长管棚下箱涵顶进施工中管棚力学

本文介绍了在上海市中环线北虹路下立交工程中，结合工程实际，应用了创新的管幕结合箱涵顶进的施工工法一RBJ工法(r00f_boxjackingmethod)，并详细介绍了该工程钢管幕硕进高精度姿态控制、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，可为相关工程的设计、施I提供参考。

顶进箱涵是解决道路横穿铁路既有线的有效途径之一,箱涵顶进施工工艺在我国已得到广泛应用。但在软土地基上进行的顶进箱涵施工,因施工时需考虑对软土地基的处理,其施工难度大为增加。

渑陈立交桥桥址位于连霍高速公路洛阳至三门峡段改扩建工程(RK66+000～RK76+000)，全长10km，属山区重丘区路段．按单向四车道高速公路标准修建，计算行车速度100km/h，路基宽19．5m，沥青混凝土路面，桥梁设计荷载为公路Ⅰ级，主线路基横断面为右侧整体式加宽。

城市桥梁工程施工与质量验收规范32-顶进箱涵城市桥梁工程施工与质量验收规范32-顶进箱涵城市桥梁工程施工与质量验收规范32-顶进箱涵

针对目前我国大城市地下立体交通的现状，研究开发了箱涵顶进双重置换施工工艺。介绍了箱涵顶进工法的发展历程和现状，阐述了箱涵顶进双重置换工法的基本原理和施工流程。以上海市金山铁路改建工程倪家一组立交桥为背景，通过对地表沉降的影响因素分析，介绍了箱涵顶进双重置换工法的主要安全措施，包括进出洞技术、减摩技术、高精度姿态控制等，结合现场沉降监测资料为现场施工提供实用性建议，并且说明了箱涵顶进双重置换工法的安全性和经济性。

城市下穿铁路箱形桥常采用顶入法施工，顶进过程中，千斤顶所产生的顶力经常使工作坑围护结构产生附加内力变形。但后背梁与滑板整体浇筑的特点，使得通过后背梁作用在围护结构上的顶力不明确，这种附加内力变形有多大，设计中如何考虑，目前没有清楚的认识，开展相关的研究具有重要的工程意义。

本资料为：箱涵顶进施工安全措施考点讲义知识点总结全套详细文档，资料内容包括：专业公式，计算表格，思维导图，考点等多种形式，文档符合标准，资料可靠，内容丰富，思路详细，可供参考。

本标段线路在XX站前K23+958.825m处布置一顶进箱涵，与既有铁路相交，从既有铁路路基中穿过。　

内容简介 该工法的主要特点是通过地表注浆对长管棚施工区域进行加固，通过长管棚置入对隧道开挖掘进施工区域进行加固。本工法主要针对Φ108长管棚的施工进行工法总结，地表注浆因为不具备代表性只做简单介绍。 资料内容： 1.前言 2.工法特点 3.适用范围 4.工艺原理 5.施工流程 6.操作要点 7.施工机具 8.劳动力组织 9.质量控制 10.安全措施 11.效益分析 12.工程实例

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桥涵顶进施工前应建立测控系统，施工中应设专人观测施工影响范围内的房屋、地下管线等建(构)筑物的沉降、位移、变形，发现超出允许范围时应及时采取安全技术措施。

顶进桥涵施工范围应设围挡，非施工人员不得入内。

长管棚属超前支护，是近几年隧道支护技术发展的一个较新的施工工艺。长管棚是利用钢管作为纵向支撑，钢拱架作为横向环形支撑，构成纵、横向整体，不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横断方向还具有拱形结构支护效果。由于其刚度较大，因此能够很好的阻止和限制围岩变形，并能提前承受早期围岩压力。 目前，长管棚在公路隧道中较常采用，尤其是洞口位置处，围岩多风化破碎，岩质较差，为保证其进洞安全，常采用长管棚作为超前支护。 一、工法特点 长管棚施工的目的是在开挖前起到预支护的作用，以保证施工过程中的安全。长管棚在受力方面特点与两端铰支的简支梁相似，开挖段承受的弯矩较大，未开挖段承受的弯矩较小。早期和后期，轴力较大，中期轴力较小。超前锚杆和超前小导管也是经常采用的预支护的一种方式，但在施工过程中，受力最大值始终发生在锚杆和小导管的中部，都是中间大，两端小的受力特性。因此，单纯从受力角度讲，大管棚的优势更明显，安全系数更高。另外，过去洞口风化破碎段常常采用正面喷射混凝土、正面锚杆、小导管等施工，也有采用留核心土、断面分部等方法，但效果较差，作业繁杂，作业效率低，而长管棚采用潜孔钻机施作，不仅速度快，而且安全性好，机械化程度强，节省了大量的人力。

