顶进同时要进行地基处理，调 现以ｌ 地道桥箱体的顶进为例，来说明“钢盾 整好水平位置。 构法”的工作要点和流程。 ②钢框构工作坑设置于京珠高速公路的西面， 已顶进的ｌ 地道桥部分箱体，由于方法不当，已 工作坑两边设排水沟渠水井，保证工作坑内呈无水 造成高速公路路面隆起破坏，现必须将箱体倒顶出 状态。 来，再用新法“钢盾构法”重新顶进。具体做法如下： ③钢框构箱后背的制作：在工作坑以外挖６根 ①将ｌ 箱体退出至预制位置后，安装掘进“钢（ＭＯＯ ｃｍ的挖孔桩作为背桩基，桩顶面设一根１０ ｉｎ 盾构”。钢构框比ｌ 地道砼箱体略大。“钢盾构”导 长的钢筋砼地段，与桩连成一整体，再在桩后填土分 ９２ 层夯实。 湖南交通科技 ３１卷 ④钢框构制作基础采用砂砾石２０ ｃｍ，ｃ加砼２０ ｃｍ处理。 顶进地道 １２８ ⑤新工艺对钢盾构套底板要进行预埋，在框构 前端、下端底板上进行凿除，先在滑板上凿除掏空， 再凿除底板，凿除框构底板宽５０ ｃｍ厚２ ｃｍ，再安装 钢盾构钢套板。 ５豁 拖 ２０ 螬构 ｍ厚望 十 地道顶板 十 架立 ４ ⑥棚管斤顶的布置。棚管是钢盾构中对掘进面 支护的主体部分。１２ ｍ跨的地道桥，每孔的上棚管 水平布置１４组小棚管，高度１．３ ｍ，垂直方向立４根 立柱，在上棚管的下部每根主柱布置３组小棚管，共 １２组小管棚，每一小棚管中布置安装３０ ｔ双向作用 油顶２台，安装双向作用油顶用于推管切土前进，利 用上棚管还可以调节顶进过程中的“抬头”、“扎 头”。每孔框架在顶进过程时，所有小棚管中的油 顶，由一套经改装后的液压操纵台来控制。 ⑦框构千斤顶的布置。钢盾构壳体与框构套连 成一个整体，可共用１套液压系统。２０台２００ ｔ油 压顶布置于顶进框架的末端来推动整个地道桥的前 进。 ⑧中继问千斤顶的布置和施工。开始顶进人土 的过程中，顶推力较小，中继间可暂不设油压顶。随 斟● 磷 着顶进深人，摩阻力加大，可考虑中继间布置油顶， 利用后节框箱作为后背来推动前节框箱前进。中继 间的油顶分别由１套液压操纵台来控制，还可以随 时调节中继间的油顶数量。 ⑨钢构件的运载、安装。由于用钢量大，一般钢 箱制作在现场进行并安装钢盾构。盾构安装顺序从 左至右，从下至上，先内后外。安装完成后，应对超 宽开槽进行土体回填以保证路基稳定。 ⑩减阻与防水层保护。为防止防水层磨损，减 少阻力，防止顶进带动路基在箱框顶部沿顶进轴线 上通长，并间隔设置扁铁，前端与盾壳相焊接，后端 悬挂于箱框顶板尾端，减少摩阻的方法。在管棚顶 部拖挂５ ｍｍ厚钢板与管棚等宽，使钢盾构与箱框 上部的防水层不与土层接触，在拖板下推进，顶进时 即可减阻。图５为扁铁拖板示意图。 ⑩顶进基础的检查处理。基地清出整平后要确 定地基承载力是否满足要求，若能满足要求，即可开 顶，否则要基础补强；若基底有水，则应作为排水措 施，严禁带水顶进。 ⑩框架顶进。钢盾构法顶进属于地下暗挖施工 带土顶进。掘进时，各棚管组推进２０—３０ ｃｍ后，将 地道桥箱体底板前滞后的中心土挖去相同长距离的 盾 ｂ）Ｌ口平曲圈 图５扁铁拖板示意（单位：ｍｍ） 土。如此反复将挖运土方与顶进工作循环交替进 行。为确保掘进面土壤不损失，棚管作业采用先顶 后挖或边顶边挖。 ⑩顶进挖土。小管棚内挖土采用人工挖掘，棚 管采取液压推进，每１小管棚中１—２人，洞内核心 土方由人工挖或小机械挖土，人工运输。为保证作 业人的安全，框构前的挖土应根据土层的性质适当 放坡，框架顶进应紧跟取土掌子面。开顶前最好试 顶一次以确定起动力，路基变化情况，并设立观测仪 器。为防止顶进时“起拱”、“顶弯”，顶进时要随时 接长传力柱。 ⑩顶进纠偏。左右纠偏利用油顶非均匀布置完 成，降坡由管棚钢盾构底板下超挖控制，爬坡利用钢 盾构及框架底板压砼块或木桩控制。 ⑩施工监测。在基坑两侧各装激光发射器１ 枚，光束对框架内壁上设置的水平线全程控制，轴线 监测也采用弧光与框架内顶板轴线重合法进行，并 做好初始与中途检测记录，作为钢盾构纠偏的依据。 同时在高速公路上设观测桩，随时监测公路路基变 形情况。 ⑩施工注浆。在管棚的盾构前端人土１ ｍ后开 始注浆，浆材为触变泥浆，注浆部位为顶部及两侧， 注浆、补浆与顶进同步进行，框架两侧注浆在盾构板 浆孔进行，顶板注浆采用注浆进行。施工顶进完 成后，在地道桥的顶部、边墙、底部进行补注水泥浆 加固路基。 人民东路延长线一期地道桥采用新方法后，按 期胜利完工，质量优质、造价不高。若开始就用此方 法，可节约造价上千万。此方法在广东施工时获广 东省科技二等浆，对高速公路下顶进地道可说是个 创举，值得推广。
