一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法技术

本发明专利技术提供一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，针对浅覆土箱涵结构大角度斜交下穿高速公路时可能造成的路面沉降问题，本发明专利技术通过提前设置沉降自补偿结构，有效地将地表沉降定量化、规范化、可控化，其施工简便，实施效果对施工水平的依赖小，能有效控制箱涵上覆地表的沉降，减小箱涵顶推下穿施工过程中对上覆被交道路的影响，以保证上覆被交道路的结构安全和行车通畅。道路的结构安全和行车通畅。道路的结构安全和行车通畅。

【技术实现步骤摘要】
一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，尤其是一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法。

技术介绍

[0002]公路或城市道路下穿铁路、机场、市政道路、高速公路以及名胜古迹等重要建筑物时采用的施工方法主要有明挖暗埋法、顶管法、顶进箱涵法等，其中，明挖施工具有施工作业相对简单、造价低等特点，但明挖施工下穿高速公路时需要全断面封闭正在营运的高速公路交通并修建临时辅道，存在工期较长、影响范围广、保通难度较大、基坑开挖深度较深等问题；顶管法可以不开挖路面、不封闭交通，但大断面矩形顶管工程造价高，不太适用于短距离交叉工程；而箱涵顶进施工断面形式灵活、地层适用性强，经济性好，可广泛用于各种下穿立交工程或城市道路平改立工程中，且箱涵顶进施工无需封闭上部高速公路交通，不影响上部路面结构层，避免造成路面病害，如沉降、开裂、错台等，对现状环境影响小。
[0003]在实际工程中使用箱涵顶进施工法时，由于受限于总体路线布置和被交道路的现状，可能会出现箱涵结构与被交道路交叉的角度较大、箱涵结构覆土薄等问题。当箱涵结构大角度斜交下穿高速公路时，往往需要增大箱涵顶板的厚度和配筋以满足受力验算，箱涵顶板的厚度增大一般会引起箱涵结构的覆土层厚度减小，较浅的覆土可能导致箱涵上覆地表沉降量较大。
[0004]现有技术在大断面超浅覆土的顶推箱涵施工时通常通过控制推进速度和推力、保证箱涵定位精准、采用超前锚杆和注浆、掌子面分腔室开挖、预留核心土等以保证掌子面的压力平衡，但这些方法通常取决于施工队的施工经验和水平，不确定性较大，沉降控制效果难以把控，使得箱涵顶推施工过程中被交道路结构安全难以保障。
[0005]鉴于此有必要提出一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法以解决或至少缓解上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，以解决现有技术中顶推覆土较浅的箱涵结构时箱涵上覆地表沉降量大，施工队实时把控沉降效果不准确，从而容易影响被交道路的结构安全的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，包括步骤：
[0008]S1，根据目标通道和高速公路的交叉角度确定顶推箱涵的顶推面的倾斜角度；其中，所述顶推箱涵沿水平方向的截面呈平行四边形，所述倾斜角度为所述顶推箱涵的顶推面与所述目标通道的延伸方向之间的夹角；
[0009]S2，根据所述顶推箱涵的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体，以保证顶推箱涵始终吃土顶进；其中，所述回填土体与所述顶推面形状
相匹配；
[0010]S3，开挖工作坑并施作纵向滑板和横向后背墙；其中，所述工作坑布设于被交道路的一侧，所述横向后背墙固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙与所述目标通道的进口端面之间；
[0011]S4，在所述工作坑中分节预制多个所述顶推箱涵；其中，所述顶推箱涵沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置；
[0012]S5，确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量，根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构，以保证被交道路的结构安全；其中，所述沉降自补偿结构设置于所述顶推箱涵的顶面；
[0013]S6，将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推，以完成目标通道的施工。
[0014]优选地，所述步骤S5中“确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量”具体包括如下步骤：
[0015]S51，根据公式
[0016][0017]得到所述目标通道上方地层的三维沉降值S(x,y,z)；
[0018]其中，x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率，S
max
为所述目标通道上方的地表最大沉降值；
[0019]其中，所述地表最大沉降值S
max
通过如下步骤得到：
[0020]S511，根据公式
[0021][0022]得到所述地表最大沉降值S
max
；其中，i为地表沉降槽宽度，V
L
为土体损失率，D为隧道开挖直径。
[0023]优选地，所述步骤S511中的所述地表沉降槽宽度i具体通过如下公式获得：
[0024]i＝Kh
[0025]其中，K为地表沉降槽宽度参数，h为隧道埋深；
