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摘要：设计地道桥考虑的因素众多，除结构问题需纳入思考外，工程环境、城市道路规划等因素都是不可忽视的。文章所探讨的地道桥下穿高速公路关键技术，其操作可行性较强，在不中断行车条件下进行施工有相当前景，对于工程设计与施工方面也具有重要的指导意义。
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：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0037-03
1 工程概况
（1）某市城市扩容项目公路工程东延线一期工程全长4.2km，宽68m，本段道路途经跨径组合为8m+12m+12m+8m，与高速公路斜交成72°的地道桥，地道桥位于京珠高速下方，每天高速公路交通量达40000～50000辆。地道桥顶距高速路面基层仅0.8～1.5m，桥底板距军缆仅0.8m，施工不能扰动军缆，又要保证高速公路行车安全，所以虽然工程规模不大，但因地道35m较长、覆土薄、车流量大等情况，也使得工程的技术难度大大提高。
（2）原施工方案采用传统施工方法——混凝土管棚加固和全机械挖土顶推法。传统方法是先顶后挖，先用油顶推进管棚再用机械挖除涵洞中心土，主要在穿铁路施工中应用，施工时可以扣轨，局部路基扰动，甚至基层挖穿，仍有有效措施保证行车安全。而此方法用于穿公路施工时，极易出现地道桥箱体“扎头”、“抬头”的情况。这个项目不可避免地出现了箱体“扎头”、“抬头”，引发高速公路路面隆起破坏等状况。当时临近春节，正是春运高峰，路面隆起严重影响行车安全，这使得工程被迫停工。就在一筹莫展之时，市内一家施工方考察过东莞项目，东莞项目是传统施工方法穿铁路项目的成功案列，施工方分析施工工艺，指出了问题关键所在，并对顶推技术提出改进——“钢盾构法”。经各路专家评审、论证，主管部门立马做出决定，采用改进技术的“钢盾构法”。
2 “钢盾构法”施工
（1）采用“钢盾构法”，首先要将刃角切土顶进改为地下钢盾构支护暗挖顶进，从钢架桥顶进时的路基支护入手来进行改革，这样能更可靠、更安全地对大跨度地道桥顶进。“钢盾构法”由5大部分组成，分别为：活动钢构群、钢构支撑架、盾壳、推进机构、辅助机构。
将盾壳中的钢构排列成“门”字形或门字组合是“钢盾构法”安装的关键，顶进前在第一节箱框前安装“钢盾构”，以此来作为箱框带土顶进时掘进路基与面的施工支护，而其门形组合的外轮廓尺寸与地道桥箱框外廓尺寸大致符合。作为施工中每组独立体的钢构，其在使用时需相继错开推进，这就会造成原地道桥的箱框向前掘进时出现面化成若干个小断面的情况，但只需待箱框推进时清除钢盾构底板前方的部分中心土体即可。
（2）本工程中“钢盾构法”新技术的具体应用。现针对“钢盾构法”的工作要点和流程，以1#地道桥箱体的顶进为例进行研究。1#地道桥箱体已部分顶进，由于方法不当，已顶进的1#地道桥部分箱体，导致高速公路路面严重隆起破坏，现将箱体纠偏是首要任务，施工方案是将箱体倒顶出来再用新法“钢盾构法”重新顶进。具体操作如下：
第一步，将1#箱体退出至预制位置后，安装掘进“钢盾构”。钢构框比1#地道砼箱体略大，“钢盾构”导入钢框箱体，重新开始顶进并调整好水平位置，进行地基处理。
第二步，制作钢框构箱的后背：背桩基是工作坑以外挖6根Φ1000mm的挖孔桩，设一根10m长的钢筋砼地段在桩顶面，与其合为一个整体，后填土分层夯实。
第三步，钢框构制作基础使用砂砾石20cm，C20加砼20cm处理方式。
第四步，新工艺对钢盾构套底板预埋，在框构前端、下端底板上进行预埋，盾构底板宽50cm、厚2cm的预埋板与地道桥端底钢板连接。