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适用于断层破碎带，软弱、浅埋围岩、地表存在重要建筑物及地下水发育的砂土地层等洞口或洞身设置工作室等地段。超前长管棚应和钢架配合使用。 　　共五张CAD图.

一）、工程简介 二）、工程地质概况 1、地形地貌 隧道区属构造—侵蚀丘陵地貌区，穿越浑圆状山体，沟谷切割较深，多呈“U”型峡谷，自然坡角20~35°。山脉总体呈东西向，山顶呈圆状，多发育树枝状冲沟，沟内一般无水地表径流。地表植被不甚发育，多以稀疏林木为主，进口地带有乡间简易公路到达，交通较为不便。 2、地质岩性 根据工程地质调查、钻探及物探资料，本隧道地段围岩主要为元古代武当群（Pt2w）片岩和白垩—第三系（K-E）砾岩；两岩性呈角度不整合接触；斜坡坡面和低洼冲沟内覆盖第四系残坡积（Q4e1+d1）粉质粘土层。 3、地震基本烈度 隧道场区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度分区属0.05g区，相当于原地震基本烈度VI度区。依据《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）有关规定，该隧道可比基本烈度提高一度采取抗震措施。 4、水文特征 隧道区地表水系不发育，隧道区多发育树枝状冲沟，沟内一般无地表水径流。但在雨季会出现短暂地面渗流，流量较小，对隧道施工影响较小。隧道区地下水类型主要为基岩裂隙水，其次为残坡积碎石质粉质粘土层中的孔隙水。分部零星、不稳定，水量亦随季节变化。 三）、工程概述 由于隧道进、出洞口浅埋，为了保证隧道开挖稳定，实行管棚预支护，预先处理围岩，提高其整体性，增加稳定性，能承受开挖后的围岩应力和抑止围岩变形。 在开挖隧道左洞进口29m、出口30m和右洞进、出洞口30m，隧道拱部140°范围采用φ108无缝钢管（壁厚6mm）超前大管棚注浆支护辅助施工，共设37环，左洞出口和右洞进出口每环钢管总长度30m，左洞进口每环钢管总长度29m，环向间距0.4m，外插角2~3°，注水泥浆。同时根据实际情况在地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆。 套拱在隧道开挖轮廓线以外施作。设计采用C25混凝土内嵌2榀工18工字钢拱架作为长管棚定向拱架，φ127无缝钢管（壁厚6mm）作套管，用φ25螺纹钢固定在拱架上，套拱纵向长度2m，拱架之间用φ22螺纹钢连接，拱架间距100cm。 超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，节长6m。采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ102×6套丝扣钢管长30cm。钢管接头按奇、偶数错开，纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m 。超前大管棚施工时，钢管与隧道中心线平行，其仰角为2~3°（不包含路线纵坡）。

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本资料为：顶进施工法用钢筒混凝土管，内容详实，可供参考。

本资料为：顶进桥涵施工安全技术交底记录，共3页。 主要内容： (1) 顶进桥涵施工范围应设围挡，非施工人员不得入内。 (2) 铁路、道路、公路范围内的顶进、降水等施工应遵守有关管理单位的规定，保持运行安全。 (3) 顶进桥涵施工中的模板支架、钢筋、预应力、混凝土和砌体等施工应符合相应安全技术交底具体要求。 (4) 工作坑附近需改移架空线、地下管线等建(构)筑物应在工作坑开挖前完成，并经检查，确认合格，并形成文件。

