国家"863"计划资助，编号：
2007AA11Z111上海市科委青年启明星计划（B 类）资助，编号：
09QB1402100【作者简介】罗鑫（1978－），男，博士，高级工程师。
联系地址：
上海市洛川中路701号
（200072）。
【收稿日期】2010－01－22
BUILDING CONSTRUCTION
建筑施工
第32卷第2期Vo1．32No．2
几种箱涵顶进施工技术的探讨*
□
罗鑫
（上海市机械施工有限公司
200072）
【摘要】在进行箱涵顶进双重置换施工新工法的研究同时，对直接顶进施工技术、管幕-箱涵顶进施工技术和R &C 施工技术这几种箱涵顶进施工技术进行了分析和比较，论证了箱涵顶进双重置换工法的优势，并指出应针对上海地区的高地下水问题和钢管幕顶进进度控制对箱涵施工技术进行重点研究。
【关键词】地下工程箱涵顶进
管幕双重置换
【中图分类号】U449.82
/文献标识码B
【文章编号】1004-1001（2010）02-0088-02
Discussion on Several Construction Technologies
for Box Culvert Jacking
箱涵顶进施工通常用于在不影响地面交通的情况下建造大断面浅埋式地下通道。
目前，我国城市地下空间开发建设和轨道交通建设正处于一个快速发展时期，将会建造大量的地下通道工程，为此，本文对目前的几种箱涵顶进施工技术进行了分析，介绍了箱涵顶进双重置换工法的优势，并指出需要进一步研究的问题。
1箱涵顶进施工技术的发展
德国于1957年在奥芬堡市的铁路线下，用箱涵顶进技术施工了宽2.5m 、高2.4m 的盒式钢筋混凝土人行通道，始为箱涵法的鼻祖，后来箱涵法在英国、美国等国得到了进一步的应用和发展。
日本自上世纪70年代以来，在箱涵顶进技术方面达到很高的水平，研发了多种工法，如：U R T(U nder R ailw ay Tunneling)工法、PC R (Prest ressed C oncret e R oof )工法，
SC 工法、R &C (R oof &C ulvert )工法等。
我国最早采用箱涵顶进法的地下通道是1966年施工的天津东风路地道，后在国内陆续有了较多应用，并在设计和施工工艺上逐渐有所改进。
1970年上海首次修建新华路铁路下立交，
1998年南京玄武湖水底隧道穿越古城墙部分也采用了箱涵顶进工艺。
2005年上海中环线北虹路地道工程采用管幕-箱涵顶进施工技术建成。
2
箱涵顶进施工技术的评价
2.1
直接顶进施工技术
直接顶进施工方法是指采用与通道尺寸相近的矩形顶
管机进行顶进施工，即每顶进一段距离后，安装一节管节，直到顶管机全部进入接收井，管节全部安装完。
这是目前国内普遍使用的一种箱涵顶进施工方法，其施工速度比较快，但在浅覆土或特殊环境下，如果直接顶进箱涵往往会导致地面沉降过大，对周围环境影响有较大影响，因此在采用直接顶进施工法时，要求地面覆土不宜过浅，而且对地面环境的保护难度较大，必要时需采取辅助施工措施以实现对周围环境的保护。
2.2
管幕-箱涵顶进施工技术
管幕-箱涵顶进施工方法是指在已施工的管幕内顶进箱涵。
它以单管顶进为基础，利用小型顶管机在拟建的地下通道四周依次顶入钢管，使各单管间依靠锁口在钢管侧面相接形成管排，锁口空隙可注入止水剂以达到止水要求，待管排顶进完成后即形成一圈用钢管组成的用以支撑外部载荷的结构层，即管幕，然后箱涵再在其管幕中间顶进，最终形成一个通道。
图1管幕内顶进箱涵
在管幕一箱涵顶进施工工法中，由管幕形成了相对刚性的临时挡土结构，可减少中间土体开挖时对邻近土体的扰动，达到维持上部建(构)筑物与管线正常使用功能的目的，类似于公路隧道中的超前支护的作用。
管幕可为半圆形、圆形、门字型、口字型等，主要根据内部结构断面形状及土质而定。
当箱涵断面较大时，采用管幕-箱涵顶进施工方法施工，则需要设计满足要求的大功率工具头进行土体开挖，需提供的反力也较大，比如上海中环线北虹路地道工程施工时
罗鑫：几种箱涵顶进施工技术的探讨*
布置了80个2500kN主顶油缸，实际施工时最大反力达到