第五步，布置棚管千斤顶。作为钢盾构中对掘进面支护的主体部分的棚管。12m跨的地道桥，14组小棚管布置于每孔的上棚管水平位置上，垂直方向立高度1.3m，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30t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”。所有小棚管中的油顶在每孔框架在顶进过程时，只靠一套经改装后的液压操纵台来控制。
第六步，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200t油压顶布置于顶进框架的末端来推动整个地道桥的前进。
第七步，布置中继间千斤顶。在顶进入土开始的过程中，由于顶推力较小，中继间可暂不设油压顶。随着顶进深入，摩阻力加大，使用中继间油压顶，利用后节框箱作为后背来推动前节框箱前进，分节推动涵箱。还可随时调节中继间的油顶力的大小纠偏。
第八步，钢盾构安装。由于用钢量大，一般钢箱在现场进行制作、焊接并安装。盾构安装顺序先框架后箱壳，从型钢后板材，先内后外。
第九步，减阻。由于要减少阻力，要避免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。在管棚使钢盾构与混凝土和土层接触，顶部拖挂与管棚等宽的5mm厚钢板，在拖板下推进，顶进时即可减阻。图1、图2为扁铁拖板示意图：
第十步，检查处理顶进基础。保证基地清出整平后地基承载力满足要求，这样才可开顶，不然要补强基础。
第十一步，框架顶进。钢盾构法采用地下暗挖施工不带土顶进。掘进时，各棚管组推进20～30cm后，才能将地道桥箱体的底板前滞后的中心土挖去等距的土。将挖运土方与顶进工作循环反复交替进行，顶挖交替作业，以确保掘进面土壤不损失。
第十二步，顶进挖土。小管棚内采用人工挖掘进行，洞内核心采用人工挖或小机械挖土和自卸汽车运输构成，棚管采取液压推进，每1小管棚中1人。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，以此来保证作业人员的安全。为防止顶进时“起拱”、“顶弯”，顶进时要随时接长传力柱，开顶前设立观测仪器，顶一次测一次，根据变化情况以调节油顶起动力。
第十三步，顶进纠偏。调节油顶启动力完成左右纠偏，由管棚钢盾构底板下超挖控制降坡，利用钢盾构带土顶进进行爬坡，降坡和爬坡控制完成上下纠偏。
第十四步，施工监测。在高速公路上设观测桩，随时监测公路路基变形情况，装激光发射器1枚在基坑两侧。同时全程进行光束对框架内壁上设置的水平线控制，轴线监测也采用弧光与框架内顶板轴线重合法进行，初始与中途检测记录，确保钢盾构纠偏。
第十五步，施工注浆。地道桥箱体全部就位后，补注水泥浆对地道桥的顶部、边墙、底部进行加固路基。
随着东延线工程的顺利竣工，“钢盾构法”通过了实际操作检验。“钢盾构法”以不中断既有道路行车的优势，在城市扩容中发挥着重要的作用。2012年环保科技园振华路下穿京珠高速地道桥工程，在以往施工中总结经验，对“钢盾构法”做出了新的改进，2012年10月该项目已竣工验收。
3 结语
高速公路地道桥顶进施工必须严格遵守交通部、高速公路管理局的有关规定，精心设计、精心施工、严密监控、确保行车安全。而顶力计算、线路加固和顶进施工是地道桥顶进施工中的重要工序和关键环节，必须进行认真的设计和组织，只有这样才能保证既有线路的行车安全和施工。
参考文献
[1] 初厚才，张日洲．移动支架拼架48mPC简支梁的挠度控制[J]．铁道建筑技术，1994，（6）．
[2] 王磊，刘家锋．顶推架设沃克斯高架桥[J]．铁道标准设
计，2001，（12）．
[3] 王传素．悬臂拼装法在城市节段桥梁中的应用[J]．桥梁建设，1999，（2）．
[4] 孙玉祥，舒大勇，杨绍斌，周光强，何勇．九堡大桥步履式平移顶推与传统拖拉式施工对比分析[J]．中国港湾建设，2012，（3）．