顶进后背， 箱涵制作

长管棚是由钢管和钢拱架组成，它是利用钢拱架沿着上部开挖轮廓线以较小的外插角向开挖面前方打人长度10～45m钢管构成的管棚，从而形成对开挖面前方围岩的顶支护。设置长大管棚的超前支护能够使围岩体和支护系统形成统一的承载结构体系，它也是对初期支护的加强和提前延伸。

以此工程为背景从力学原理出发利用网格内土体在稳定的前提下摩擦力与土压力始终平衡 自平衡原理建立平衡微分方程推导出工具管内土压力土–钢板接触面正应力剪应力随工具管长度的分布及衰减规律 指数方程由此方程可解出维持开挖面稳定所需的工具管网格临界长度并建立网格的长宽和高之间应满足的定量关系影响网格长度的主要因素有网格前的土压力土与网格壁的摩擦特性和土体性质等分析表明网格临界长度随土压力的增大而增大随摩擦系数的增大而减小为对数方程所建立的公式可为工程设计提供理论依据

由于隧道进、出洞口浅埋，为了保证隧道开挖稳定，实行管棚预支护，预先处理围岩，提高其整体性，增加稳定性，能承受开挖后的围岩应力和抑止围岩变形。 在开挖隧道左洞进口29m、出口30m和右洞进、出洞口30m，隧道拱部140°范围采用φ108无缝钢管（壁厚6mm）超前大管棚注浆支护辅助施工，共设37环，左洞出口和右洞进出口每环钢管总长度30m，左洞进口每环钢管总长度29m，环向间距0.4m，外插角2~3°，注水泥浆。同时根据实际情况在地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆。 套拱在隧道开挖轮廓线以外施作。设计采用C25混凝土内嵌2榀工18工字钢拱架作为长管棚定向拱架，φ127无缝钢管（壁厚6mm）作套管，用φ25螺纹钢固定在拱架上，套拱纵向长度2m，拱架之间用φ22螺纹钢连接，拱架间距100cm。 超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，节长6m。采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ102×6套丝扣钢管长30cm。钢管接头按奇、偶数错开，纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m 。超前大管棚施工时，钢管与隧道中心线平行，其仰角为2~3°（不包含路线纵坡）。

1—18m顶进框架中桥施工方案，内容详实，可供参考、

xx新区河东区市政工程xx大街（SLDJ）Ⅲ标段，为城市主干路，该路自西向东布设，起点为xx大桥，终点为东山路。工程范围起止桩号为K0+000～K1+815.935，路线全长约1.816Km，工程建设内容包括道路工程、桥涵工程、给水工程、排水工程、照明工程等市政基础设施建设。为实现今年通车争抢工期，其中两道箱涵工程同时进行冬季施工。

2.1、标段工程概况 xx新区河东区市政工程xx大街（SLDJ）Ⅲ标段，为城市主干路，该路自西向东布设，起点为xx大桥，终点为东山路。工程范围起止桩号为K0+000～K1+815.935，路线全长约1.816Km，工程建设内容包括道路工程、桥涵工程、给水工程、排水工程、照明工程等市政基础设施建设。为实现今年通车争抢工期，其中两道箱涵工程同时进行冬季施工。 本标段箱涵工程，桩号位于：K0+132（一孔9米）和K0+606.5（一孔6米）。 2.2、箱涵工程概况 2.2.1桩号：K0+132, 一孔9米箱涵，主要工程量有：挖基土方4660立方米，砂砾垫层2754.3立方米，C40防水砼77.3立方米，C30涵身砼518立方米，C25基础砼76.8立方米，M10浆砌片石基础改C20砼132.5立方米,M7.5浆砌片石八字墙157.24立方米, M7.5浆砌片石隔水墙19.32立方米, 砂浆66.1立方米, 防水层520平方米,C40防水砼77.3立方米, 人行道C30砼12.21立方米，C30搭板砼 112.5立方米，沉降缝4道,栏杆钢材1692.1㎏,共用钢筋Ⅰ级钢筋3359㎏,Ⅱ级钢筋116009㎏. 2.2.2桩号： K0+606.5,一孔6米箱涵，主要工程量有：挖基土方4819立方米，砂砾垫层1615立方米，C20基础砼159立方米，C35涵身砼518立方米，M7.5浆砌片石洞口铺砌隔水墙渠墙355.2立方米,C40防水砼72.59立方米, 人行道C30砼8.1立方米， C30搭板砼 166立方米，沉降缝橡胶止水带等216米, 栏杆钢材853㎏,Ⅰ级钢筋1269㎏,Ⅱ级钢筋85821㎏. 工期预定为：2014.10.15～2014.12.20,共计67天。

