地层中管幕-箱涵施工新技术.docVIP

软土地层管幕－箱涵顶进施工新技术 葛金科1 李向阳2 上海市第二市政工程有限公司1 ，同济大学地下建筑与工程系2 摘要 上海市中环线北虹路下立交工程是我国第一次采用管幕－箱涵顶进施工技术，也是世界上在软土地层中施工的断面尺寸最大的管幕法工程；结合工程实际，提出了创新的管幕结合箱涵顶进的施工工法－RBJ工法（roof－box jacking method）。本文详细介绍了该工程钢管幕顶进高精度姿态控制，网格工具头设计，箱涵推进的顶力控制，箱涵推进中地表变形控制及箱涵姿态控制等关键技术，为相关工程的设计、施工提供参考。 关键词 RBJ工法，钢管幕顶进，箱涵顶进，施工技术，软土地层 1 引言 管幕法作为穿越道路、铁路、机场等的非开挖技术，在日本、美国和中国台湾都取得了较好的效果。管幕钢管锁口相连，管幕形成后在锁口处注入止水剂或者砂浆，形成密封的止水管幕。然后在管幕的保护下，对管幕内土体加固处理后，边开挖边支撑，直至管幕段开挖贯通，再浇筑结构体；或者先在两侧工作井内现浇箱涵，然后边开挖土体边牵引对拉箱涵。日本在箱涵顶进方面研究较早并开发出许多工法如：ESA（endless self-advancing）,FJ(front jacking)工法等。根据台北市政府工务局新建工程处“松山机场地下道工程简介”，1989年台北松山机场地下通道工程由日本铁建公司承建，采用管幕结合ESA箱涵推进工法施工，长100m，箱涵宽22.2m，高7.5m，水平注浆法加固管幕 内土体。1991年日本近几公路松原海南线松尾工程采用ESA工法推进大断面箱涵，箱涵宽26.6m，高8.3m，长121m[1]。2000年大池成田线高速公路下大断面箱涵长度47m,宽19.8m，高7.33m，采用管幕结合FJ工法施工，注浆加固管幕内土体[2]。在软土地层中，以上工法和工程如位于软土地层均要对网格工具管开挖面前的土体进行加固以维持土体的平衡。管幕法是利用微型顶管技术在拟建的地下建筑物四周顶入钢管或其他材质的管子，钢管之间采用锁口连接并注入防水材料而形成水密性地下空间，在此空间内可修建地下建筑物。比较早期采用管幕法的工程是1979年的比利时Antewerp地铁车站的修建[3]，以后日本逐渐发展并普遍应用管幕工法，中国香港及台湾地区、新加坡、马来西亚已逐渐应用[4] [5]。实测和理论分析均表明具有一定刚度的管幕能显著减小地表变形，增加开挖面稳定性[6]~[8]。 上海市中环线北虹路下立交工程是中环线的重要组成部分，其轴线基本呈南北走向，沿虹许路穿越虹桥路、西郊宾馆接入北虹路，为大断面长距离浅埋式地道工程。（见图1）由于虹桥路上交通繁忙，地下有许多管线。西郊宾馆的环境又比较重要。因此经方案反复论证和优化，形成了创新的管幕结合箱涵顶进的施工工法。（RBJ工法）[9]。 2 工程概况 2.1 结构参数 1）南北二座工作井尺寸：L×B×H＝24.6m×41m×17m工作井采用地下连续墙法施工 B＝0.8m，H=31m 2）南北二座工作井的出洞段土体加固范围：L×B×H＝8m×38m×18m加固强度：qu=0.8Mpa 3）钢管幕：80根Φ970×10带锁口的钢管，形成口字形管幕。锁口材料为角钢100×80×10，管幕段长度126m。 4）箱涵：矩形双孔钢筋混凝土结构，为双向八车道。结构外包尺寸：34.2m×7.85m，顶板厚度1.3m，底板厚度1.4m，侧墙厚度1.0m，中隔墙厚度0.8m。箱涵共分8节，前两节分别为18m，第三节为4m，第四～第七节为17.5m，第八节为15.2m，第三节箱涵以后改为柔性接头（见图2） 5）管幕顶部覆土层厚度：4.5m~5.0m。 2.2 工程地质和水文地质 管幕和箱涵位于③1灰色淤泥质粉质粘土和④灰色淤泥质粘土层，为饱和软土。含水量大、承载力低、渗透系数小。其物理力学性质指标如表1所示。 3 总体施工工艺流程 4 RBJ工法的特点 1）适用于软土地层浅埋式大断面长距离非开挖地道工程。 2）依靠网格工具头稳定开挖面，对管幕内土体可不进行加固处理。 3）用已构筑的暗埋段结构提供足够的后靠力，不需对工作井后的土体进行加固。 4）用顶进法取代对拉法，使受力体系更简化。 5）在管幕与箱涵之间形成完整可靠的支承润滑介质。既可减少箱涵顶进过程中的地表沉降，又能降低箱涵推进阻力。 6）用底排钢管幕作为箱涵顶进的基准面。 7）可降低工程投资费用，缩短工期，且安全可靠。 5 关键施工技术 5.1 钢管幕顶进施工技术 为了缩短工期，采用八台泥水平衡顶管掘进机同时由北工作井向南工作井顶进，平均每台掘进机日推进约30m。80根钢管施工工期为140天。对带锁口的钢管顶进，关键施工技术是掘进机的高精度姿态控制，包括轴线偏差和旋转偏差的控制[10]。 5.1.1钢管幕顶