作者简介：李娜（1974-），女，湖南长沙人，湖南建设集团有限公司结构专业负责人，工程师，研究方向：地基基础、钢结构厂房。
（责任编辑：周 琼）
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：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）32-0037-03
1 工程概况
（1）某市城市扩容项目公路工程东延线一期工程全长4.2km，宽68m，本段道路途经跨径组合为8m+12m+12m+8m，与高速公路斜交成72°的地道桥，地道桥位于京珠高速下方，每天高速公路交通量达40000～50000辆。地道桥顶距高速路面基层仅0.8～1.5m，桥底板距军缆仅0.8m，施工不能扰动军缆，又要保证高速公路行车安全，所以虽然工程规模不大，但因地道35m较长、覆土薄、车流量大等情况，也使得工程的技术难度大大提高。
（2）原施工方案采用传统施工方法——混凝土管棚加固和全机械挖土顶推法。传统方法是先顶后挖，先用油顶推进管棚再用机械挖除涵洞中心土，主要在穿铁路施工中应用，施工时可以扣轨，局部路基扰动，甚至基层挖穿，仍有有效措施保证行车安全。而此方法用于穿公路施工时，极易出现地道桥箱体“扎头”、“抬头”的情况。这个项目不可避免地出现了箱体“扎头”、“抬头”，引发高速公路路面隆起破坏等状况。当时临近春节，正是春运高峰，路面隆起严重影响行车安全，这使得工程被迫停工。就在一筹莫展之时，市内一家施工方考察过东莞项目，东莞项目是传统施工方法穿铁路项目的成功案列，施工方分析施工工艺，指出了问题关键所在，并对顶推技术提出改进——“钢盾构法”。经各路专家评审、论证，主管部门立马做出决定，采用改进技术的“钢盾构法”。
2 “钢盾构法”施工
（1）采用“钢盾构法”，首先要将刃角切土顶进改为地下钢盾构支护暗挖顶进，从钢架桥顶进时的路基支护入手来进行改革，这样能更可靠、更安全地对大跨度地道桥顶进。“钢盾构法”由5大部分组成，分别为：活动钢构群、钢构支撑架、盾壳、推进机构、辅助机构。
将盾壳中的钢构排列成“门”字形或门字组合是“钢盾构法”安装的关键，顶进前在第一节箱框前安装“钢盾构”，以此来作为箱框带土顶进时掘进路基与面的施工支护，而其门形组合的外轮廓尺寸与地道桥箱框外廓尺寸大致符合。作为施工中每组独立体的钢构，其在使用时需相继错开推进，这就会造成原地道桥的箱框向前掘进时出现面化成若干个小断面的情况，但只需待箱框推进时清除钢盾构底板前方的部分中心土体即可。
（2）本工程中“钢盾构法”新技术的具体应用。现针对“钢盾构法”的工作要点和流程，以1#地道桥箱体的顶进为例进行研究。1#地道桥箱体已部分顶进，由于方法不当，已顶进的1#地道桥部分箱体，导致高速公路路面严重隆起破坏，现将箱体纠偏是首要任务，施工方案是将箱体倒顶出来再用新法“钢盾构法”重新顶进。具体操作如下：
第一步，将1#箱体退出至预制位置后，安装掘进“钢盾构”。钢构框比1#地道砼箱体略大，“钢盾构”导入钢框箱体，重新开始顶进并调整好水平位置，进行地基处理。
第二步，制作钢框构箱的后背：背桩基是工作坑以外挖6根Φ1000mm的挖孔桩，设一根10m长的钢筋砼地段在桩顶面，与其合为一个整体，后填土分层夯实。
第三步，钢框构制作基础使用砂砾石20cm，C20加砼20cm处理方式。
第四步，新工艺对钢盾构套底板预埋，在框构前端、下端底板上进行预埋，盾构底板宽50cm、厚2cm的预埋板与地道桥端底钢板连接。
第五步，布置棚管千斤顶。作为钢盾构中对掘进面支护的主体部分的棚管。12m跨的地道桥，14组小棚管布置于每孔的上棚管水平位置上，垂直方向立高度1.3m，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30t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”。所有小棚管中的油顶在每孔框架在顶进过程时，只靠一套经改装后的液压操纵台来控制。