[0026]优选地，所述步骤S5中的“根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构”具体包括步骤：
[0027]S521，根据地层三维沉降值S(x,y,z)和地表最大沉降值S
max
确定顶推施工所致地表纵向沉降曲线；
[0028]S522，根据所述地表纵向沉降曲线确定出理论沉降补偿曲线；
[0029]S523，根据所述理论沉降补偿曲线确定所述沉降自补偿结构。
[0030]优选地，所述步骤S523具体包括步骤：
[0031]S5231，确定所述理论沉降补偿曲线和顶推箱涵的顶面围合的填料空间；
[0032]S5232，根据所述理论沉降补偿曲线取所述地表最大沉降值S
max
和所述理论沉降补偿曲线的端值，将所述填料空间确定为楔形沉降补偿机构。
[0033]优选地，每个所述顶推箱涵的底板上预留有用于运输渣土的纵向出土区域，相邻两个所述顶推箱涵的纵向出土区域对应布设。
[0034]优选地，相邻两节所述顶推箱涵之间间隔预留有中继间，所述顶推箱涵的底板形成有用于供所述第一顶推机构安装的端面凸出部，所述端面凸出部沿隧道横向呈阶梯状，所述第一顶推机构沿隧道纵向延伸连接于相邻两个所述顶推箱涵的端面凸出部之间。
[0035]优选地，所述步骤S6中的“将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推”具体包括步骤：
[0036]S61，在第1节顶推箱涵和第2节顶推箱涵之间安装第1个第一顶推机构；在第i节顶推箱涵和第i+1节顶推箱涵之间安装第i个第一顶推机构；其中，i≥2；在最后一节顶推箱涵和所述后背墙之间安装第二顶推机构；
[0037]S62，先启动第1个第一顶推机构将第1节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；再启动第i个第一顶推机构将第i节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；最后启动第二顶推机构将最后一节顶推箱涵向前顶进一个循环进尺；
[0038]S63，根据目标通道的长度确定顶进长度；
[0039]S64，根据所述顶进长度和循环进尺确定循环次数n；
[0040]S64，将步骤S62循环n次，以完成目标通道的主洞施作。
[0041]优选地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括步骤：<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，包括步骤：S1，根据目标通道和所述高速公路的交叉角度确定顶推箱涵的顶推面的倾斜角度；其中，所述顶推箱涵沿水平方向的截面呈平行四边形，所述倾斜角度为所述顶推箱涵的顶推面与所述目标通道的延伸方向之间的夹角；S2，根据所述顶推箱涵的顶推面对所述目标通道的进口端面以及所述目标通道的出口端面回填土体，以保证所述顶推箱涵吃土顶进；其中，所述回填土体与所述顶推面形状相匹配；S3，开挖工作坑并施作纵向滑板和横向后背墙；其中，所述工作坑布设于被交道路的一侧，所述横向后背墙固定于所述箱涵顶推路面远离所述目标通道的进口端面的一端，所述纵向滑板铺设于所述箱涵顶推路面上并设置于所述横向后背墙与所述目标通道的进口端面之间；S4，在所述工作坑中分节预制多个所述顶推箱涵；其中，所述顶推箱涵沿所述纵向滑板的延伸方向可滑动设置；S5，确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量，根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构，以保证被交道路的结构安全；其中，所述沉降自补偿结构设置于所述顶推箱涵的顶面；S6，将多个所述顶推箱涵沿隧道延伸方向依次顶推，以完成目标通道的施工。2.根据权利要求1所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤S5中“确定顶进箱涵施工造成的地表纵向沉降量”具体包括如下步骤：S51，根据公式得到所述目标通道上方地层的三维沉降值S(x,y,z)；其中，x为地表任一点距离隧道中心的水平横向距离，y为隧道掌子面处距离掌子面中心的水平纵向距离，z0为地表下方与隧道顶面的竖向距离，a为土质类型的参数，η为掌子面地表位移释放率，k为地表纵向沉降最大斜率，S
max
为所述目标通道上方的地表最大沉降值；其中，所述地表最大沉降值S
max
通过如下步骤得到：S511，根据公式得到所述地表最大沉降值S
max
；其中，i为地表沉降槽宽度，V
L
为土体损失率，D为隧道开挖直径。3.根据权利要求2所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在于，所述步骤S511中的所述地表沉降槽宽度i具体通过如下公式获得：i＝Kh其中，K为地表沉降槽宽度参数，h为隧道埋深。4.根据权利要求2所述的超浅覆土顶推箱涵斜交下穿高速公路的施工方法，其特征在
于，所述步骤S5中的“根据所述地表纵向沉降量施作与所述地表纵向沉降量相匹配的沉降自补偿结构”具体包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆，张兆远，王海林，张鑫，杨雄，蒋胜波，史晓琼，蒋源，万志文，孙玉龙，胡小勤，刘舒，张果，谭师好，汪敬，刘羿辰，
申请(专利权)人：湖南省交通规划勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：