工程建设中圆管涵顶推法施工的应用

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摘要:介绍了顶推施工方法的分类、优点以及作为涵洞施工的一种技术在工程建设中的应用。圆管涵在下穿既有公路、铁路路基的施工中难度很大，结合公路工程圆管涵顶推法施工，着重阐述了圆管涵顶推法施工的工艺、注意事项等。

关键词:圆管涵；顶推法；公路工程

在公路工程建设中，圆管涵作为农村农田灌溉和路面排水导流起到极大的作用。但遇到圆管涵要下穿过既有公路、铁路路基等施工的情况，施工难度很大。既要保证交通畅通，不能因施工造成阻塞，又要顺利完成施工任务。顶推施工不失为一种比较理想的施工方法。

1顶推法施工的分类、优点

顶推法施工按顶推力的施加位置不同，一般分为单点顶推法和多点顶推法。单点顶推法适用于顶进管不是很长、管径不是很大，重量相对较轻的管体;多点顶推法适用于顶进管较长、管径较大的受土体摩阻力大的管体。单点顶推的优点是:1)顶推设备简单，可利用预应力张拉或者顶进施工的设备;2)由于是单点施力，无需千斤顶同步启动、同步运行等，操作控制系统简单。多点顶推的优点是:1)由于各道管节上都要安装顶推千斤顶，相对土体摩阻力会小一些;2)各道管节上所需的千斤顶吨位较小一些。

2圆管涵顶推法施工工艺

2．1施工流程

施工前准备工作→施工放线→开挖顶推施工作业坑→施工作业坑硬化→浇筑顶推背墙→施放中线→圆管就位→顶推设备就位→顶推施工→圆管涵进出水口施工。

2．2顶推力计算

根据所顶推的圆管自重荷载、施工荷载、预定的顶推施工方案，以及通过试验所得圆管与土体的摩擦力系数，计算出施工过程中所需的顶推力，以确定顶推施工所需的千斤顶规格、型号和数量。顶推力F可用下式计算所得:其中，F为顶推力;N为顶推总重力，kN;μ为静摩擦系数;i为顶推坡度修正系数;K1为安全系数，通常可取1．2。

2．3设备选择

通过计算出来的顶推力，参照表1选择适合的千斤顶。实际顶推力不应小于计算顶推力的2倍(见表1)。

2．4顶推作业坑及背墙的施工

在路两侧选取较平整的一侧，沿圆管涵中线、边线开挖出一个长方形的坑，开挖深度参照设计图纸要求的流水面底标高。开挖长度、宽度应参照圆管直径、长度以及施工操作人员的数量，并且考虑留出施工时的富余空间。施工作业坑是顶推施工重要的工作场地，可以说顶推作业全部在此完成。背墙的浇筑、顶推设备千斤顶的安放、圆管的安放及人员操作等都在这一场地，所以要求坑底硬化、坑四周土体的硬化或围挡必须保证稳固，而且坑底硬化要保证一定的厚度。背墙是承受千斤顶反作用力压力的重要结构体，其强度和坚固性要能够承受千斤顶的反作用力。在硬化混凝土的坑底上牢固安放两根槽钢或钢轨，作为顶推圆管的导向，而且大大减小圆管与坑底的摩擦力，有利于顶推作业的顺利进行。

2．5顶推施工

当背墙的混凝土达到一定强度即可进行顶推施工，顶推施工前，先在钢筋混凝土墙的预留圆孔处将土体挖出一定深度的圆洞，深度视土质而定。将挖出的土运到圆管外倒掉，将圆管放置在导轨上，在顶推设备前后放置木块，以防止因施力而打滑。千斤顶顶推圆管施力的位置需在圆管下半部，即圆管外径的1/3～1/4处。若顶推作用点偏高，往往会出现随着顶推不断施力而使圆管向下倾斜。开启顶推设备，将圆管缓缓顶推进入路基，如果圆管内径能容下一个人进入，就派人进入圆管，把顶进前端的土挖出一定深度并将土运出管外。调整千斤顶的支承长度，再次开启顶推设备将圆管顶入。如此反复数次，直至将圆管全部顶入到设计位置。

2．6顶推圆管涵施工质量

顶推圆管涵施工质量应符合表2的规定。

3顶推法施工应符合的规定

3．1地基

1)顶推施工作业前，应根据地质条件和涵洞上部既有建筑的结构安全要求，采取必要的支挡围护和地基加固措施，保证在顶推施工中，涵洞本身所涉建筑及周边结构的安全。2)施工作业坑的基底承载力应能满足顶入圆管的要求，如果不满足应加固处理。

3．2施工作业坑

1)需顶入路基两侧的任一侧都可作为施工作业坑的选择场地。开挖时应根据其地形土质及施工需要确定，施工作业坑的边缘距既有公路、铁路及其他建筑物必须留有足够的距离，确保施工不对其造成扰动和施工安全。2)施工作业坑内圆管下垫的钢轨或垫板中心线必须与圆管涵中心线在同一条线上，所垫物表面应平整光滑，底面应粗糙抗滑，以有利于圆管的顶进。调整其前高后低，坡度宜为0．2%～0．5%的仰坡，视作业坑内的地基承载力而定。承载力大取小值，承载力小取大值，以防止在顶进过程中圆管栽头。用白灰粉准确划出圆管外缘线，以控制在顶进过程中圆管的偏位尺寸。3)所处施工作业坑内的背墙承受顶推设备反作用力的承载力要满足要求。边坡保证足够稳定，防止滑落坍塌，给施工造成不必要的影响。

4注意事项

1)顶推圆管涵施工前，应对现场及周围作周密细致的调查，并制定专项施工技术方案报监理工程师审批，包括对地基承载力、边坡稳定性、施工所用顶推力及后背墙承载力的计算和验算，对在雨季或其他复杂条件下施工时的保证措施。2)在顶推施工中，人工进入圆管掏土时，根据土质情况掏入深度最多不超过20cm，且随掏随顶以防止坍塌。严禁将掏好的洞搁置造成塌方。3)顶推施工宜连续进行，不宜长期停置，防止地下水渗出以及上部荷载作用而使土体坍塌。一旦发生坍塌立即进行处理，再进行顶推施工。4)在多节圆管顶进施工时，圆管与圆管间对节处的防水处理，一定要按设计要求做牢固密封好。5)顶进过程中，随时监测圆管的受损、偏位以及背墙的变形情况。上有铁道或其他构筑物要监测其沉降变形，若出现偏差立即采取控制措施予以纠正。6)雨季施工要在施工作业坑上搭雨水棚，并在雨水棚的外沿下面做好排水设施，防止雨水流入坑内。并且要做好施工作业坑周边的排水工作，防止周边的地表水流入坑内。当施工作业坑底低于地下水位时坑内会积水，应采取井点降水或其他排水方法将地下水降低或引流，使坑内稳固安全，避免施工作业坑内积水影响正常施工。

参考文献:

［1］JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范［S］．

［2］中交第二公路工程局有限公司．公路桥梁施工系梁手册———梁桥［M］．北京:人民交通出版社，2018．

作者：武效玲 单位：山西施宇公路工程质量监测有限公司