第六步，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200t油压顶布置于顶进框架的末端来推动整个地道桥的前进。
第七步，布置中继间千斤顶。在顶进入土开始的过程中，由于顶推力较小，中继间可暂不设油压顶。随着顶进深入，摩阻力加大，使用中继间油压顶，利用后节框箱作为后背来推动前节框箱前进，分节推动涵箱。还可随时调节中继间的油顶力的大小纠偏。
第八步，钢盾构安装。由于用钢量大，一般钢箱在现场进行制作、焊接并安装。盾构安装顺序先框架后箱壳，从型钢后板材，先内后外。
第九步，减阻。由于要减少阻力，要避免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。在管棚使钢盾构与混凝土和土层接触，顶部拖挂与管棚等宽的5mm厚钢板，在拖板下推进，顶进时即可减阻。图1、图2为扁铁拖板示意图：
第十步，检查处理顶进基础。保证基地清出整平后地基承载力满足要求，这样才可开顶，不然要补强基础。
第十一步，框架顶进。钢盾构法采用地下暗挖施工不带土顶进。掘进时，各棚管组推进20～30cm后，才能将地道桥箱体的底板前滞后的中心土挖去等距的土。将挖运土方与顶进工作循环反复交替进行，顶挖交替作业，以确保掘进面土壤不损失。
第十二步，顶进挖土。小管棚内采用人工挖掘进行，洞内核心采用人工挖或小机械挖土和自卸汽车运输构成，棚管采取液压推进，每1小管棚中1人。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，以此来保证作业人员的安全。为防止顶进时“起拱”、“顶弯”，顶进时要随时接长传力柱，开顶前设立观测仪器，顶一次测一次，根据变化情况以调节油顶起动力。
第十三步，顶进纠偏。调节油顶启动力完成左右纠偏，由管棚钢盾构底板下超挖控制降坡，利用钢盾构带土顶进进行爬坡，降坡和爬坡控制完成上下纠偏。
第十四步，施工监测。在高速公路上设观测桩，随时监测公路路基变形情况，装激光发射器1枚在基坑两侧。同时全程进行光束对框架内壁上设置的水平线控制，轴线监测也采用弧光与框架内顶板轴线重合法进行，初始与中途检测记录，确保钢盾构纠偏。
第十五步，施工注浆。地道桥箱体全部就位后，补注水泥浆对地道桥的顶部、边墙、底部进行加固路基。
随着东延线工程的顺利竣工，“钢盾构法”通过了实际操作检验。“钢盾构法”以不中断既有道路行车的优势，在城市扩容中发挥着重要的作用。2012年环保科技园振华路下穿京珠高速地道桥工程，在以往施工中总结经验，对“钢盾构法”做出了新的改进，2012年10月该项目已竣工验收。
3 结语
高速公路地道桥顶进施工必须严格遵守交通部、高速公路管理局的有关规定，精心设计、精心施工、严密监控、确保行车安全。而顶力计算、线路加固和顶进施工是地道桥顶进施工中的重要工序和关键环节，必须进行认真的设计和组织，只有这样才能保证既有线路的行车安全和施工。
参考文献
[1] 初厚才，张日洲．移动支架拼架48mPC简支梁的挠度控制[J]．铁道建筑技术，1994，（6）．
[2] 王磊，刘家锋．顶推架设沃克斯高架桥[J]．铁道标准设
计，2001，（12）．
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[4] 孙玉祥，舒大勇，杨绍斌，周光强，何勇．九堡大桥步履式平移顶推与传统拖拉式施工对比分析[J]．中国港湾建设，2012，（3）．
作者简介：李娜（1974-），女，湖南长沙人，湖南建设集团有限公司结构专业负责人，工程师，研究方向：地基基础、钢结构厂房。
（责任编辑：周 琼）