第38讲-2K312040管涵和箱涵施工，内容详尽，供参考

上海轨道交通3号线北延伸工程南起明珠一期终点站江湾镇站，北至宝山月浦镇江杨北路站，全长15.365km,其中高架线路12.527km，地下浅埋及敞开段1.979km，地面正线0.859km。

宜巴高速公路石门垭隧道，为分离式隧道。我标段右线隧道YK118+948—YK122＋830，长3882m；左线隧道ZK118+963—ZK122＋860，长3897m。

由于隧道进、出洞口浅埋，为了保证隧道开挖稳定，实行管棚预支护，预先处理围岩，提高其整体性，增加稳定性，能承受开挖后的围岩应力和抑止围岩变形。 在开挖隧道左洞进口29m、出口30m和右洞进、出洞口30m，隧道拱部140°范围采用φ108无缝钢管（壁厚6mm）超前大管棚注浆支护辅助施工，共设37环，左洞出口和右洞进出口每环钢管总长度30m，左洞进口每环钢管总长度29m，环向间距0.4m，外插角2~3°，注水泥浆。同时根据实际情况在地下水较发育可添加水泥浆液体积5%的水玻璃，进行水泥-水玻璃双液注浆。 套拱在隧道开挖轮廓线以外施作。设计采用C25混凝土内嵌2榀工18工字钢拱架作为长管棚定向拱架，φ127无缝钢管（壁厚6mm）作套管，用φ25螺纹钢固定在拱架上，套拱纵向长度2m，拱架之间用φ22螺纹钢连接，拱架间距100cm。 超前大管棚采用φ108无缝钢管，壁厚6mm，节长6m。采用丝扣连接，丝扣长15cm，φ102×6套丝扣钢管长30cm。钢管接头按奇、偶数错开，纵向同一断面内的接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少须错开1m 。超前大管棚施工时，钢管与隧道中心线平行，其仰角为2~3°（不包含路线纵坡）。

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采用这一工法敷设管道，即不需要挖槽或水下挖泥，也不需要降低地下水位，可以直接在地下水位以下的土层中长距离顶进，穿越江河和地面建(构)筑物，也可直接通向水域。因而避免了施工对航运、铁道或公路交通的影响，避免了大量的土方工程。在市区施工可以避免大量拆迁。

顶进设备千斤顶的顶力应按规范和施工需要保留足够的储备量，检查工作坑及后背的质量，检查滑板的强度、刚度、稳定性、滑移能力及地基承载力；

地质情况 K46.75软土属于第四系海湖沉积,淤泥质黏土。从钻探情况看大致可分为3层:表层是黏土硬壳厚1～2m;中间为淤泥黏土,软到流塑厚28m,承载力60kPa;底层为黏土,软到硬塑,承载力110kPa。原既有线下地基未作任何处理,路堤高2m左右。

本标段新增2座钢筋砼框架桥，顶进长度共计59.1m，最大顶力3810t，顶进段主体圬工C30钢筋混凝土，顶进股道数：1-14.0m框架桥顶进股道数为4股道，1-12m框架桥顶进股道数为3股道；箱体两侧设泄水盲沟，出入口M10浆砌片石挡墙在顶进后砌筑。施工时与既有线有干扰，为保证行车安全，采用D型便梁进行加固。

公路隧道工程长管棚节点详图