了140000kN，设备费用较高，而且对后靠座也提出了很高
的要求，需要对后靠土体进行加固，这些都增加了建设成本。
同时，由于管幕在箱涵顶进后不能拔出只能留在土体内，因
此，浪费了大量材料及施工成本，如果土质不好，还需要对开
挖土体进行加固等。
所以虽然采用管幕-箱涵顶进施工方
法能对周围环境起到保护作用，但此方法施工成本较高，需
要综合考虑。
2.3R&C施工技术
R&C施工方法是指沿着箱涵外周设置箱形管幕，使其作为道路或轨道防护，箱形管幕与设置的箱涵外缘吻合并贯通施工区间全程，紧接在箱形管幕后侧安装箱涵，随后通过顶进箱涵并用其完成对箱形管幕的置换。
R&C施工方法一般适用于在铁路或道路等现有建（构）筑物的正下方(或邻近)施工箱涵。
图2R&C施工方法
在R&C施工中，在上部管幕的上表面设置减摩钢板将管幕与上部土体隔开，这样就可在减摩钢板下方移动箱形管幕与箱涵并将两者置换，施工后减摩钢板留在土体内，这样可有效减小箱涵掘进推力和防止设备及管节背土造成的地表沉降。
采用R&C施工技术施工时，一方面箱形管幕可回收再用，可降低总施工费用；另一方面利用减摩钢板可以防止箱涵上部土体产生背土效应。
但是如碰到地下有高水位的情况时，则必须采取措施加强地基，以防止渗水造成周边地基松垮、地基下陷，避免对地面设施及施工造成巨大影响。
此时可采用注浆加固、降低地下水位等辅助施工措施。
因此，在国内高水位地区采用此方法时，就需要针对性地采取措施。
2.4箱涵顶进双重置换工法
箱涵顶进双重置换工法是一种创新的施工工艺，它根据要设置的箱涵外包尺寸，直接采用全断面矩形管幕来支撑外部载荷。
即施工时先采用顶管机将矩形管幕按一定顺序依次逐个顶进，该矩形管幕总的施工横截面与准备设置的箱涵外缘吻合并贯通施工区间全程，然后在矩形管幕后侧设置箱涵，再通过顶进箱涵，推动管幕，尔后在接收井内逐节回收矩形管幕。
采用箱涵顶进双重置换工法施工时，其管幕按不同的模数组合可适应不同尺寸的箱涵顶进施工；管幕模数化后，又可将施工设备小型化，从而降低对施工场地要求，实现在有
图3箱涵顶进双重置换工法
地下室等特殊情况下的地下通道施工；利用减摩钢板还可以防止箱涵上部土体产生背土效应；由于在顶进管幕时，已将箱涵顶进断面上的土体基本全部挖除，已推进管幕完全填充了施工空间，所以在顶进箱涵时，基本上就是以顶进箱涵来置换管幕，不用开挖土体，省却了以往箱涵顶进时还要开挖箱涵前方土体的麻烦。
因此，与传统的管幕法施工相比，新的箱涵顶进双重置换工法不需要推进箱涵时的切削装置，而且推进阻力减小，降低了对反力装置和推进装置的要求，因而大大减少了设备的投入费用；且由于矩形管幕可回收再用，因此又可减少施工费用，降低工程造价。
当然，由于要待一根一根管幕施工完再施工箱涵，如果管幕数量过多的话，施工周期会较长，这对于有一定工期要求的工程就不宜采用。
总之，在单纯进行箱涵顶进施工时，由于采用直接顶进施工方法施工，速度较快，但对周边环境影响较大；若采用管幕法施工，对周边环境影响小，但又速度较慢，因此应根据周围环境情况、工期、成本等因素综合判断，选择合适的箱涵顶进施工方法。
如当施工工期有要求、覆土较深时，可采用直接顶进施工方法；
当覆土较浅、周围环境保护要求高时，可采用直接顶进施工方法加辅助施工措施；
当施工场地有限、施工工期较充裕时，可采用箱涵顶进双重置换施工方法；
当施工成本有限、施工工期较充裕时，可采用R&C施工技术或箱涵顶进双重置换工法。
3需要进一步研究的问题
在地下水位较高地区，如何保证箱涵在高地下水位条件下的安全施工是一个关键问题，因此应针对高地下水条件下的箱涵施工技术进行深入研究，以保证箱涵进出洞安全和施工安全。
在进行长距离箱涵施工时，如果结合管幕法施工，预先施工的管幕的精度对后面整个箱涵的施工会有较大影响，其钢管幕顶进的精度控制是整个工程建设成败的关键，将直接影响到后续箱涵顶进和地表变形控制，因此，应进一步研究钢管幕施工控制技术，以保证管幕施工精度。
参考文献（略）
第2期
2/2010
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